一種電廠循環水排汙水的回用工藝的製作方法

2023-06-22 05:45:01

本發明涉及一種用於電廠循環水排汙水的回用工藝，屬於工業汙水回用技術領域。

背景技術：

隨著對環境保護要求的日趨嚴苛，電廠循環水排放的限制條件被不斷提高。有效的汙水深度處理和回收利用已成為電廠節水的重要方式。我國本身人均水資源嚴重匱乏，空間時間上分配嚴重不均，而汙水處理技術又相對滯後，導致本來就緊缺的水資源已提襟見肘。生產中產生的廢水如何有效徹底的處理，甚至將其回用，已成為當今科研的重大發展方向。

循環水的排汙水回用是解決電廠水資源短缺、實現汙水減排及汙水資源化的有效途徑。循環水及排汙水水質成分複雜，水中的含鹽量、cod、si02、硬度，鹼度等各項指標均比自然水體有成倍的增加，將其回用於反滲透處理時，極易造成反滲透汙堵，導致反滲透出力下降，運行周期縮短，頻繁化學清洗，嚴重時會使反滲透膜元件壽命縮短，極大的影響了電廠反滲透運行的穩定。

目前，現有技術存在以下缺陷：採用循環水排汙水回用的電廠中，大都採用超濾作為反滲透預處理工藝，超濾佔地較大，投資費用高，且針對循環水排汙水這種複雜水體，儘管超濾將反滲透進水sdi值降至要求範圍，但超濾對水中的有機物和微生物的去除效果較差，運行中往往出現超濾和反滲透相繼汙堵的情況，反滲透出現產水量下降，壓差上升，脫鹽率下降等情況，運行穩定性受到影響。通常電廠不得不降低反滲透回收率運行，目前常規反滲透回收率在75%，有些循環水回用系統反滲透回收率甚至降至60%，即有超過四分之一的進水作為濃水排放，這對系統來說是一個較大的浪費。反滲透產水可直接用於電廠熱網補水及循環水補水。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術中的缺點，提供一種總體回收率高、系統運行穩定性強的電廠循環水排汙水回用工藝，提供一種用於電廠循環水排汙水的回用工藝，以實現以下發明目的：

（1）本發明解決在循環水高無機鹽和高有機物共存情況下，常規處理工藝中反滲透低ph運行環境下有機物汙堵和高ph運行環境下無機鹽結垢的雙重矛盾，提高循環水排汙水處理系統中反滲透的安全、穩定運行水平；

