盧正輝

摘? 要：安陽(yáng)某聚酯新材料除鹽水站設(shè)計(jì)處理水量80m3/h，設(shè)計(jì)選用“多介質(zhì)過(guò)濾+超濾+反滲透+混床”工藝，文章詳細(xì)介紹了其工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備配置及系統(tǒng)運(yùn)行。該項(xiàng)目目前已建成并穩(wěn)定運(yùn)行多年，滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：除鹽水站;多介質(zhì)過(guò)濾器;超濾;反滲透;混床

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）23-0086-03

Abstract： The designed treatment water volume of an polyester new material desalination station in Anyang is 80m3/h. The process of "multi-media filtration + ultrafiltration + reverse osmosis + mixed bed" was selected in the design. In this paper， process design and equipment configuration and system operation were introduced in detail. The project has been completed and operated steadily for many years， thus meeting the design requirements.

Keywords： desalination station; multi-media filter; ultrafiltration; reverse osmosis; mixed bed

1 工程概況

為滿足安陽(yáng)某聚酯新材料項(xiàng)目的生產(chǎn)運(yùn)行，新建除鹽水站。除鹽水站原水來(lái)自廠區(qū)一次水站的生產(chǎn)水。設(shè)計(jì)原水處理量80m3/h，反滲透淡水產(chǎn)量≥54m3/h，反滲透淡水中21m3/h的水去生產(chǎn)精制脫鹽水，剩余部分補(bǔ)充生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水。該除鹽水站已于2014年建成并投產(chǎn)運(yùn)行，原水經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)處理后穩(wěn)定達(dá)到生產(chǎn)水質(zhì)要求。

2 工藝設(shè)計(jì)[1]

2.1 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

進(jìn)水水質(zhì)全分析如表1。

2.2 設(shè)計(jì)出水要求

原水經(jīng)過(guò)處理后滿足生產(chǎn)廠區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水標(biāo)準(zhǔn)和廠區(qū)精制脫鹽水用水標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)反滲透出水補(bǔ)充循環(huán)水，主要指標(biāo)：TDS≤50mg/L、濁度≤0.5mg/L。

設(shè)計(jì)精制脫鹽水回用廠區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)，主要指標(biāo)：電導(dǎo)率≤5？滋s/cm（25℃），二氧化硅（SiO2）≤0.1mg/L。

2.3 工藝流程

設(shè)計(jì)該水質(zhì)的處理工藝流程如圖1。

2.4 工藝說(shuō)明

原水首先進(jìn)入板式換熱器進(jìn)行加熱，確保反滲透裝置在冬季水溫較低時(shí)，出水及脫鹽率不受影響，經(jīng)過(guò)板式換熱器加熱后的出水去往多介質(zhì)過(guò)濾器。

經(jīng)過(guò)板式換熱器加熱后的原水進(jìn)入管道混合器，在管道混合器中加入混凝劑，使水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物及微生物等混凝成大顆粒。經(jīng)過(guò)管道混合器加藥后的原水進(jìn)入裝填有不同級(jí)配石英砂、無(wú)煙煤的多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。

多介質(zhì)過(guò)濾器出水進(jìn)入濾后水箱，臨時(shí)儲(chǔ)存出水。濾后水箱的水用泵提升進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，在自清洗過(guò)濾器內(nèi)去除原水中的顆粒性雜質(zhì)、鐵銹和懸浮物，保證超濾系統(tǒng)的進(jìn)水安全。

經(jīng)過(guò)自清洗過(guò)濾器過(guò)濾后的水進(jìn)入中空纖維超濾系統(tǒng)，在超濾系統(tǒng)中分離水中的色度、懸浮物、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌及大多數(shù)的病毒，經(jīng)超濾系統(tǒng)處理后的出水濁度≤0.2NTU、SDI≤3，滿足反滲透的進(jìn)水水質(zhì)要求。超濾系統(tǒng)反洗時(shí)通入壓縮空氣及化學(xué)清洗液。

超濾系統(tǒng)的產(chǎn)水進(jìn)入超濾水箱儲(chǔ)存。超濾水箱的出水去往管道混合器，在管道混合器中加入非氧化性殺菌劑、阻垢劑及還原劑，防止后續(xù)反滲透膜系統(tǒng)滋生細(xì)菌、結(jié)垢及消耗掉原水中殘存的余氯。加過(guò)藥后的超濾產(chǎn)水經(jīng)泵提升進(jìn)入保安過(guò)濾器，在保安過(guò)濾器內(nèi)部去除預(yù)處理系統(tǒng)中未能完全去除及新產(chǎn)生的懸浮顆粒，防止其進(jìn)入后續(xù)高壓泵及反滲透系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器的超濾產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，去除水中的鈉、氯、鈣、鎂等離子。

