反滲透濃水回收案例探究

□高學(xué)慧

一、背景

某2 ×600MW 火力發(fā)電廠水源采用當(dāng)?shù)厮畮?kù)庫(kù)區(qū)水，水源經(jīng)過(guò)2 套混合絮凝沉淀池設(shè)備處理，使出水水質(zhì)濁度≤3NTU，滿(mǎn)足工業(yè)水用水要求;補(bǔ)給水處理采用反應(yīng)沉淀池混凝沉降與全膜法處理，全膜法即采用超濾、反滲透和EDI 系統(tǒng);由于該廠水處理的水源水質(zhì)較差，設(shè)計(jì)反滲透系統(tǒng)回收率為75%。反滲透處理裝置主要是供應(yīng)電廠鍋爐化學(xué)水處理系統(tǒng)用水，其產(chǎn)生的濃水總量是處理水量的25%，大約是除鹽水量的1/3。濃水中的雜質(zhì)是將原水濃縮后轉(zhuǎn)移而來(lái)的，雖然沒(méi)有外部人為加入，但排放的濃水含鹽量比較高，在排量較大的情況下，如果不經(jīng)處理直接排放勢(shì)必對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染和水資源的浪費(fèi)。因此，將反滲透系統(tǒng)濃水回收利用，減少工業(yè)水的使用量是非常必要的，由于工業(yè)水主要作為化學(xué)制水、循環(huán)水補(bǔ)水、消防水補(bǔ)水使用，同時(shí)受反滲透濃水排放量大，水質(zhì)差等原因的影響，導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)濃水只能作為循環(huán)水補(bǔ)水回收利用。這樣，反滲透濃水回收利用，實(shí)現(xiàn)水資源的綜合利用尤為重要。

二、循環(huán)水系統(tǒng)介紹

該電廠共用一套循環(huán)水系統(tǒng)(基本參數(shù)見(jiàn)表1)，循環(huán)水系統(tǒng)為三間串聯(lián)運(yùn)行。涼水設(shè)施為機(jī)械通風(fēng)開(kāi)放式?jīng)鏊韫竸┘铀幯b置為2 ×1m3的加藥罐，三臺(tái)計(jì)量泵，兩用一備。加藥點(diǎn)設(shè)在循環(huán)水前池位置，循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水主要采用水庫(kù)水，可以滿(mǎn)足運(yùn)行需要，大部分循環(huán)水都被用去進(jìn)行脫硫處理。

表1 循環(huán)水系統(tǒng)基本參數(shù)

三、確定回收方案

化驗(yàn)班采取工業(yè)水以及反滲透濃水進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，從化驗(yàn)結(jié)果可以看出:第一，德日蘇寶冷水庫(kù)水水質(zhì)比較正常，PH 值略高，比較適合作為工業(yè)補(bǔ)充水來(lái)使用。第二，反滲透濃水為工業(yè)水經(jīng)過(guò)2．5 倍濃縮以后的水，一方面各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)都有所提高，其中，PH 由7．84 增加至7．97，Ca2+濃度較原水由124．10mg/L 增加至336．27mg/L，而pH 的升高會(huì)引起水中轉(zhuǎn)化為，容易使CaCO3析出。所以，循環(huán)水使用濃水作為補(bǔ)給水源時(shí)，不宜補(bǔ)進(jìn)過(guò)多，否則有結(jié)垢危險(xiǎn)。另一方面為了防止反滲透膜結(jié)垢，在原水進(jìn)入反滲透裝置之前加入了阻垢劑。該藥劑能夠有效防止無(wú)機(jī)鹽在管道和設(shè)備中結(jié)垢。原水在經(jīng)過(guò)反滲透裝置以后，加入的阻垢劑被截留在濃水中，它仍然可以起到對(duì)濃水的阻垢分散作用，而消除部分結(jié)垢危險(xiǎn)。所以循環(huán)水補(bǔ)水由反滲透濃水和工業(yè)水應(yīng)按比例供給。

根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，最后決定循環(huán)水補(bǔ)水由反滲透濃水和工業(yè)水按比立供給，70%使用工業(yè)水、30%使用反滲透濃水。

表2 水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果

四、回收方案的可行性分析

對(duì)70%使用工業(yè)水、30%使用反滲透濃水作為循環(huán)水補(bǔ)給水的情況，參照《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》中的“碳酸鈣沉積法”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別做靜態(tài)阻垢、緩蝕試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)。

表3 碳酸鈣沉積實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(一)靜態(tài)阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表3)看，在不同的投加濃度時(shí)，所測(cè)得的碳酸鈣阻垢率不同，其中只有阻垢劑濃度在35ppm 時(shí)，阻垢率才可以達(dá)到97%以上，因此認(rèn)為在這種混合補(bǔ)水的條件下，阻垢劑濃度不低于35ppm。

(二)緩蝕實(shí)驗(yàn)(旋轉(zhuǎn)掛片失重法)結(jié)果。因?yàn)樵谶@種水質(zhì)條件下，只有當(dāng)阻垢劑投加濃度達(dá)到35ppm 時(shí)，才能滿(mǎn)足阻垢率達(dá)到95%以上的要求，因此，緩蝕實(shí)驗(yàn)只在35ppm 條件下進(jìn)行，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表4)看，緩蝕效果非常不錯(cuò)，對(duì)碳鋼的緩蝕率都達(dá)到90%以上。

表4 旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

(三)動(dòng)態(tài)緩蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)(表5)可知，以混合補(bǔ)水為依據(jù)，LY－910 的投加濃度應(yīng)不低于35ppm。

(四)實(shí)驗(yàn)總結(jié)。通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)結(jié)論知，投加緩蝕劑的濃度為35ppm，循環(huán)水系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行;同時(shí)對(duì)于敞開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)，微生物問(wèn)題不容忽視，如果對(duì)微生物不加以控制，就會(huì)污染水質(zhì)，造成污堵，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞循環(huán)水泵及換熱器等主要設(shè)備，最后根據(jù)實(shí)際情況投入非氧化性殺菌劑的濃度為100ppm;所以只要該廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程每天加入75kg 阻垢劑，每周250kg 的非氧化性殺菌劑，循環(huán)水系統(tǒng)就可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

五、效益

該廠按照70%使用工業(yè)水、30%使用反滲透濃水作為循環(huán)水補(bǔ)給水運(yùn)行后，化驗(yàn)班對(duì)循環(huán)水的濁度、總硬度、總堿度、氯離子、鈣離子、懸浮物等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督，經(jīng)過(guò)2年的運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)和完全用工業(yè)水作為補(bǔ)給水的效果一致，都可以使循環(huán)水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行;這樣運(yùn)行可以為該企業(yè)每年節(jié)水10．56 萬(wàn)噸，每噸生水以2．7 元計(jì)，每年可節(jié)約用水費(fèi)用28．51 萬(wàn)元，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。