脱盐水站扩能改造

丁宁，吴小金

（安徽东华环境市政工程有限责任公司，合肥 230088）

脱盐水站扩能改造

丁宁，吴小金

（安徽东华环境市政工程有限责任公司，合肥 230088）

由于脱盐水站产水量达不到需水量要求，扩能改造工程将工业废水回用水与原脱盐水站一级反渗透产水混合后进入二级反渗透进行脱盐，降低后续混床进水的可溶性固体物质浓度，并新增1台混床与原混床并联，增加混床处理水量。扩能改造后，脱盐水站运行稳定，产水量满足锅炉补给水要求。

脱盐水站；二级反渗透；扩能改造；混床

汇能煤化工项目脱盐水站于2013年建成投产，设计产水量为250 m3/h。脱盐水站原水来自净化站，采用反渗透-混床工艺进行脱盐，产品水全部用作锅炉补给水。但是自工厂建成投产以来，脱盐水站实际进水的含盐量远高于设计值，使得水站主要工艺设备无法正常运行，进而导致脱盐水站产水量达不到设计水平。此外，在实际运行中，工厂锅炉补给水的需水量大于原脱盐水站的设计产水量，从而进一步扩大了脱盐水用水量缺口。为了保证锅炉补给水的水质、水量，确保工厂主装置稳定运行，对该脱盐水站进行扩能改造。

1 原有脱盐水站处理工艺

1.1 设计进、出水水质

脱盐水站原水为经净化站去除浊度的地表水，产水用作工厂锅炉补给水，原设计进、出水水量和水质见表1。

表1 原设计进、出水水质、水量Tab.1 Original design quantity and quality of influent and effluent water

1.2 工艺流程

原脱盐水站工艺流程见图1。原水经多介质过滤器去除浊度后，进入超滤装置进一步去除水中的胶体和大分子杂质以达到反渗透进水水质要求。超滤产水经反渗透脱盐后进入脱气塔去除CO2后贮存在中间水池中。脱气水经中间水泵提升进入混床进一步精制，使其出水电导率达到设计要求［1］。

图1 原脱盐水站处理流程Fig.1 Original treatment process of desalted water station

1.3 存在问题

自脱盐水站建成投产以来，装置运行不稳定，脱盐水产水量无法满足锅炉补给水要求，主要表现为以下两方面。

（1）装置运行不稳定。脱盐水站自投产以来，装置内工艺设备运行不稳定，产水水量、水质无法达到设计要求。①原脱盐水站设计要求进水的ρ（TDS）≤400 mg/L，经一级反渗透脱盐后进入混床的工艺水的ρ（TDS）≤5 mg/L。而在实际运行中，脱盐水站进水的ρ（TDS）=900～1 000 mg/L，一级反渗透产水的ρ（TDS）＞10 mg/L，混床进水负荷约为设计值的2倍，混床实际运行的再生周期远低于设计值。频繁再生不仅消耗大量药剂，还使得脱盐水站产水量达不到预期要求［2］。②原脱盐水站的多介质过滤器产水直接进入超滤装置，这种母管配水的方式会导致超滤进水水质和水量不稳定，影响超滤装置的正常运行。此外，原脱盐水站的多介质过滤器反洗水来自超滤水箱，根据运行工况计算，多介质过滤器反洗水总消耗量约为产水量的5%左右，即约19 m3/h，占超滤产水的10%左右，进一步降低了超滤产水率。

（2）脱盐水产水量不足。脱盐水站装置运行不稳定严重影响了脱盐水站的产量，在实际运行中，脱盐水站产水量仅为180～200 m3/h，达不到设计要求。此外，工厂主装置投产后，锅炉补给水最大需水量为350 m3/h，大于原设计水量，因而脱盐水用水量缺口进一步扩大。脱盐水水量不足已经成为影响主装置满负荷运行的主要因素。