反滲透系統(tǒng)的淡水經(jīng)脫碳器處理去除水中的二氧化碳后進(jìn)入中間水池。反滲透系統(tǒng)濃水進(jìn)入濃水箱，作為多介質(zhì)過(guò)濾器的反洗水。

中間水池出水部分進(jìn)入后續(xù)的混床樹(shù)脂系統(tǒng)進(jìn)一步去除水中的陰陽(yáng)離子，生產(chǎn)精制脫鹽水用于生產(chǎn)，其余部分補(bǔ)充廠區(qū)循環(huán)水站用水。

3 工程設(shè)計(jì)[2]

系統(tǒng)設(shè)置多介質(zhì)過(guò)濾器及混床樹(shù)脂系統(tǒng)各2套，一用一備;其余系統(tǒng)各設(shè)置1套。設(shè)計(jì)多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)水80m3/h，產(chǎn)水量79m3/h，水回收率99%;設(shè)計(jì)自清洗過(guò)濾器產(chǎn)水量78m3/h，水回收率99%;設(shè)計(jì)超濾系統(tǒng)產(chǎn)水量72m3/h，水回收率92%;設(shè)計(jì)反滲透系統(tǒng)淡水產(chǎn)量54m3/h，水回收率75%;設(shè)計(jì)混床樹(shù)脂系統(tǒng)產(chǎn)水量21m3/h，水回收率99%。

3.1 板式換熱器

為使RO裝置在冬季水溫較低時(shí)，正常出水量和脫鹽率不受影響，設(shè)置板式換熱器1臺(tái)。板式換熱器進(jìn)水80m3/h，換熱面積F=18.7m2，表面加熱方式，殼體碳鋼材質(zhì)，換熱板304材質(zhì)，配套恒溫控制系統(tǒng)。

3.2 多介質(zhì)過(guò)濾器

多介質(zhì)過(guò)濾器主要去除原水中的顆粒物，降低原水濁度，保證反滲透進(jìn)水污染指數(shù)的達(dá)標(biāo)。正常運(yùn)行時(shí)，原水從過(guò)濾器頂部進(jìn)入，從過(guò)濾器底部流出。多介質(zhì)過(guò)濾器需定期進(jìn)行反洗，以去除積附在填料表面的懸浮物及雜質(zhì)。反洗時(shí)，反洗水從底部進(jìn)入，從頂部排出。主要技術(shù)參數(shù)如表2。

多介質(zhì)過(guò)濾器直徑3224mm，總高4700mm，數(shù)量2臺(tái)，一用一備。配套反洗水泵2臺(tái)，一用一備，流量360m3/h，揚(yáng)程26m，功率N=45kW，材質(zhì)鑄鐵;配套一箱兩泵PAC加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，攪拌機(jī)功率0.75kW，計(jì)量泵流量50L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱兩泵殺菌劑加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，攪拌機(jī)功率0.75kW，計(jì)量泵流量50L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW。

3.3 自清洗過(guò)濾器

自清洗過(guò)濾為精密過(guò)濾，能根據(jù)壓差或累積處理水量自動(dòng)進(jìn)行反洗，使之恢復(fù)原有性能。反洗結(jié)束后，過(guò)濾器自動(dòng)轉(zhuǎn)換到過(guò)濾狀態(tài)，繼續(xù)正常運(yùn)行。

自清洗過(guò)濾器設(shè)計(jì)處理水量79m3/h，殼體碳鋼材質(zhì)，濾網(wǎng)316L不銹鋼材質(zhì)，數(shù)量1臺(tái)。正常運(yùn)行時(shí)水流從下部進(jìn)入，側(cè)邊流出。主要技術(shù)參數(shù)如表3：

3.4 超濾系統(tǒng)

超濾系統(tǒng)主要包括超濾主體設(shè)備、反洗系統(tǒng)及化學(xué)清洗系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)超濾系統(tǒng)處理水量78m3/h，超濾膜PVDF材質(zhì)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表4：

配套反洗水泵2臺(tái)，一用一備，流量240m3/h，揚(yáng)程30m，功率N=30kW，304材質(zhì);配套一箱兩泵酸加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，攪拌機(jī)功率0.75kW，計(jì)量泵流量120L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱兩泵堿加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，攪拌機(jī)功率0.75kW，計(jì)量泵流量120L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW;配套5m3碳鋼襯膠清洗水箱1臺(tái)，清洗水箱側(cè)裝功率30kW電加熱器1臺(tái);配套直徑500mm清洗過(guò)濾器1臺(tái)，304材質(zhì);配套清洗水泵2臺(tái)，一用一備，流量85m3/h，揚(yáng)程50m，功率N=22kW，304材質(zhì);配套超濾產(chǎn)水泵2臺(tái)，一用一備，流量72m3/h，揚(yáng)程30m，功率N=11kW，304材質(zhì)。