（2）本發明工藝採用流化床式鈉離子軟化器，可以降低電廠循環水的排汙水對反滲透裝置的汙堵，延長反滲透運行周期，降低化學清洗頻率；

（3）本發明有效提高電廠循環水排汙水的回收率，有效提高系統整體的產水率；

（4）本發明可合理回用全部的dtro濃水用於流化床式鈉離子軟化器的再生，節約大量水資源，以及氯化鈉耗鹽量，減少運行費用，並且減少該部分高濃鹽水的處理費用；

（5）經過本發明處理工藝得到的反滲透出水水質較好，可直接用於電廠化學補給水處理系統水源及循環水補水。

為解決以上技術問題，本發明採用的技術方案如下：

一種電廠循環水排汙水的回用工藝，包括以下步驟：

（1）電廠循環水排汙水經提升泵提升至淺層砂過濾器過濾，得澄清出水；

（2）將步驟（1）中得到的澄清出水進入流化床式鈉離子軟化器處理，得出水；

（3）向步驟（2）中的流化床式鈉離子軟化器出水中加入還原劑進行還原，加入阻垢劑，依次通過一級保安過濾器和二級保安過濾器，得到保安過濾器出水；

（4）將步驟（3）得到的保安過濾器出水進行反滲透處理，產生反滲透純水和反滲透濃水，反滲透純水回收；

（5）將步驟（4）中反滲透處理產生的反滲透濃水進入納濾系統進行納濾處理，經納濾分鹽回收後，得到納濾濃水和納濾純水；

（6）將步驟（5）中的納濾純水進行海淡膜處理，進入海淡膜系統，得到海淡膜濃水和海淡膜純水；將所述海淡膜的濃水再進dtro系統，得到dtro純水和dtro濃水；

（7）向步驟（6）的dtro濃水中加入氯化鈉，使鈉離子濃度為5%-8%，進入流化床式鈉離子軟化器循環利用。

以下是對上述技術方案的進一步改進：

步驟（3）中，所述還原劑為亞硫酸氫鈉，加入量為2-3ppm；所述阻垢劑的加入量為3ppm。

步驟（3）中，加入還原劑進行還原後的orp值低於200mv。

步驟（5）中海淡膜純水和步驟（6）中dtro純水循環回流至1#高壓泵出水口，再進入反滲透系統，進行反滲透處理，進入循環系統循環利用。

步驟（5）中，海淡膜純水和步驟（6）中dtro純水的電導率在800-1200us/cm之間。

步驟（5）中dtro濃水的濃度為5-8%。

步驟（6）中，所述dtro濃水的水量為6m³/h。

所述電廠循環水排汙水，na+濃度為600-900mg/l，cl-濃度為700-1000mg/l。

所述流化床式鈉離子軟化器每運行10-15個周期，用鹽酸溶液浸泡2-12小時，然後用所述反滲透膜產水衝洗鈉離子交換器至出水無硬度，再用氫氧化鈉溶液再生流化床式鈉離子交換器，然後用反滲透產水衝洗流化床式鈉離子軟化器出水至ph值小於10.0。

採用以上技術方案，本發明的有益效果為：

（1）採用流化床式鈉離子軟化器，流化床式鈉離子軟化器加了部分出水循環，用自身出水稀釋進水的硬度，降低出水總硬度比普通鈉離子軟化器硬度降低5-8mmol/l，可以有效降低電廠循環水的排汙水對反滲透裝置的汙堵；

（2）延長反滲透運行周期；原有運行周期在1.5-2年，現在運行周期可達3年以上；

（3）降低了化學清洗頻率；化學清洗頻率由1個月延長為2個月；

（4）有效提高了電廠循環水排汙水的回收率，系統總回收率可高達90%；

（5）可合理回用全部的dtro濃水用於流化床式鈉離子軟化器的再生，節約了大量水資源，以及氯化鈉耗鹽量，減少了運行費用，並且減少了該部分高濃鹽水的處理費用；每小時再生水量按6m³計算，噸水按4元（含排汙費）計算，節約水費約24元/h，根據計算耗鹽量節約至少400kg，噸氯化鈉按300元計算，耗鹽量可節約120元/h；

（6）經過本發明的回用工藝得到的反滲透出水水質較好，可直接用於電廠化學補給水處理系統水源及循環水補水；

（7）經過本發明的回用工藝，整體提高了系統產水率，產水率提高了25%。

附圖說明

圖1是本發明的用於電廠循環水排汙水的回用工藝流程示意圖。

具體實施方式

以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。

實施例一種用於電廠循環水排汙水的回用工藝

本發明用於電廠循環水排汙水的回用工藝所涉及的設備構成一個整體的系統，整個系統由預處理系統、反滲透除鹽系統、濃水提純系統、控制系統組成，流程說明如下：

1、預處理系統

原水預處理的目的是解決如下問題：

（1）防止膠體物質及懸浮固體微粒汙堵；

（2）防止有機物的汙堵；

（3）防止微生物的汙堵；

（4）防止氧化物質對膜的氧化破壞；

（5）保持反滲透裝置產水量穩定。

從而確保反滲透裝置穩定運行和使用壽命。

預處理部分設備主要由排汙池、提升泵、淺層砂過濾器、流化床式鈉離子軟化器、中間池等設備組成。

1.1排汙池

主要用於儲存循環水排汙水。

1.2提升泵

本預處理系統需要一定的進水壓力才能截留原水中的膠體、顆粒、細菌、病毒等物質，而根據本預處理系統的進水水量、進水壓力，進水量為150m³/h，進水壓力為2.5kgf，配套合適的提升泵。

1.3淺層砂過濾器

淺層砂過濾器是由多個標準高速砂缸單元組成，其內部設有獨特的布水器和集水器，擁有獨特的雙向自動衝洗閥，可實現在正常系統運行中多個標準高速砂缸逐個單獨的反衝洗，全自動程序控制。具有反衝洗用水量小，設備安裝方便，易於操作等優點，該設備流量大、無需維護。

正洗過濾狀態：當系統處於過濾狀態時，未經過濾的水通過自行研製獨特的布水器均勻布水，水以層流狀態通過濾器內的填料層（精製均粒石英砂/石榴石）。當水流過填料層時，雜質被截留在填料層內。過濾器底部有多個均勻分布的集水器，將過濾後的水均勻地收集並引出，平流過濾，可以使過濾器在高流速下過濾，仍可達到較好過濾的效果。

