电厂化学水处理专业的废水综合利用问题

丁敏 朱波

内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司 029200

摘要:经济的发展与人口的增长使水资源日益短缺，水资源短缺已经成为制约电厂发展的主要因素。废水综合利用是指将城市居民的生活用水进行集中，利用生物化学和物理化学手段进行提纯、净化等处理，实现水源的重复使用。城市废水综合利用为解决水资源短缺提供了一条有效途径，不但可以缓解水资源紧张的矛盾，而且由于化学水资源的有效利用，还能带动化学水处理事业的发展。双膜法水处理技术是指通过采用“超滤+反渗透”的工艺降低水中各种盐份，超滤作为反渗透系统的预屏障，主要用于去除水中的胶体物质、高分子有机物、悬浮物等，反渗透则进一步对化学水进行脱盐，从而确保回用水质。某石化公司由于产能扩大导致用水紧缺，通过采用双膜法工艺建成废水综合利用装置，有效解决了水资源短缺瓶颈。

关键词:双膜法;废水综合利用;超滤;反渗透

1废水综合利用工艺流程

火力发电厂在生产过程中要消耗大量的水,每个环节都要排放大量的废水。由于火电排放的废水对环境的影响越来越严重,如何合理的利用水资源,做到既有利于发展生产、降低运营成本、又能最大限度的保护环境、体现出可持续发展的战略,达到经济效益和社会效益双收获,是火电厂生存和发展的根本。电厂化学水处理每年有大量的废水进行外排,目前的水资源日益紧张,考虑对这些废水进行有效的回收,再利用为一研究方向。废水综合利用装置采用符合GB18918—2002《城镇化学水处理厂污染物排放标准》二级标准的化学水作为原水，工程总处理规模约1.2×104m3/d，产出水用于循环水场的循环冷却补充水和电厂的一级除盐水，其中循环冷却水补水和一级除盐水各5000m3/d。废水综合利用装置主要包括预处理部分超滤系统、反渗透系统和真空脱气系统。

1.1预处理部分

废水综合利用装置的预处理部分由生化、混凝和气浮过滤等处理单元组成。生化处理单元采用淹没式固定床生物反应池，主要用于NH3－N和去除水中COD、BOD等有机物。混凝单元由快速混合池和絮凝搅拌池组成，快速混合池采用机械搅拌混合方式，对加入Al2(SO4)3的原水进行搅拌达到药剂与原水均匀的目的;絮凝搅拌池采用特定的水力结构，保证了充分的絮凝时间和必要的速度梯度，并根据快速混合池的投药量自动调整搅拌速度，确保达到稳定的絮凝效果。气浮过滤单元将气浮和过滤的处理功能组合在一起，用于生化处理后的固液分离，气浮滤池能将水中SS降至3mg/L以下，出水浊度一般为0.1mg/L。为了避免冬季水温过低影响微生物生长，在原水罐设有加热系统，利用火电厂余热对原水进行加热，确保冬季运行。

1.2反渗透系统

反渗透系统采用二级串联组合方式，二级反渗透对一级反渗透产水作进一步处理，以提高产水水质达到电厂一级除盐水标准。一级反渗透浓水排放至火电厂污水处理场，二级反渗透浓水返回至超滤产水池。一级反渗透选用宽通道抗污染聚酰胺卷式反渗透膜，一级反渗透设计回收率为77%;二级反渗透采用通量大脱盐率高的聚酰胺卷式反渗透膜，二级反渗透设计回收率为83%。每根膜件有效面积为40m2，设计通量为21L/m2·h，单根膜件最低脱盐率为99%，最高进水温度为45℃，最高操作压力为4.1MPa，连续运行的进水pH范围为2～11。

1.3真空脱气系统

真空脱气系统为后处理部分，主要去除水中O2和CO2，采用水环式真空泵进行抽真空。在真空脱气塔前面设有加热系统，进水温度控制在40℃左右。真空脱气塔内喷淋布水处下设有三层硬质聚乙烯材料制作的填料，以增加水气接触界面，使水中的溶解性气体能顺利通过界面进入气相。该真空脱气系统出水O2含量在15mg/L以下，CO2含量在1.2mg/L以下。

