分类回收利用在降低软纯水耗新水中的应用

孔繁科

摘 要：工业领域中部分设备为防止污堵和结垢，对水质要求较高，需采用去除悬浮物、胶体、阴阳离子的软纯化水，但在部分软纯水制备系统中，由于大量废水的外排，造成软纯水耗新水量居高不下，部分系统耗水系数可达2，为了降低新水消耗，降低生产运行成本，采用阶梯化回收对排放水进行分质处理，重新进入系统或作为中水进行再利用。

关键词：软纯化水；耗水系数；再利用

1 概述

水是工业可持续发展的重要环境影响评价因素。为减少工业新水提取量，降低水耗，必须应用先进的节水和水处理技术，最大化、最优化地将处理后的废水回收利用。

工业领域生产过程中，根据工艺要求需对原水进行软化处理，目前，在各类软水制备系统中，核心工艺由原水预处理、反渗透和离子交换三大部分组成。预处理系统多采用过滤器（多介质、活性炭）、膜分离设备超滤装置组成，用以保证反渗透系统的正常运行，膜分离设备产水经软化器处理除去硬度制取软化水，或再经离子交换设备（CEDI、混床）制取纯水。由于该类设备均有10%-20%的反洗水或浓水，目前，各工艺采取的是对上述反洗水或浓水进行全部排放或部分回收，系统排水量大、回收率低，软水耗新水数值较高，制约了其运行的经济性。

2 模型建立

通过软水系统中各工艺单元排水的水质对比，建立回收模型，对其进行分配利用，高品质水回收进入软水系统进行循环利用，降低自耗水，低品质水回收作为生产水或中水进行再利用。软水制备系统中各单元外排水梯级水质回收利用的工艺方法或系统模型，它有原水箱、原水泵、过滤器、超滤、超滤产水箱、超滤产水泵、保安过滤器、高压泵、反渗透、软化器、CEDI。

生水进入原水箱，通过原水泵提升进入过滤器进行阻截颗粒污染物，过滤后进入超滤进一步去除悬浮物及部分有机物质，产水进水箱并通过水泵提升到保安过滤器进行彻底清除，通过高压泵提压进入反渗透进行脱盐处理，处理后进入软化器去除硬度，或再经CEDI进行离子交换制备纯水。

3 关键流程节点分析

3.1 超滤

超滤作为一种较为精密的过滤系统，是近几年来逐渐推广使用的，特别是在纯水制备和污水综合处理利用方面，使用较为普遍。

部分地区由于地下水资源匮乏，要求工业生产禁采地下水，因此水源的使用逐步发生了改变，从最初的全部使用地下水源变更为引流黄河长江水，水质逐步趋于恶化。但除盐水及纯水制备系统在当初建设时期，所采用的设计依据却是地下水水质参数。水源发生改变以后，制备系统问题、异常不断，主要集中在因黄河水水质的胶体物质、菌藻类物质和细微粘泥颗粒的在原有的前处理系统中不能有效的截留，而影响后续的脱盐处理效果，采取过加大絮凝剂的投加量等手段，反而造成了过量后不能充分反应的絮凝剂再次污堵脱盐设备的情况，从而造成反渗透设施清洗频繁，自耗增加，使用寿命降低的情况。

超滤工艺的使用，较好地解决了上述分析中出现的问题，主要是基于超滤膜元件中膜丝的特点，其过滤精度为0.01微米，对于胶体物质和菌藻类及细微粘泥颗粒的污染有着极佳的处理效果，且自带正常反洗及定期洗系统能较好地解决本体污堵的问题，大大降低了絮凝剂的投加量，避免了过量后的二次污染问题。

在使用超滤解决问题的同时，为了去除膜表面的污染物碎片，维持稳定的产水量，需对超滤膜进行反洗、冲洗、清洗等必要的操作，造成自耗水量的增加，工程公司在新建及改造的系统中考虑到回用的成本及相应的控制以及由此可能带来的关联性安全问题，将超滤的各类反洗水进行简单回用，作为多介质过滤器的反洗用水。

3.2 反渗透

反渗透系统可以利用反渗透膜的特性来除去水中大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，因原水的种类繁多，其成分也非常复杂，需通过运行管控减少对RO膜因大分子有机物、悬浮物胶体造成的污堵、小分子有机物吸附、难溶盐的结垢，防止RO膜脱盐率、产水率的降低。反渗透膜需定期进行反洗和冲洗，系统冲洗可以简单地通过增加表面流速冲洗膜表面的沾污物、沉积物，适用于固体颗粒物质与膜结合不紧密的情况，当结合力变强时，还需通过药剂进行清洗，设备本身有经反渗透膜分离出来的浓盐水排放，该类水质含盐量较高，直接排放极易造成环境的污染。综上，反渗透系统排水率高，回收比率比例仅能达到75%左右，在实际运行中，将反渗透各类反冲洗水及浓盐水回收作为中水在绿化、冲厕、道路喷洒、进行利用。

3.3 CEDI

CEDI是一种新型纯水制备设备，将电渗析和离子交换技术相结合，通过交换膜对阴阳离子选择通过及交换，并通过直流电场实现离子的定向迁移，其优点是可长期稳定运行，无需酸碱再生阴阳树脂，水质稳定，该类系统的回收率设计为90%，其中10%的水被排掉，与超滤工艺出于相同的原因，不作回收设计的考虑。其在前期数据化验分析中发现，水质优于过滤器产水，可作为除盐水站的进水加以回用，但需同时权衡回水压力过高对设备本体的损害问题。

3.4 过滤器

过滤器在软水制备系统中，用滤料层（通常为石英砂+無烟煤）截留水中悬浮杂质、吸附油等，使水得以澄清，水质符合后续处理的要求，过滤器在使用一定的周期后，其滤料表层截留或颗粒的外表面吸附一定数量的杂物或污渍，这样过滤器的性能出现劣化，出现出水水质变差，压差增大，产水量降低，这时就需对过滤器进行反洗，这部分反洗水约占总水量的5%-8%，这部分水由于多次使用，仅作为中水重复利用。

分析软水系统工艺流程中每个节点排水水质，采用梯级利用的原则，即离子交换设备（如CEDI）排水水质最优，回收作为工艺的原水；超滤反洗水在前期过滤器的基础上，再次截留大分子及絮凝物质，可作为工艺单元中过滤器的反洗用水，反渗透浓盐水及反冲洗水，由于采用的反渗透浓盐水含盐量较高，收集作为中水重复利用。

4 结束语

先进的水处理技术可以带来优质的工业用水，但势必也会带来高水处理成本，通过对软纯水制备系统各关键排水流程进行分析，各类排水水质能满足各类用水需求，做到物尽其用，变废为宝，这在工业企业中尤为重要，既做到经济处理，又做到清洁生产。

参考文献

[1]唐受印，戴友芝.水处理工程师手册[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2]沈健.高纯水与反渗透技术[J].给水排水，1998（2）：32-37.

[3]朱丽刚，武新萍.软水制备系统设计思路[J].江苏冶金，2008（2）：61-63.