探究反滲透水與再生廢水用于循環(huán)水系統(tǒng)的可行性

韓天然

摘要：水是是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活必不可少的物質(zhì)。我國(guó)是一個(gè)缺水嚴(yán)重的國(guó)家，目前我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活水污染排放負(fù)荷大，化學(xué)需氧量、氨氮排放總量遠(yuǎn)超環(huán)境容量。當(dāng)前，火力發(fā)電廠作為工業(yè)用水第一大戶，水資源是關(guān)系電廠生存、發(fā)展的至關(guān)重要的因素，科學(xué)節(jié)水、深度節(jié)水已成為火電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、確保生存發(fā)展的必然選擇。本文主要對(duì)將反滲透水與再生廢水回收利用到循環(huán)水系統(tǒng)的合理性進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：反滲透濃水;再生廢水;回收利用;循環(huán)水系統(tǒng)

我廠的鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用了較為先進(jìn)的雙膜法（超濾、反滲透）加離子交換水處理系統(tǒng)，降低了大量的酸堿消耗，減少了對(duì)環(huán)境的影響。此外，低含鹽量、高懸浮物的多介質(zhì)過(guò)濾器和超濾的反洗水被回收到石灰處理系統(tǒng)機(jī)械加工澄清池（以下簡(jiǎn)稱機(jī)加池）入口，通過(guò)澄清、沉淀、過(guò)濾處理，實(shí)現(xiàn)了廢水回收，節(jié)約了大量水資源。但是，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)反滲透處理工藝的自用水率較高，根據(jù)全廠水平衡圖，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的反滲透濃水、再生廢水排入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)后，僅有約32t/h水量被回用到燃料沖洗等方面，剩余236t/h的水量均溢流到雨水井。

1補(bǔ)給水系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)介紹

1.1鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)

鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，采用城市二級(jí)污水或沙河水經(jīng)過(guò)混凝處理后進(jìn)入清水箱，經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾、超濾預(yù)處理、反滲透預(yù)除鹽和陽(yáng)床、陰床、混床二級(jí)除鹽系統(tǒng)，成為合格除鹽水，進(jìn)入除鹽水箱，經(jīng)除鹽水泵供給機(jī)組熱力系統(tǒng)。

由于火電廠工業(yè)供汽量大，鍋爐補(bǔ)給水設(shè)備全年日均運(yùn)行小時(shí)數(shù)為18h，原設(shè)計(jì)再生廢水與反滲透濃水進(jìn)入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)與精處理再生廢水混合處理后，供給渣倉(cāng)、灰?guī)烊剂舷到y(tǒng)等使用，但由于近年來(lái)除鹽水制水量逐年增大，產(chǎn)生的廢水也逐年增多，大部分水無(wú)法完全得到有效利用而溢流至雨水井中，因此對(duì)這部分濃水進(jìn)行充分回收利用是非常有必要的。

1.2循環(huán)水系統(tǒng)

火電廠循環(huán)水補(bǔ)充水一般采用沙河水和城市二級(jí)污水經(jīng)過(guò)石灰混凝處理降低濁度和含鹽量，加酸調(diào)節(jié)pH值，提高循環(huán)水濃縮倍率，達(dá)到不結(jié)垢、降低管材腐蝕的目的。循環(huán)水補(bǔ)充水的工藝流程為：污水處理廠二級(jí)污水（或沙河水）（2×775m3/h）→石灰混凝處理→殺菌過(guò)濾→軟水箱（1600m3/h）→軟水泵→至循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。我廠閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用低磷配方的緩釋阻垢劑作為水質(zhì)穩(wěn)定劑，氧化型和非氧化型殺菌劑配合使用控制微生物滋生和生物黏泥的產(chǎn)生。

2循環(huán)水水質(zhì)計(jì)算方法

由于我廠的主要水源為沙河水地表水和城市污水站來(lái)的中水兩種水源，所以根據(jù)不同水源不同水質(zhì)對(duì)反滲透濃水進(jìn)行分析。

反滲透系統(tǒng)的脫鹽率一般在99%左右，進(jìn)水中高達(dá)99%的鹽分被濃縮在25%比例的濃水中，濃水的含鹽量與進(jìn)水相比，濃縮了將近4倍。根據(jù)沙河水和污水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，可知城市污水和沙河水的溶解性固體總量（TDS）分別為207.2，201.3mg/L。將反滲透濃水及離子交換再生廢水回用到循環(huán)水系統(tǒng)可通過(guò)鹽量平衡計(jì)算預(yù)估反滲透濃水回收后，不同濃縮倍率下的循環(huán)水水質(zhì)。

3反滲透水與再生廢水用于循環(huán)水系統(tǒng)的可行性分析

根據(jù)目前用水實(shí)際情況，共有3種不同用水方式，故根據(jù)不同用水方式計(jì)算分析反滲透濃水及再生廢水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的合理性。

3.1循環(huán)水補(bǔ)充水源為沙河水時(shí)的節(jié)水分析

當(dāng)補(bǔ)充水全部為沙河水，蒸發(fā)損失為429.0t/h，風(fēng)吹損失為11.4t/h，沙河水氯離子為48.8mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為2.0～4.5時(shí)，根據(jù)補(bǔ)充水全部為沙河水時(shí)循環(huán)水量及水質(zhì)變化進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

