水环境中小型水处理系统的应用方法探究

邵丹萍，陈曦

1.江苏创新环境工程有限公司；2.中国石油集团安全环保技术研究院有限公司

传统的工艺采用离子交换方式，在锅炉给水处理中应用广泛，技术娴熟。随着现代信息时代的快速发展，环保意识不断增强，传统工艺的离子交换会消耗大量的树脂资源，产生大量的酸碱废水。为了提高环保水平，采用反渗透技术和EDI技术，可以替代传统的离子交换工艺，在小型水处理系统中得到有效的优势操作。

一、项目情况

项目名称：6万吨/年延迟沥青焦及4万吨/年针状焦工程。所属工段：除盐水站。建设地点：河南省许昌市襄城县工业园区河南开炭新材料有限公司院内。生产规模：装置按连续生产，年操作7920小时。

二、工艺设计流程

（一）工艺要求

主要工艺流程简图

原水箱→换热器→清水泵→杀菌剂→多介质过滤器→自清洗过滤器→超滤→阻垢剂→一级保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透装置→一级反渗透产水箱→二级RO给水泵→氢氧化钠加药→二级保安过滤器→二级高压泵→二级反渗透装置→二级反渗透产水箱→EDI给水泵→EDI保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→加氨→用水点。

配套废水（包括浓水、反冲洗及化学清洗排水等）的回收处理系统。外供除盐水压力0.6MPa，外供生产用水压力0.5MPa。配套全自动控制系统一套。

（二）除盐水处理系统出力

除盐水2X35t/h正常考虑1用1备运行，也应考虑2套设备同时运行的情况。两套超滤、两套一级反渗透、两套二级反渗透、两套EDI均公用一个支架，中间水箱及水泵与前后工艺设备母管连接，单套EDI最终产水35t/h,两套总计最终产水70t/h。

三、传统离子交换除盐技术工艺

在离子交换技术除盐工艺方法中，需要设定阳离子、除炭器、水箱、水泵、银离子交换器、混合交换器、酸碱计量箱、酸碱喷射器、再生设备等。

四、反渗透和EDI技术工艺

反渗透技术是比照细胞膜的渗透作用，构建的一种新型的水处理技术。反渗透膜技术是应用一种反渗透方式，通过选择渗透的作用，实现反渗透的进水和出水处理，通过渗透压的外压作用破坏两侧的浓度，实现渗透，保证二者的平衡，达到进水除盐的目的。

采用反渗透EDI技术方案，阳离子、银离子交换可以实现反渗透作用，在混合离子交换过程中，被EDI替换。按照二级反渗透的作用设置方法，通过碱加药的装置处理方法，通过中间水箱的操作，设定除碳器。按照反渗透、EDI工艺操作标准，对原有水预期的处理系统进行系统配置，实现系统离子的相同交换，设备出力中需要增加30%左右的预留量。阳离子交换器、混合离子交换器、再生系统也会随之取消，降低占用的面积，从而减少废水量的排放。反渗透、EDI工艺相比传统的离子交换方式，工艺更佳。

各设备产水量：多介质过滤器净出力：125m³/h；超滤系统净出力：125m³/h；一级反渗透装置净出力：2×50m³/h；二级反渗透装置净出力：2×40m³/h；EDI净出力：2×35m³/h；产水水质满足各用户水质要求。硬度mmol/L≤0.03，电导率（25℃）＜0.1μs/cm。

五、经济价值的对比分析

（一）成本对比分析运行法

药剂消耗方面，在反渗透工艺中，通过化学清洗、废水处理、反渗透加药操作等运行，可以替换原有的传统离子交换工艺方式，通过低耗配置，实现树脂再生与废水处理。反渗透与EDI工艺共同的成本相比传统的离子方式略高，一般可以高出传统方式的30%左右。

（二）投资比例分析

在项目初期需要一定的投资，产水流量小的处理中，反渗透、EDI工艺方式取消了传统工艺庞大的再生系统以及贮藏设备，大大降低了设备的采购费用，同时减少了占地面积的20%左右，降低了厂房的土地征地费用。

传统离子交换方式设备的高度一般为5m，而反渗透、EDI设备的高度在2.5m内。水处理车间的高度可以降低3m左右，有效地节约了厂房内的土建资源的投资比例，一般可以达到20%左右。充分考虑反渗透、EDI的实际回收比例，二级反渗透、EDI浓水方式全部回收，一级反渗透的浓水排放量大大降低，一般为25%左右，预期的系统处理量也随之增加。预估系统处理中，传统的混凝土过滤工艺显示，相比传统的离子交换工艺预处理，投资量增加20%。

