大沽化臨港分廠純水裝置節水優化方案及應用

張明揚，崔浩

（天津大沽化工股份有限公司臨港分廠,天津 300000）

大沽化臨港分廠純水裝置節水優化方案及應用

張明揚，崔浩

（天津大沽化工股份有限公司臨港分廠,天津 300000）

天津大沽化工股份有限公司臨港分廠純水生產裝置采用反滲透法生產純水，原水利用率僅能達到67%左右，其余作為濃水排放，造成了很大的浪費。本文通過對純水裝置生產工藝和數據的分析研究，提出了對裝置進行優化的方案，將濃水根據水質進行分類回收處理，實際應用后大大的提高了原水的利用率，取得了很好的經濟效益和社會效益。

純水；原水利用率；超濾；反滲透；濃水回收

本方案通過對臨港分廠純水裝置工藝技術和全流程水質的研究分析，對純水生產過程中產生的濃水進行回收處理后再利用，按照水質將一部分直接用作工藝水補水，一部分經過深處理后作為反滲透產水進行回收利用，從而提高整個純水裝置的原水利用率，節約寶貴的水資源。

1 臨港分廠純水裝置工藝流程介紹

根據天津市臨港工業區市政供水水質條件和下游精細化工用水要求，臨港分廠純水裝置采用由預處理、精處理和后處理系統組成的純水制造工藝。預處理部分采用超濾膜分離技術（UItrafil-tra?tion簡稱UF），可以有效的去除水中幾乎所有的細菌、病毒、膠體等大分子有機物，整個超濾過程動態進行，無濾餅形成，是一個錯流過濾的過程，約有8%的原水富集后作為濃水排放，超濾產水送至精處理系統。精處理部分采用反滲透（Reverse Osmosis簡稱RO）技術，將超濾水中的無機離子及殘留的細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除。該過程同樣是錯流過濾過程，約有25%的超濾水富集后作為濃水排放，RO產水送至后處理系統。后處理系統采用離子樹脂交換（混床）技術，去除水中殘存的絕大部分陰陽離子，制取純水。

整個純水裝置的生產流程如圖1所示。

2 臨港分廠純水裝置原水利用存在的問題

從圖1中可以看到，臨港分廠純水裝置在生產過程中，主要有三個排水點：UF錯流排放、RO濃水排放和混床自用水排放。排水點的位置不同，排出的水質也有較大的區別，需要進行針對性的分析，來進行區分利用。

圖1 臨港分廠純水裝置生產流程圖

2.1 超濾錯流排放濃水

超濾錯流排放濃水約占超濾裝置原水進水量的10%，主要富集了原水中的細菌、病毒、膠體等大分子有機物，水的。改造前，超濾濃水作為污水直接排放到地下雨水管線，未進行任何合理的回收利用。

2.2 反滲透濃水

反滲透濃水約占反滲透裝置的25%，純水裝置原水進水量的23%，濃水中富集了大量的無機離子和殘留的微量有機物。RO濃水收集到RO濃水箱后，可以用作保安過濾器和超濾裝置的反沖洗水使用。但是，保安過濾器和超濾裝置的反沖洗用水較少，約占原水總量的2.5%左右，大部分RO濃水到達RO濃水箱后達到溢流液位后進行溢流排放，造成了浪費。

2.3 混床自用水排放

混床自用水來自于混床產水（純水），主要用途是在混床再生過程中將混床離子樹脂沖洗至中性，水質較好，含有少量的鹽酸或氫氧化鈉（再生藥劑）。由于混床再生頻率低，混床自用水的量較小，間歇性強，約占原水總量的0.5%左右。改造前，混床自用水作為污水直接排放。

2.4 自清洗過濾器和超濾裝置反沖洗水

自清洗過濾器和超濾裝置反沖洗水來自于RO濃水，主要用于過濾器的反沖洗，約占原水總量的2.5%左右。反沖洗水在使用中需要添加多種藥劑，以清除過濾器和超濾膜表面的雜質、有機物，水質較差，作為排污水直接排放。

