化工企業除鹽水處理工藝與技術探究

侯娟娟

摘要：除鹽水是指利用各種水處理工藝，除去懸浮物、膠體和無機的陽離子、陰離子等水中雜質后，所得到的成品水。除鹽水并不意味著水中鹽類被全部去除干凈，由于技術方面的原因以及制水成本上的考慮，根據不同用途，允許除鹽水含有微量雜質。除鹽水中雜質越少，水純度越高。本文根據某化工企業概況對鹽水處理技術進行了簡單的探討，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：化工企業;工業用水;除鹽技術;應用

引言

近幾年來，隨著科學技術的不斷發展，在化工行業工業用水處理過程中，運用到的除鹽工藝技術也逐漸增多，尤其是它使得回用水含鹽量的去除率大于60%，電導率也大為降低，提高了回用水水質，滿足回用水用于循環水補水的要求。這樣即可以提高回用水的利用率，同時減少新鮮水的補水量，實現節水減排的目標。

1、化工企業除鹽水處理工藝介紹

1.1、全膜法

當前，比較流行的一種除鹽方法是工藝前處理當中采用全膜法，但全膜法耗電較大。低壓膜是全膜法的主要材料之一，低壓膜可在低溫環境下工作，還能夠有效降低運行成本和維護成本。去除水中 99% 以上的含鹽量，剩余部分鹽量通過離子交換的方法去除。由于膜處理方法的工藝成熟，性價比高，現已占據市場主導地位。此工藝優點：使除鹽水處理成本降低了，對酸堿的需求降低了九成以上。設備容易實現自動化控制。但也存在缺點，尚未能完全脫離酸堿的需求，混床仍需要再生，再生廢水需要處理。這種工藝是目前化工廠比較普遍采用的處理方法，性價比相對較高。

1.2、淞遺-離子交換樹脂法

離子交換樹脂是用離子交換樹將水中的鹽分脫離出來。離子交換樹脂還可將含有金屬陽離子以及陰、陽離子與氫離子進行離子交換，可將水中的陰、陽離子轉移到樹脂上，而樹脂上的氫離子交換到水中。水中的陽離子與陰離子交換樹脂上的氫氧根離子進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，接著樹脂上的氫氧根離子再交換到水中。氫離子與氫氧根離子相結合生成水，從而達到脫鹽、制取脫鹽純水的目的，且交換選擇性好，缺點是價格較貴。

2、化工企業除鹽水處理工藝與技術探究

2.1、化工企業概況

某煤化工企業于2014年9月建成投產，中水回用水站原設計回收率91%，濃鹽水排放量34m3/h。但是在實際運行中，該車間總回收率為80%，濃鹽水實際排放量為75m3/h，超量的反滲透濃水排至廠外廢水應急池，導致池內液位上升較快。因此新建濃鹽水濃縮系統，降低外排濃鹽水量刻不容緩。此外，隨著我國環保要求的提高和水資源缺乏的加重，企業實現廢水零排放成為進一步擴建的前提。目前零排放主要終端工藝為蒸發結晶，該工藝建設成本高昂，且運行費用不菲，這也要求企業盡可能的進行濃鹽水濃縮，減少后續零排放的建設和運行費用。根據企業進水水質和濃縮要求，本工程采用高效反滲透工藝對回用水站濃鹽水進行膜濃縮減量化，不僅可以緩解企業現存應急水池溢流困境，還可作為后期設置蒸發結晶零排放裝置的前處理設施。此外，高效反滲透產水還可用作循環水補水，具有良好的環境、社會和經濟效益。

