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純水濃水回用項目的經(jīng)濟性分析

來(lái)源:杭州純水設備??????2021-11-24 09:34:02??????點(diǎn)擊:

杭州純化水設備http://www.southernfriedswampjam.com】廢水為一級反滲透除鹽裝置排水-濃鹽水。反滲透(RO)工藝制備純水的過(guò)程  中會(huì )產(chǎn)生濃水,其中含有各種有機和無(wú)機污染物,若直接排放可能會(huì )對土壤、地表水、海洋等產(chǎn)生污染;若排入市政污水處理系統純水設備,過(guò)高的總溶解性固體對活性污泥的生長(cháng)也非常不利。被高度濃縮的RO濃水以及由清洗劑、阻垢劑引入的化學(xué)物質(zhì)直接排入環(huán)境,也必然會(huì )產(chǎn)生不利影響。因此尋找經(jīng)濟高效的RO濃水處理方法,對保護環(huán)境的意義重大。

概述

   反滲透膜分離技術(shù),由于它具有物料無(wú)相變、相對能耗低、除鹽效果好、處理工藝成熟可靠,設備簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高,易于運行和管理等優(yōu)點(diǎn),近幾年來(lái)在許多行業(yè)得到廣泛的應用。但是,目前反滲透技術(shù)一般的設計產(chǎn)水率為75%,實(shí)際產(chǎn)水率更低,大約會(huì )產(chǎn)生30%的濃鹽水。若原水是水質(zhì)非常差的地下苦咸水,或者海水,濃水產(chǎn)生量會(huì )更大,可能達到50%。當前很多反滲透工藝產(chǎn)生的濃水都不經(jīng)處理直接排放,造成水資源和能源的浪費,同時(shí)對周?chē)沫h(huán)境造成污染。

針對反滲透濃水,當前的研究主要圍繞三個(gè)目的展開(kāi):減量化——優(yōu)化反滲透工藝設計,減少濃水的產(chǎn)生量;無(wú)害化——針對反滲透濃水直接排放可能對環(huán)境造成危害這一狀況,探索經(jīng)濟有效的處理手段,將危害減輕;資源化——探索反滲透濃水再利用的途徑,變廢為寶。

事實(shí)上,反滲透濃水的回用需要考慮多種因素,這三個(gè)目的都不是孤立的,而是需要綜合考慮,互為補充。

以排放為目的

單獨處理排放

      反滲透濃水的主要問(wèn)題是鈣鎂等離子含量高,硬度高。一般來(lái)說(shuō),經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的軟化處理即可實(shí)現達標排放。純水設備軟化主要采用投加石灰、純堿等堿性物質(zhì)的方法,利用它們同濃水中的鈣鎂等物質(zhì)發(fā)生反應,生成碳酸鹽沉淀,而從水體中去除,降低濃水的硬度,減少其對環(huán)境的危害。

混入其他廢水共同處理

對于絕大部分生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),除了制水車(chē)間產(chǎn)生的反滲透濃水以外,還會(huì )產(chǎn)生其他各種廢水。例如生產(chǎn)車(chē)間排放的生產(chǎn)廢水、廠(chǎng)區生活廢水等。對每種廢水分門(mén)別類(lèi),進(jìn)行單獨處理往往并不經(jīng)濟。因此大部分企業(yè)選擇在分流一些特殊廢水,將各類(lèi)廢水混合后一起處理。

反滲透濃水的水質(zhì)狀況是硬度高、含鹽量高,而像濁度、COD等重要污染指標都很低。將反滲透濃水混入其他廢水中,可以起到一定的稀釋調節的作用,進(jìn)而降低混合廢水處理系統的進(jìn)水污染負荷。

而有些企業(yè)生產(chǎn)廢水中含有大量的碳酸鈉、氫氧化鈉等堿性物質(zhì),可以同反滲透濃水中的鈣鎂反應,生成氫氧化物或碳酸鹽沉淀,降低水體硬度。

例如,某鋁業(yè)的熱電廠(chǎng)對其反滲透濃水處理系統進(jìn)行改造。將生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的廢堿水與反滲透濃水混合,去除鈣鎂硬度后實(shí)現濃水回用于生產(chǎn),降低生產(chǎn)用水成本約176萬(wàn)元/年。

以減量化為目的

     減量化是針對反滲透系統的本身來(lái)說(shuō)的,如果反滲透系統設計合理,并且企業(yè)的進(jìn)水水質(zhì)狀況穩定,系統濃水的產(chǎn)生量就能夠控制在一個(gè)最佳的比例。在反滲透系統設計時(shí),有兩個(gè)方法可以提高系統的回收率,即減少濃水的產(chǎn)量。一個(gè)是增加水流經(jīng)過(guò)反滲透膜組件的長(cháng)度,另一個(gè)就是濃水回流。