综合分析考虑，反渗透、EDI工艺下的小型水处理方式，相比传统的离子交换工艺，初期的投资量大，但是后续的成本、运营费用以及处理费用成本低。

六、反渗透、EDI工艺的技术发展优势

反渗透、EDI技术工艺是对原水中的盐含量进行强适应，从海水、苦咸水、地下水中实现反渗透工艺。离子交换的方式是从水溶解固体含量达到500mg/L处理，实际处理操作不够经济适用。反渗透、EDI技术在环保方面，相比传统的离子交换更有优势。不需要使用酸碱再生技术，降低成本，且不会产生大量废水，只会产生少量的酸、碱、还原剂，环保品质更高。在维护运行中，反渗透、EDI具有高自动化适应性，方便实际操作控制要求，反渗透、EDI技术的实际综合应用效果良好。

七、反渗透、EDI工艺存在的技术缺陷

反渗透、EDI工艺虽然具有一定的优势特点，但是设备会存在故障。特别是当反渗透、EDI膜损坏的时候，需要停止运行，及时更换，且更换需要较长的时间。反渗透技术虽然废水产量不多，但是浓度大，高于原水的比例。这部分的废水也需要做好处理，直接排放会对周围的环境造成严重的污染。在我国目前的电厂，反渗透技术的废水主要采用煤冲洗、加湿灰渣、晶体结晶等方式处理。而晶体结晶提纯工艺，采用难度大，成本高，无法实现工业工艺的大规模操作。

反渗透和EDI技术的操作造价成本高。在大型水处理工艺中，反渗透技术、EDI技术期初投资量高于传统的离子交换工艺。在小型水处理系统中，需要对初期的投资量进行分析，与传统的投资量进行对比，判断如何从传统离子交换工艺过渡到反渗透、EDI技术工艺中，以更好地降低EDI的投资比例量。

八、反渗透、EDI技术开发人才的培养

按照反渗透、EDI技术开发的应用操作要求，需要结合小型水处理的基本要求，对水处理系统的开发应用成本进行评估，准确地分析反渗透、EDI技术开发应用的建设形势和比例要求，结合操作管理的建设基础，从实际情况出发，不断培养专业的人才，加强对施工工艺水平的提升，更好地满足小型水处理系统的应用需求。

九、反渗透、EDI技术在小型水处理系统中的应用

（一）循环排污回收再利用系统

按照电力反渗透循环冷却技术要求，对整个电厂进行合理量最佳消耗环节的评估。如果污水处理渗透净化过程中能够，实现最大程度的节约用水，这说明其有利于提升小型水处理的系统操作规范要求。依据环境污染的影响因素，需要分析导致水资源匮乏的原因和因素。依据国家制定的相关制度规范化管理要求，准确地分析电厂工业化评估中的标准方案，对电厂的负荷量水平进行评定，分析电厂废水排放后，可能导致水资源浪费的原因。依据土地资源的实际发展奉献因素，采用反渗透、EDI技术，可以实现重复性的标准化利用。

（二）废水的综合处理

反渗透技术操作中，需要明确电场综合废水的操作技术要求。按照废水处理要点要求，调整污染水资源的比例量水平，注意回收再利用。按照反渗透技术规范要求，分析反渗透技术下的严重比例量水平。电厂水变厚导致污染严重增加。反渗透技术在重度污染废水处理中具有良好的作用。利用反渗透技术，可以实现对于强酸强碱的处理应用。通过反渗透技术处理过后的废水不会造成强大的大气污染，后续还可以用于节约水资源的应用。

（三）过滤维护的操作

在反渗透和EDI技术开发中，在前端安装过滤器后，需要定期进行过滤器渗透的维护。但应注意渗透过滤中可能导致过滤器的损失问题以及日常的维护清晰和过滤操作。安装过滤后，需要做好后续的反渗透和EDI备用装置操作，减少设备的维护水平，重视提高清洗操作的精准度。

（四）反渗透膜和EDI的污染处理

在反渗透设备运用操作中，需要结合反渗透膜的复合操作要求，注意优化器整体水平，重视脱模效果的提升。重视抗氧化能力的评估，当污染需求增加的时候，需要结合污染中的氯含量水平，调整水温度变化以及水压比例压差范围。根据水中的氯含量水平，分析污水中可以适应的酸碱配置过滤要求。在水中增加氯后，可以实现反渗透操作的杀毒操作，提升反渗透EDI的技术运行水平。对结晶的污垢需要定期处理，适当地降低PH值，减少水垢的形成，更好地提升小型水系统的处理应用效果。

十、结语

综上所述，在小型水处理系统中，采用反渗透、EDI技术工艺更加符合未来工业发展的建设要求，其综合投资比例低，对环境的污染小，自动程度化控制水平高，可以满足现阶段不同情况的水处理基本要求。我国在反渗透、EDI技术工艺发展上，技术水平还不足，面对技术工艺的发展要求，需要结合工艺发展要求，结合操作形式，确定工艺发展的规范操作标准。根据水系统处理的应用方式，调整优化小型水处理系统，在反渗透、EDI技术上，不断加强系统化操作水平，提升技术应用的广泛性，满足当前小型水处理系统的规范操作要求。