反滲透處置含鹽冷凝水的經(jīng)濟(jì)性
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本文作者：陳留平、張?jiān)圃?單位：中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司
國內(nèi)反滲透膜技術(shù)應(yīng)用的最大領(lǐng)域?yàn)榇笮湾仩t補(bǔ)給水，以及工業(yè)純水、飲用水，電子、制藥、食品等行業(yè)反滲透膜的應(yīng)用也有一定規(guī)模。近幾年大型海水淡化、苦咸水淡化、大型市政及工業(yè)廢水處理等領(lǐng)域已成為反滲透技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)。目前國外部分真空制鹽企業(yè)采用反滲透方法處理冷凝水，實(shí)現(xiàn)了廢水的綜合利用，國內(nèi)在鹽行業(yè)制鹽冷凝水的處理上也已起步。
含鹽廢水的反滲透處理是將鹽廠制鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的制鹽冷凝水，通過反滲透裝置處理后，產(chǎn)品水達(dá)到鍋爐用水及市政飲用水標(biāo)準(zhǔn)，從而在根本上實(shí)現(xiàn)了鹽廠冷凝水的零排放，通過水資源的閉路有效循環(huán)，大大降低水的消耗。國內(nèi)制鹽企業(yè)均自備電站，配有相應(yīng)的水處理裝置保證鍋爐供水，將原有水處理裝置引入反滲透技術(shù)改造后，可進(jìn)行含鹽水處理，節(jié)省部分設(shè)備投資。文章以中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司的100萬t/a和60萬t/a真空鹽裝置產(chǎn)生的含鹽冷凝水為例，介紹反滲透技術(shù)在真空制鹽行業(yè)的應(yīng)用。
兩套裝置的240蒸發(fā)罐、201蒸發(fā)罐、301蒸發(fā)罐產(chǎn)生的共計(jì)157m3/h高溫水輸送至儲(chǔ)罐，水溫80℃以上，電導(dǎo)率≤100μs/cm。該部分水由于溫度高、水質(zhì)較好，可外售供周邊工廠作工業(yè)用水和浴室洗浴用水。2套裝置進(jìn)入乏水池的冷凝水共計(jì)602m3/h，考慮循環(huán)水系統(tǒng)有少量溢流水到乏水池及自然揮發(fā)影響，乏水池進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的總水量按600m3/h考慮。水溫約50℃，電導(dǎo)率約1400μS/cm，NaCl含量約0．5%。在預(yù)處理過程將其冷卻到35℃以下，水分布如下圖3所示。該部分水質(zhì)隨環(huán)境和季節(jié)的變化波動(dòng)較小，鹽分較高。通過降溫和反滲透處理后水質(zhì)達(dá)到DD≤100μs/cm。為滿足中溫中壓汽包鍋爐機(jī)組水汽品質(zhì)要求，水汽質(zhì)量執(zhí)行《火力發(fā)電廠機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》(GB/T12145－1999)。鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)水質(zhì)下表1。用反滲透技術(shù)改造老制水裝置后，自動(dòng)化運(yùn)行程度提高，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行周期延長，離子交換等后處理工序酸堿消耗、樹脂更換、設(shè)備維修減少。產(chǎn)水水質(zhì):濁度≤1NTU，一年內(nèi):SDI≤2;三年內(nèi):SDI≤4，余氯≤0．1mg/L。回收率:≥75%脫鹽率:一年內(nèi):≥97%(35℃)，≥98%(25℃);三年內(nèi):≥95%(35℃)，≥97%(25℃)。反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)3套150t/h出力并列運(yùn)行設(shè)置。產(chǎn)淡水450t/h、濃鹽水150t/h，主要設(shè)備包括冷卻塔、超濾系統(tǒng)、反滲透裝置、加藥、清洗系統(tǒng)、水泵、水箱、管道、閥門以及配套的電氣、程控系統(tǒng)等。超濾系統(tǒng)分為以下幾個(gè)單元:超濾保安過濾器、超濾裝置、超濾反洗單元、超濾化學(xué)加強(qiáng)反洗單元、完整性檢測(cè)單元、化學(xué)清洗單元。反滲透系統(tǒng):超濾出水進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱后經(jīng)反滲透給水泵增壓后，進(jìn)入保安過濾器，然后再經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透膜。加藥系統(tǒng)主要包括:凝聚劑系統(tǒng)、加酸系統(tǒng)、加堿系統(tǒng)、殺菌劑系統(tǒng)、阻垢劑加藥系統(tǒng)、還原劑加藥系統(tǒng)，其中阻垢劑和還原劑加藥裝置是反滲透安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
