張明揚(yáng)，崔浩

（天津大沽化工股份有限公司臨港分廠,天津 300000）

大沽化臨港分廠純水裝置節(jié)水優(yōu)化方案及應(yīng)用

張明揚(yáng)，崔浩

（天津大沽化工股份有限公司臨港分廠,天津 300000）

天津大沽化工股份有限公司臨港分廠純水生產(chǎn)裝置采用反滲透法生產(chǎn)純水，原水利用率僅能達(dá)到67%左右，其余作為濃水排放，造成了很大的浪費(fèi)。本文通過(guò)對(duì)純水裝置生產(chǎn)工藝和數(shù)據(jù)的分析研究，提出了對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化的方案，將濃水根據(jù)水質(zhì)進(jìn)行分類回收處理，實(shí)際應(yīng)用后大大的提高了原水的利用率，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

純水；原水利用率；超濾；反滲透；濃水回收

本方案通過(guò)對(duì)臨港分廠純水裝置工藝技術(shù)和全流程水質(zhì)的研究分析，對(duì)純水生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的濃水進(jìn)行回收處理后再利用，按照水質(zhì)將一部分直接用作工藝水補(bǔ)水，一部分經(jīng)過(guò)深處理后作為反滲透產(chǎn)水進(jìn)行回收利用，從而提高整個(gè)純水裝置的原水利用率，節(jié)約寶貴的水資源。

1 臨港分廠純水裝置工藝流程介紹

根據(jù)天津市臨港工業(yè)區(qū)市政供水水質(zhì)條件和下游精細(xì)化工用水要求，臨港分廠純水裝置采用由預(yù)處理、精處理和后處理系統(tǒng)組成的純水制造工藝。預(yù)處理部分采用超濾膜分離技術(shù)（UItrafil-tra?tion簡(jiǎn)稱UF），可以有效的去除水中幾乎所有的細(xì)菌、病毒、膠體等大分子有機(jī)物，整個(gè)超濾過(guò)程動(dòng)態(tài)進(jìn)行，無(wú)濾餅形成，是一個(gè)錯(cuò)流過(guò)濾的過(guò)程，約有8%的原水富集后作為濃水排放，超濾產(chǎn)水送至精處理系統(tǒng)。精處理部分采用反滲透（Reverse Osmosis簡(jiǎn)稱RO）技術(shù)，將超濾水中的無(wú)機(jī)離子及殘留的細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除。該過(guò)程同樣是錯(cuò)流過(guò)濾過(guò)程，約有25%的超濾水富集后作為濃水排放，RO產(chǎn)水送至后處理系統(tǒng)。后處理系統(tǒng)采用離子樹(shù)脂交換（混床）技術(shù)，去除水中殘存的絕大部分陰陽(yáng)離子，制取純水。

整個(gè)純水裝置的生產(chǎn)流程如圖1所示。

2 臨港分廠純水裝置原水利用存在的問(wèn)題

從圖1中可以看到，臨港分廠純水裝置在生產(chǎn)過(guò)程中，主要有三個(gè)排水點(diǎn)：UF錯(cuò)流排放、RO濃水排放和混床自用水排放。排水點(diǎn)的位置不同，排出的水質(zhì)也有較大的區(qū)別，需要進(jìn)行針對(duì)性的分析，來(lái)進(jìn)行區(qū)分利用。

圖1 臨港分廠純水裝置生產(chǎn)流程圖

2.1 超濾錯(cuò)流排放濃水

超濾錯(cuò)流排放濃水約占超濾裝置原水進(jìn)水量的10%，主要富集了原水中的細(xì)菌、病毒、膠體等大分子有機(jī)物，水的。改造前，超濾濃水作為污水直接排放到地下雨水管線，未進(jìn)行任何合理的回收利用。

2.2 反滲透濃水

反滲透濃水約占反滲透裝置的25%，純水裝置原水進(jìn)水量的23%，濃水中富集了大量的無(wú)機(jī)離子和殘留的微量有機(jī)物。RO濃水收集到RO濃水箱后，可以用作保安過(guò)濾器和超濾裝置的反沖洗水使用。但是，保安過(guò)濾器和超濾裝置的反沖洗用水較少，約占原水總量的2.5%左右，大部分RO濃水到達(dá)RO濃水箱后達(dá)到溢流液位后進(jìn)行溢流排放，造成了浪費(fèi)。

2.3 混床自用水排放

混床自用水來(lái)自于混床產(chǎn)水（純水），主要用途是在混床再生過(guò)程中將混床離子樹(shù)脂沖洗至中性，水質(zhì)較好，含有少量的鹽酸或氫氧化鈉（再生藥劑）。由于混床再生頻率低，混床自用水的量較小，間歇性強(qiáng)，約占原水總量的0.5%左右。改造前，混床自用水作為污水直接排放。

2.4 自清洗過(guò)濾器和超濾裝置反沖洗水

自清洗過(guò)濾器和超濾裝置反沖洗水來(lái)自于RO濃水，主要用于過(guò)濾器的反沖洗，約占原水總量的2.5%左右。反沖洗水在使用中需要添加多種藥劑，以清除過(guò)濾器和超濾膜表面的雜質(zhì)、有機(jī)物，水質(zhì)較差，作為排污水直接排放。

