孔繁科

摘 要：工業(yè)領域中部分設備為防止污堵和結垢，對水質要求較高，需采用去除懸浮物、膠體、陰陽離子的軟純化水，但在部分軟純水制備系統(tǒng)中，由于大量廢水的外排，造成軟純水耗新水量居高不下，部分系統(tǒng)耗水系數(shù)可達2，為了降低新水消耗，降低生產(chǎn)運行成本，采用階梯化回收對排放水進行分質處理，重新進入系統(tǒng)或作為中水進行再利用。

關鍵詞：軟純化水；耗水系數(shù)；再利用

1 概述

水是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)境影響評價因素。為減少工業(yè)新水提取量，降低水耗，必須應用先進的節(jié)水和水處理技術，最大化、最優(yōu)化地將處理后的廢水回收利用。

工業(yè)領域生產(chǎn)過程中，根據(jù)工藝要求需對原水進行軟化處理，目前，在各類軟水制備系統(tǒng)中，核心工藝由原水預處理、反滲透和離子交換三大部分組成。預處理系統(tǒng)多采用過濾器（多介質、活性炭）、膜分離設備超濾裝置組成，用以保證反滲透系統(tǒng)的正常運行，膜分離設備產(chǎn)水經(jīng)軟化器處理除去硬度制取軟化水，或再經(jīng)離子交換設備（CEDI、混床）制取純水。由于該類設備均有10%-20%的反洗水或濃水，目前，各工藝采取的是對上述反洗水或濃水進行全部排放或部分回收，系統(tǒng)排水量大、回收率低，軟水耗新水數(shù)值較高，制約了其運行的經(jīng)濟性。

2 模型建立

通過軟水系統(tǒng)中各工藝單元排水的水質對比，建立回收模型，對其進行分配利用，高品質水回收進入軟水系統(tǒng)進行循環(huán)利用，降低自耗水，低品質水回收作為生產(chǎn)水或中水進行再利用。軟水制備系統(tǒng)中各單元外排水梯級水質回收利用的工藝方法或系統(tǒng)模型，它有原水箱、原水泵、過濾器、超濾、超濾產(chǎn)水箱、超濾產(chǎn)水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透、軟化器、CEDI。

生水進入原水箱，通過原水泵提升進入過濾器進行阻截顆粒污染物，過濾后進入超濾進一步去除懸浮物及部分有機物質，產(chǎn)水進水箱并通過水泵提升到保安過濾器進行徹底清除，通過高壓泵提壓進入反滲透進行脫鹽處理，處理后進入軟化器去除硬度，或再經(jīng)CEDI進行離子交換制備純水。

3 關鍵流程節(jié)點分析

3.1 超濾

超濾作為一種較為精密的過濾系統(tǒng)，是近幾年來逐漸推廣使用的，特別是在純水制備和污水綜合處理利用方面，使用較為普遍。

部分地區(qū)由于地下水資源匱乏，要求工業(yè)生產(chǎn)禁采地下水，因此水源的使用逐步發(fā)生了改變，從最初的全部使用地下水源變更為引流黃河長江水，水質逐步趨于惡化。但除鹽水及純水制備系統(tǒng)在當初建設時期，所采用的設計依據(jù)卻是地下水水質參數(shù)。水源發(fā)生改變以后，制備系統(tǒng)問題、異常不斷，主要集中在因黃河水水質的膠體物質、菌藻類物質和細微粘泥顆粒的在原有的前處理系統(tǒng)中不能有效的截留，而影響后續(xù)的脫鹽處理效果，采取過加大絮凝劑的投加量等手段，反而造成了過量后不能充分反應的絮凝劑再次污堵脫鹽設備的情況，從而造成反滲透設施清洗頻繁，自耗增加，使用壽命降低的情況。

超濾工藝的使用，較好地解決了上述分析中出現(xiàn)的問題，主要是基于超濾膜元件中膜絲的特點，其過濾精度為0.01微米，對于膠體物質和菌藻類及細微粘泥顆粒的污染有著極佳的處理效果，且自帶正常反洗及定期洗系統(tǒng)能較好地解決本體污堵的問題，大大降低了絮凝劑的投加量，避免了過量后的二次污染問題。