增加水流經(jīng)過(guò)的反滲透膜組件的長(cháng)度。

水流在反滲透膜元件中流動(dòng)的同時(shí),淡水不斷地透過(guò)膜,實(shí)現濃水和淡水的分離。從理論上說(shuō),水流經(jīng)的膜元件越長(cháng),則淡水的產(chǎn)量越大,回收率越高。而由于便利性、標準化等問(wèn)題,市場(chǎng)上各類(lèi)膜元件的長(cháng)度規格已確定,但可以按照工藝要求串聯(lián)成膜組件。而由于流量和壓力的遞減,膜組件也不能過(guò)長(cháng),需要進(jìn)行分段,即多個(gè)膜組件的串聯(lián)。

因此,純水設備在保證出水質(zhì)量和系統穩定的前提下,為了減少濃水的產(chǎn)生量,提高系統回收率,可以在反滲透設計時(shí)適當的增加段數。

但相對的,膜系統的加長(cháng),需要增大膜的推動(dòng)力,即泵的功率需要增大或者增加泵的數量。因此,系統的設備投入和運行的能耗成本會(huì )增加。

濃水回流:

濃水回流,就是將反滲透系統產(chǎn)生的一部分濃水回流到高壓泵前,同進(jìn)水混合后再次進(jìn)入膜組件,進(jìn)行反滲透處理。這也是一種提高反滲透系統回收率的有效手段。尤其是對于系統產(chǎn)水量不大,水流無(wú)法流經(jīng)12m長(cháng)的膜組件時(shí),十分合適。

但是由于濃水回流,進(jìn)水處的污染物濃度會(huì )提高,反滲透系統結垢的風(fēng)險也進(jìn)一步增大,因此,必須加強反滲透系統的運行控制和管理。如果生產(chǎn)企業(yè)使用的反滲透系統進(jìn)水水質(zhì)穩定,并且優(yōu)于設計值,系統的處理能力尚有余力,也可考慮用該方法對系統進(jìn)行改造。

例如,某化工公司的反滲透系統的進(jìn)水TDS比設計值小了約40%。為提高回收率,對其進(jìn)行改造,使部分反滲透濃水回流,與原水按比例混合后再進(jìn)行反滲透處理。實(shí)際運行中通過(guò)嚴格控制進(jìn)水含鹽量,系統回收率,運行溫度等參數,在保證穩定運行的同時(shí),大大減少了濃水的排放。

也有部分工廠(chǎng)純水設備反滲透濃水含鹽量較低,可以進(jìn)行部分回流,部分回用于過(guò)濾器的反沖洗的改造,能夠大大減少了濃水的排放量,降低生產(chǎn)成本。

2.4、以回用為目的

根據反滲透的原理和國內外眾多實(shí)際運行案例,即使反滲透系統設計合理,使得回收率達到最佳,系統產(chǎn)生的濃水比例也得至少占到進(jìn)水量的25%左右。對于鋼鐵、化工等行業(yè)的用水大戶(hù)來(lái)說(shuō),每小時(shí)產(chǎn)生的濃水量可以達到上百?lài)?。若作為廢水處理后排放,會(huì )浪費大量的能源和水資源。所以找到合適的濃水回用途徑,實(shí)現廢水替代部分新水具有重要的現實(shí)意義和環(huán)境綜合效益。

從國內外一些工程案例來(lái)看,反滲透濃水的回用的方式有很多。大多都需要根據企業(yè)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)。濃水可以回用于企業(yè)內其他合適的車(chē)間。也可以代替原先使用的自來(lái)水,用作廠(chǎng)區如沖洗、清掃等。

近幾年,為響應國家節能減排,構建循環(huán)經(jīng)濟社會(huì )的號召,反滲透濃水回用項目在國內遍地開(kāi)花,有大量的工程實(shí)例可供借鑒。

某工廠(chǎng)利用反滲透濃水的壓力將其置于高位水箱中儲存,再按照需要將水用于冷凝沖車(chē)、沖地、酒桶外壁清洗和車(chē)間打掃衛生等。三個(gè)月就實(shí)現節約水費2.5萬(wàn)元,節約煤費5.8萬(wàn)元,不到一年就能收回投資成本。

某鋼廠(chǎng)用反滲透技術(shù)將鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻水、生活廢水等處理成脫鹽水,并考慮將濃水用來(lái)反沖洗反滲透預處理系統中的多介質(zhì)過(guò)濾器。企業(yè)一次投資5萬(wàn)元,每年可節約50萬(wàn)m3用水,經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

某熱電站將反滲透濃水用于鍋爐沖灰,使灰渣得到了更好的沉淀效果,并且使循環(huán)水補水量減少了110t/h,加藥量降低了10%。

某啤酒廠(chǎng),將原本需要處理后排放的反滲透濃水作為鍋爐的水膜除塵器用水,可以實(shí)現年節約用水9萬(wàn)噸,節省水費和排污費共20萬(wàn)元/年。

國內某集團公司,將純水生產(chǎn)中反滲透和前級超濾設備排放的濃水回收利用,作為工藝廠(chǎng)房排氣洗滌塔的稀釋噴淋水補水。經(jīng)過(guò)改造后,系統節水25m3/h,每年可節約21萬(wàn)噸自來(lái)水,半年即可收回投資,節能減排效益非??捎^(guān)。

