常規(guī)化學(xué)水處理工藝對(duì)比分析

解振宇

(陽(yáng)煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司，山西 太原 030000)

1 工藝簡(jiǎn)介

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)水處理工藝技術(shù)也越來(lái)越多元化，如，離子交換技術(shù)、電滲析技術(shù)、反滲透+EDI電除鹽技術(shù)、連續(xù)除離子技術(shù)等[1]。目前，化工行業(yè)市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的兩種技術(shù)分別是離子交換技術(shù)和反滲透+EDI電除鹽技術(shù)[2-4]。

以某化工項(xiàng)目離子交換法與反滲透+EDI電除鹽兩種化學(xué)水處理工藝作對(duì)比，規(guī)模以3 000 t/h，原水經(jīng)微渦流絮凝沉淀池處理后，水質(zhì)懸浮物降到10 mg/L，濁度3NTU。

1.1 離子交換+混床法

首先，原水在預(yù)處理階段先經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器流入濾水池中，后經(jīng)泵加壓送至陽(yáng)床頂部，與強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹(shù)脂進(jìn)行充分接觸，對(duì)水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+等陽(yáng)離子進(jìn)行置換。除去陽(yáng)離子后的水送入除碳器上部，脫除CO2后的水進(jìn)入中間水池，加壓后送入陰床，與強(qiáng)堿陰離子樹(shù)脂接觸，樹(shù)脂將水中SO42-、Cl-、NO3-等陰離子進(jìn)行置換，除去水中的陰離子。一段時(shí)間后，用于離子交換的陽(yáng)床、陰床的樹(shù)脂發(fā)生承載離子飽合而失效，此時(shí)由再生系統(tǒng)對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。再生結(jié)束后，進(jìn)入下一制水周期，再生廢水經(jīng)酸堿中和處理合格后，經(jīng)密閉管道送至濃水結(jié)晶除鹽系統(tǒng)，對(duì)水中的離子分離，回用水用于循環(huán)水系統(tǒng)。

1.2 反滲透+EDI法

產(chǎn)水于EDI模塊中在電場(chǎng)的作用下，對(duì)水進(jìn)行電解(將水電解為H+和OH-，之后用于樹(shù)脂再生)，在離子交換膜的離子選擇通過(guò)作用，及陰、陽(yáng)樹(shù)脂的加速離子遷移能力，去除進(jìn)水中絕大部分的離子，從而降低水中的含鹽量和硬度，以獲得低電導(dǎo)率的產(chǎn)品水[電導(dǎo)率：≤0.1 us/cm(25 ℃)]，供鍋爐和園區(qū)各裝置生產(chǎn)使用。

2 關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)對(duì)比

兩套水裝置關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)在于提高產(chǎn)水率，通過(guò)從工藝、產(chǎn)水率、自控程度、成本等方面進(jìn)行綜合性比對(duì)，進(jìn)而選出自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行且節(jié)能低耗的工藝方案。

2.1 工藝條件對(duì)比(見(jiàn)表1)

表1 離子交換+混床法和反滲透+EDI法的工藝對(duì)比(3 000 t/h 項(xiàng)目)

2.2 綜合產(chǎn)水率對(duì)比(見(jiàn)表2)

表2 離子交換+混床法和反滲透+EDI法的綜合產(chǎn)水率對(duì)比(3 000 t/h 項(xiàng)目)

2.3 自動(dòng)化程度對(duì)比(見(jiàn)表3)

表3 離子交換+混床法和反滲透+EDI法的自動(dòng)化程度對(duì)比(3 000 t/h 項(xiàng)目)

2.4 運(yùn)行成本對(duì)比(見(jiàn)表4)

表4 離子交換法和反滲透+EDI法的成本核算對(duì)比(3 000 t/h 項(xiàng)目) 萬(wàn)元

3 環(huán)境效益分析(廢水處理)

3.1 離子交換系統(tǒng)

含SS (懸浮物)較高的預(yù)處理反洗水，直接排入公司污水處理系統(tǒng)。

使用稀鹽酸和稀堿溶液對(duì)系統(tǒng)化學(xué)清洗排水，因其pH波動(dòng)大，沖擊性強(qiáng)，濁度較高，所以必須經(jīng)中和池中和達(dá)標(biāo)后，送至零排放系統(tǒng)進(jìn)行濃水除鹽，該部分產(chǎn)生的回用水可送至循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)利用。

用于再生混床樹(shù)脂的清洗水集中收集在廢水中和池，經(jīng)中和達(dá)標(biāo)后，送至零排放系統(tǒng)進(jìn)行濃水除鹽，該部分產(chǎn)生的回用水送至循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)利用，排放廢水總量4 000 t/d。

3.2 反滲透系統(tǒng)

含SS (懸浮物)較高的預(yù)處理反洗水，送至中水含泥污水處理系統(tǒng)。

濃水排水出路：送至濃水裝置進(jìn)一步進(jìn)行深度處理，產(chǎn)生的中水返回超濾產(chǎn)水池，進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)再用，提高水的重復(fù)利用率，使原水的總利用率達(dá)到95%以上；另產(chǎn)生的超高濃水送至零排放系統(tǒng)進(jìn)行濃水除鹽，該部分產(chǎn)生的回用水送至循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)利用。

4 總結(jié)

經(jīng)過(guò)考察論證，結(jié)合化工園區(qū)現(xiàn)用原水水質(zhì)，對(duì)大規(guī)模化學(xué)水處理工藝安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和對(duì)投資運(yùn)行成本等方面綜合評(píng)估得出結(jié)論：在電導(dǎo)率以1 000 μs /cm，硬度400 mg/L為界限，原水水質(zhì)電導(dǎo)率越低，硬度越小離子交換法+混床工藝占優(yōu)勢(shì)，宜采用雙室浮動(dòng)床離子交換水處理工藝；原水水質(zhì)電導(dǎo)率越高(大于1 000 μs /cm )，硬度越大(大于400 mg/L)反滲透膜法工藝占優(yōu)勢(shì)，宜采用反滲透+EDI水處理工藝。

在水資源日益緊缺的大環(huán)境背景下，提高水的綜合利用率顯得尤為重要。結(jié)合上述條件，反滲透+EDI水工藝處理具有產(chǎn)水品質(zhì)好，裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定，成本低，無(wú)廢水、化學(xué)污染物排放，有利于節(jié)水和環(huán)保，降低末端污水處理的投入。且采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；便于日常保養(yǎng)維護(hù)、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低等諸多優(yōu)點(diǎn)，更符合現(xiàn)階段大規(guī)?；瘜W(xué)水處理運(yùn)營(yíng)。