在使用超濾解決問題的同時，為了去除膜表面的污染物碎片，維持穩(wěn)定的產(chǎn)水量，需對超濾膜進行反洗、沖洗、清洗等必要的操作，造成自耗水量的增加，工程公司在新建及改造的系統(tǒng)中考慮到回用的成本及相應的控制以及由此可能帶來的關聯(lián)性安全問題，將超濾的各類反洗水進行簡單回用，作為多介質過濾器的反洗用水。

3.2 反滲透

反滲透系統(tǒng)可以利用反滲透膜的特性來除去水中大部分可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物，因原水的種類繁多，其成分也非常復雜，需通過運行管控減少對RO膜因大分子有機物、懸浮物膠體造成的污堵、小分子有機物吸附、難溶鹽的結垢，防止RO膜脫鹽率、產(chǎn)水率的降低。反滲透膜需定期進行反洗和沖洗，系統(tǒng)沖洗可以簡單地通過增加表面流速沖洗膜表面的沾污物、沉積物，適用于固體顆粒物質與膜結合不緊密的情況，當結合力變強時，還需通過藥劑進行清洗，設備本身有經(jīng)反滲透膜分離出來的濃鹽水排放，該類水質含鹽量較高，直接排放極易造成環(huán)境的污染。綜上，反滲透系統(tǒng)排水率高，回收比率比例僅能達到75%左右，在實際運行中，將反滲透各類反沖洗水及濃鹽水回收作為中水在綠化、沖廁、道路噴灑、進行利用。

3.3 CEDI

CEDI是一種新型純水制備設備，將電滲析和離子交換技術相結合，通過交換膜對陰陽離子選擇通過及交換，并通過直流電場實現(xiàn)離子的定向遷移，其優(yōu)點是可長期穩(wěn)定運行，無需酸堿再生陰陽樹脂，水質穩(wěn)定，該類系統(tǒng)的回收率設計為90%，其中10%的水被排掉，與超濾工藝出于相同的原因，不作回收設計的考慮。其在前期數(shù)據(jù)化驗分析中發(fā)現(xiàn)，水質優(yōu)于過濾器產(chǎn)水，可作為除鹽水站的進水加以回用，但需同時權衡回水壓力過高對設備本體的損害問題。

3.4 過濾器

過濾器在軟水制備系統(tǒng)中，用濾料層（通常為石英砂+無煙煤）截留水中懸浮雜質、吸附油等，使水得以澄清，水質符合后續(xù)處理的要求，過濾器在使用一定的周期后，其濾料表層截留或顆粒的外表面吸附一定數(shù)量的雜物或污漬，這樣過濾器的性能出現(xiàn)劣化，出現(xiàn)出水水質變差，壓差增大，產(chǎn)水量降低，這時就需對過濾器進行反洗，這部分反洗水約占總水量的5%-8%，這部分水由于多次使用，僅作為中水重復利用。

分析軟水系統(tǒng)工藝流程中每個節(jié)點排水水質，采用梯級利用的原則，即離子交換設備（如CEDI）排水水質最優(yōu)，回收作為工藝的原水；超濾反洗水在前期過濾器的基礎上，再次截留大分子及絮凝物質，可作為工藝單元中過濾器的反洗用水，反滲透濃鹽水及反沖洗水，由于采用的反滲透濃鹽水含鹽量較高，收集作為中水重復利用。

4 結束語

先進的水處理技術可以帶來優(yōu)質的工業(yè)用水，但勢必也會帶來高水處理成本，通過對軟純水制備系統(tǒng)各關鍵排水流程進行分析，各類排水水質能滿足各類用水需求，做到物盡其用，變廢為寶，這在工業(yè)企業(yè)中尤為重要，既做到經(jīng)濟處理，又做到清潔生產(chǎn)。

參考文獻

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