2 脱盐水站扩能改造方案

针对该脱盐水站存在的问题，本次扩能改造从以下几方面对原工艺进行了改造。

2.1 引进回用水

根据原设计，脱盐水站即使满负荷运行，其产水量也无法满足锅炉补给水的需求。目前厂区工业废水经深度处理后生产的回用水存在富余，参照以往经验，将回用水与脱盐水经勾兑后可以作为工业用水［3］。脱盐水站实际原水水质、一级反渗透产水水质和回用水水质见表2。

表2 主要工艺水水质Tab.2 Water quality of main treatment units

回用水站处理工艺为超滤-反渗透，水中几乎不存在影响后续处理的浊度、胶体等物质，因此无需增加过滤设备。由表2可知，回用水中ρ（TDS）= 20 mg/L，无其他污染物质，可以引入脱盐水站进一步精制脱盐以弥补锅炉补给水缺口。此外，由于一级反渗透产水ρ（TDS）≈10 mg/L高于混床进水TDS设计值，在一级反渗透后续增加二级反渗透，降低混床进水负荷。

此外，回用水作为反渗透产水，前端的CO32-会以CO2形式存在于水中，而CO2可全部透过反渗透膜。当二级反渗透产水进入混床后，水中游离的CO2与阴树脂接触时，转化为CO32-或HCO3-会消耗树脂容量。因此，回用水站在进入二级反渗透前应经脱气塔去除水中游离的CO2。回用水与一级反渗透产水混合后进入脱气塔脱气，脱气水再经二级反渗透-混床脱盐精制为脱盐水。

按二级反渗透产水率75%，混床产水率90%来计算，为弥补脱盐水150 m3/h的缺口，脱盐水站应引入的回用水量为250 m3/h。

2.2 脱气塔和中间水池改造

原脱气塔进水仅为一级反渗透产水，设计处理水量为250 m3/h。引进回用水后，脱气塔处理水量应为500 m3/h。扩建工程拆除原有脱气塔，新增2座单台处理水量为250 m3/h脱气塔。脱气水贮存在中间水池中，原中间水池容量为250 m3，核算改造后脱气水在水池中的水力停留时间为0.5 h，仍满足贮存要求，因此中间水池利旧。原工艺流程中，中间水池的脱气水经中间水泵提升后直接进入精制混床，原中间水泵为2用1备，Q=130 m3/h，H=45 m。脱盐水站经改造后，中间水泵用以将脱气水提升进入二级反渗透装置，总提升水量为500 m3/h。考虑到运行过程中二级反渗透冲洗、检修时水量分配，新增4台（3用1备）中间水泵，Q=170 m3/h。估算二级反渗透保安过滤器最大压损为0.1 MPa，考虑管道损失等因素，水泵扬程取30 m。

2.3 增加二级反渗透装置

二级反渗透进水包括一级反渗透产水和回用水，总处理水量为500 m3/h。设置3套反渗透装置，单套处理水量为170 m3/h，产水率≥75%，3 a内脱盐率≥95%。反渗透装置采用的膜元件为美国陶氏公司HRLE-440i型膜，通过陶氏软件计算二级反渗透装置采用2段式，以14∶7的配比排列，单支膜壳内的滤芯为6支。每套反渗透装置设置单独的产水和浓水管道。反渗透成套装置内产设置冲冼管道和化学清洗管道。管道上设必要的自控、手动阀门、监测仪表等。为了避免高压泵开启时的水锤保护反渗透膜，进水管道上设置进水电动慢开阀。为了防止反渗透关闭后，产水系统产生背压从而导致反渗透膜破裂，在每套反渗透产水总管上设置爆破膜［4］。

根据软件计算，反渗透一段进水最小压力应达到0.71 MPa以上，设置3台一对一的高压泵，Q= 170 m3/h和H=100 m。

根据表2，一级反渗透产水和回用水的总硬度均为未检出，因此可以忽略无机结垢对膜的伤害，无需再在二级反渗透进水中投加阻垢剂，从而降低了运行成本［5］。为了避免平板膜发生微生物污堵，在二级反渗透进水中加入非氧化性杀菌剂，投加量约为5 mg/L［6］。同时为了进一步降低进水中游离的CO2，防止其进入混床消耗阴离子树脂容量，二级反渗透进水中加碱（NaOH）将pH值调至8.5左右［7］。此外，较高的pH值可有效地减轻反渗透膜的有机污染。为了便于操作控制，非氧化性杀菌剂和碱投加装置采用成套加药系统。