當(dāng)補(bǔ)充水全部為沙河水時(shí)，可將250.0t/h的化學(xué)反滲透濃水回收到循環(huán)水系統(tǒng)，同時(shí)適當(dāng)提高濃縮倍率，降低循環(huán)水系統(tǒng)排污量（以滿足工業(yè)水供脫硫工藝用水為限）。這種運(yùn)行方式下，最佳濃縮倍率可控制在4.0，此時(shí)，循環(huán)水排污量為131.6t/h，恰好可以滿足工業(yè)水供脫硫工藝水的需求，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不排污。此時(shí)循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為536.6mg/L，在安全范圍之內(nèi)。同時(shí)，沙河水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量從原先的803.0m3/h降低為322.0m3/h，實(shí)現(xiàn)節(jié)水481.0m3/h，節(jié)水效益十分突出。

3.2循環(huán)水補(bǔ)充水源為城市污水時(shí)的節(jié)水分析

當(dāng)補(bǔ)充水全部為城市污水，蒸發(fā)損失為429.0t/h，風(fēng)吹損失為11.4t/h，污水氯離子質(zhì)量濃度為145.4mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為1.5～3.0時(shí)，根據(jù)補(bǔ)充水全部為污水時(shí)循環(huán)水量及水質(zhì)變化進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

當(dāng)補(bǔ)充水全部為城市污水時(shí)，仍可將250.0t/h的化學(xué)反滲透濃水回收到循環(huán)水系統(tǒng)，同時(shí)控制濃縮倍率，冷卻塔進(jìn)行適當(dāng)排污。

（1）如將循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度控制在700.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在2.1，此時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為378.6t/h，其中一部分供給工業(yè)水（129.0m3/h），涼水塔仍需排污249.6m3/h。此時(shí)的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為678.2mg/L，仍低于700.0mg/L，在安全范圍之內(nèi)。同時(shí)，城市污水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量從原先的803.0m3/h降低為569.0m3/h，實(shí)現(xiàn)節(jié)水234.0m3/h，節(jié)水效益仍十分明顯。

（2）如將循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度控制在1000.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在2.7，此時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為241.0t/h，其中一部分供給工業(yè)水（129.0m3/h），涼水塔仍需排污112.0m3/h。此時(shí)的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為968.8mg/L，低于1000.0mg/L，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。同時(shí)，城市污水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量從原先的803.0m3/h降低為431.0m3/h，實(shí)現(xiàn)節(jié)水372.0m3/h，節(jié)水效益十分明顯。

3.3循環(huán)水補(bǔ)充水源為城市污水、鍋爐補(bǔ)給水源為沙河水時(shí)的節(jié)水分析

按照原設(shè)計(jì)，循環(huán)水補(bǔ)充水全部補(bǔ)充深度處理后的城市污水，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)以沙河水為原水。為此，石灰處理系統(tǒng)一共設(shè)置了3個(gè)機(jī)加池，其中2個(gè)用于處理城市污水，1個(gè)用于處理沙河水。循環(huán)水系統(tǒng)使用污水、鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)使用沙河水，蒸發(fā)損失為429.0t/h，風(fēng)吹損失為11.4t/h，污水氯離子質(zhì)量濃度為145.4mg/L，沙河水氯離子質(zhì)量濃度為48.8mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為1.5～4.5時(shí)根據(jù)循環(huán)水補(bǔ)城市污水、鍋爐補(bǔ)給水補(bǔ)沙河水時(shí)循環(huán)水量及水質(zhì)變化進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

當(dāng)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水為城市污水，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)補(bǔ)充水為沙河水時(shí)，同時(shí)運(yùn)行3個(gè)石灰處理機(jī)加池，2個(gè)處理循環(huán)水補(bǔ)充水（城市污水），1個(gè)處理鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)原水（沙河水），同時(shí)將250.0t/h的化學(xué)反滲透濃水回收到循環(huán)水系統(tǒng)，同時(shí)控制濃縮倍率，冷卻塔進(jìn)行適當(dāng)排污。通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知：

（1）如將循環(huán)水氯離子控制在700.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在3.1，此時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為192.9t/h，其中一部分供給工業(yè)水（129.0m3/h），涼水塔仍需排污63.9m3/h。此時(shí)的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為689.7mg/L。同時(shí)，城市污水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量從原先的803.0m3/h降低為383.3m3/h，實(shí)現(xiàn)節(jié)水419.7m3/h，節(jié)水效益仍十分明顯。

（2）如將循環(huán)水氯離子控制在1000.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在4.1，此時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為127.0t/h，基本可以滿足工業(yè)水的用水量（用于脫硫系統(tǒng)，129.0m3/h），涼水塔無(wú)需排污。此時(shí)的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為968.8mg/L。同時(shí)，城市污水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量從原先的803m3/h降低為317.4m3/h，實(shí)現(xiàn)節(jié)水485.6m3/h，節(jié)水效益十分突出。

結(jié)論：

綜合以上情況的分析，根據(jù)3種不同進(jìn)水情況對(duì)循環(huán)水補(bǔ)水量及水質(zhì)進(jìn)行分析可知，將反滲透濃水及再生廢水回用至循環(huán)水系統(tǒng)是完全可行的，節(jié)水效益明顯提高。

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