探究反滲透水與再生廢水用于循環(huán)水系統(tǒng)的可行性

韓天然

摘要：水是是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活必不可少的物質(zhì)。我國是一個缺水嚴重的國家，目前我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活水污染排放負荷大，化學需氧量、氨氮排放總量遠超環(huán)境容量。當前，火力發(fā)電廠作為工業(yè)用水第一大戶，水資源是關(guān)系電廠生存、發(fā)展的至關(guān)重要的因素，科學節(jié)水、深度節(jié)水已成為火電企業(yè)提高經(jīng)濟效益、確保生存發(fā)展的必然選擇。本文主要對將反滲透水與再生廢水回收利用到循環(huán)水系統(tǒng)的合理性進行了探究。

關(guān)鍵詞：反滲透濃水;再生廢水;回收利用;循環(huán)水系統(tǒng)

我廠的鍋爐補給水處理系統(tǒng)采用了較為先進的雙膜法（超濾、反滲透）加離子交換水處理系統(tǒng)，降低了大量的酸堿消耗，減少了對環(huán)境的影響。此外，低含鹽量、高懸浮物的多介質(zhì)過濾器和超濾的反洗水被回收到石灰處理系統(tǒng)機械加工澄清池（以下簡稱機加池）入口，通過澄清、沉淀、過濾處理，實現(xiàn)了廢水回收，節(jié)約了大量水資源。但是，鍋爐補給水處理系統(tǒng)反滲透處理工藝的自用水率較高，根據(jù)全廠水平衡圖，鍋爐補給水處理系統(tǒng)的反滲透濃水、再生廢水排入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)后，僅有約32t/h水量被回用到燃料沖洗等方面，剩余236t/h的水量均溢流到雨水井。

1補給水系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)介紹

1.1鍋爐補給水系統(tǒng)

鍋爐補給水處理系統(tǒng)在正常運行時，采用城市二級污水或沙河水經(jīng)過混凝處理后進入清水箱，經(jīng)過多介質(zhì)過濾器過濾、超濾預處理、反滲透預除鹽和陽床、陰床、混床二級除鹽系統(tǒng)，成為合格除鹽水，進入除鹽水箱，經(jīng)除鹽水泵供給機組熱力系統(tǒng)。

由于火電廠工業(yè)供汽量大，鍋爐補給水設(shè)備全年日均運行小時數(shù)為18h，原設(shè)計再生廢水與反滲透濃水進入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)與精處理再生廢水混合處理后，供給渣倉、灰?guī)烊剂舷到y(tǒng)等使用，但由于近年來除鹽水制水量逐年增大，產(chǎn)生的廢水也逐年增多，大部分水無法完全得到有效利用而溢流至雨水井中，因此對這部分濃水進行充分回收利用是非常有必要的。

1.2循環(huán)水系統(tǒng)

火電廠循環(huán)水補充水一般采用沙河水和城市二級污水經(jīng)過石灰混凝處理降低濁度和含鹽量，加酸調(diào)節(jié)pH值，提高循環(huán)水濃縮倍率，達到不結(jié)垢、降低管材腐蝕的目的。循環(huán)水補充水的工藝流程為：污水處理廠二級污水（或沙河水）（2×775m3/h）→石灰混凝處理→殺菌過濾→軟水箱（1600m3/h）→軟水泵→至循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。我廠閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用低磷配方的緩釋阻垢劑作為水質(zhì)穩(wěn)定劑，氧化型和非氧化型殺菌劑配合使用控制微生物滋生和生物黏泥的產(chǎn)生。

2循環(huán)水水質(zhì)計算方法

由于我廠的主要水源為沙河水地表水和城市污水站來的中水兩種水源，所以根據(jù)不同水源不同水質(zhì)對反滲透濃水進行分析。

反滲透系統(tǒng)的脫鹽率一般在99%左右，進水中高達99%的鹽分被濃縮在25%比例的濃水中，濃水的含鹽量與進水相比，濃縮了將近4倍。根據(jù)沙河水和污水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，可知城市污水和沙河水的溶解性固體總量（TDS）分別為207.2，201.3mg/L。將反滲透濃水及離子交換再生廢水回用到循環(huán)水系統(tǒng)可通過鹽量平衡計算預估反滲透濃水回收后，不同濃縮倍率下的循環(huán)水水質(zhì)。

3反滲透水與再生廢水用于循環(huán)水系統(tǒng)的可行性分析

根據(jù)目前用水實際情況，共有3種不同用水方式，故根據(jù)不同用水方式計算分析反滲透濃水及再生廢水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的合理性。

3.1循環(huán)水補充水源為沙河水時的節(jié)水分析

當補充水全部為沙河水，蒸發(fā)損失為429.0t/h，風吹損失為11.4t/h，沙河水氯離子為48.8mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為2.0～4.5時，根據(jù)補充水全部為沙河水時循環(huán)水量及水質(zhì)變化進行數(shù)據(jù)分析。