2.2、鹽水處理工藝流程

濃鹽水濃縮系統進水為回用水站反滲透濃水，TDS在10000mg/L左右，對于該類濃鹽水，綜合考慮經濟性和技術成熟性，一般采用海水淡化膜進行膜濃縮。

本項目采用高效反滲透工藝流程，在常規反滲透工藝的基礎上，根據反滲透膜的選擇透過性，結合離子交換系統，在降低膜污染的前提下盡可能的提高回收率，減少濃水濃縮的排污量。根據進水水質分析，本工程進水具有有機物含量高、高硬度、高硅、高TDS等特點，在濃縮過程中，有機物污染、硬度結垢以及硅阻塞化學污染等問題是導致回收率無法提高的關鍵限制因素。高效反滲透工藝流程的核心工藝是采用預處理最大程度降低原水的硬度和硅含量，增加離子交換設備（鈉床）徹底去除硬度，輔以脫碳塔工藝去除堿度后，使高效反滲透裝置（SWRO）在高pH條件下能夠穩定運行。在高pH條件下，硅以離子形式存在，不會污堵反滲透膜并可通過反滲透膜的選擇性去除;原水中的有機物在高pH條件下可發生皂化或弱電離，不會造成膜的有機物污染和生物污染。綜上，本項目采用高效反滲透工藝，反滲透濃水在化學加藥初步去除硬度、鈉床徹底去除硬度、除碳器去除堿度后，進入高效反滲透設備進行濃鹽水濃縮。

2.3、鹽水處理系統設計

2.3.1、預處理系統

中水回用水站濃鹽水進入調節池后調節水量和水質，由于濃鹽水在進入回用水車間前已有足量的調節余量，濃鹽水濃縮系統進水流量較穩定。考慮經濟因素，設置調節池水力停留時間為1h。調節池出水進入機械澄清池進行化學預除硬。投加石灰、純堿降低硬度，鎂劑去除硅，PAC和PAM作為混凝劑和絮凝劑降低出水濁度。本項目設置2座澄清池，單池處理流量150m3/h，有效水深4.5m，上升流速2.4m/h，直徑9.8m。根據進水硬度和堿度確定設計加藥量分別為混凝劑PAC20mg/L，絮凝劑PAM2mg/L，純堿1000mg/L，石灰400mg/L，設計出水硬度≤100mg/L（CaCO3），出水濁度≤5NTU。

2.3.2、離子交換系統

多介質過濾器降低濁度后，出水進入離子交換系統（鈉床）去除水中的剩余硬度，避免后續反滲透設備在高pH運行工況下出現無機污染。本系統設置3臺鈉床，2用1備。單臺處理水量150m3/h，直徑2.8m，設計流速25m/h。樹脂類型為弱酸型，樹脂型號PuroliteC104，單臺反應器樹脂填充體積6.78m3。再生藥劑為HCl和NaOH，總負荷為496kg。酸、堿再生廢水進入再生廢水循環池，調節pH為中性后泵提至前端調節池。為避免破碎樹脂泄漏，鈉床出水設置樹脂捕捉器。設計出水總硬度<0.2mg/L（CaCO3）。

2.3.3、高效反滲透系統

高效反滲透系統包括保安過濾器、動力裝置和膜裝置三部分。保安過濾器與高效反滲透系統采用一對一并列設置方式，作為保護預警裝置。保安過濾器精度為5μm，材質采用聚丙烯（PP），單支設計通量為30m3/h。高效反滲透裝置3套，單套設計進水流量為76m3/h，采用三段式，各段膜殼數分別為6：4：2，每支膜殼內填裝膜芯7支，膜元件型號為SW30XLE-400。膜裝置前設置一段高壓提升泵，提升揚程為386m。一段與二段之間設置段間增壓泵，提升揚程為160m。二段與三段之間設置渦輪增壓裝置以提高能量利用率，進水流量17m3/h，二段濃水進入增壓裝置吸入側壓力5.2MPa，經渦輪增壓后膜進水側壓力6.6MPa，三段濃水壓力為6.4MPa，三段濃水經渦輪增壓回收后泄壓。由于本系統TDS高，為防止倒吸，在撬裝設備頂部設置回吸水箱，根據總膜管容量計算，回吸水箱所需體積為2.85m3，實際設置水箱有效容積3.5m3。

總而言之，在煤化工領域內采用高效反滲透工藝可有效對回用水站濃鹽水進行再濃縮，減少濃鹽水排放量，且產水可用于循環冷卻水補水。高效反滲透工藝的關鍵是在反滲透前段控制硬度、堿度等關鍵因素，反滲透裝置能夠在高pH條件下穩定運行。高效反滲透工藝在高pH條件下運行對有機物耐受性強，反滲透前可不設置超濾裝置，降低了建設運營成本。

參考文獻：

[1]吳龍劍，房金祥.石油化工企業除鹽水集中供應系統改造[J].工業用水與廢水，2018，49（05）：50-52+70.

[2]HG/T 20653-2011， 化工企業化學水處理設計技術規定[S].