全膜法水處理工藝在電廠濃水濃縮中的應(yīng)用

1廢水污染，廢水處理隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國水資源嚴(yán)重不足，污染嚴(yán)重，污水處理率低下，日益突出。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)水量和廢水產(chǎn)量也迅速增加。原有水系統(tǒng)的廢水未經(jīng)處理直接排放，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)水資源。為響應(yīng)國家環(huán)保政策，節(jié)水減排，本工程將廠區(qū)中水深度處理后再利用，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低成本，向全廠廢水零排放邁進(jìn)一步。1.1項目總結(jié)本工程建設(shè)規(guī)模為：系統(tǒng)處理水量～700m1.2飲用水本中水系統(tǒng)原水為廠區(qū)廢水處理廠預(yù)處理系統(tǒng)的達(dá)標(biāo)產(chǎn)水，原水水質(zhì)報告見表1。從水質(zhì)報告數(shù)據(jù)看，各項指標(biāo)均較高，水質(zhì)條件較差。1.3廢水處理本中水處理系統(tǒng)的產(chǎn)品水最終作為廠區(qū)的生產(chǎn)補(bǔ)給水，設(shè)計出水水質(zhì)要求見表2。2系統(tǒng)的設(shè)計和設(shè)備的配置2.1濃鹽廢水濃縮減量工藝路線根據(jù)原水水質(zhì)參數(shù)、系統(tǒng)對產(chǎn)品水水質(zhì)的要求，以及廠區(qū)對濃鹽廢水總量的控制要求，本系統(tǒng)的主要工藝路線包括：一級除鹽系統(tǒng)、回收水處理系統(tǒng)、濃水濃縮減量系統(tǒng)以及輔助加藥系統(tǒng)等。2.2工藝單元的設(shè)計和設(shè)備的配置2.2.1反滲透前處理系統(tǒng)主要工藝流程如圖1所示。(1）多介質(zhì)過濾器：原水懸浮物及濁度含量較高，為滿足超濾裝置對進(jìn)水濁度的要求，本系統(tǒng)設(shè)八臺多介質(zhì)過濾器，對原水進(jìn)行過濾處理。多介質(zhì)過濾器采用母管式連接方式，正常運(yùn)行時為七臺運(yùn)行，一臺反洗、備用。多介質(zhì)過濾器的濾料采用無煙煤和級配石英砂。為了清洗濾料，為多介質(zhì)過濾器設(shè)有兩臺（一運(yùn)一備）反洗水泵，并接有強(qiáng)化反洗的壓縮空氣配管。(2）自清洗過濾器：為有效地保護(hù)超濾膜，保證超濾裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本系統(tǒng)設(shè)置過濾精度為100μm的自清洗過濾器兩臺，主要去除水中大于100μm的固體懸浮物、軟性雜質(zhì)以及纖維性雜質(zhì)等。其清洗過程采用自動控制，當(dāng)進(jìn)出水壓差或時間達(dá)到設(shè)定值時，系統(tǒng)自動開始清洗過程，清洗期間不斷流，可正常產(chǎn)水。(3）自動加熱裝置：超濾及反滲透膜的透水量受進(jìn)水水溫的變化影響較大，進(jìn)水壓力穩(wěn)定時，水溫每變化1℃，其產(chǎn)水量約增減2.7%。為了避免冬季因水溫較低而造成超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量下降，需加熱進(jìn)水使其維持在25℃左右。本工程設(shè)兩套板式換熱器。(4）超濾裝置：作為反滲透的前處理，超濾的主要目的是去除水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機(jī)物、微生物以及重金屬等妨礙后續(xù)反滲透運(yùn)行的雜質(zhì)。超濾反洗過程采用全自動控制，通過超濾跨膜壓差來控制反沖洗，其運(yùn)行周期30-60min，反沖洗時間30-60s，反洗水采用超濾產(chǎn)水；超濾裝置采用全流過濾的運(yùn)行方式，其反洗排水回收至回收水池。本工程設(shè)五套回收率90%超濾裝置，四套運(yùn)行，一套備用。