當補充水全部為沙河水時，可將250.0t/h的化學反滲透濃水回收到循環(huán)水系統(tǒng)，同時適當提高濃縮倍率，降低循環(huán)水系統(tǒng)排污量（以滿足工業(yè)水供脫硫工藝用水為限）。這種運行方式下，最佳濃縮倍率可控制在4.0，此時，循環(huán)水排污量為131.6t/h，恰好可以滿足工業(yè)水供脫硫工藝水的需求，可實現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不排污。此時循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為536.6mg/L，在安全范圍之內(nèi)。同時，沙河水對循環(huán)水系統(tǒng)的補水量從原先的803.0m3/h降低為322.0m3/h，實現(xiàn)節(jié)水481.0m3/h，節(jié)水效益十分突出。

3.2循環(huán)水補充水源為城市污水時的節(jié)水分析

當補充水全部為城市污水，蒸發(fā)損失為429.0t/h，風吹損失為11.4t/h，污水氯離子質(zhì)量濃度為145.4mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為1.5～3.0時，根據(jù)補充水全部為污水時循環(huán)水量及水質(zhì)變化進行數(shù)據(jù)分析。

當補充水全部為城市污水時，仍可將250.0t/h的化學反滲透濃水回收到循環(huán)水系統(tǒng)，同時控制濃縮倍率，冷卻塔進行適當排污。

（1）如將循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度控制在700.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在2.1，此時，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為378.6t/h，其中一部分供給工業(yè)水（129.0m3/h），涼水塔仍需排污249.6m3/h。此時的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為678.2mg/L，仍低于700.0mg/L，在安全范圍之內(nèi)。同時，城市污水對循環(huán)水系統(tǒng)的補水量從原先的803.0m3/h降低為569.0m3/h，實現(xiàn)節(jié)水234.0m3/h，節(jié)水效益仍十分明顯。

（2）如將循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度控制在1000.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在2.7，此時，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為241.0t/h，其中一部分供給工業(yè)水（129.0m3/h），涼水塔仍需排污112.0m3/h。此時的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為968.8mg/L，低于1000.0mg/L，符合標準規(guī)定。同時，城市污水對循環(huán)水系統(tǒng)的補水量從原先的803.0m3/h降低為431.0m3/h，實現(xiàn)節(jié)水372.0m3/h，節(jié)水效益十分明顯。

3.3循環(huán)水補充水源為城市污水、鍋爐補給水源為沙河水時的節(jié)水分析

按照原設(shè)計，循環(huán)水補充水全部補充深度處理后的城市污水，鍋爐補給水處理系統(tǒng)以沙河水為原水。為此，石灰處理系統(tǒng)一共設(shè)置了3個機加池，其中2個用于處理城市污水，1個用于處理沙河水。循環(huán)水系統(tǒng)使用污水、鍋爐補給水系統(tǒng)使用沙河水，蒸發(fā)損失為429.0t/h，風吹損失為11.4t/h，污水氯離子質(zhì)量濃度為145.4mg/L，沙河水氯離子質(zhì)量濃度為48.8mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為1.5～4.5時根據(jù)循環(huán)水補城市污水、鍋爐補給水補沙河水時循環(huán)水量及水質(zhì)變化進行數(shù)據(jù)分析。

當循環(huán)冷卻水補充水為城市污水，鍋爐補給水處理系統(tǒng)補充水為沙河水時，同時運行3個石灰處理機加池，2個處理循環(huán)水補充水（城市污水），1個處理鍋爐補給水系統(tǒng)原水（沙河水），同時將250.0t/h的化學反滲透濃水回收到循環(huán)水系統(tǒng)，同時控制濃縮倍率，冷卻塔進行適當排污。通過數(shù)據(jù)分析可知：

（1）如將循環(huán)水氯離子控制在700.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在3.1，此時，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為192.9t/h，其中一部分供給工業(yè)水（129.0m3/h），涼水塔仍需排污63.9m3/h。此時的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為689.7mg/L。同時，城市污水對循環(huán)水系統(tǒng)的補水量從原先的803.0m3/h降低為383.3m3/h，實現(xiàn)節(jié)水419.7m3/h，節(jié)水效益仍十分明顯。

（2）如將循環(huán)水氯離子控制在1000.0mg/L以下，濃縮倍率建議控制在4.1，此時，循環(huán)水系統(tǒng)排污量為127.0t/h，基本可以滿足工業(yè)水的用水量（用于脫硫系統(tǒng)，129.0m3/h），涼水塔無需排污。此時的循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度為968.8mg/L。同時，城市污水對循環(huán)水系統(tǒng)的補水量從原先的803m3/h降低為317.4m3/h，實現(xiàn)節(jié)水485.6m3/h，節(jié)水效益十分突出。

結(jié)論：

綜合以上情況的分析，根據(jù)3種不同進水情況對循環(huán)水補水量及水質(zhì)進行分析可知，將反滲透濃水及再生廢水回用至循環(huán)水系統(tǒng)是完全可行的，節(jié)水效益明顯提高。

參考文獻：

[1]王衛(wèi)紅，高叢輝.反滲透濃水回用的可行性分析[J].石油石化節(jié)能，2011，1（9）：6-7.

[2]工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范：GB/T50050—2017[S].

[3]張文斌.反滲透技術(shù)在電廠水處理的應用探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（02）：1632-1632.

[4]李學志，張英才.離子交換器再生水回收及利用[J].工業(yè)用水與廢水，2006，37（4）：47-49.