總之，在改造前，純水裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的濃水基本沒(méi)有得到回收利用，造成了很大的浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，該部分濃水占到原水總量的33%左右。按照純水裝置日常生產(chǎn)負(fù)荷200t/h計(jì)算，原水進(jìn)水量為310t/h，計(jì)算可知每年約有97萬(wàn)噸濃水作為廢水直接排放，造成了較大的浪費(fèi)。

3 濃水回收利用方案

通過(guò)對(duì)純水裝置排放的濃水進(jìn)行分析，可以得到各處排放濃水的水質(zhì)，再根據(jù)用水需要進(jìn)行適當(dāng)處理后合理分配，可以有效的節(jié)約水資源，提高水的利用率。排放水質(zhì)如表1。

表1 臨港分廠純水裝置排放水水質(zhì)一覽

對(duì)排放水水質(zhì)進(jìn)行，結(jié)合生產(chǎn)用水要求，我們制定了臨港分廠純水裝置的節(jié)水優(yōu)化方案。

3.1 超濾錯(cuò)流排放濃水的回收利用

從表1中可以看到，超濾錯(cuò)流排放濃水水質(zhì)與原水水質(zhì)差別不大，主要是水的硬度略有上升，濃水中富集的細(xì)菌、膠體、大分子有機(jī)物等對(duì)水質(zhì)的影響不大，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理即可以達(dá)到工藝水的使用要求。實(shí)際改造過(guò)程中，超濾錯(cuò)流排放濃水通過(guò)收集管線集中到新增加的超濾濃水池中，通過(guò)輸送泵經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的過(guò)濾器過(guò)濾后輸送到工藝消防水罐回收利用。超濾濃水專用過(guò)濾器包含三個(gè)有效過(guò)濾層，分別為濃水軟化層、活性炭吸附層和保安過(guò)濾層，可以通過(guò)鈉離子置換濃水中的鈣鎂離子降低硬度，通過(guò)活性炭吸附其中的細(xì)菌、膠體和大分子有機(jī)物等，對(duì)濃水水質(zhì)處理效果明顯，使占原水量10%的超濾濃水得到了完全的回收利用。

3.2 反滲透濃水的回收利用

臨港分廠純水裝置反滲透裝置回收率為75%，RO濃水中含有大量的無(wú)機(jī)離子，濃水的電導(dǎo)率、硬度等指標(biāo)都數(shù)倍于原水指標(biāo)，故不能直接經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理回用，否則會(huì)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成較大的影響。參考同行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，本方案采用了增加一套R(shí)O濃水回收裝置的方法，通過(guò)對(duì)RO濃水進(jìn)行二次反滲透，進(jìn)一步增加RO濃水濃縮倍率，提高水的收率。該系統(tǒng)設(shè)濃水回收反滲透裝置，包括RO濃水箱（原有設(shè)備）、反滲透系統(tǒng)、水沖洗系統(tǒng)、管道、閥門與附件、儀表、就地控制盤等。其中RO濃水箱采用原有系統(tǒng)的濃水箱。RO濃水大部分進(jìn)入濃水回收反滲透系統(tǒng)，經(jīng)處理后送入超濾水箱；小部分水則用于自清洗過(guò)濾器和超濾裝置的反沖洗。通過(guò)RO濃水回收裝置，可以回收約50%的RO濃水，從而將反滲透裝置的濃水排放量占原水量比從原來(lái)的23%降低至11.5%，大大的提高了水的收率。

3.3 混床排放水的回收利用

在混床再生的過(guò)程中，使用的酸和堿在通過(guò)樹(shù)脂床層后互相中和，基本保持中性，且沖洗水量遠(yuǎn)大于酸堿總量（約100:1），故混床排水的水質(zhì)較好，可以直接回收利用。但由于水量相對(duì)較小，且間歇性較強(qiáng)，故在本方案中，將混床排放水不直接引入純水裝置系統(tǒng)中進(jìn)行回收，而是收集到超濾濃水池，統(tǒng)一回收至消防工藝水罐，減少了改造成本。

由于用于自清洗過(guò)濾器和超濾反沖洗的RO濃水本身水量少，且添加了多種處理劑后水質(zhì)差，回收成本增加，已經(jīng)不具有回收價(jià)值，故作為廢水直接排放。

改造后的臨港分廠純水裝置生產(chǎn)流程圖如圖2所示。

圖2 純水裝置生產(chǎn)流程圖

4 節(jié)水優(yōu)化方案實(shí)施效果

通過(guò)本節(jié)水優(yōu)化方案，在純水裝置同樣進(jìn)水量條件下，裝置排水量由原來(lái)的100t/h下降到了40t/h，產(chǎn)水量由200t/h提高到了230t/h，同時(shí)回收工藝水30t/h，使該純水裝置的原水收率由67%上升到83.3%，取得了顯著地節(jié)水效果。

以穩(wěn)定運(yùn)行情況下、每小時(shí)生產(chǎn)200t純水，全年運(yùn)行8000 h計(jì)算，全年可節(jié)約原水：（200t/h÷83.3%-200t/h÷67%）×8000h=467,300t，工業(yè)用水價(jià)格按照7.7元/t計(jì)算，可節(jié)約成本：467300t×7.7元/t=360萬(wàn)元。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.009

TQ085

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1008-1267（2015）03-0027-03

2015-03-05

張明揚(yáng)（1986～），男，本科，工程師，現(xiàn)任職于天津大沽化工股份有限公司臨港分廠，主要從事技術(shù)管理工作。