2.4 混床扩能改造

工艺水经二级反渗透脱盐后进入淡水箱，由淡水泵提升进入精制混床进行进一步脱盐。原脱盐水站已有2台精制混床（1用1备），规格为φ2 800 mm，阳树脂和阴树脂填充高度分别为500 mm和1 000 mm，单台混床的处理水量为250 m3/h。扩能改造后，混床进水总水量为380 m3/h，由于混床需要周期性再生，必需保证在1台混床再生时，另外2台混床的处理水量能满足要求。新增1台混床，Q=200 m3/h，根据设计规范，混床内液体上升流速为40～60 m/h，计算取混床规格为φ2 500 mm。混床阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的填充高度分别为500 mm和1 000 mm。新增混床运行周期为7 d，再生酸和再生碱装置利旧。

2.5 新增多介产水箱

由于超滤进水的水量、水质不稳定导致其反冲洗周期降至30 min，化学加强反冲洗周期降至30 d。频繁冲洗不仅降低了超滤中空纤维膜的使用寿命，还降低了超滤产水率。在多介产水主管后增加多介产水箱，稳定超滤进水的水质、水量，降低超滤冲洗频率，使超滤产水量恢复至90%～95%。此外，将多介质过滤器反洗水泵吸水口位置由超滤水箱改为多介产水箱，可节约19 m3/h左右的水量。

多介质过滤器产水总水量为400 m3/h，取水力停留时间1 h，设置2座多介水箱，单座水箱有效容积为200 m3/h，采用碳钢衬胶材质。

改造后的流程见图2，虚线框为原脱盐水站装置，实线框为新增或改造装置。

图2 脱盐水站扩能改造处理流程Fig.2 Treatment process of desalted water station after capacity expansion revamping

3 运行效果

该脱盐水站自2015年9月改造完成后投产使用，脱盐水站内各设备运行稳定，目前总产水量为380 m3/h，满足锅炉补给水使用要求。脱盐水产水电导率＜0.2 μS/cm，达到使用标准。

4 结语

（1）在混床前增加二级反渗透装置可有效降低混床进水负荷，解决混床频繁再生导致的产水量下降、树脂使用寿命降低，再生剂使用过量等问题。该举措不仅提高了装置产水量，还减少了运行费用，适用于脱盐水站改造等项目。

（2）工业废水经深度处理后生产的回用水可进一步精制脱盐，与脱盐水勾兑作为工业锅炉补给水。这一举措充分利用了回用水产水，为脱盐水站进水提供优质水源。

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Capacity expansion revamping of desalted water station

DING Ning，WU Xiao-jin
（Anhui Donghua Environment and Municipal Engineering Co.，Ltd.，Hefei 230088，China）

In view of the fact that water yield of desalted water station can not reach the requirement of water demand，a capacity expansion revamping project was implemented，which using two stage reverse osmosis to desalt the mixture of industrial wastewater reuse water and effluent water from one stage reverse osmosis unit of the original desalted water station，so as to reduce the soluble solid concentration of subsequent mixed bed influent water.Besides，in order to increase the water treatment capacity，one more mixed bed was newly adopted and combined with the original mixed bed in parallel.Upon the completion，the operation of the desalted water station was stable，and the water yield met the requirement of boiler feedwater.

desalted water station；two stage reverse osmosis；capacity expansion revamping；mixed bed

TQ085；X703.1

A

%1009-2455（2016）05-0043-04

丁宁（1989-），女，安徽霍邱人，助理工程师，硕士，研究方向为水污染处理，（电子信箱）dingning@chinaecec.com。

2016-06-24（修回稿）