探究反滲透水與再生廢水用于循環水系統的可行性

韓天然

摘要：水是是工農業生產和人民生活必不可少的物質。我國是一個缺水嚴重的國家，目前我國工業、農業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境容量。當前，火力發電廠作為工業用水第一大戶，水資源是關系電廠生存、發展的至關重要的因素，科學節水、深度節水已成為火電企業提高經濟效益、確保生存發展的必然選擇。本文主要對將反滲透水與再生廢水回收利用到循環水系統的合理性進行了探究。

關鍵詞：反滲透濃水;再生廢水;回收利用;循環水系統

我廠的鍋爐補給水處理系統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，降低了大量的酸堿消耗，減少了對環境的影響。此外，低含鹽量、高懸浮物的多介質過濾器和超濾的反洗水被回收到石灰處理系統機械加工澄清池（以下簡稱機加池）入口，通過澄清、沉淀、過濾處理，實現了廢水回收，節約了大量水資源。但是，鍋爐補給水處理系統反滲透處理工藝的自用水率較高，根據全廠水平衡圖，鍋爐補給水處理系統的反滲透濃水、再生廢水排入工業廢水處理系統后，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補給水系統及循環水系統介紹

1.1鍋爐補給水系統

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

由于火電廠工業供汽量大，鍋爐補給水設備全年日均運行小時數為18h，原設計再生廢水與反滲透濃水進入工業廢水處理系統與精處理再生廢水混合處理后，供給渣倉、灰庫燃料系統等使用，但由于近年來除鹽水制水量逐年增大，產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循環水系統

火電廠循環水補充水一般采用沙河水和城市二級污水經過石灰混凝處理降低濁度和含鹽量，加酸調節pH值，提高循環水濃縮倍率，達到不結垢、降低管材腐蝕的目的。循環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→至循環冷卻水系統。我廠閉式循環冷卻水系統采用低磷配方的緩釋阻垢劑作為水質穩定劑，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生。

2循環水水質計算方法

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，所以根據不同水源不同水質對反滲透濃水進行分析。

反滲透系統的脫鹽率一般在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。根據沙河水和污水水質分析數據，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水系統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水水質。

3反滲透水與再生廢水用于循環水系統的可行性分析

根據目前用水實際情況，共有3種不同用水方式，故根據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水系統的合理性。

3.1循環水補充水源為沙河水時的節水分析

當補充水全部為沙河水，蒸發損失為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，根據補充水全部為沙河水時循環水量及水質變化進行數據分析。

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水系統，同時適當提高濃縮倍率，降低循環水系統排污量（以滿足工業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，循環水排污量為131.6t/h，恰好可以滿足工業水供脫硫工藝水的需求，可實現循環冷卻水系統不排污。此時循環水氯離子質量濃度為536.6mg/L，在安全范圍之內。同時，沙河水對循環水系統的補水量從原先的803.0m3/h降低為322.0m3/h，實現節水481.0m3/h，節水效益十分突出。

3.2循環水補充水源為城市污水時的節水分析

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

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水系統，同時控制濃縮倍率，冷卻塔進行適當排污。

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

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

3.3循環水補充水源為城市污水、鍋爐補給水源為沙河水時的節水分析

按照原設計，循環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以沙河水為原水。為此，石灰處理系統一共設置了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。循環水系統使用污水、鍋爐補給水系統使用沙河水，蒸發損失為429.0t/h，風吹損失為11.4t/h，污水氯離子質量濃度為145.4mg/L，沙河水氯離子質量濃度為48.8mg/L，高鹽廢水回收量為250.0t/h，濃縮倍率為1.5～4.5時根據循環水補城市污水、鍋爐補給水補沙河水時循環水量及水質變化進行數據分析。

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

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

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

結論：

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

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