電廠化水中水回用項目

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種先進、實用的水處理技術——電廠化水中水回用。

一、工藝流程的確定

中水處理工藝的選擇是中水處理處理工程成敗的關鍵，處理工藝是否合理直接關係到中水處理設施的處理效果、回用的水體水質、運轉的穩定性、投資、運行成本和管理水平等。因此中水處理工藝的選擇首先應結合工廠的實際情況，綜合考慮廠內各種作用因素，慎重選擇適合本廠的中水處理工藝，以達到中水處理設施的最佳處理效果及最好的經濟、社會和環境效益。

二、工藝流程選擇的思路

根據工廠的實際情況，選擇工藝流程應滿足汙水回用的要求同時適應工廠的實際需要，目前工廠內排放廢水為冷卻循環水排水和電廠化水濃水，兩股水含有一定的鹽分、硬度高、鈣離子、COD、電導率等汙染物質。
  目前常見的回用處理工藝有活性炭吸附、膜分離、混凝、光化學氧化、臭氧氧化、生物活性碳法等。

1、活性炭處理工藝具有操作簡單、脫色性能良好、COD去除效果好的優點，然而該處理工藝由於活性炭機械強度差、再生困難，常常導致運行費用較高；

2、膜分離處理工藝是目前較為先進的處理工藝，該工藝無需投加藥劑，易於自動控製，對於較大分子量的有機物具有較好的去除效果，出水水質好，占地麵積小，而且能避免了回用水的循環利用循環水含鹽量的逐漸提高，然而膜分離工藝的正常運轉需要較為嚴格的預處理措施，一次性投資費用較高；

3、強化混凝工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、對疏水性染料脫色效率高的特點，然而對印染廢水生化尾水的處理，其對親水性染料處理效果差，運行費用較高、泥渣量多，脫水困難；

4、臭氧氧化工藝用於印染廢水回用處理具有脫色效果較好，並可對廢水進行殺菌消毒，然而該工藝對硫化、還原、難溶解性染料的脫色效果較差，且該工藝電耗較大，運行成本較高；

5、生物活性碳工藝可對印染廢水生化尾水中的水溶性有機物進行去除，可延長活性炭再生周期，然而該工藝對處理水質的穩定性要求較高，操作運行控製苛刻，運行費用也較高；

6、光化學氧化工藝是目前印染廢水回用處理的研究熱點，其對作用對象無選擇性，並且最終可使有機物完全礦化，然而該工藝處理成本較高，目前尚處於研究階段。

中水處理項目立足於處理後的水再送回車間循環使用，由於廢水的高鹽分和一定的硬度，根據我公司多年的科研研究以及工程實踐經驗，針對廢水的回用，對兩股廢水采用石灰軟化+超濾 +DTRO反滲透+高水反滲透的脫鹽濃縮方法處理是較為穩妥的處理方法，出水進行回用，高濃度反滲透的濃水蒸發或排至生活汙水處理係統。

三、預處理工藝

根據工廠內汙水的排放情況，工廠兩股水排放總量2000噸/天。汙水中含有一定的無機懸浮物質、有機氯、微生物、有機物（COD）、硬度高等，因此對汙水必須進行必要的預處理並將硬度降低。以使主體處理工藝正常穩定運行。為確保反滲透裝置的運行安全穩定和正常的使用壽命，防止膠體有機物、微生物、懸浮固體微粒及鈣鎂等微溶鹽等在膜麵結垢堵塞，須采取必要的預處理設備，在原水進入RO裝置前除去，預處理具體措施如下：石灰軟化+自清洗過濾器+超濾裝置等兩個處理過程。

超濾是以壓力為驅動的膜分離過程，它能夠將顆粒物質從流體及溶解組份中分離出來。超濾膜的典型孔徑在0.01～0.1微米之間，對於細菌和大多數病菌、膠體、淤泥等具有極高的去除率。應用在廢水的再處理流程中，超濾膜除對有機物及色度有一定的去除作用外，最主要的作用是去除可能汙堵反滲透膜的膠體、細菌、病毒等雜質，延長反滲透膜的清洗周期和壽命，降低總體運行成本；反滲透膜可去除98％的鹽離子，完全去除硬度、同時對COD、色度也具有極高的去除作用，從而確保回用水水質。

