工業水處理技術在化工行業脫鹽水制備過程中的應用

郭培強 孫習峰 喬磊友

摘 要：高品質的脫鹽水可以對鍋爐起到良好的保護作用，對于延長鍋爐使用壽命有著非常重要的作用。對脫鹽水的制備進行探討，希望為相關研究提供一定借鑒。

關鍵詞：脫鹽水；制備方法；化工行業

1 脫鹽水預處理系統

脫鹽水預處理的工藝流程：多種介質過濾器（活性炭或石英砂）+超濾+一、二反滲透+電解連續再生（Electrodeionization，EDI）。

工藝描述：原水經換熱器換熱后進入多介質過濾器（活性炭或石英砂）進行過濾，去除水中的有機物和懸浮物，降低濁度，經常規處理后的出水經泵送入超濾系統預處理裝置的網式過濾器，出水微粒小于100 μm，進入超濾裝置（Ultra-filtration，UF），出水濁度小于0.2 NTU，污染指數（Silt Density Index，SDI）小于3后進入超濾產水箱，通過一級反滲透（ReverseOsmosis，RO）和二級RO，產水進入連續電除鹽系統，濃水回流至前工序進行重復使用，從而減少廢水的排放，EDI進行超純處理制成脫鹽水，供后工段使用。濃水進入濃水RO，采用中水回用零排放進行深度處理，產水供生產使用。

多介質過濾器反洗水（活性炭或石英砂）、自清洗過濾器廢水、超濾沖洗廢水由沖洗廢水池收集后排至凈水站進行中水回用，由一級反滲透產水進行反洗，反洗水排入沖洗廢水池，再將一級反滲透濃水排至回用水站。

混床的再生廢水、超濾及反滲透化學清洗廢液等排入脫鹽水站的中和池，加酸、堿中和后再經提升泵送至污水站。

工藝凝液流程：大流量過濾器+前置陽床+高速混床。

透平凝液流程：大流量過濾器+高速混床。

高品質的脫鹽水對后工段鍋爐起到保護作用，大大延長了其使用壽命。

2 各設備工作原理介紹

2.1 過濾器

過濾器主要分為砂濾器、V型過濾器、D型過濾器等，其中的V型過濾器主要是利用以石英砂為主的填料層截留懸浮物等雜質。

2.2 自清洗過濾器

自清洗過濾器通過內部濾網進行水中截留，濾網分為粗濾網和細濾網，由內向外進行過濾，主要去除水中大于100 μm的雜物，為保護超濾而設置；自清洗過濾器通過智能設計，可以利用內外壓差或者手動進行濾網的清洗；其中，自清洗過濾器內部可以通過自身水壓從內部噴頭將水噴出進行濾網的清洗，雜物通過排污管道排出。

2.3 超濾

超濾和反滲透工作的進水流動過程中，水透過膜絲或者膜片時，膜會截留水中雜質或者金屬離子，再將其反洗帶走，因而膜孔容易堵塞。超濾控制指標濁度小于1，SDI小于3。

超濾系統包括給動力設備水泵、自清洗過濾器、超濾設備、過濾/反洗水箱和反洗水泵。超濾效果主要取決于進水的水質情況，增加在線絮凝劑投加系統和化學反洗系統也有利于提升超濾效果，具體的超濾系統流程如圖1所示。

2.4 反滲透

反滲透可設置不同等級、不同段數，包括一級兩段、一級三段、二級兩段、二級三段等，對水質要求較高的企業，可以設計多級，想要提高水的回收率，可設計多段。一般情況下，反滲透前需設置過濾精度比較小的保安過濾器，其主要目的是截留前段的顆粒物質，防止其對反滲透膜的損壞，保安過濾器一般采用不銹鋼，防止銹蝕等進入反滲透，保安過濾器一般設定前后壓差為0.1 MPa。

反滲透是目前全球物理除鹽的常用技術，方便簡單、易操作，可以大大降低人員的工作量、減少廢水的排放，還可以避免離子交換處理中的酸堿消耗。

反滲透的工作原理是對鹽水側施加壓力，壓力鹽水部分的水分子透過膜片進行逆流，溶劑能通過膜片而溶質不能通過，達到脫鹽效果。反滲透的正常工作過程是鹽水在膜的一側逆流向另一端，水分子通過膜進入淡水側，無機鹽分則被截留而成為濃水，最終從裝置中排出。反滲透方法下的脫鹽率在98%～99%，并能去除水中大部分的細菌、膠體及大分子質量的有機物。反滲透是目前水處理系統中應用最為廣泛的一種除鹽技術，具有極高的除鹽能力，但是其脫鹽率會隨著設備使用年限的增加不斷降低，因而需要經常對反滲透設備進行維護保養，延長設備的使用壽命，從而保證脫鹽率。

