反滲透濃水回用的可行性分析

王衛紅 高叢輝（大慶油田電力集團宏偉熱電廠）

反滲透濃水回用的可行性分析

王衛紅 高叢輝（大慶油田電力集團宏偉熱電廠）

電廠化學水處理排水中，反滲透濃排水約45×104t/a，占化學水處理排水的70%。反滲透系統的濃水大量排放，不僅造成水資源浪費，而且給企業帶來很大的廢水排放壓力。將反滲透濃排水回用為循環水補水，年節約循環水45×104t，年節約生產成本260×104元，具有十分重要的經濟和環保效益。

濃水 回用 循環水補充水 反滲透 經濟效益

反滲透水處理技術因具有脫鹽率高、操作簡便和對環境污染小的優點被廣泛應用于水處理中。電廠排水主要有循環水排水和化學水處理排水兩部分。化學水處理排水中，反滲透濃排水約45×104t/a占化學水處理排水的70%。反滲透系統的濃水大量排放，不僅造成水資源浪費，而且給企業帶來很大的廢水排放壓力。因此，合理利用反滲透濃排水，實現廢水回用，具有十分重要的經濟和環保效益。

大慶油田電力集團宏偉熱電廠化學分廠共有6列反滲透，設計出力為一期4列120 t/h和二期2列100 t/h。為了避免反滲透設備的頻繁啟停，同時為了冬季防凍，當除鹽水補水小于110 t/h時，6列反滲透均采取靜壓運行方式；當除鹽水補水在110～150 t/h時，啟動1列反滲透，其余5列靜壓運行；當除鹽水補水在150～200 t/h時，啟動2列反滲透，其余4列靜壓運行。反滲透在運行過程中濃水總排放量約60～80 t/h，通過對不同運行方式下反滲透濃水指標的分析，考慮反滲透濃水回用，作水塔循環水補水是完全可行的。

1 可行性分析

1.1 反滲透濃水特點

1）反滲透濃水是經反滲透膜分離出75%淡水后的濃縮水，濃水的堿度、硬度、氯離子、總固體含量均是入口水的3倍[1]。宏偉熱電廠反滲透入口水（表1）是經高效過濾器及弱酸陽離子交換器處理后的產品水，含鹽量較低，所以濃排水的含鹽量一般小于800 mg/L。

表1 反滲透入口水水質

2）反滲透濃水是經過RO裝置的出水，含鹽量雖然較高，但有害離子如重金屬、氨氮、亞硝酸鹽等含量不高，色度和濁度幾乎為零，有機物含量很低。

3）反滲透靜壓運行狀態產品水回收率（約65%）低于高壓泵啟動運行狀態（75%），因而靜壓運行時的濃水含鹽量低于高壓泵啟動運行狀態。因受除鹽水補水量的影響，長期以來該廠RO運行方式為6列靜壓運行，或1列啟動其余5列靜壓運行。

反滲透靜壓運行狀態與高壓泵啟動運行狀態濃水指標見表2、表3。

表2 靜壓運行濃水指標

表3 啟動高壓泵運行時濃水指標

1.2 反滲透濃水回收的可行性

1.2.1 反滲透濃水無結垢傾向

為了防止反滲透膜結垢，在原水進入反滲透裝置之前，先經過弱酸陽離子交換器除去硬度和部分堿度，這種方法有效的防止了無機鹽在設備和管道中結垢。弱酸陽離子交換器出口水經過反滲透裝置后，雖然大部分鹽分被截留在濃水中，但濃水中的硬度含量依然很低，這樣的濃水不會在回用的管道中結垢，因而具有回收的可行性。

1.2.2 混合循環水補水水質較好

反滲透濃排水總量約60～80 t/h，包括5列靜壓運行的濃水和1列啟泵運行的濃水。宏偉熱電廠循環水補水量冬季為120～180 t/h，春秋季為300～350 t/h。因此，即使RO濃排水全部用于循環水補水，在數量上也不能滿足要求，還需要補充循環弱酸陽離子交換器出口水，混合后作為循環水補水。春秋季和冬季，RO濃排水分別占循環水總補水量的53%和25%。

表4 循環冷卻水水質要求

循環水補水對水質的要求：一是控制硬度、堿度，防止碳酸鹽結垢；二是控制氯離子含量，防止發生腐蝕。參照表4中的循環冷卻水水質要求[2]，混合濃水后的循環水補水各項指標均遠遠低于要求，完全可以作為循環水補水回用。

2 濃水回收方案設計

2.1 濃水回用補水系統

反滲透濃水回用是將其作為循環水補水。由于反滲透濃排水本身具有一定的壓力，因此不需要外加升壓設備，只需將一、二期反滲透濃排水總管與循環水補水出口管連接，見圖1。

2.2 合理調整濃水補水量

通常情況下，反滲透濃排水可以全部作為循環水補水回用。當出現原水水質劣化，濃水水質也極差的特殊情況時，可將濃水補水管與循環水補水管解裂，將濃水排放至中和池，不影響循環水補水水質。

2.3 混合濃水后的循環水高濃縮倍率運行方式

2.3.1 超聲波除垢

混合濃水的循環水水質在有超聲波除垢裝置的循環水系統中，無需任何處理，完全可以滿足高濃縮倍率的運行要求。

2.3.2 硫酸加水質穩定劑

在沒有超聲波除垢裝置的循環水系統中，混合濃水后的循環水水質由于堿度稍高，采用硫酸加水質穩定劑的處理方法，可使循環水在高濃縮倍率下運行。

2.3.3 通過現場試驗確定混合補水后的濃縮倍率

混合濃水的循環水水質由于堿度稍高，在現運行方式下，要保持高濃縮倍率運行，需要加入硫酸降低循環水堿度，通過試驗確定濃縮倍率。

3 經濟效益分析

回用濃水按生水計，單價5.65元/t，濃水年排放量45×104t，年節約補水費254.25×104元；中和池排水泵功率30 kW，出力70 t/h，電價0.3448元/kWh，年節約電費7.66×104元，年總節約費用約260×104元。

4 結論

通過分析反滲透濃水指標，說明反滲透濃水用做水塔循環水補水是完全可行的，既能廢水利用，又能保證熱力設備安全經濟運行。反滲透濃水回用，是企業在水資源利用和環境保護方面的巨大進步，循環水總運行成本及廢水排放成本明顯降低，具有顯著的經濟效益和社會效益。

[1]孫容,李飛.反滲透濃水回用技術探討[J}.電站輔機,2004,25(3):51-56.

[2]管輝堯，張學琴，李永和.中水作為循環水補水在三河電廠的應用[J}.華北電力技術,2009(2):43-45.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.09.003

王衛紅，1990年畢業于西北大學，高級工程師，從事技術管理工作，E-mail：wangwh_1@163.com，地址：大慶油田電力集團宏偉熱電廠，163314。

2011-08-16)