超濾系統(tǒng)的跨膜壓差<0.05MPa時(shí)，超濾系統(tǒng)正常產(chǎn)水，當(dāng)跨膜壓差≥0.05MPa時(shí)反洗泵自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)正常反洗無(wú)法降低跨膜壓差時(shí)，需進(jìn)行化學(xué)清洗。

3.5 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)主要去除水中的鹽離子、溶解性硅及有機(jī)物等。反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)水量≥54m3/h，一級(jí)兩段，回收率75%，第一年脫鹽率≥98%，三年后脫鹽率≥95%，反滲透系統(tǒng)淡水PH=5～6，濃水PH=7.5～8.2，出水COD≤0.5mg/L。

反滲透膜元件數(shù)量78支，芳香簇聚酰胺材質(zhì)，陶氏BW30-400FR型號(hào);膜殼13支，F(xiàn)RP材質(zhì)，6支裝。配套直徑500mm保安過(guò)濾器1臺(tái)，過(guò)濾精度5um，304材質(zhì);配套反滲透進(jìn)水高壓泵1臺(tái)，流量90m3/h，揚(yáng)程135m，功率55kW;配套一箱兩泵阻垢劑加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，攪拌機(jī)功率0.75kW，計(jì)量泵流量10L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱兩泵還原劑加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，攪拌機(jī)功率0.75kW，計(jì)量泵流量10L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱兩泵非氧化性殺菌劑加藥裝置1套，加藥桶容積1.0m3，計(jì)量泵流量120L/h，揚(yáng)程1.0MPa，功率0.25kW。

3.6 除碳系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水中有部分溶解性的CO2無(wú)法去除，需要經(jīng)過(guò)除碳器去除以減輕后續(xù)混床樹(shù)脂的負(fù)荷。除碳器內(nèi)裝填料，增大氣液接觸面積，反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水從除碳器頂部進(jìn)入，從除碳器底部排除，機(jī)械鼓風(fēng)機(jī)曝氣從除碳器底部進(jìn)入，形成逆流，加大氣水的擾動(dòng)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表5：

除碳器直徑1100mm，高度4500mm，內(nèi)裝直徑38mm、PP材質(zhì)的多面空心球填料。配套機(jī)械鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)，風(fēng)量2000m3/h，風(fēng)壓1700～2580Pa，功率4kW。

3.7 混床

混床主要去除在反滲透系統(tǒng)中沒(méi)有被完全攔截的陽(yáng)離子及陰離子。陽(yáng)離子主要包括鈉離子、鈣離子、鎂離子及銅離子等金屬離子，陰離子主要包括硫酸根離子、碳酸根離子及硝酸根離子等非金屬離子。反滲透淡水流經(jīng)混床樹(shù)脂時(shí)，水中的陽(yáng)離子及陰離子分別跟混床內(nèi)陽(yáng)樹(shù)脂的氫離子及陰樹(shù)脂的氫氧根離子發(fā)生置換反應(yīng)。置換后的氫離子及氫氧根離子結(jié)合成水分子，實(shí)現(xiàn)了反滲透淡水中剩余無(wú)機(jī)鹽的脫除，生產(chǎn)精制脫鹽水。

正常運(yùn)行時(shí)反滲透出水從混床上部進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)陽(yáng)樹(shù)脂及陰樹(shù)脂后從底部排除。當(dāng)樹(shù)脂失效后分別用鹽酸及氫氧化鈉藥劑對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表6。

混床樹(shù)脂反應(yīng)器直徑820mm，數(shù)量2臺(tái)，一用一備。配套樹(shù)脂捕捉器1臺(tái)，直徑325mm，高度920mm，過(guò)濾精度0.2mm，濾元316L材質(zhì)，工作壓力0.6MPa。配套酸再生系統(tǒng)1套，堿再生系統(tǒng)1套。

4 結(jié)束語(yǔ)

安陽(yáng)某聚酯新材料除鹽水站已于2014年建成并投產(chǎn)運(yùn)行，系統(tǒng)出水各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。本文對(duì)該項(xiàng)目的工藝流程、各單元的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及設(shè)備配置等進(jìn)行了描述，以期為本行業(yè)從業(yè)人員后續(xù)的設(shè)計(jì)提供參考[3]。

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