(5）一級反滲透裝置：反滲透系統(tǒng)主要去除水中大部分溶解鹽類、膠體，有機(jī)物及微生物。超濾產(chǎn)水進(jìn)入一級反滲透膜組，在高壓泵作用下透過膜，產(chǎn)品水進(jìn)入一級反滲透產(chǎn)水箱，溶解固形物由反滲透膜截留在濃水中。一級反滲透系統(tǒng)脫鹽率為97%，回收率為75%；每套裝置包括：5μm保安過濾器、高壓泵及反滲透膜組件等。本工程設(shè)一級反滲透裝置五套，四套運(yùn)行，一套備用。一級反滲透的產(chǎn)品水收集至除鹽水池，作為廠區(qū)工業(yè)生產(chǎn)補(bǔ)給水；一級反滲透濃水收集至一級濃鹽水箱，作為后續(xù)工藝系統(tǒng)的進(jìn)水。2.2.2濾反洗排水回收主要工藝流程如下：回收水池→回收水提升泵→回收水多介質(zhì)過濾器→清水池。本工程將超濾反洗排水回收至回收水池，依次經(jīng)多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器處理后收集至清水箱，與一級除鹽系統(tǒng)多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水混合后一起送至后續(xù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)回收水多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器各兩臺，且均采用母管式連接方式，正常運(yùn)行時為一套運(yùn)行，一套反洗、備用。2.2.3濃水反滲透系統(tǒng)主要工藝流程如圖2所示。(1）軟化系統(tǒng)：一級反滲透系統(tǒng)的回收率為75%，故一級反滲透濃水硬度為原水的四倍（～2120mg/L，以CaCO(2）濃水超濾系統(tǒng)：為確保濃水反滲透膜運(yùn)行過程中不被污堵，本工程設(shè)一套過濾精度為50μm的濃水自清洗過濾器和三套（兩運(yùn)一備）回收率為90%的濃水超濾裝置作為濃水反滲透的預(yù)處理。濃水超濾裝置采用全流過濾方式運(yùn)行，其反洗水亦回收至回收水池。(3）濃水反滲透系統(tǒng)。濃水反滲透系統(tǒng)包括三套（兩運(yùn)一備）一級濃水反滲透和兩套（一運(yùn)一備）二級濃水反滲透裝置。一級濃水反滲透系統(tǒng)脫鹽率為90%，回收率為65%；每套裝置包括5μm保安過濾器、高壓泵及反滲透膜組件等。二級濃水反滲透系統(tǒng)脫鹽率為90%，回收率為60%；每套裝置包括5μm保安過濾器、高壓泵、段間增壓泵及反滲透膜組件等。一級濃水反滲透的濃水收集至二級濃鹽水箱，作為二級濃水反滲透裝置的進(jìn)水；一級、二級濃水反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水收集至除鹽水箱，與一級反滲透產(chǎn)水混合后作為廠區(qū)生產(chǎn)補(bǔ)給水；二級濃水反滲透的濃水回收至濃鹽廢水池，與膜處理系統(tǒng)化學(xué)清洗產(chǎn)生的廢水混合后作為廠區(qū)高爐沖渣悶渣水。(4）反滲透沖洗系統(tǒng)。為防止各級反滲透機(jī)組停機(jī)后濃水側(cè)亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)垢物質(zhì)出現(xiàn)結(jié)垢，采用反滲透產(chǎn)水對各級反滲透膜進(jìn)行沖洗。本工程為一級反滲透系統(tǒng)和濃水反滲透系統(tǒng)分別設(shè)置一套沖洗水泵。2.2.4反滲透膜加藥系統(tǒng)為保證各系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)的穩(wěn)定及設(shè)備安全運(yùn)行，本工程為各系統(tǒng)設(shè)置了相應(yīng)的加藥裝置。(1）殺菌劑加藥裝置：為保證超濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，抑制原水中的微生物在膜元件內(nèi)滋生，以及保證超濾系統(tǒng)化學(xué)加強(qiáng)反洗時的殺菌效果，設(shè)置殺菌劑加藥裝置和濃水殺菌劑加藥裝置，加藥點(diǎn)設(shè)分別設(shè)在超濾系統(tǒng)和濃水超濾系統(tǒng)的進(jìn)水母管和反洗水母管。