2.5 EDI

全國的EDI設備五花八門，EDI技術主要是將電滲析和陰陽樹脂離子交換技術融為一體，通過電解產生的氫離子和氫氧根離子對水中的陰陽離子進行定向遷移，同時對裝填的樹脂進行連續再生，因此不需要進行酸堿再生，有效減少了酸堿廢水的產生，對模塊兩側無法再生徹底的極水進行排放處理，其中含氫離子，所以排放過程需敞口，周圍禁止動火。

3 化工行業污水處理技術應用

化工行業污水處理模式大多分為兩種：（1）好氧/厭氧（Anoxic/Oxic，A/O）工藝。A/O工藝又分為單級A/O工藝和多級A/O工藝，主要包括連續的好氧與厭氧反應。（2）序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，SBR）工藝。SBR工藝一般采用SBR+曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter，BAF）工藝。

3.1 污水處理SBR池

污水處理SBR池正常運行的過程主要分為硝化和反硝化階段，硝化階段主要是分解有機物，讓活性污泥進行有氧呼吸，也就是曝氣，進一步將水中的有機物分解成無機物，達到去除污染物的效果；反硝化階段就是厭氧階段，主要利用厭氧菌除去廢水中的部分有機物，根據合成氨裝置工藝生產排水的特性，為保證活性污泥正常的生理活動并高效發揮不同硝化菌和反硝化菌等不同種群微生物的生物脫氮作用，污水處理裝置須設置有機碳源和堿液投配系統，用以補充硝化所需堿度和反硝化所需的有機碳源[2]。

污水處理裝置還需設置離心風機，為好氧階段提供充足的氧氣，為活性污泥降解有機污染物提供生化反應所需的氧氣。氧氣通過蝶式射流曝氣器與水同時噴出并充分混合，經過改良型SBR池處理后的廢水受重力影響通過潷水器以間歇方式排入出水池，此時廢水中大部分的污染物已經被活性污泥降解[3]。

3.1.1 曝氣階段（好氧）

3.2 好氧階段和厭氧階段的影響因素及控制

（1）溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）：曝氣階段的DO質量濃度一般控制在2～4 mg/L，因為0.7 mg/L是硝化菌可以忍受的極限，在DO質量濃度低于2 mg/L的條件下，氮可以完全硝化，但污泥需要停留較長的時間，因此，一般應維持混合液的DO質量濃度在2～4 mg/L，高于指標會提高DO對生物絮體的穿透力，進而降低硝化反應的速度。

（2）pH：最佳pH范圍是7.5～8.6，否則硝化速度會降低，pH低于6.5或高于9.5時，硝化反應停止。

（3）溫度：溫度控制在25 ℃左右，上下浮動5～6 ℃。溫度過低或過高會直接影響到污水處理的運行效果。

3.3 反硝化的影響因素及控制

（1）DO：分子態的氧會抑制無氧呼吸酶的合成，所以，在反硝化的過程中，應保持缺氧狀態，要求DO小于0.2 mg/L。

（2）溫度：20～40 ℃（小于15 ℃時，代謝速率明顯受抑制）。（3）pH：7.0～8.0。當pH小于7.0或大于8.0時，反硝化將受到強烈抑制。

（4）碳源：當污水中碳氮比較低時，碳源無法滿足細胞合成的需要，需加碳源。以甲醇為碳源時，反硝化的速率較高，且分解產物為CO2和H2O，不留任何難以降解的中間產物。

[參考文獻]

[1] 馮斌.某熱電廠脫鹽水站凈化水系統優化設計與實現[D].西安：西安科技大學，2019.

[2] 錢浩.提高二級脫鹽水周期制水量探討[J].云南化工，2019，46（3）：163-164.

[3] 祝晶晶.脫鹽水的預處理過程研究[J].山西化工，2018，38（4）：104-106.

Application of industrial water treatment technology in preparation of desalted water in chemical industry Guo Peiqiang1， Sun Xifeng2， Qiao Leiyou1

（1.Jiujiang Xinlianxin Fertilizer Co. Ltd.， Jiujiang 332000， China； 2.Henan Xinlianxin Chemical Industry Group， Xinxiang 453700， China）

Abstract：High quality desalted water can play a good role in protecting boiler and prolong boiler service life. The preparation of desalted water is discussed， hoping to provide some reference for related research.

Key words：desalted water； preparation method； chemical industry