四、石灰軟化法

使用石灰軟化硬水的方法稱為石灰軟化法，又稱石灰純堿軟化法，在硬水中加入消石灰，使水中的鎂生成氫氧化鎂沉澱，這樣，加入碳酸鈉使水中的鈣生成碳酸鈣而沉澱，硬水即變為軟水，利用這種方法可使水中鈣濃度降低。其化學反應式如下：

CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2CO3
MgCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓

生石灰+PAC+PAM對硬度的去除效果，為了增加絮凝的效果,提高礬花的形成和密實程度,在投加PAC後在投加助凝劑聚丙烯酰胺PAM,PAM是一種有機高分子絮凝劑,由丙烯酰胺聚合而成,在其分子的主鏈含烯酰胺PAM，PAM是有大量側基----酰胺基,酰胺基的化學活性很強,可以和多種化合物反應而產生許多聚丙烯酰胺的衍生物,其分子鏈集團可在較遠的各個顆粒間形成聚合物橋,增多了相互碰撞的次數,使部分中和膠粒迅速被吸附和橋接,能大大加強混凝絮狀物的形成和沉澱。

在生石灰投加量和最佳PAC投加量反應後再加入PAM進行試驗研究,得出生石灰+PAC+PAM對硬度、濁度去除明顯，最佳PAM投加量為10-20mg/L，小於10mg/L時，顆粒的碰撞機會少,絮凝體形成速度和沉降速度慢，去除率較低，但當PAM投加量大於20mg/L時，由於絮凝劑粒子的吸附點被迅速占領，減少了架橋的可能性,使得絮凝效果反而下降。

五、超濾膜係統

與傳統濾料過濾工藝相比，超濾工藝是一種過濾精度更高的水處理技術，它可有效地去除細菌、病毒、大分子有機物、膠體和顆粒物。具有抗汙染、藥劑用量少、水回收率高、占地麵積小的特點。

1、簡介
中空超濾為外壓式膜組件，中空絲材質為親水性PVDF，公稱切割分子量15萬道爾頓，使用時原水進入中空膜絲外，產水徑向透過膜壁外腔，對內徑向透過膜壁，產水濁度不大於0.2NTU。

膜組件可以按全量過濾方式操作，也可以按錯流過濾方式操作。全量過濾操作中所有原水全部轉化成產水，而在錯流方式中還有一部分原水從濃水出口排出，成為濃縮液。過濾時水在中空膜組件內的流動方式為外進內出，即給水經組件端麵分布，同時進入各中空膜絲外部，沿中空絲管內流動，沿途經中空膜絲壁麵透入，各中空絲內表麵透出的產水匯集到中心管後流出膜組件。膜絲的材質為親水性PVDF，耐汙染、耐餘氯、耐化學清洗。超濾膜的截留分子量為15萬道爾頓，膜分離孔徑約為25nm，可有效去除微小顆粒、膠體、細菌和病毒等。超濾膜對>1μm的顆粒物的去除率為96%，比傳統過濾器的過濾精度高，占地麵積小。

由於在膜上形成固體物質積累時膜通量會衰減，膜組件采用周期性頻繁反衝洗的方式恢複通量。膜自身具備的良好化學穩定性，能夠滿足進行化學清洗和化學增強反洗的需求。

2、產品技術規格

3、超濾要求

（1）超濾膜元件按膜元件製造廠商允許通量範圍的低值進行超濾係統設計，保證設計年限內超濾膜元件正常運行、合理的反洗間隔和化學清洗周期，以盡可能提高係統的水的利用率。
    （2）超濾采用中空纖維膜，要求抗汙染能力強、化學穩定性好、機械強度好的膜，膜使用壽命在四年以上。

