某鋅冶煉動(dòng)力廠脫鹽水系統(tǒng)技術(shù)改造及擴(kuò)容方案設(shè)計(jì)

劉艷麗　楊曉松　劉峰彪　趙志龍

【摘 要】某鋅冶煉動(dòng)力廠的除鹽水系統(tǒng)需要擴(kuò)大規(guī)模，水源從地下水改為地表水，論文提出的技術(shù)方案設(shè)計(jì)采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾+反滲透+純水反滲透+混床工藝”，方案設(shè)計(jì)在滿足出水指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上充分利用了現(xiàn)有設(shè)施，改造后產(chǎn)水總回收率可達(dá)77%以上。

【Abstract】The desalting water system of a zinc smelting power plant needs to be expanded， and the water source is changed from groundwater to surface water. The technical scheme proposed in the paper adopts the process of "dual media filter + ultrafiltration + reverse osmosis + pure water reverse osmosis + mixed bed process". The scheme design makes full use of the existing facilities on the basis of meeting the requirements of the water output index， and the total recovery rate of the produced water after the transformation can reach 77% or more.

【關(guān)鍵詞】脫鹽水;反滲透;混床;離子交換;超濾

【Keywords】desalting water; reverse osmosis; mixed bed; ion exchange; ultrafiltration

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ085? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0171-02

1 項(xiàng)目概況

河南某鋅冶煉廠配套的動(dòng)力廠原有除鹽水系統(tǒng)規(guī)模為80m3/h，水源采用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水，為了節(jié)約用水且合理利用雨水及河水，預(yù)將水源改為地表水，且系統(tǒng)規(guī)模增至200m3/h。鑒于此，本方案本著節(jié)水節(jié)能，盡可能高效地利用水資源，以減少系統(tǒng)廢水排放量和運(yùn)行費(fèi)用為原則，并充分考慮與原有系統(tǒng)的銜接以及在改造期間的保障性供水進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

原工藝流程如圖1所示。

2 方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2.1 水質(zhì)、水量

設(shè)計(jì)水質(zhì)為當(dāng)?shù)厮畮?kù)水，根據(jù)業(yè)主提供的水質(zhì)報(bào)告，系統(tǒng)地表水電導(dǎo)率按900μs/cm，進(jìn)水濁度按20NTU考慮。

系統(tǒng)最終規(guī)模為：200m3/h。

2.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)

產(chǎn)水電阻率≥5.0MΩ.cm（電導(dǎo)率≤0.2μs/cm），SiO2≤20μg/L，硬度～0。

3 工藝流程

工藝流程如圖2所示。

現(xiàn)有除鹽水系統(tǒng)采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+反滲透+兩級(jí)混床工藝”，水源為本廠地下水，水質(zhì)穩(wěn)定，維護(hù)良好。但現(xiàn)水源改為地表水，與地下水相比，水質(zhì)受環(huán)境因素影響比較大，如氣溫、雨季、水體生物污染等因素，都會(huì)導(dǎo)致地表水水質(zhì)惡化[1]。因此，在脫鹽預(yù)處理工藝中必須考慮這些因素。本系統(tǒng)推薦采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾+反滲透+純水反滲透+混床工藝”，具體如下：

①采用雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾作為脫鹽系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，對(duì)于地表水水質(zhì)波動(dòng)比較大，且地表水中的小顆粒物質(zhì)，如膠體、細(xì)菌等，雙介質(zhì)過(guò)濾器截留效果很差，難以保證出水水質(zhì)。因此，還需要在雙介質(zhì)過(guò)濾后考慮精度更高的處理辦法，本方案推薦采用超濾，超濾的作用是進(jìn)一步去除懸浮物、膠體、黏泥、微生物、大分子有機(jī)物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)，出水SDI<3甚至更低。

