化工企業(yè)除鹽水處理工藝與技術(shù)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(jī)的陽離子、陰離子等水中雜質(zhì)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(shù)方面的原因以及制水成本上的考慮，根據(jù)不同用途，允許除鹽水含有微量雜質(zhì)。除鹽水中雜質(zhì)越少，水純度越高。本文根據(jù)某化工企業(yè)概況對鹽水處理技術(shù)進(jìn)行了簡單的探討，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè);工業(yè)用水;除鹽技術(shù);應(yīng)用

引言

近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在化工行業(yè)工業(yè)用水處理過程中，運(yùn)用到的除鹽工藝技術(shù)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(dǎo)率也大為降低，提高了回用水水質(zhì)，滿足回用水用于循環(huán)水補(bǔ)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(bǔ)水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排的目標(biāo)。

1、化工企業(yè)除鹽水處理工藝介紹

1.1、全膜法

當(dāng)前，比較流行的一種除鹽方法是工藝前處理當(dāng)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(huán)境下工作，還能夠有效降低運(yùn)行成本和維護(hù)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(xiàn)已占據(jù)市場主導(dǎo)地位。此工藝優(yōu)點(diǎn)：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(shè)備容易實(shí)現(xiàn)自動化控制。但也存在缺點(diǎn)，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(jìn)行離子交換，可將水中的陰、陽離子轉(zhuǎn)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(jìn)行交換，水中陰離子被轉(zhuǎn)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(jié)合生成水，從而達(dá)到脫鹽、制取脫鹽純水的目的，且交換選擇性好，缺點(diǎn)是價格較貴。

2、化工企業(yè)除鹽水處理工藝與技術(shù)探究

2.1、化工企業(yè)概況

某煤化工企業(yè)于2014年9月建成投產(chǎn)，中水回用水站原設(shè)計(jì)回收率91%，濃鹽水排放量34m3/h。但是在實(shí)際運(yùn)行中，該車間總回收率為80%，濃鹽水實(shí)際排放量為75m3/h，超量的反滲透濃水排至廠外廢水應(yīng)急池，導(dǎo)致池內(nèi)液位上升較快。因此新建濃鹽水濃縮系統(tǒng)，降低外排濃鹽水量刻不容緩。此外，隨著我國環(huán)保要求的提高和水資源缺乏的加重，企業(yè)實(shí)現(xiàn)廢水零排放成為進(jìn)一步擴(kuò)建的前提。目前零排放主要終端工藝為蒸發(fā)結(jié)晶，該工藝建設(shè)成本高昂，且運(yùn)行費(fèi)用不菲，這也要求企業(yè)盡可能的進(jìn)行濃鹽水濃縮，減少后續(xù)零排放的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)企業(yè)進(jìn)水水質(zhì)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(jìn)行膜濃縮減量化，不僅可以緩解企業(yè)現(xiàn)存應(yīng)急水池溢流困境，還可作為后期設(shè)置蒸發(fā)結(jié)晶零排放裝置的前處理設(shè)施。此外，高效反滲透產(chǎn)水還可用作循環(huán)水補(bǔ)水，具有良好的環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2、鹽水處理工藝流程

濃鹽水濃縮系統(tǒng)進(jìn)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(jīng)濟(jì)性和技術(shù)成熟性，一般采用海水淡化膜進(jìn)行膜濃縮。

本項(xiàng)目采用高效反滲透工藝流程，在常規(guī)反滲透工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)反滲透膜的選擇透過性，結(jié)合離子交換系統(tǒng)，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(jù)進(jìn)水水質(zhì)分析，本工程進(jìn)水具有有機(jī)物含量高、高硬度、高硅、高TDS等特點(diǎn)，在濃縮過程中，有機(jī)物污染、硬度結(jié)垢以及硅阻塞化學(xué)污染等問題是導(dǎo)致回收率無法提高的關(guān)鍵限制因素。高效反滲透工藝流程的核心工藝是采用預(yù)處理最大程度降低原水的硬度和硅含量，增加離子交換設(shè)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(wěn)定運(yùn)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(jī)物在高pH條件下可發(fā)生皂化或弱電離，不會造成膜的有機(jī)物污染和生物污染。綜上，本項(xiàng)目采用高效反滲透工藝，反滲透濃水在化學(xué)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(jìn)入高效反滲透設(shè)備進(jìn)行濃鹽水濃縮。