（3）係統配置一套超濾裝置的反洗裝置，該裝置能滿足各種情況下超濾膜的反洗和化學加強反洗的要求。超濾裝置不單獨設化學清洗係統，與反滲透裝置共用1套清洗裝置。

（4）膜設計形式按錯流過濾模式運行。

（5）超濾裝置的反洗或化學清洗都是在線進行的。

（6）超濾裝置各進水（或出水）及反洗管路上都配置流量顯示，以便控製超濾裝置的正常安全運行。超濾裝置安裝必要的現場儀表以監視係統的正常運行，所配儀表的性能、配置點及數量等滿足本係統的安全、穩定、可靠運行的需要。

（7）超濾膜組件豎直安裝在支架上，膜殼與膜殼之間有完整的管道及相應不可缺少的閥門（包括自動閥門）將它們連接成一體。組合架上配備全部管道及接頭，還包括所有的支架、緊固件、夾具等其它附件。管道、法蘭采用耐腐蝕的塑料材質，閥門采用耐腐蝕產品。超濾裝置產品水管設取樣點，取樣點的數量及位置能有效地診斷並確定係統的運行狀況。

（8）超濾組合架的設計滿足廠址的抗震烈度要求和組件的膨脹要求。

（9）超濾係統測量配置點和數量等滿足本係統的安全、穩定、可靠運行的需要。

（10）超濾裝置設有程序啟停裝置，停用後能延時自動反洗或化學加強反洗。

（11）超濾濃水排水裝流量控製閥，以控製水的回收率。

（12）超濾裝置采用程序控製，自動監控，其監控功能由除鹽水處理係統程控係統完成。超濾裝置的運行、反洗以及化學加強反洗等步驟由PLC進行順序控製。

（13）超濾裝置配有就地控製盤，且配有氣動或電動控製元器件。

4、超濾裝置加藥係統

（1）超濾係統配備有加殺菌劑、加堿、加酸等係統，各類藥品溶液箱的容積滿足至少三天的藥品用量。溶液箱、計量泵及所有與被輸送藥液相接觸的金屬及非金屬部件采用耐相應藥液腐蝕的材料。各類藥品溶液箱設置支腳。

（2）我方負責推薦各種藥劑供買方選擇，並提供詳細的說明用途、價格、供貨廠商等。

（3）加藥計量泵進口設濾網，藥品注入點設在管式混合器的上遊。計量泵實現與超濾反洗水泵聯鎖控製。

（4）各類加藥係統分別設計成單元型式，每種藥品的溶液箱、加藥計量泵、管道、閥門和附件等組裝在一個底盤上，並考慮配藥的便捷及維修的方便。

（5）超濾裝置的反洗和清洗

為保證超濾係統的長期穩定運行，需配置反洗係統、化學分散清洗係統、化學清洗係統。一般情況下，反洗和氣擦洗係統對於超濾是必需的，通常還配備一個殺菌劑加藥係統以控製微生物等繁殖對超濾膜的影響。而化學清洗係統則在水質較差時配備。

A、反洗係統

反洗工藝：清水池 反洗泵 超濾膜
酸、堿及殺菌劑
反洗水量：膜組件反洗通量100-150L/㎡/h，每30-60分鍾反洗一次，反洗30-60秒。
反洗時配合氣擦洗技術可以大大提高超濾的反洗效果。最大進氣壓力2.5bar，單支組件進氣量5-12Nm³/h。

B、化學分散清洗係統
    a、加酸裝置
    係統配置加酸加藥裝置，超濾進水中可能含有鐵、鋁等高價金屬的膠體或者懸浮物，也可能存在硬度等結垢傾向，這些雜質可能造成超濾膜的無機物汙染。在此情況下，在化學分散清洗過程中加一定濃度的酸溶液進行化學分散清洗，所用的酸可根據具體情況選用鹽酸、草酸或檸檬酸等。

b、加堿裝置

原水中的有機物是造成超濾膜汙染的重要原因，為防止由有機物及活性生物引起的超濾膜組件的汙染，在化學分散清洗過程中加一定濃度的堿溶液進行化學清洗，所用的堿溶液推薦采用濃度為0.1%NaClO+0.05%NaOH溶液。