反洗狀態：隨著雜質在填料層中不斷聚積，內部壓頭損失將不斷增大。當進、出水壓頭損失達到設定值時，系統將自動激活定壓裝置使其轉換至反洗狀態，當此臺反洗結束，水力閥改變給水方向從而實現逐臺反洗，更便於清洗聚積起來的雜質。

當系統處於反洗狀態時，過濾仍然繼續，其中要進行反洗的標準單元砂缸不進行過濾，系統中其它標準單元砂缸仍然在過濾。過濾後的清潔水部分用來反洗標準單元砂缸，其餘仍送到用戶處。反衝洗汙水則通過水力閥的反洗排水口被排出。在高速砂缸全自動高效過濾系統中，特殊的集水器設計可使填料之間填料相互搓洗，最大限度地提高反衝洗效率，減少所需的反洗水（清潔水），同時反洗時沒有跑料現象。一個標準單元砂缸反洗為2分鐘，反衝洗結束，標準單元砂缸內部壓頭損失減小到合理範圍，定壓裝置給出復原信號，水力閥恢復到過濾狀態，下一個標準單元砂缸則準備進入反洗狀態。

1.4流化床式鈉離子軟化器

為防止濃水端特別是ro裝置最後一根膜組件濃水側出現caco3，mgco3，mgso4，caso4，baso4，srso4，siso4的濃度大於其平衡溶解度常數而結晶析出，損壞膜原件的應有特性，在進水反滲透膜組件之前系統採用鈉型離子交換樹脂，進行離子交換吸附，去除水中主要硬度成分，吸附飽和後，樹脂失效，可用工業鹽進行再生樹脂，使之恢復交換能力。

根據進出水水質，用水水量以及出水水質等條件，淺層砂過濾器出水帶有一定的壓力，自流進入流化床式鈉離子軟化器。本系統採用雙閥雙罐型軟水器進行軟化處理。本設備屬一種連續式液相切換離子交換處理工藝，浮床型。其設計集交換、自控、再生三個系統為一體。

1.5中間池

流化床式鈉離子軟化器出水自流進入中間池，該中間池主要是調節水質水量，具有匯集及儲存的作用，為進保安過濾器提供均勻穩定的水質。

2、反滲透除鹽系統

反滲透除鹽系統主要由反滲透增壓泵、阻垢劑、還原劑、殺菌劑加藥裝置、保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置、清洗裝置、純水池等設備組成。

2.1反滲透增壓泵

增壓泵為保安過濾器進水提供穩定的進水壓力。

2.2阻垢劑投加系統

在反滲透進水中加入阻垢劑，主要是為了防止反滲透濃水側碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等難溶鹽濃縮後析出結垢，堵塞反滲透膜，從而損壞膜元件的功能與應用特性。它的主要作用是相對增加水中結構物質的溶解性，以防止碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等物質對膜的阻礙，同時它也可以降低鐵離子堵塞膜的微孔。對於一般的水質，阻垢劑的投加量為2-3ppm。具體投加量視具體情況而定。

2.3還原劑投加系統（也可作為殺菌劑投加系統，交替運行）

為保證膜元件的進水餘氯要求小於0.1ppm，所以需在膜裝置前投加還原劑（亞硫酸氫鈉）來消除水中的餘氯，防止膜元件被氧化作用，保證後續膜系統運行的安全性，延長膜的使用壽命。nahso3投加量具體視原水中餘氯含量而定。

2.42級保安過濾器

為了防止水中細微顆粒經過高壓泵加壓後進入的反滲透膜組件而劃破膜面，特設置保安過濾器。

系統配置2臺直徑為ф600的保安過濾器，此保安過濾器為大流量保安過濾器，過濾阻力小，通量大、截汙能力強，使用壽命長，更換方便。過濾器材質為304，過濾器內裝5隻6寸pp材質濾芯，單個濾芯通量30m3/h。在正常工作條件下過濾器可維持在1-6個月左右，當過濾器進出口壓差在0.1mpa以上，需更換濾芯。過濾器結構符合快速裝卸的要求。

2.5高壓泵

反滲透系統需要高進水壓力來驅動溶液與溶質的分離，根據反滲透膜設計導則，操作壓力約為1.5-1.7mpa。

2.6反滲透裝置

反滲透裝置是系統預脫鹽的核心部分，經過反滲透處理的水可以去除絕大部分的無機鹽類和幾乎全部的有機物、微生物和膠體。

反滲透脫鹽原理：反滲透（ro）是藉助於選擇透過（半透過）性膜的功能，以壓力差為推動力的膜分離技術，當系統中所加的壓力大於溶液滲透壓時，水分子不斷地透過膜，經過產水流道流入中心管，然後在出水端流出，進水中的雜質，如：離子、有機物、細菌、病毒等被截留在膜的進水側，然後在濃水端流出，從而達到分離、脫鹽的目的。

