分類回收利用在降低軟純水耗新水中的應用

孔繁科

摘 要：工業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，部分系統耗水系數可達2，為了降低新水消耗，降低生產運行成本，采用階梯化回收對排放水進行分質處理，重新進入系統或作為中水進行再利用。

關鍵詞：軟純化水；耗水系數；再利用

1 概述

水是工業可持續發展的重要環境影響評價因素。為減少工業新水提取量，降低水耗，必須應用先進的節水和水處理技術，最大化、最優化地將處理后的廢水回收利用。

工業領域生產過程中，根據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的正常運行，膜分離設備產水經軟化器處理除去硬度制取軟化水，或再經離子交換設備（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，系統排水量大、回收率低，軟水耗新水數值較高，制約了其運行的經濟性。

2 模型建立

通過軟水系統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進行循環利用，降低自耗水，低品質水回收作為生產水或中水進行再利用。軟水制備系統中各單元外排水梯級水質回收利用的工藝方法或系統模型，它有原水箱、原水泵、過濾器、超濾、超濾產水箱、超濾產水泵、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CEDI進行離子交換制備純水。

3 關鍵流程節點分析

3.1 超濾

超濾作為一種較為精密的過濾系統，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。

部分地區由于地下水資源匱乏，要求工業生產禁采地下水，因此水源的使用逐步發生了改變，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在當初建設時期，所采用的設計依據卻是地下水水質參數。水源發生改變以后，制備系統問題、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中不能有效的截留，而影響后續的脫鹽處理效果，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，維持穩定的產水量，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、產水率的降低。反滲透膜需定期進行反洗和沖洗，系統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境的污染。綜上，反滲透系統排水率高，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離子的定向遷移，其優點是可長期穩定運行，無需酸堿再生陰陽樹脂，水質穩定，該類系統的回收率設計為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。其在前期數據化驗分析中發現，水質優于過濾器產水，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量的雜物或污漬，這樣過濾器的性能出現劣化，出現出水水質變差，壓差增大，產水量降低，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。

分析軟水系統工藝流程中每個節點排水水質，采用梯級利用的原則，即離子交換設備（如CEDI）排水水質最優，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質的工業用水，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，這在工業企業中尤為重要，既做到經濟處理，又做到清潔生產。

參考文獻

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