2012年3月
内蒙古科技与经济
M arch 2012
第5期总第255期
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .5T o tal N o .255
反渗透浓水回用于循环冷却水设计
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张 铭,禾志强,李 猛
(内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特 010020)
摘 要:介绍了反渗透浓水混凝——高效反渗透处理工艺,对反渗透浓水回收利用技术进行了论证,分析了该工艺的可行性,设计出水用于火电厂循环冷却水,不但减少了直接排放反渗透浓水可能造成的污染,也大大提高了水的再生利用效率,有效节省了水资源,为同类型水处理系统反渗透浓水利用提供了参考。
关键词:反渗透;浓水;回用;循环水
中图分类号:T F 085 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2012)05—0094—02 反渗透技术是常见的水处理技术,在我国电力行业应用广泛。
但必须注意的是,在制取优质脱盐水的同时,进水中的杂质被高度浓缩。
如果反渗透浓水得不到妥善的处理而直接排放,必然会对土壤、地表
水、海洋环境等产生不利影响[1]。
通过选择合理的处理工艺,对浓水处理进行处理,回收利用反渗透浓水不但可以防止浓水污染,也提高了浓水的使用价值,具有很好的经济效益和社会效益[2,3]。
某电厂为2台600M W 机组,采用湿式循环冷却水系统。
化学水处理车间采用反渗透+超滤工艺,在电厂水处理运行中产生大量高含盐量、高COD 的反渗透浓水,如果不经处理直接排放势必对周围环境造成污染和水资源的浪费。
根据现有水质和环境条件,我们对该厂反渗透浓水进行了深入研究,在充分了解反渗透浓水水质的基础上,结合相关的工程经验,提出反渗透浓水处理回用于循环冷却水的方案。
1 反渗透浓水水质
目前,水处理系统反渗透浓水排放量为60m 3/h ～100m 3/h 。
反渗透浓水具有含盐量较高、容易结垢析盐、干净无杂质等特点。
某电厂反渗透浓水水质指标如表1所示。
表1反渗透浓水水质
指标COD (m g/L)pH SS (mg /L )DD
(us/cm )YD
(mm ol/L)ZD
(N TU )Cl
-
(mg /L )水质
171.6
7.77
18.5
9262.5
30.75
18.51872.5
设计反渗透浓水处理后回用于循环冷却水,达到循环冷却水水质标准《工业循环冷却水处理设计规范GB50050-2007》,主要指标如下:
COD :≤100mg /L ;Cl -:≤700m g /L ;pH :6.8～9.5。
2 反渗透浓水处理工艺
某电厂的反渗透浓水中的有机污染物浓度较高,含盐量较高,适合采用混凝和膜分离技术相结合处理。
结合同类工程的实践经验和我们的初步试验
研究,设计采用混凝——高效反渗透组合工艺路线。
反渗透的出水可作为循环冷凝水,而浓缩液可采用自然蒸发处理,蒸发后的废渣填埋。
反渗透浓水回用工艺流程如图1
所示。
图1 反渗透浓水回用工艺流程示意图
2.1 工艺流程说明
向混凝池中投加絮凝剂PAC 和PAM ,降低反渗透浓水的COD 值。
混凝过的水经沉淀处理后流入澄清池,向澄清池中投加石灰、苏打软化,除去水中大部分的硬度(钙和镁)和其他的结垢阳离子(钡和锶)。
软化过的水经澄清处理后,用弱酸阳离子交换树脂(WAC)除去和碱度结合的硬度,阳离子交换放出来的氢离子会和碱度反应形成碳酸。
向WAC 出水中加入酸中和任何剩余碱度,然后用除碳器除去形成的二氧化碳。
用氢氧化钠调高WAC 出水pH 值,但pH 值不得超过11,再经反渗透处理回用。
2.1.1 调节池。
由于反渗透浓水的水质、水量、酸碱度或温度等指标随时间变化出现一定幅度的波动,
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收稿日期:2012-01-18