C、化學清洗係統
    超濾係統最終是需要進行清洗的，當超濾係統表現出汙染的傾向、長時間停運之前、或按計劃進行常規保養時，建議清洗超濾係統。當出現下列汙染特征（跨膜壓差比初始運行壓力上升了1.0bar，標準化後產水量下降10-15%，標準化後產水水質下降10-15%）時，表明超濾係統需要清洗了。

本係統配置一套化學清洗裝置，其流程如下：

清洗水箱 → 清洗泵 → 清洗過濾器 → 超濾係統

六、主體處理工藝

本項目原水水溫隨季節性波動較大，為保證反滲透裝置長期穩定運行，反滲透裝置前設置原水加熱係統—板式換熱器。

熱源：低壓蒸汽。

主體工藝采用一級反滲透+濃水反滲透。

一級反滲透裝置進水量90m³/h，產水量67.5m³/h，濃水排放量22.5m³/h，水利用率75%，脫鹽率≥97%。

一級濃水屬於結垢型水質，由於4倍濃縮的緣故，其含鹽量高、硬度高、水質穩定、基本不發生pH的顯著波動，屬於高礦化度鹹水。根據現有RO工藝的運行管理經驗，確定一級RO濃水回收工藝仍為RO工藝，即濃水反滲透工藝再處理一級反滲透排放濃水方案。

七、反滲透濃水處理思路

1、排至生活汙水係統

由於高濃度反滲透濃水由於鹽分高，處理難度高，建議排至生活汙水處理係統一起合並處理或者排至灰場進行澆灰。

2、機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術

根據物理學的原理，等量的物質，從液態轉變為氣態的過程中，需要吸收定量的熱能；當物質由氣態轉為液態時，會放出等量的熱能。這種熱能稱為“潛熱”(Latent Heat)。傳統的蒸發設備，無論是單級或多級閃蒸，在運作過程中，終會有部分潛熱流失。強製循環壓縮蒸汽結晶器是熱效率最高的結晶係統。係統所需的熱能，由一台蒸汽壓縮機提供，是目前世界上用作處理含有高鹽分或TDS廢水最有效、最經濟的設備。用這種蒸發器處理廢水時，蒸發廢水所需的熱能，由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放的熱能所提供。在運作過程中，沒有潛熱的流失。運作過程中所消耗的，僅是驅動蒸發器內廢水、蒸汽、和冷凝水循環和流動的水泵、蒸汽泵、和控製係統所消耗的電能。為了抵抗廢水對蒸發器的腐蝕，保證設備的使用壽命，蒸發器的主體和內部的換熱管等，通常用高級鈦合金製造。蒸發器的一般使用壽命長達30年或以上。蒸發器在用晶種法技術運行時，也稱為鹵水濃縮器(Brine Concentrator)。

待處理濃鹵水被泵打入進結晶器。

和正在循環中的鹵水混合，然後進入殼管式 (Shell and Tube) 換熱器 (加熱器)。

因換熱器管子注滿水，鹵水在加壓狀態下不會沸騰並抑止管內結垢。

循環中的鹵水以特定角度進入蒸汽體，產生渦旋；小部分鹵水被蒸發。

水分被蒸發時，鹵水內產生晶體。

大部分鹵水被循環至加熱器，小股水流被抽送至離心機或過濾器，把晶體分離。

蒸汽經過除霧器，把附有的顆粒清除。

蒸器經壓縮機加壓，壓縮蒸汽在加熱器的換熱管外殼上冷凝成蒸餾水，同時釋放潛熱，把管內的鹵水加熱。

蒸餾水供需要高質蒸餾水的工藝使用。在某些條件下，結晶器產生的晶體，可能是有很高商業價值的化工產品，如食鹽，硫酸氨化肥等。

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