反滲透在超純水排放水處理中應(yīng)用

施健榮 秦新安

(無錫微電子科研中心 江蘇無錫 214035)

本文介紹在現(xiàn)有超純水設(shè)備基礎(chǔ)上，增加一套反滲透系統(tǒng)，對原超純水系統(tǒng)排放水進(jìn)行收集處理，達(dá)到降低超純水運(yùn)行成本，提高水資源利用率的目的。

1 改造背景

1.1 改造對象

此次改造對象為超純水工藝預(yù)處理RO階段。

1.2 改造增加設(shè)備

本次改造核心內(nèi)容為增加一套反滲透系統(tǒng)，收集處理現(xiàn)有超純水系統(tǒng)預(yù)處理階段RO排放水；增加一套濃縮水輸送系統(tǒng)，輸送再濃水。

1.3 改造前情況及改造原因

現(xiàn)有超純水處理系統(tǒng)建于2005年，包括預(yù)處理，精處理，拋光處理三部分。超純水總產(chǎn)水率約為62%，其中預(yù)處理產(chǎn)水率約為67%，精處理產(chǎn)水率約為95%，拋光處理產(chǎn)水率約為98%，而且精處理、拋光處理排放水均有回收利用，只有預(yù)處理排放水是產(chǎn)生實(shí)際排放的，由此可見超純水低產(chǎn)水率的主要癥結(jié)在預(yù)處理部分。

現(xiàn)有超純水預(yù)處理系統(tǒng)采用UF+RO+加堿+RO，其中UF采用錯流式運(yùn)行，每運(yùn)行35分鐘UF系統(tǒng)自沖洗一次，UF的產(chǎn)水率約95%；RO系統(tǒng)采用RO+加堿+RO,產(chǎn)水率為71%左右。通過水質(zhì)分析，UF部分排放水濁度大、有機(jī)物含量較高、水質(zhì)不穩(wěn)定、水量少，收集處理工藝復(fù)雜投入高，直接排放更經(jīng)濟(jì)合理；RO部分排放水除了電導(dǎo)率較高，水質(zhì)水量較穩(wěn)定，具有處理意義。2008年RO排放水量4000噸，2009年RO排放水量4931噸，2010年RO排放水量6137噸，2011年RO排放水量6068噸。

2 改造

2.1 主要設(shè)計及參數(shù)

（1）反滲透系統(tǒng)。原超純水系統(tǒng)預(yù)處理RO排放水電導(dǎo)高達(dá)1400us/cm，新增反滲透系統(tǒng)選用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，該膜抗污染能力強(qiáng)、不易污堵、運(yùn)行壓力低、使用壽命長。原超純水系統(tǒng)預(yù)處理兩套RO（一用一備），單套最大排放水量12t/h，故設(shè)計新增反滲透系統(tǒng)處理量≥12t/h，反滲透用四支裝膜殼，一級兩段2：1排列，低壓運(yùn)行。

（2）反滲透沖洗系統(tǒng)。該排放水收集系統(tǒng)原水水質(zhì)差，設(shè)計沖洗量為不小于12t/h不大于16t/h沖洗泵一臺，每運(yùn)行2h原系統(tǒng)排放水沖洗2min，停機(jī)時用清潔水沖洗不少于2min。

（3）阻垢劑加藥量。通過對原超純水系統(tǒng)預(yù)處理RO排放水小試，發(fā)現(xiàn)阻垢劑加藥量達(dá)到3ppm，已經(jīng)能夠起到極好的阻垢作用，阻垢劑投加量定在3ppm。

（4）再濃縮水輸送系統(tǒng)。我們科研中心工藝線生產(chǎn)常用到強(qiáng)腐蝕性酸，如HF、HNO3、H2SO4，這部分酸的排放一般用以自來水為水源的水射器帶走，通過研究發(fā)現(xiàn)再濃縮水偏弱堿性，這部分水替代抽酸用自來水，既不影響抽酸又可以節(jié)約自來水。目前，我所抽酸用自來水用量Qmax=45t/d&Qmax=6t/h，壓力≥0.20Mpa，為保證生產(chǎn)需要我們選擇泵的Qmax不小于8t/h，用壓力變送器控制輸送泵頻率，壓力設(shè)定為0.25±0.05Mpa。

2.2 工藝流程

通過對超純水系統(tǒng)RO排放水水質(zhì)、水量分析，針對本所反滲透濃水電導(dǎo)高達(dá)1400us/cm、排放量在150噸/天并呈逐年上升趨勢、項目可用占地面積較小的實(shí)際情況，通過刷選最終確定采用反滲透工藝處理。反滲透膜選用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，數(shù)量12支，一級兩段2：1排列，處理量12T/H，最大處理量100000噸/年。回收系統(tǒng)產(chǎn)水電導(dǎo)在20us/cm以下，該部分水占處理量的65%，進(jìn)入原純水站制備系統(tǒng)；回收系統(tǒng)濃水電導(dǎo)在3400us/cm左右，該部分水占處理量的35%，替代自來水生產(chǎn)線抽酸用。

3 改造結(jié)果

3.1 改造后水質(zhì)變化

該改造于2011年10月開工，2012年2月完成并投入調(diào)試，2012年3月正式投產(chǎn)運(yùn)行。改造后超純水系統(tǒng)RO濾芯的更換周期變長，RO清洗周期也有明顯延長。

未改造前RO進(jìn)水電導(dǎo)率接近或等同于進(jìn)水自來水電導(dǎo)率，改造完成后RO進(jìn)水電導(dǎo)率較進(jìn)水自來水電導(dǎo)率下降50-100us/cm，對RO進(jìn)水水質(zhì)具有明顯改善作用；而且RO產(chǎn)水電阻率相較于未改造前有明顯下降。

3.2 改造后用水水量變化

該改造完成投產(chǎn)后目前實(shí)際日處理量約150噸/天，進(jìn)入原超純水系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)水約100噸/天，抽酸用再濃水約50噸/天，每天可節(jié)約自來水約160噸/天。超純水處理系統(tǒng)在用水水量基本不變的前提下，自來水用量有明顯下降，超純水系統(tǒng)產(chǎn)水率較改造前約上升9%，產(chǎn)水率由2011年3月62%上升到目前的71%，有明顯提升。

4 改造投資及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本改造為現(xiàn)有超純水系統(tǒng)的疊加項目，改造總投資為45萬元，包括土建、水、電等外部及設(shè)備費(fèi)用。運(yùn)行產(chǎn)生的費(fèi)用主要為電費(fèi)、人工、耗材。目前實(shí)際日處理反滲透濃水量在150噸/天，按150噸/天處理量計算：每年節(jié)約自來水約56000噸，扣除設(shè)備折舊費(fèi)、電費(fèi)、日常運(yùn)行費(fèi)用，每年可節(jié)約水費(fèi)17萬元左右。

我們使用疊加一套反滲透處理RO排放濃水，有效地達(dá)到了節(jié)約水資源，降低超純水制造成本，減少廢水排放的目的，較其他公司將RO排放水使用在生活用水更加有效合理。

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[3]張巖剛，寇彥德.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司海水淡化工程工藝流程選擇分析與設(shè)計簡介 [C].2008亞太海水淡化與水再利用會議，青島，2008-5.