反滲透系統(tǒng)的關(guān)鍵是膜元件的選擇，國外知名廠商生產(chǎn)的膜元件脫鹽率高，質(zhì)量可靠，如陶氏、科氏、海德能、東麗等。目前國內(nèi)廠商生產(chǎn)的膜元件技術(shù)與國外產(chǎn)品仍有較大差距，膜的透水量和脫鹽率相對(duì)較低，產(chǎn)水量下降快，質(zhì)量不穩(wěn)定。根據(jù)反滲透系統(tǒng)運(yùn)行的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要使反滲透裝置成功運(yùn)行。一是盡可能地提高預(yù)處理水平，使給水符合反滲透進(jìn)水要求;二是安裝足夠數(shù)量的膜元件，并合理排列，使每個(gè)膜元件都有合理的透水量。膜元件的排列組合合理與否，對(duì)膜元件使用壽命有至關(guān)重要的影響。膜元件數(shù)量少了，將造成單個(gè)膜元件的水通量過大，從而縮短膜元件的使用壽命。如果膜元件排列組合不合理，則將造成某一段內(nèi)的膜元件水通量過大，另一段內(nèi)膜元件水通量過小，不能充分發(fā)揮其作用，這樣，水通量超過規(guī)定值，則膜元件的污染速度將加快，造成膜元件的頻繁清洗，縮短膜元件的使用壽命。保安過濾器必須使用，主材用不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)裝5μ聚丙烯濾芯，用來去除進(jìn)水中微小雜質(zhì)，以免污染反滲透膜。反滲透水再經(jīng)離子交換等后處理工序，達(dá)到鍋爐用水要求。
反滲透改造后水處理系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性
中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司按年產(chǎn)60萬t和年產(chǎn)100萬t兩套真空鹽裝置的冷凝水排放狀況，新增投資2400萬元建設(shè)了3套150t/h反滲透水處理裝置，處理600t/h的含鹽水，其與原制水工藝相比經(jīng)濟(jì)效益分析如下。水源河水隨著水質(zhì)的日趨惡化，處理藥劑消耗不斷增加，并且鹽份不能處理完全，除鹽水達(dá)不到鍋爐進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，所以須用部分自來水代替河水，既浪費(fèi)水資源，又增加制水成本。合計(jì)進(jìn)水308t(河水210t+自來水98t)，混床產(chǎn)水200t，總產(chǎn)水率65%，詳見表4?；A(chǔ)條件:制水裝置年運(yùn)行350d，鍋爐用水200t/h，鹽廠供含鹽冷凝水600t/h，外售反滲透水價(jià)格2．8元/t，河水取水資源費(fèi)0．29元/t，自來水3．5元/t，電價(jià)0．51元/kW•h用反滲透制水新裝置改造取代老制水裝置年直接經(jīng)濟(jì)效益為:【250t×(2．8元/t－1．57元/t)+200t×(5．75元/t－4．18元/t)】×350d×24h/d=522．06萬元。反滲透濃鹽水回礦量150t/h，現(xiàn)有管道設(shè)施可以滿足要求;如果600t/h的制鹽冷凝水不經(jīng)過反滲透脫鹽處理，無法直接排放，全部回礦需另外鋪設(shè)一條回礦距離20km的管道(DN500，PE管道，1．0MPa)，將增加投資成本:管道材料費(fèi)930元/m×20000m=1860萬元，施工費(fèi)450元/m×20000m=900萬元，合計(jì)2760萬元。因此，采用反滲透技術(shù)處理含鹽水后可節(jié)省回水管道投資2760萬元及相應(yīng)的折舊、財(cái)務(wù)、維修、管理等費(fèi)用。老工藝設(shè)備年用自來水98×350×24=823200t，用制鹽冷凝水反滲透處理后這部分水可節(jié)約。
結(jié)束語
真空蒸發(fā)制鹽產(chǎn)生的含鹽冷凝水是制鹽企業(yè)必須要解決的環(huán)保問題，反滲透水處理工程可以在根本上實(shí)現(xiàn)鹽廠冷凝水的零排放，大大降低了水的消耗，減少制鹽冷凝水回礦管網(wǎng)鋪設(shè)的投資成本。在有自備電站的基礎(chǔ)上可充分利用廠區(qū)原有的水處理設(shè)備和場(chǎng)地，僅增加部分廠房、設(shè)備和設(shè)施，不影響原制水系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行。工程投產(chǎn)后將減少工藝廢水對(duì)環(huán)境的污染，減少化學(xué)藥劑消耗，提高制水車間自動(dòng)化運(yùn)行程度和生產(chǎn)效率。處理后的純水可以進(jìn)入市政水網(wǎng)，直接產(chǎn)生收益，經(jīng)離子交換后可作鍋爐用水。反滲透除鹽技術(shù)節(jié)水效果明顯，技術(shù)成熟可靠，經(jīng)濟(jì)效益顯著，將為制鹽企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭中進(jìn)一步降低成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)揮積極作用，因此在制鹽行業(yè)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。