水環(huán)境中小型水處理系統(tǒng)的應(yīng)用方法探究

邵丹萍，陳曦

1.江蘇創(chuàng)新環(huán)境工程有限公司；2.中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司

傳統(tǒng)的工藝采用離子交換方式，在鍋爐給水處理中應(yīng)用廣泛，技術(shù)嫻熟。隨著現(xiàn)代信息時(shí)代的快速發(fā)展，環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)工藝的離子交換會(huì)消耗大量的樹(shù)脂資源，產(chǎn)生大量的酸堿廢水。為了提高環(huán)保水平，采用反滲透技術(shù)和EDI技術(shù)，可以替代傳統(tǒng)的離子交換工藝，在小型水處理系統(tǒng)中得到有效的優(yōu)勢(shì)操作。

一、項(xiàng)目情況

項(xiàng)目名稱：6萬(wàn)噸/年延遲瀝青焦及4萬(wàn)噸/年針狀焦工程。所屬工段：除鹽水站。建設(shè)地點(diǎn)：河南省許昌市襄城縣工業(yè)園區(qū)河南開(kāi)炭新材料有限公司院內(nèi)。生產(chǎn)規(guī)模：裝置按連續(xù)生產(chǎn)，年操作7920小時(shí)。

二、工藝設(shè)計(jì)流程

（一）工藝要求

主要工藝流程簡(jiǎn)圖

原水箱→換熱器→清水泵→殺菌劑→多介質(zhì)過(guò)濾器→自清洗過(guò)濾器→超濾→阻垢劑→一級(jí)保安過(guò)濾器→一級(jí)高壓泵→一級(jí)反滲透裝置→一級(jí)反滲透產(chǎn)水箱→二級(jí)RO給水泵→氫氧化鈉加藥→二級(jí)保安過(guò)濾器→二級(jí)高壓泵→二級(jí)反滲透裝置→二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱→EDI給水泵→EDI保安過(guò)濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→加氨→用水點(diǎn)。

配套廢水（包括濃水、反沖洗及化學(xué)清洗排水等）的回收處理系統(tǒng)。外供除鹽水壓力0.6MPa，外供生產(chǎn)用水壓力0.5MPa。配套全自動(dòng)控制系統(tǒng)一套。

（二）除鹽水處理系統(tǒng)出力

除鹽水2X35t/h正?？紤]1用1備運(yùn)行，也應(yīng)考慮2套設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的情況。兩套超濾、兩套一級(jí)反滲透、兩套二級(jí)反滲透、兩套EDI均公用一個(gè)支架，中間水箱及水泵與前后工藝設(shè)備母管連接，單套EDI最終產(chǎn)水35t/h,兩套總計(jì)最終產(chǎn)水70t/h。

三、傳統(tǒng)離子交換除鹽技術(shù)工藝

在離子交換技術(shù)除鹽工藝方法中，需要設(shè)定陽(yáng)離子、除炭器、水箱、水泵、銀離子交換器、混合交換器、酸堿計(jì)量箱、酸堿噴射器、再生設(shè)備等。

四、反滲透和EDI技術(shù)工藝

反滲透技術(shù)是比照細(xì)胞膜的滲透作用，構(gòu)建的一種新型的水處理技術(shù)。反滲透膜技術(shù)是應(yīng)用一種反滲透方式，通過(guò)選擇滲透的作用，實(shí)現(xiàn)反滲透的進(jìn)水和出水處理，通過(guò)滲透壓的外壓作用破壞兩側(cè)的濃度，實(shí)現(xiàn)滲透，保證二者的平衡，達(dá)到進(jìn)水除鹽的目的。

采用反滲透EDI技術(shù)方案，陽(yáng)離子、銀離子交換可以實(shí)現(xiàn)反滲透作用，在混合離子交換過(guò)程中，被EDI替換。按照二級(jí)反滲透的作用設(shè)置方法，通過(guò)堿加藥的裝置處理方法，通過(guò)中間水箱的操作，設(shè)定除碳器。按照反滲透、EDI工藝操作標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原有水預(yù)期的處理系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)離子的相同交換，設(shè)備出力中需要增加30%左右的預(yù)留量。陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器、再生系統(tǒng)也會(huì)隨之取消，降低占用的面積，從而減少?gòu)U水量的排放。反滲透、EDI工藝相比傳統(tǒng)的離子交換方式，工藝更佳。

各設(shè)備產(chǎn)水量：多介質(zhì)過(guò)濾器凈出力：125m3/h；超濾系統(tǒng)凈出力：125m3/h；一級(jí)反滲透裝置凈出力：2×50m3/h；二級(jí)反滲透裝置凈出力：2×40m3/h；EDI凈出力：2×35m3/h；產(chǎn)水水質(zhì)滿足各用戶水質(zhì)要求。硬度mmol/L≤0.03，電導(dǎo)率（25℃）＜0.1μs/cm。