反滲透裝置膜元件選用代表當今國際最高水準的海德能/陶氏/csm公司提供的聚醯胺複合膜，該元件由三層薄膜複合，表面層為芳香族聚醯胺材質，厚度約為2000埃，並由一層微孔聚碸層支撐，可承受高壓力，對機械張力及化學侵蝕具較好抵抗性，該元件具有相對較大的產水通量，對nacl、cacl2、mgcl2具有99%以上的脫除率。

反滲透輔助配置：

反滲透裝置設置低壓衝洗功能，反滲透運行時，在濃水側濃水深度濃縮，導致無機鹽、細菌等在膜表面沉積，為了及時除去無機鹽、細菌等雜質，防止其在膜表面的沉積，能夠在汙染層粘附膜表面前得以鬆動並被衝出，降低膜元件的清洗頻率，延長膜元件的使用壽命，減緩膜元件的產水量、脫鹽率等性能參數的衰減。在反滲透裝置開、停機及運行中每累計運行一定時間，由dcs控制啟動低壓衝洗功能，自動打開濃水側的自動排放閥門，進行低壓衝洗，衝走反滲透膜表面的汙染物，防止濃水在膜面沉澱結垢，延長ro膜的使用壽命。

2.7清洗裝置

反滲透的預處理越完善，膜元件清洗周期就越長，清洗也越容易。但要保證反滲透膜元件完全不被汙染是不現實的。因而當膜元件因運行累積而造成汙染時，反滲透的進出口壓差上升，產水量下降，脫鹽率下降。為了確保反滲透長期穩定運行，設置的反滲透化學清洗裝置是必要的。

其化學清洗流程如下：

清洗溶液箱→清洗水泵→精密過濾器→反滲透系統。

2.8純水池

主要用於儲存反滲透產純水。

3、濃水提純系統

濃水提純系統主要由1#緩衝箱、2#高壓泵、納濾系統、2#緩衝箱、3#高壓泵、海淡膜系統、3#緩衝箱、4#高壓泵、dtro系統、清洗裝置組成。

3.11#、2#、3#緩衝箱

1#、2#、3#3個緩衝箱分別是為了儲存反滲透系統、納濾系統、海淡膜系統的濃水。

3.22#、3#、4#高壓泵

2#、3#、4#高壓泵分別是為了納濾系統、海淡膜系統、dtro系統提供足夠壓力的進水。

3.3納濾系統

納濾膜是一種允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的功能性半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質的大小約為納米而得名，孔徑在1nm以上，一般1-2nm。它截留有機物的分子量大約為150－500左右，截留溶解性鹽的能力為2-98%之間，對單價陽離子鹽溶液的脫鹽低於高價陽離子鹽溶液。

本工藝採用納濾系統主要是對反滲透濃水進行分鹽。將單價離子如na+、cl-分離出來，繼續進行脫鹽處理。

3.4海淡膜系統

因納濾納濾系統產生的純水由於含有相對分子質量很小的有機物和鹽類，如廢水中一價離子na+、cl-，所以納濾產水的cod和電導率都較高。納濾產純水進入海淡膜系統，經海淡膜脫除98-99%的鹽後，由於出水還是超過純水水質，所以該部分水在回流至1#高壓泵出水口，再進入反滲透系統，繼續脫鹽處理。

3.5dtro系統

海淡膜的濃水再進dtro系統，dtro系統產生的純水由於電導率相對比較高，所以這部分水也回流至1#高壓泵出水口，再進入反滲透系統，整體提高系統產水率。而經dtro系統濃縮的濃水水量剛好可作為流化床式鈉離子軟化器再生用水水量，並且該濃水氯化鈉濃度相對較高，根據循環水排汙水中na+、cl-含量計算，可向所述再生用水中加入少量（或不加）氯化鈉使再生用水中鈉鹽濃度為5%-8%後用於鈉離子軟化器的再生。

3.6清洗裝置

濃水提純系統的清洗裝置與反滲透除鹽系統公用一套。

4、控制系統

控制系統的結構方式為：集中dcs控制

本控制系統中，程序的任務主要是針對膜系統程序控制其他泵與液位的聯鎖，控制系統中的dcs通過現場反饋來的信號，對系統設備的啟動、停運、保護實現自動控制。

本發明的一種電廠循環水排汙水回用工藝，包括以下步驟：

（1）電廠循環水排汙水流量為150m³/h，電廠循環水排汙水直接經提升泵提升至淺層砂過濾器，其內部設有獨特的布水器均勻布水，水以層流狀態通過濾器內的填料層（精製均粒石英砂/石榴石），雜質被截留在填料層內。過濾器底部有多個均勻分布的集水器，將過濾後的水均勻地收集並引出，平流過濾，可以使過濾器在高流速下過濾，仍可達到較好過濾的效果。

