工業(yè)水處理技術(shù)在化工行業(yè)脫鹽水制備過程中的應(yīng)用

郭培強(qiáng) 孫習(xí)峰 喬磊友

摘 要：高品質(zhì)的脫鹽水可以對鍋爐起到良好的保護(hù)作用，對于延長鍋爐使用壽命有著非常重要的作用。對脫鹽水的制備進(jìn)行探討，希望為相關(guān)研究提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：脫鹽水；制備方法；化工行業(yè)

1 脫鹽水預(yù)處理系統(tǒng)

脫鹽水預(yù)處理的工藝流程：多種介質(zhì)過濾器（活性炭或石英砂）+超濾+一、二反滲透+電解連續(xù)再生（Electrodeionization，EDI）。

工藝描述：原水經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入多介質(zhì)過濾器（活性炭或石英砂）進(jìn)行過濾，去除水中的有機(jī)物和懸浮物，降低濁度，經(jīng)常規(guī)處理后的出水經(jīng)泵送入超濾系統(tǒng)預(yù)處理裝置的網(wǎng)式過濾器，出水微粒小于100 μm，進(jìn)入超濾裝置（Ultra-filtration，UF），出水濁度小于0.2 NTU，污染指數(shù)（Silt Density Index，SDI）小于3后進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱，通過一級反滲透（ReverseOsmosis，RO）和二級RO，產(chǎn)水進(jìn)入連續(xù)電除鹽系統(tǒng)，濃水回流至前工序進(jìn)行重復(fù)使用，從而減少廢水的排放，EDI進(jìn)行超純處理制成脫鹽水，供后工段使用。濃水進(jìn)入濃水RO，采用中水回用零排放進(jìn)行深度處理，產(chǎn)水供生產(chǎn)使用。

多介質(zhì)過濾器反洗水（活性炭或石英砂）、自清洗過濾器廢水、超濾沖洗廢水由沖洗廢水池收集后排至凈水站進(jìn)行中水回用，由一級反滲透產(chǎn)水進(jìn)行反洗，反洗水排入沖洗廢水池，再將一級反滲透濃水排至回用水站。

混床的再生廢水、超濾及反滲透化學(xué)清洗廢液等排入脫鹽水站的中和池，加酸、堿中和后再經(jīng)提升泵送至污水站。

工藝凝液流程：大流量過濾器+前置陽床+高速混床。

透平凝液流程：大流量過濾器+高速混床。

高品質(zhì)的脫鹽水對后工段鍋爐起到保護(hù)作用，大大延長了其使用壽命。

2 各設(shè)備工作原理介紹

2.1 過濾器

過濾器主要分為砂濾器、V型過濾器、D型過濾器等，其中的V型過濾器主要是利用以石英砂為主的填料層截留懸浮物等雜質(zhì)。

2.2 自清洗過濾器

自清洗過濾器通過內(nèi)部濾網(wǎng)進(jìn)行水中截留，濾網(wǎng)分為粗濾網(wǎng)和細(xì)濾網(wǎng)，由內(nèi)向外進(jìn)行過濾，主要去除水中大于100 μm的雜物，為保護(hù)超濾而設(shè)置；自清洗過濾器通過智能設(shè)計(jì)，可以利用內(nèi)外壓差或者手動(dòng)進(jìn)行濾網(wǎng)的清洗；其中，自清洗過濾器內(nèi)部可以通過自身水壓從內(nèi)部噴頭將水噴出進(jìn)行濾網(wǎng)的清洗，雜物通過排污管道排出。

2.3 超濾

超濾和反滲透工作的進(jìn)水流動(dòng)過程中，水透過膜絲或者膜片時(shí)，膜會(huì)截留水中雜質(zhì)或者金屬離子，再將其反洗帶走，因而膜孔容易堵塞。超濾控制指標(biāo)濁度小于1，SDI小于3。

超濾系統(tǒng)包括給動(dòng)力設(shè)備水泵、自清洗過濾器、超濾設(shè)備、過濾/反洗水箱和反洗水泵。超濾效果主要取決于進(jìn)水的水質(zhì)情況，增加在線絮凝劑投加系統(tǒng)和化學(xué)反洗系統(tǒng)也有利于提升超濾效果，具體的超濾系統(tǒng)流程如圖1所示。

2.4 反滲透

反滲透可設(shè)置不同等級、不同段數(shù)，包括一級兩段、一級三段、二級兩段、二級三段等，對水質(zhì)要求較高的企業(yè)，可以設(shè)計(jì)多級，想要提高水的回收率，可設(shè)計(jì)多段。一般情況下，反滲透前需設(shè)置過濾精度比較小的保安過濾器，其主要目的是截留前段的顆粒物質(zhì)，防止其對反滲透膜的損壞，保安過濾器一般采用不銹鋼，防止銹蝕等進(jìn)入反滲透，保安過濾器一般設(shè)定前后壓差為0.1 MPa。

反滲透是目前全球物理除鹽的常用技術(shù)，方便簡單、易操作，可以大大降低人員的工作量、減少廢水的排放，還可以避免離子交換處理中的酸堿消耗。

反滲透的工作原理是對鹽水側(cè)施加壓力，壓力鹽水部分的水分子透過膜片進(jìn)行逆流，溶劑能通過膜片而溶質(zhì)不能通過，達(dá)到脫鹽效果。反滲透的正常工作過程是鹽水在膜的一側(cè)逆流向另一端，水分子通過膜進(jìn)入淡水側(cè)，無機(jī)鹽分則被截留而成為濃水，最終從裝置中排出。反滲透方法下的脫鹽率在98%～99%，并能去除水中大部分的細(xì)菌、膠體及大分子質(zhì)量的有機(jī)物。反滲透是目前水處理系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種除鹽技術(shù)，具有極高的除鹽能力，但是其脫鹽率會(huì)隨著設(shè)備使用年限的增加不斷降低，因而需要經(jīng)常對反滲透設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，延長設(shè)備的使用壽命，從而保證脫鹽率。