總之，在改造前，純水裝置生產過程中產生的濃水基本沒有得到回收利用，造成了很大的浪費。經過統計，該部分濃水占到原水總量的33%左右。按照純水裝置日常生產負荷200t/h計算，原水進水量為310t/h，計算可知每年約有97萬噸濃水作為廢水直接排放，造成了較大的浪費。

3 濃水回收利用方案

通過對純水裝置排放的濃水進行分析，可以得到各處排放濃水的水質，再根據用水需要進行適當處理后合理分配，可以有效的節約水資源，提高水的利用率。排放水質如表1。

表1 臨港分廠純水裝置排放水水質一覽

對排放水水質進行，結合生產用水要求，我們制定了臨港分廠純水裝置的節水優化方案。

3.1 超濾錯流排放濃水的回收利用

從表1中可以看到，超濾錯流排放濃水水質與原水水質差別不大，主要是水的硬度略有上升，濃水中富集的細菌、膠體、大分子有機物等對水質的影響不大，經過簡單的處理即可以達到工藝水的使用要求。實際改造過程中，超濾錯流排放濃水通過收集管線集中到新增加的超濾濃水池中，通過輸送泵經特殊設計的過濾器過濾后輸送到工藝消防水罐回收利用。超濾濃水專用過濾器包含三個有效過濾層，分別為濃水軟化層、活性炭吸附層和保安過濾層，可以通過鈉離子置換濃水中的鈣鎂離子降低硬度，通過活性炭吸附其中的細菌、膠體和大分子有機物等，對濃水水質處理效果明顯，使占原水量10%的超濾濃水得到了完全的回收利用。

3.2 反滲透濃水的回收利用

臨港分廠純水裝置反滲透裝置回收率為75%，RO濃水中含有大量的無機離子，濃水的電導率、硬度等指標都數倍于原水指標，故不能直接經過簡單處理回用，否則會對生產系統造成較大的影響。參考同行業經驗，本方案采用了增加一套RO濃水回收裝置的方法，通過對RO濃水進行二次反滲透，進一步增加RO濃水濃縮倍率，提高水的收率。該系統設濃水回收反滲透裝置，包括RO濃水箱（原有設備）、反滲透系統、水沖洗系統、管道、閥門與附件、儀表、就地控制盤等。其中RO濃水箱采用原有系統的濃水箱。RO濃水大部分進入濃水回收反滲透系統，經處理后送入超濾水箱；小部分水則用于自清洗過濾器和超濾裝置的反沖洗。通過RO濃水回收裝置，可以回收約50%的RO濃水，從而將反滲透裝置的濃水排放量占原水量比從原來的23%降低至11.5%，大大的提高了水的收率。

3.3 混床排放水的回收利用

在混床再生的過程中，使用的酸和堿在通過樹脂床層后互相中和，基本保持中性，且沖洗水量遠大于酸堿總量（約100:1），故混床排水的水質較好，可以直接回收利用。但由于水量相對較小，且間歇性較強，故在本方案中，將混床排放水不直接引入純水裝置系統中進行回收，而是收集到超濾濃水池，統一回收至消防工藝水罐，減少了改造成本。

由于用于自清洗過濾器和超濾反沖洗的RO濃水本身水量少，且添加了多種處理劑后水質差，回收成本增加，已經不具有回收價值，故作為廢水直接排放。

改造后的臨港分廠純水裝置生產流程圖如圖2所示。

圖2 純水裝置生產流程圖

4 節水優化方案實施效果

通過本節水優化方案，在純水裝置同樣進水量條件下，裝置排水量由原來的100t/h下降到了40t/h，產水量由200t/h提高到了230t/h，同時回收工藝水30t/h，使該純水裝置的原水收率由67%上升到83.3%，取得了顯著地節水效果。

以穩定運行情況下、每小時生產200t純水，全年運行8000 h計算，全年可節約原水：（200t/h÷83.3%-200t/h÷67%）×8000h=467,300t，工業用水價格按照7.7元/t計算，可節約成本：467300t×7.7元/t=360萬元。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.009

TQ085

B

1008-1267（2015）03-0027-03

2015-03-05

張明揚（1986～），男，本科，工程師，現任職于天津大沽化工股份有限公司臨港分廠，主要從事技術管理工作。