2运行情况

2.1超滤系统

2.1.1超滤出水SDI

SDI(淤泥密度指数)是反渗透系统最重要的进水指标之一，超滤为反渗透的屏障，确保反渗透进水SDI合格。废水综合利用装置自投运以来，超滤出水SDI平均1.0左右。随着时间的推移，后期超滤出水SDI升高且波动较大，分析原因主要是与膜系统预处理运行有关，预处理运行差，超滤进水浊度大，则出水SDI也随之升高。从总体上看，超滤出水SDI小于3，能够有效防止反渗透膜污堵和细菌污染等。

2.1.2超滤压差

废水综合利用超滤系统允许最大压差为0.08MPa，压差过高可造成超滤进水压力上升，产水量下降，化学清洗频繁。在运行过程中超滤透膜压差出现显著升高情况，但通过在线加药反洗可使压差下降，说明通过反冲洗、加NaClO反冲洗和加HCl反冲洗等清洗，可有效避免污垢的形成和微生物的滋生，防止超滤上升。

2.1.3超滤产水量

超滤产水量与操作压力、进水温度、浊度等因素有关。运行试验表明，超滤在低压时产水量随压力升高而增加，但当操作压力超过0.3MPa时，即使压力再升高，其产水量的增加也不大，分析原因主要是由于高压下超滤膜被压密而增大透水阻力所致。当进水压力为0.2MPa时产水量约130m3/h，进水压力提高至0.3MPa时，产水量最高可达140m3/h。但超滤系统在提升产水量时，需注意浓差极化现象和防止有机物、胶体物质对超滤膜造成污染。

2.2反渗透系统

2.2.1反渗透产水量

反渗透产水量的影响因素较多，进水温度、操作压力和膜的清洁度都能对反渗透产水量造成影响。试验表明，温度15～30℃范围内，温度每升高1℃，膜的透水能力增加2.7%～3.5%。由于原水罐装置前面设有加热系统将原水温度控制在25℃，所以反渗透进水温度比较稳定。一级反渗透产水量为240m3/h，二级反渗透产水量为190m3/h。

2.2.2反渗透回收率

装置运行初期一级反渗透回收率在78%左右，二级反渗透回收率在85%左右，反渗透回收率较高。回收率过高可导致反渗透浓差极化，使反渗透膜压差升高，加速膜污染现象的发生，造成膜性能下降，缩短反渗透使用寿命。从后期运行看，一级反渗透回收率控制在75%，二级反渗透回收率控制在80%较为合理。

2.2.3反渗透产水电导率

二级反渗透产水电导率在10μs/cm左右，一级反渗透产水电导率在20μs/cm左右。按设计要求，二级反渗透产水电导率应小于10μs/cm。由初期废水综合利用装置运行结果看，二级反渗透产水电导率偏大，这与进水含盐量、回收率的控制和操作压力等有关。进水含盐量大，则产水电导率高;加大操作压力，反渗透膜被压实，可减小溶质透过率，但会对膜造成影响。由后期反渗透运行结果看，二级反渗透产水电导率基本在6μs/cm左右，一级反渗透产水电导率基本在12μs/cm左右。

3运行成本

经生化、气浮过滤处理后制成循环水补水运行成本为2.44元/t，气浮滤池产水经双膜法工艺处理制成一级除盐水运行成本为7.63元/t，该运行费用低于火电厂化学水装置12元/t的一级除盐水制水成本，具有较好的经济效益。

4结论

双膜法工艺具有节省占地面积、操作简单、易实现自动控制等优点，在城市化学水再生回用中具有广泛的应用前景。超滤作为反渗透的屏障，有效降低了反渗透进水SDI值，对于反渗透的长周期运行和生产稳定具有积极作用。但由于城市化学水复杂多样，在运行过程需加强膜系统预处理的监控，防止预处理出水水质变差，影响双膜系统运行。同时在设计时不可激进，反渗透回收率不宜过高，从运行经验看，废水综合利用一级反渗透回用率控制在70%～75%较为合理，二级反渗透回用率不宜大于80%。

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