2.5 EDI

全國的EDI設(shè)備五花八門，EDI技術(shù)主要是將電滲析和陰陽樹脂離子交換技術(shù)融為一體，通過電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對水中的陰陽離子進(jìn)行定向遷移，同時(shí)對裝填的樹脂進(jìn)行連續(xù)再生，因此不需要進(jìn)行酸堿再生，有效減少了酸堿廢水的產(chǎn)生，對模塊兩側(cè)無法再生徹底的極水進(jìn)行排放處理，其中含氫離子，所以排放過程需敞口，周圍禁止動(dòng)火。

3 化工行業(yè)污水處理技術(shù)應(yīng)用

化工行業(yè)污水處理模式大多分為兩種：（1）好氧/厭氧（Anoxic/Oxic，A/O）工藝。A/O工藝又分為單級A/O工藝和多級A/O工藝，主要包括連續(xù)的好氧與厭氧反應(yīng)。（2）序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，SBR）工藝。SBR工藝一般采用SBR+曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter，BAF）工藝。

3.1 污水處理SBR池

污水處理SBR池正常運(yùn)行的過程主要分為硝化和反硝化階段，硝化階段主要是分解有機(jī)物，讓活性污泥進(jìn)行有氧呼吸，也就是曝氣，進(jìn)一步將水中的有機(jī)物分解成無機(jī)物，達(dá)到去除污染物的效果；反硝化階段就是厭氧階段，主要利用厭氧菌除去廢水中的部分有機(jī)物，根據(jù)合成氨裝置工藝生產(chǎn)排水的特性，為保證活性污泥正常的生理活動(dòng)并高效發(fā)揮不同硝化菌和反硝化菌等不同種群微生物的生物脫氮作用，污水處理裝置須設(shè)置有機(jī)碳源和堿液投配系統(tǒng)，用以補(bǔ)充硝化所需堿度和反硝化所需的有機(jī)碳源[2]。

污水處理裝置還需設(shè)置離心風(fēng)機(jī)，為好氧階段提供充足的氧氣，為活性污泥降解有機(jī)污染物提供生化反應(yīng)所需的氧氣。氧氣通過蝶式射流曝氣器與水同時(shí)噴出并充分混合，經(jīng)過改良型SBR池處理后的廢水受重力影響通過潷水器以間歇方式排入出水池，此時(shí)廢水中大部分的污染物已經(jīng)被活性污泥降解[3]。

3.1.1 曝氣階段（好氧）

3.2 好氧階段和厭氧階段的影響因素及控制

（1）溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）：曝氣階段的DO質(zhì)量濃度一般控制在2～4 mg/L，因?yàn)?.7 mg/L是硝化菌可以忍受的極限，在DO質(zhì)量濃度低于2 mg/L的條件下，氮可以完全硝化，但污泥需要停留較長的時(shí)間，因此，一般應(yīng)維持混合液的DO質(zhì)量濃度在2～4 mg/L，高于指標(biāo)會(huì)提高DO對生物絮體的穿透力，進(jìn)而降低硝化反應(yīng)的速度。

（2）pH：最佳pH范圍是7.5～8.6，否則硝化速度會(huì)降低，pH低于6.5或高于9.5時(shí)，硝化反應(yīng)停止。

（3）溫度：溫度控制在25 ℃左右，上下浮動(dòng)5～6 ℃。溫度過低或過高會(huì)直接影響到污水處理的運(yùn)行效果。

3.3 反硝化的影響因素及控制

（1）DO：分子態(tài)的氧會(huì)抑制無氧呼吸酶的合成，所以，在反硝化的過程中，應(yīng)保持缺氧狀態(tài)，要求DO小于0.2 mg/L。

（2）溫度：20～40 ℃（小于15 ℃時(shí)，代謝速率明顯受抑制）。（3）pH：7.0～8.0。當(dāng)pH小于7.0或大于8.0時(shí)，反硝化將受到強(qiáng)烈抑制。

（4）碳源：當(dāng)污水中碳氮比較低時(shí)，碳源無法滿足細(xì)胞合成的需要，需加碳源。以甲醇為碳源時(shí)，反硝化的速率較高，且分解產(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難以降解的中間產(chǎn)物。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 馮斌.某熱電廠脫鹽水站凈化水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安科技大學(xué)，2019.

[2] 錢浩.提高二級脫鹽水周期制水量探討[J].云南化工，2019，46（3）：163-164.

[3] 祝晶晶.脫鹽水的預(yù)處理過程研究[J].山西化工，2018，38（4）：104-106.

Application of industrial water treatment technology in preparation of desalted water in chemical industry Guo Peiqiang1， Sun Xifeng2， Qiao Leiyou1

（1.Jiujiang Xinlianxin Fertilizer Co. Ltd.， Jiujiang 332000， China； 2.Henan Xinlianxin Chemical Industry Group， Xinxiang 453700， China）

Abstract：High quality desalted water can play a good role in protecting boiler and prolong boiler service life. The preparation of desalted water is discussed， hoping to provide some reference for related research.

Key words：desalted water； preparation method； chemical industry