作者简介:张铭(1975—),男,工程师,硕士,主要从事电力技术服务工作。
张铭,等・反渗透浓水回用于循环冷却水设计2012年第5期
调节池起到调节水量、均化水质的作用,从而将水质、水量等指标的波动控制在允许的范围内,保证后续处理过程正常进行。
2.1.2 混凝沉淀系统。
由于反渗透浓水中含有反渗透阻垢剂,因而COD值较高。
向反渗透浓水中投加絮凝剂,可以有效地去除水中的悬浮物和胶体物质,降低出水的COD值和浊度。
混凝反应产生的絮状沉淀经过沉淀池部分回流,其余排放至污泥池。
2.1.3 澄清过滤系统。
澄清池中进行石灰——苏打法软化出去反渗透浓水中大部分的钙、镁离子和其他的结垢阳离子。
软化过的水经过滤池进一步截留未沉淀的悬浮物,然后进入水箱。
2.1.4 污泥池。
收集系统产生的剩余污泥,通过污泥的重力浓缩作用,减少污泥体积,降低后续污泥处理的成本。
2.1.5 弱酸阳离子交换(WAC)系统。
为了防止膜的结垢,弱酸阳离子交换(WAC)系统需将水中剩余的硬度降到小于0.2mg/L。
通过阳离子交换器(WAC)的串接运行来保证稳定的低硬度水漏过。
2.1.6 除碳器。
经过WAC处理过的水中碳酸氢盐转化为碳酸,通过鼓风除碳器出去,避免后续投加氢氧化钠时产生碳酸钠,使碱度重新增加。
2.1.7 保安过滤器。
在反渗透系统前安装保安过滤器,用来截留不慎落入废水中的漂浮物、杂物及大颗粒悬浮物等,以保护反渗透系统。
2.1.8 反渗透系统。
反渗透系统设计能力为Z t/h,核心部件为GE-Osmonics的n支AG8040F-400反渗透膜,该膜脱盐率可达99.5%,产水量41.6t/d。
经反渗透系统处理后的水满足出水水质设计标准,可作为循环冷却水回用。
2.1.9 太阳蒸发池。
由于电厂所在地处于干燥地区,太阳能资源丰富,可将浓缩的反渗透浓水排放至蒸发池中自然蒸发,蒸发后的废渣填埋。
3 工艺特点
由于软化处理过程出去了水中的硬度、碳酸盐碱度及其他结垢形成物,因此反渗透系统不需要添加阻垢剂。
由于反渗透系统在高pH值下运行,浓水中硅的结垢极限得到明显的提高。
在高pH值下,反渗透系统耐颗粒污染,抗有机物粘污、生物粘污,因此系统化学清洗的次数大大减少。
由于该工艺具有防垢、防粘污、防堵塞的优点,因此反渗透系统的通量大,可达50～70L/m2・h,而常规反渗透工艺的通量只有20～25L/m2・h,这意味着使用膜的数目较少,更换膜的费用较低。
由于该工艺从根本上解决了反渗透结垢和粘污的问题,因此反渗透回收率在85%以上,而常规反渗透的回收率只有75%或更低。
同时,此系统停用时是安全的,不必担心生物粘污问题。
4 结论
通过设计分析,证实了反渗透浓水处理后回用做循环补充水是完全可行的。
通过该项目的实施,有针对性地分析和总结了反渗透浓水处理回用工艺的节水特点、能力和优势,进一步降低了装置运行的水单耗和生产运行成本,提高了装置的整体水资源利用率,为采用反渗透工艺作为除盐水生产制备的企业和装置开创了一条新的、成熟的节水途径[4],也为反渗透浓水回收利用技术的推广实施提供了较有价值的理论和工程依据。
将新技术、新工艺、新设备应用于水处理,能进一步降低生产装置的运行成本,提高水资源利用效率,减少环境水体的排放[5],是水处理工艺发展的新方向。
[参考文献]
[1] 赵世刚,石维平.反渗透浓水回收利用的探讨
[J].工业用水与废水,2005,36(3):58～59. [2] 李和平.反渗透浓水在循环冷却水系统中的利
用[J].冶金动力,2011,(2):71～72.
[3] 吴连成,郑斐.反渗透浓水排放与利用研究
[J].河南科技,2008,(9):65～66.
[4] 邵刚.膜法水处理技术及工程实例[M].北京:
化学工业出版社,2002.
[5] 周本省.工业水处理技术(第2版)[M].北京:
化学工业出版社,2002.
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