(2）酸、堿加藥裝置：為保證超濾裝置化學(xué)加強(qiáng)反洗時既不損傷膜絲，又能保證反洗效果，設(shè)置HCl和NaOH加藥裝置以保證系統(tǒng)在合適的pH值下運(yùn)行。加藥點(diǎn)分別設(shè)在超濾和濃水超濾反洗進(jìn)水母管。(3）還原劑加藥裝置：為了避免預(yù)處理產(chǎn)水中殘余的活性余氯對反滲透膜造成損害，系統(tǒng)設(shè)置還原劑加藥裝置，加藥點(diǎn)分別設(shè)在一級反滲透系統(tǒng)、一級濃水反滲系統(tǒng)和二級濃水反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水母管。(4）阻垢劑加藥裝置：為防止各級反滲透裝置濃水側(cè)結(jié)垢，系統(tǒng)設(shè)置阻垢劑加藥裝置，加藥點(diǎn)分別設(shè)在各反滲透裝置進(jìn)水支管。(5）非氧化性殺菌劑：為防止氣候變化引起的水質(zhì)波動和水溫變化等因素造成產(chǎn)水池內(nèi)微生物的滋生，對反滲透膜造成危害，系統(tǒng)設(shè)置非氧化性殺菌劑加藥裝置，加藥點(diǎn)設(shè)在濃水反滲透進(jìn)水母管。(6）絮凝劑、助凝劑加藥裝置：為確?；厥账幚硐到y(tǒng)對懸浮物的去除效果和保證其產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，系統(tǒng)設(shè)置絮凝劑、助凝劑加藥裝置，加藥點(diǎn)設(shè)在回收水多介質(zhì)過濾器進(jìn)水母管。(7）超濾、反滲透化學(xué)清洗裝置。當(dāng)超濾、反滲透膜的性能下降時，其產(chǎn)水量減小，跨膜壓差增至設(shè)定值時，則需根據(jù)膜污染的情況，不定期的對膜組件進(jìn)行合理的化學(xué)清洗，以恢復(fù)其原有特性。本工程超濾系統(tǒng)和濃水超濾系統(tǒng)共用一套化學(xué)清洗裝置；一級反滲透系統(tǒng)、一級濃水反滲透系統(tǒng)和二級濃水反滲透系統(tǒng)共用一套化學(xué)清洗裝置；每套化學(xué)清洗裝置包括一臺5μm保安過濾器、一臺清洗水泵和一臺清洗溶液箱。3室外水池的設(shè)計和管道設(shè)計該工程工藝系統(tǒng)復(fù)雜，工藝流程較長，設(shè)備數(shù)量較多，為節(jié)約占地，根據(jù)各系統(tǒng)的功能分區(qū)，將整個車間分上下兩層布置；為滿足現(xiàn)場地形條件，將水泵間、室外水池按半地下式設(shè)計。系統(tǒng)的設(shè)備和管道，均考慮了相關(guān)介質(zhì)的腐蝕性。各種無腐蝕性流體采用普通無縫鋼管輸送；酸性和具有腐蝕性的流體，采用硬聚氯乙烯（UPVC）管和不銹鋼管輸送；濃鹽廢水采用鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管輸送。同時，考慮到當(dāng)?shù)氐亩经h(huán)境氣溫，對室外管道均采用巖棉保溫，并采用鍍鋅鐵皮作為金屬保護(hù)層。各工藝單元布置科學(xué)合理，管道線路簡練通暢，同時考慮設(shè)備檢修空間和行人通道，即節(jié)約占地，也滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。4反滲透系統(tǒng)控制多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、自清洗過濾器以及超濾系統(tǒng)的投運(yùn)、停運(yùn)、反洗，各反滲透系統(tǒng)的投運(yùn)、停運(yùn)、延時自動沖洗等操作均采用PLC自動控制，各設(shè)備亦能在就地通過集中控制箱就地操作。超濾、反滲透的化學(xué)清洗裝置以及各系統(tǒng)加藥裝置均采用就地操作。5全膜法水處理工藝工業(yè)生產(chǎn)過程水資源的耗量大，且水質(zhì)要求高，節(jié)水減排已成為影響工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要因素，節(jié)約用水也是工業(yè)發(fā)展必須面對的課題。將中水作為水源，經(jīng)深度處理后予以回用可大幅降