②采用雙級(jí)反滲透作為預(yù)脫鹽工藝，一般反滲透脫鹽率為97%～98%，以進(jìn)水以900μs/cm為例，出水電導(dǎo)率一般在30μs/cm左右，再加上水中CO2的影響，對(duì)混床來(lái)說(shuō)離子負(fù)荷比較高，原系統(tǒng)采用的是反滲透后增加脫氣塔以及兩級(jí)混床設(shè)計(jì)，但在系統(tǒng)水源變化后，單級(jí)反滲透出水水質(zhì)波動(dòng)可能會(huì)比較大[2]。例如，在夏季地表水溫較高時(shí)，反滲透的脫鹽率會(huì)下降，混床進(jìn)水含鹽量增加，再生周期變短，水耗和藥耗增加。

為提高反滲透產(chǎn)水質(zhì)的穩(wěn)定性，可考慮增加一純水反滲透，即將反滲透產(chǎn)水再通過(guò)一反滲透提純處理。在現(xiàn)有條件下，即使水源水質(zhì)有所波動(dòng)，出水電導(dǎo)仍可以保證在5μs/cm左右，保證后續(xù)混床的穩(wěn)定運(yùn)行，而且此時(shí)兩級(jí)混床設(shè)計(jì)改成單級(jí)，原有混床串聯(lián)運(yùn)行改為并聯(lián)運(yùn)行，新系統(tǒng)不用再增加混床設(shè)施。

③系統(tǒng)的節(jié)水措施。由于目前水資源比較匱乏，取水及排污費(fèi)用越來(lái)越高，提高系統(tǒng)水利用是必要的措施，根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，本方案提出以下幾點(diǎn)節(jié)水措施：

將系統(tǒng)的雙介質(zhì)過(guò)濾器的反洗水和超濾的反洗水收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)一體化凈水器處理，回收大部分的反洗廢水，減少取水量;

將純水反滲透的濃水收集返回超濾產(chǎn)水箱循環(huán)利用，同時(shí)，將前端反滲透濃水收集，通過(guò)調(diào)節(jié)pH和投加專(zhuān)項(xiàng)阻垢劑，再回收一部分水。

通過(guò)采取以上節(jié)水措施，即使出現(xiàn)地表水水質(zhì)變化較大的情況，預(yù)計(jì)系統(tǒng)回收率仍可以達(dá)到77%以上。

4 公用工程

取水量260m3/h，系統(tǒng)排水60m3/h;裝機(jī)負(fù)荷～650kW，運(yùn)行負(fù)荷～480kW;系統(tǒng)占地～40m×30m。

5 運(yùn)行成本分析

運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、藥劑、耗材（濾芯、膜元件）、人工等直接運(yùn)行成本，系統(tǒng)年運(yùn)行時(shí)間按8000h計(jì)，電費(fèi)按0.6元/度計(jì)，藥劑及耗材按市價(jià)計(jì)，直接運(yùn)行費(fèi)用如下：電費(fèi)約1.60元/m3;藥劑費(fèi)約0.40元/m3;膜更換費(fèi)約0.50元/m3;人工約0.20元/m3，總計(jì)運(yùn)行費(fèi)用約2.70元/m3。

6 結(jié)論

本改造方案充分考慮水源變化帶來(lái)的水質(zhì)波動(dòng)影響，利用現(xiàn)有脫鹽水系統(tǒng)處理設(shè)施，采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾+反滲透+純水反滲透+混床工藝”方案，改造后產(chǎn)水水質(zhì)、水量可以滿足企業(yè)用水需求，產(chǎn)水回收率可達(dá)77%以上。本方案實(shí)施后可以減少企業(yè)對(duì)地下水的開(kāi)采，提升企業(yè)水資源總體的循環(huán)利用率，具有良好的社會(huì)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】孫皓，曹萍.電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)[J].能源與節(jié)能，2019（03）：80-81-94.

【2】段志棟.反滲透法和全離子交換法除鹽技術(shù)初步比較[J].山西化工，2017（04）：70-72+103.