總之,大量的工程實(shí)例告訴我們,充分考慮企業(yè)自身狀況,使反滲透濃水在企業(yè)內部進(jìn)行消化,是一種有效處理反滲透濃水,合理利用水資源的手段。

03工藝流程的確定

   水處理工藝的選擇是水處理處理工程成敗的關(guān)鍵,純水設備處理工藝是否合理直接關(guān)系到水處理設施的處理效果、運轉的穩定性、投資、運行成本和管理水平等。因此水處理工藝的選擇首先應結合工廠(chǎng)的實(shí)際情況,綜合考慮廠(chǎng)內各種作用因素,慎重選擇適合本廠(chǎng)的水處理工藝,以達到水處理設施的最佳處理效果及最好的經(jīng)濟、社會(huì )和環(huán)境效益。

04工藝選擇的思路

根據工廠(chǎng)的實(shí)際情況,選擇工藝流程應滿(mǎn)足處理要求的同時(shí)適應工廠(chǎng)的實(shí)際需要,目前工廠(chǎng)內排放廢水為一級濃水,一級濃水屬于結垢型水質(zhì);由于4倍濃縮的緣故,其含鹽量高、硬度高、水質(zhì)穩定、基本不發(fā)生pH的顯著(zhù)波動(dòng),屬于高礦化度咸水。根據現有RO工藝的運行管理經(jīng)驗,確定一級RO濃水回收工藝仍為RO工藝,即濃水反滲透工藝處理一級反滲透排放濃水方案。

本項目原水水溫隨季節性波動(dòng)較大,為保證濃水處理反滲透裝置長(cháng)期穩定運行,反滲透裝置前設置原水加熱系統—板式換熱器。熱源:低壓蒸汽。

主體工藝采用濃水一級反滲透+濃水反滲透+三效蒸發(fā)工藝(單獨設計)。

水處理純水設備制備過(guò)程中通常采用反滲透(RO)工藝,但是反滲透在產(chǎn)出除鹽水的同時(shí)需排放約25%的濃水。濃水處理在國內外有多種處理方式:提高回收率、回收用作生產(chǎn)用水、直接或間接排放、綜合利用等。佳潔純水在泊頭市恒盛泵業(yè)的項目工程:將濃水再經(jīng)反滲透處理使出水直接回流至脫碳水箱供純水系統使用。通過(guò)該工藝將濃水由原20m3/h的排放量下降至10m3/h,同時(shí)也使原水的使用量下降了10m/h,并使水處理純水設備制備流程更優(yōu)化。

一,水處理純水設備廠(chǎng)家關(guān)于該濃水回用項目的經(jīng)濟性分析

該項目總設備投資費用約為41萬(wàn)元,以減少濃水排放10m3/h計,一年(以工作360天計算)可節約水量86400m,折合水費約43.2萬(wàn)元:減少純水站前處理費用化學(xué)品藥劑、耗材費,3.5萬(wàn)元;減少廢水站處理運營(yíng)費用化學(xué)品藥劑、電費等約3.44萬(wàn)元。僅以上幾項就可在當年及收回投資費用,若再加上增設RO離線(xiàn)清洗設備,還可節約RO離線(xiàn)清洗費用30萬(wàn)元。因此經(jīng)濟效益頗為可觀(guān)。

本項目通過(guò)將反滲透濃水再利用方式減少了50%的濃水排放,且將回用水用于脫碳水箱再利用(由于實(shí)際運行過(guò)程中水質(zhì)好于之前設計值,電導率通??蛇_60ps/cm左右)因此實(shí)際用途可歸類(lèi)為生產(chǎn)用水。該部分水的回收利用,不僅節約了10m/h的原水,而且優(yōu)化了純水處理工藝,使得水處理純水設備預處理系統的抗波動(dòng)能力變強,從而使整個(gè)純水系統的穩定性得到加強。

水處理純水設備是很多工廠(chǎng)離不開(kāi)的設備品種之一。陳工告訴大家水處理純水設備性能指標有哪些:

1.脫鹽率:反滲透水處理設備根據原水水質(zhì)、膜的狀況合理選用脫鹽率,一般平均脫鹽率不低于90%(用戶(hù)有特殊要求的除外)。

2.操作溫度:溫度為影響產(chǎn)水量的主要指標,溫度變化直接影響產(chǎn)水量,一般按標準狀態(tài)下(25)的溫度條件設計,純水設備通常復合膜選用445;乙酸纖維素膜435℃。

3.原水回收率:根據原水水質(zhì)及預處理情況,難溶鹽的飽和程度、膜排列情況選擇回收率,一般小型水處理純水設備原水回收率不小于30%; 中型水處理純水設備原水回收率不小于50%; 大型水處理純水設備原水回收率不小于70%。

4.操作壓力:根據工藝要求,合理選擇操作壓力,一般不大于3MPa。設備應設計合理,結構緊湊,外形美觀(guān),占地面積及占用空間小。設備構件包括:反滲透膜組件、泵、各種管道、儀表等,均應符合相應的標準和規范。純水設備,實(shí)驗室純水設備。杭州純化水設備,杭州GMP純化水設備。 半導體純水設備。