2.3、鹽水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.1、預(yù)處理系統(tǒng)

中水回用水站濃鹽水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，由于濃鹽水在進(jìn)入回用水車間前已有足量的調(diào)節(jié)余量，濃鹽水濃縮系統(tǒng)進(jìn)水流量較穩(wěn)定。考慮經(jīng)濟(jì)因素，設(shè)置調(diào)節(jié)池水力停留時間為1h。調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入機(jī)械澄清池進(jìn)行化學(xué)預(yù)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(xiàng)目設(shè)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(jù)進(jìn)水硬度和堿度確定設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出水硬度≤100mg/L（CaCO3），出水濁度≤5NTU。

2.3.2、離子交換系統(tǒng)

多介質(zhì)過濾器降低濁度后，出水進(jìn)入離子交換系統(tǒng)（鈉床）去除水中的剩余硬度，避免后續(xù)反滲透設(shè)備在高pH運(yùn)行工況下出現(xiàn)無機(jī)污染。本系統(tǒng)設(shè)置3臺鈉床，2用1備。單臺處理水量150m3/h，直徑2.8m，設(shè)計(jì)流速25m/h。樹脂類型為弱酸型，樹脂型號PuroliteC104，單臺反應(yīng)器樹脂填充體積6.78m3。再生藥劑為HCl和NaOH，總負(fù)荷為496kg。酸、堿再生廢水進(jìn)入再生廢水循環(huán)池，調(diào)節(jié)pH為中性后泵提至前端調(diào)節(jié)池。為避免破碎樹脂泄漏，鈉床出水設(shè)置樹脂捕捉器。設(shè)計(jì)出水總硬度<0.2mg/L（CaCO3）。

2.3.3、高效反滲透系統(tǒng)

高效反滲透系統(tǒng)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(tǒng)采用一對一并列設(shè)置方式，作為保護(hù)預(yù)警裝置。保安過濾器精度為5μm，材質(zhì)采用聚丙烯（PP），單支設(shè)計(jì)通量為30m3/h。高效反滲透裝置3套，單套設(shè)計(jì)進(jìn)水流量為76m3/h，采用三段式，各段膜殼數(shù)分別為6：4：2，每支膜殼內(nèi)填裝膜芯7支，膜元件型號為SW30XLE-400。膜裝置前設(shè)置一段高壓提升泵，提升揚(yáng)程為386m。一段與二段之間設(shè)置段間增壓泵，提升揚(yáng)程為160m。二段與三段之間設(shè)置渦輪增壓裝置以提高能量利用率，進(jìn)水流量17m3/h，二段濃水進(jìn)入增壓裝置吸入側(cè)壓力5.2MPa，經(jīng)渦輪增壓后膜進(jìn)水側(cè)壓力6.6MPa，三段濃水壓力為6.4MPa，三段濃水經(jīng)渦輪增壓回收后泄壓。由于本系統(tǒng)TDS高，為防止倒吸，在撬裝設(shè)備頂部設(shè)置回吸水箱，根據(jù)總膜管容量計(jì)算，回吸水箱所需體積為2.85m3，實(shí)際設(shè)置水箱有效容積3.5m3。

總而言之，在煤化工領(lǐng)域內(nèi)采用高效反滲透工藝可有效對回用水站濃鹽水進(jìn)行再濃縮，減少濃鹽水排放量，且產(chǎn)水可用于循環(huán)冷卻水補(bǔ)水。高效反滲透工藝的關(guān)鍵是在反滲透前段控制硬度、堿度等關(guān)鍵因素，反滲透裝置能夠在高pH條件下穩(wěn)定運(yùn)行。高效反滲透工藝在高pH條件下運(yùn)行對有機(jī)物耐受性強(qiáng)，反滲透前可不設(shè)置超濾裝置，降低了建設(shè)運(yùn)營成本。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]HG/T 20653-2011， 化工企業(yè)化學(xué)水處理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].