五、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的對(duì)比分析

（一）成本對(duì)比分析運(yùn)行法

藥劑消耗方面，在反滲透工藝中，通過(guò)化學(xué)清洗、廢水處理、反滲透加藥操作等運(yùn)行，可以替換原有的傳統(tǒng)離子交換工藝方式，通過(guò)低耗配置，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂再生與廢水處理。反滲透與EDI工藝共同的成本相比傳統(tǒng)的離子方式略高，一般可以高出傳統(tǒng)方式的30%左右。

（二）投資比例分析

在項(xiàng)目初期需要一定的投資，產(chǎn)水流量小的處理中，反滲透、EDI工藝方式取消了傳統(tǒng)工藝龐大的再生系統(tǒng)以及貯藏設(shè)備，大大降低了設(shè)備的采購(gòu)費(fèi)用，同時(shí)減少了占地面積的20%左右，降低了廠房的土地征地費(fèi)用。

傳統(tǒng)離子交換方式設(shè)備的高度一般為5m，而反滲透、EDI設(shè)備的高度在2.5m內(nèi)。水處理車(chē)間的高度可以降低3m左右，有效地節(jié)約了廠房?jī)?nèi)的土建資源的投資比例，一般可以達(dá)到20%左右。充分考慮反滲透、EDI的實(shí)際回收比例，二級(jí)反滲透、EDI濃水方式全部回收，一級(jí)反滲透的濃水排放量大大降低，一般為25%左右，預(yù)期的系統(tǒng)處理量也隨之增加。預(yù)估系統(tǒng)處理中，傳統(tǒng)的混凝土過(guò)濾工藝顯示，相比傳統(tǒng)的離子交換工藝預(yù)處理，投資量增加20%。

綜合分析考慮，反滲透、EDI工藝下的小型水處理方式，相比傳統(tǒng)的離子交換工藝，初期的投資量大，但是后續(xù)的成本、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用以及處理費(fèi)用成本低。

六、反滲透、EDI工藝的技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)

反滲透、EDI技術(shù)工藝是對(duì)原水中的鹽含量進(jìn)行強(qiáng)適應(yīng)，從海水、苦咸水、地下水中實(shí)現(xiàn)反滲透工藝。離子交換的方式是從水溶解固體含量達(dá)到500mg/L處理，實(shí)際處理操作不夠經(jīng)濟(jì)適用。反滲透、EDI技術(shù)在環(huán)保方面，相比傳統(tǒng)的離子交換更有優(yōu)勢(shì)。不需要使用酸堿再生技術(shù)，降低成本，且不會(huì)產(chǎn)生大量廢水，只會(huì)產(chǎn)生少量的酸、堿、還原劑，環(huán)保品質(zhì)更高。在維護(hù)運(yùn)行中，反滲透、EDI具有高自動(dòng)化適應(yīng)性，方便實(shí)際操作控制要求，反滲透、EDI技術(shù)的實(shí)際綜合應(yīng)用效果良好。

七、反滲透、EDI工藝存在的技術(shù)缺陷

反滲透、EDI工藝雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，但是設(shè)備會(huì)存在故障。特別是當(dāng)反滲透、EDI膜損壞的時(shí)候，需要停止運(yùn)行，及時(shí)更換，且更換需要較長(zhǎng)的時(shí)間。反滲透技術(shù)雖然廢水產(chǎn)量不多，但是濃度大，高于原水的比例。這部分的廢水也需要做好處理，直接排放會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在我國(guó)目前的電廠，反滲透技術(shù)的廢水主要采用煤沖洗、加濕灰渣、晶體結(jié)晶等方式處理。而晶體結(jié)晶提純工藝，采用難度大，成本高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)工藝的大規(guī)模操作。

反滲透和EDI技術(shù)的操作造價(jià)成本高。在大型水處理工藝中，反滲透技術(shù)、EDI技術(shù)期初投資量高于傳統(tǒng)的離子交換工藝。在小型水處理系統(tǒng)中，需要對(duì)初期的投資量進(jìn)行分析，與傳統(tǒng)的投資量進(jìn)行對(duì)比，判斷如何從傳統(tǒng)離子交換工藝過(guò)渡到反滲透、EDI技術(shù)工藝中，以更好地降低EDI的投資比例量。

八、反滲透、EDI技術(shù)開(kāi)發(fā)人才的培養(yǎng)