其獨特的結構可使出水濁度在0.5ntu以下，雜質過濾精度可達5微米。

（2）將步驟（1）中得到的澄清出水進入流化床式鈉離子軟化器；軟化器出水硬度降到15mmol/l；（普通鈉離子軟化器處理的出水硬度大概在22mmol/l）

（3）向步驟（2）中的鈉離子軟化器出水中加入2-3ppm的亞硫酸氫鈉還原，使其orp值低於200mv，並且加入3ppm阻垢劑，防止反滲透膜的結垢。使其依次通過一級保安過濾器和二級保安過濾器，保證進反滲透水質的。

（4）將步驟（3）得到的保安過濾器出水進行反滲透處理，反滲透產水即可回用。

（5）所述步驟（4）中反滲透處理產生的濃水回用於納濾系統，經納濾分鹽回收後，濃水外排，納濾系統產生的純水由於含有相對分子質量很小的有機物和鹽類，如廢水中一價離子na+、cl-，所以納濾產水的cod和電導率都較高。

（6）將所述步驟（5）中的純水進入海淡膜系統，海淡膜的濃水再進dtro系統（碟管式反滲透），海淡膜系統和dtro系統產生的純水由於電導率相對比較高，電導率在800-1200us/cm之間所以這部分水回流至1#高壓泵出水口，再進入反滲透系統，整體提高了系統產水率，產水率提高了25%，提高到90%。

（7）所述步驟（6）中dtro濃水水量為6m³/h，流化床式鈉離子軟化器再生用水水量為6m³/h，dtro濃水水量剛好可作為流化床式鈉離子軟化器再生用水水量，並且該濃水氯化鈉濃度相對較高，達到5%-8%。根據循環水排汙水中na+、cl-含量計算，na+濃度一般在600-900mg/l，cl-濃度一般在700-1000mg/l，可向所述再生用水中加入少量（或不加）氯化鈉使所述再生用水中鈉鹽濃度為5%-8%後用於鈉離子軟化器的再生。

（8）所述流化床式鈉離子軟化器每運行10-15個周期後，用質量濃度3%-5%的鹽酸溶液浸泡2-12小時，然後用所述反滲透膜產水衝洗鈉離子交換器至出水無硬度，再用質量濃度3%-5%的氫氧化鈉溶液再生鈉離子交換器，然後用反滲透產水衝洗流化床式鈉離子軟化器出水至ph值小於10.0。

得到的反滲透產水可達135m³/h。

最終系統回用水，即反滲透產水的水質如下：

採用流化床式鈉離子軟化器，流化床式鈉離子軟化器加了部分出水循環，用自身出水稀釋進水的硬度，降低出水總硬度比普通的鈉離子軟化器出水硬度降低了5-8mmol/l，可以有效降低電廠循環水的排汙水對反滲透裝置的汙堵；經發明人的長期實踐，本發明的電廠循環水的排汙水的回用工藝能夠延長反滲透運行周期：原有運行周期在1.5-2年，現在運行周期可達3年以上；能夠降低化學清洗頻率：化學清洗頻率由1個月延長為2個月；有效提高了電廠循環水排汙水的回收率，系統總回收率可高達90%；可合理回用全部的dtro濃水用於流化床式鈉離子軟化器的再生，節約了大量水資源，以及氯化鈉耗鹽量，減少了運行費用，並且減少了該部分高濃鹽水的處理費用；每小時再生水量按6m³計算，噸水按4元（含排汙費）計算，節約水費約24元/h，根據計算耗鹽量節約至少400kg，噸氯化鈉按300元計算，耗鹽量可節約120元/h；經過本發明的回用工藝得到的反滲透出水水質較好，可直接用於電廠化學補給水處理系統水源及循環水補水；經過本發明的回用工藝，整體提高了系統產水率，產水率提高了25%，提高到90%。

除非另有說明，本發明中所採用的百分數均為重量百分數，本發明所述的比例，均為質量比例。本發明的反滲透產水指進反滲透系統產出的純水。流化床式鈉離子軟化器產水即流化床式鈉離子軟化器出水，即產生的純水。

最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。