按照反滲透、EDI技術(shù)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用操作要求，需要結(jié)合小型水處理的基本要求，對(duì)水處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用成本進(jìn)行評(píng)估，準(zhǔn)確地分析反滲透、EDI技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的建設(shè)形勢(shì)和比例要求，結(jié)合操作管理的建設(shè)基礎(chǔ)，從實(shí)際情況出發(fā)，不斷培養(yǎng)專業(yè)的人才，加強(qiáng)對(duì)施工工藝水平的提升，更好地滿足小型水處理系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

九、反滲透、EDI技術(shù)在小型水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）循環(huán)排污回收再利用系統(tǒng)

按照電力反滲透循環(huán)冷卻技術(shù)要求，對(duì)整個(gè)電廠進(jìn)行合理量最佳消耗環(huán)節(jié)的評(píng)估。如果污水處理滲透凈化過(guò)程中能夠，實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)約用水，這說(shuō)明其有利于提升小型水處理的系統(tǒng)操作規(guī)范要求。依據(jù)環(huán)境污染的影響因素，需要分析導(dǎo)致水資源匱乏的原因和因素。依據(jù)國(guó)家制定的相關(guān)制度規(guī)范化管理要求，準(zhǔn)確地分析電廠工業(yè)化評(píng)估中的標(biāo)準(zhǔn)方案，對(duì)電廠的負(fù)荷量水平進(jìn)行評(píng)定，分析電廠廢水排放后，可能導(dǎo)致水資源浪費(fèi)的原因。依據(jù)土地資源的實(shí)際發(fā)展奉獻(xiàn)因素，采用反滲透、EDI技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)化利用。

（二）廢水的綜合處理

反滲透技術(shù)操作中，需要明確電場(chǎng)綜合廢水的操作技術(shù)要求。按照廢水處理要點(diǎn)要求，調(diào)整污染水資源的比例量水平，注意回收再利用。按照反滲透技術(shù)規(guī)范要求，分析反滲透技術(shù)下的嚴(yán)重比例量水平。電廠水變厚導(dǎo)致污染嚴(yán)重增加。反滲透技術(shù)在重度污染廢水處理中具有良好的作用。利用反滲透技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿的處理應(yīng)用。通過(guò)反滲透技術(shù)處理過(guò)后的廢水不會(huì)造成強(qiáng)大的大氣污染，后續(xù)還可以用于節(jié)約水資源的應(yīng)用。

（三）過(guò)濾維護(hù)的操作

在反滲透和EDI技術(shù)開(kāi)發(fā)中，在前端安裝過(guò)濾器后，需要定期進(jìn)行過(guò)濾器滲透的維護(hù)。但應(yīng)注意滲透過(guò)濾中可能導(dǎo)致過(guò)濾器的損失問(wèn)題以及日常的維護(hù)清晰和過(guò)濾操作。安裝過(guò)濾后，需要做好后續(xù)的反滲透和EDI備用裝置操作，減少設(shè)備的維護(hù)水平，重視提高清洗操作的精準(zhǔn)度。

（四）反滲透膜和EDI的污染處理

在反滲透設(shè)備運(yùn)用操作中，需要結(jié)合反滲透膜的復(fù)合操作要求，注意優(yōu)化器整體水平，重視脫模效果的提升。重視抗氧化能力的評(píng)估，當(dāng)污染需求增加的時(shí)候，需要結(jié)合污染中的氯含量水平，調(diào)整水溫度變化以及水壓比例壓差范圍。根據(jù)水中的氯含量水平，分析污水中可以適應(yīng)的酸堿配置過(guò)濾要求。在水中增加氯后，可以實(shí)現(xiàn)反滲透操作的殺毒操作，提升反滲透EDI的技術(shù)運(yùn)行水平。對(duì)結(jié)晶的污垢需要定期處理，適當(dāng)?shù)亟档蚉H值，減少水垢的形成，更好地提升小型水系統(tǒng)的處理應(yīng)用效果。

十、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在小型水處理系統(tǒng)中，采用反滲透、EDI技術(shù)工藝更加符合未來(lái)工業(yè)發(fā)展的建設(shè)要求，其綜合投資比例低，對(duì)環(huán)境的污染小，自動(dòng)程度化控制水平高，可以滿足現(xiàn)階段不同情況的水處理基本要求。我國(guó)在反滲透、EDI技術(shù)工藝發(fā)展上，技術(shù)水平還不足，面對(duì)技術(shù)工藝的發(fā)展要求，需要結(jié)合工藝發(fā)展要求，結(jié)合操作形式，確定工藝發(fā)展的規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)水系統(tǒng)處理的應(yīng)用方式，調(diào)整優(yōu)化小型水處理系統(tǒng)，在反滲透、EDI技術(shù)上，不斷加強(qiáng)系統(tǒng)化操作水平，提升技術(shù)應(yīng)用的廣泛性，滿足當(dāng)前小型水處理系統(tǒng)的規(guī)范操作要求。