1双模工艺处理中水在锅炉补给水中的应用

1双膜工艺处理中水在锅炉补给水中的应用与分析（以锌厂软化水处理站为例）单位：葫芦岛锌业股份有限公司发表人：发表时间：2010年3月20日2一、摘要葫芦岛锌业股份有限公司东山软化处理站，以城市二级出水作为供水水源，采用目前较为流行的双膜+混床工艺，进行中水深度处理，出水作为低、中、高压锅炉补给水的新工艺工程。自2008年3月正式投产供水以来，已安全、平稳运行了2年，较好的完成了除盐水的生产及供给任务。本文主要通过“双膜工艺”系统在投入运行后，以现场实际运行作为分析，证明以中水为水源的双膜工艺在锌厂锅炉补给水中的应用是可行的。二、概述1、项目背景作为严重缺水城市的葫芦岛，早在1998年就着手污水回用工作，于2003年建设了日处理污水能力为7万吨的污水处理厂，每天约2万吨经二级生化处理的中水直接供给葫芦岛锌业股份有限公司作为工业杂用水使用，取得了较好的经济效益和社会效益，但中水仅作为工业杂水回用经济效益不高。城市污水经深度处理达到具有较高经济效益的锅炉补充水是近年来国内外研究的新课题。随着抗污染膜的研制成功以及在污水处理回用领域的大规模使用，同时，在前处理工艺上新研制的连续微过滤（CMF）技术，解决了反渗透技术处理处理城市污水领域的前处理系统一次性投资及运行费用，从而使连续微过滤（CMF）+反渗透（RO）双膜技术应用于污水再生利用领域成为可行。为了验证双膜技术的可行性，2006年10月沈阳晟达瑞科技发展有限公司与葫芦岛有色金属集团技术中心共同进行了现场中试（0.5吨/小时）研究,连续近200小时的运行结果表明，采用双膜工艺处理城市污水不仅直接回用低压锅炉补充水是完全可行的，而且可以从根本上解决原钠离子软化水中氯离子超标3的问题，其出水达到一级除盐水的指标，经混床离子交换进一步处理后即可用于中高压锅炉的补充用水。根据实验结论，经研究决定拟采用双膜工艺，以葫芦岛市七万吨污水处理厂经过二级生化的出水为水源，彻底改造葫芦岛有色金属集团水汽分厂现有的东山软化水处理站以乌金塘为水源的钠离子软化工艺。2、工艺介绍a、以城市二级出水作为供水水源，以乌金塘水库作为备用水源，采用目前较为流行的双膜+混床工艺，达到供给低、中、高压锅炉的目的。b、采用负荷较高、运行稳定、出水量大的纤维束过滤器作为连续微滤的前级处理系统。高效纤维过滤器主要是滤除较大的颗粒物及脱稳后的胶体类物质，保护微滤膜，不至于发生物理损伤，同时也可以延长微滤膜的反洗周期，从而延长微滤膜的使用寿命。c、采用连续微滤+反渗透双膜组合，既可以通过微滤筛分孔径大于膜分离孔径的分子和粒子，又可以通过反渗透去除绝大部分无机盐、有机物、微生物及细菌。反渗透产水水质，既可以作为一级除盐水供给低压锅炉，又可以作为细粮摆脱因水质粗糙混床频繁再生，带来人力、物力、财力的增加。d、有高纯水处理设备美誉的混床系统，是水中各种离子的杀手。当然，在有反渗透作为前级处理的混床系统，已告别频繁再生而带来的不便，是中高压锅炉前级处理设备中的忠实伙伴。3、系统简介a、连续微滤（CMF）系统采用具有独特结构的高抗污染型中空纤维膜元件和独特的气水双洗工艺4技术，配以特殊设计的管路阀门、自清洗单元和自控单元等，形成一闭路连续操作系统。在管壁上有数十纳米至数百纳米的贯通孔，在压力驱动下，尺寸小于膜分离孔径的分子或粒子，可穿过纤维壁，而尺寸大于膜分离孔径的分子或粒子则被纤维壁所截留，从而实现大小粒子的分离。b、反渗透（RO）系统反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过。它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和废水排放量。3、技术创新点目前，国内低压锅炉补充水主要是以自来水为水源，采用传统的钠离子软化工艺。中、高压锅炉对水质要求较严，补充水主要以自来水为水源，采用传统的一级复床+混床工艺。我国是水资源匮乏的国家，但目前还没有大规模中水利用专项工程，也没有专项资金，只是政策上引导，各城市的中水利用量是根据此城市的缺水程度不同而定的。而中水的主要应用方向是：厕所的冲洗、园林灌溉、道路保洁、汽车洗涤、冷却设备等方面。如果应用于住宅的厕所冲洗，在建筑中除安装上、下水管之外还要安装中水管，一次性投入较大。而采用双膜工艺处理工艺将城市污水处理厂的中水制成锅炉补充水是中水回用的创新点，成为中水回用的新的发展方向。同时采用双膜工艺处理工艺将城市污水处理厂的中水制成锅炉补充水，使其取代传统的钠离子软化和一级复床+混床工艺，是锅炉补充水生产方式的创5新。它具有一次性投资少，工艺流程简单，占地面积小，延长再生周期的优点。三、双膜技术在锌厂中的应用1、运行状况分析连续微滤运行情况分析：a、理论上，连续微虑系统产水量与温度有关，温度从25℃时开始，每下降1℃产水量下降2%左右。但因本套工艺通过变频调节，使微虑系统进水量保持恒定，从而使微虑系统产水量保持恒定。b、前四组图中可以看到在压力上升至0.145Mpa时，进水压力有一明显回落，那是因为手动长时间物理清洗的结果。可见，延长物理清洗时间可以延缓系统压力的增加。c、水的粘度随温度降低而增大，因此从前三组曲线中不难看出，微虑在正常运行时，进水压力也会随温度的降低而快速增大。上述情况主要是因为微滤膜孔径随温度降低产生收缩，经过短期摸索，在延长物理清洗时间后，从后两组曲线中可以看出，微虑进水压力的增加明显减缓，大大增加微虑系统的化学清洗周期从而使微滤系统在较低的温度下运行更为稳定。因此，若能使微滤来水温度提升到15℃，不但可以大大提高微滤系统化学清洗周期，而且在水的利用上也得到较大改善。6反渗透运行状态分析a、理论上，温度每下降一度，产水量下降3%，但根据软化水站2009年冬季运行情况来看（温度：4.0℃），在反渗透正常运行压力条件下（1.47Mpa、频率47HZ），三套反渗透出水均在45m3/h以上（单套淡水出水50m3/h），可见现场实际运行出水量要远高于理论值。71#反渗透日期温度保安过滤器前后压差高压泵出水压力频率膜间压差产水量备注12-17日4.0℃0.02MPa1.47MPa47HZ0.35MPa46m3/h2009年冬季12-18日4.5℃0.03MPa1.47MPa47HZ0.34MPa46m3/h更换保安过滤器后2#反渗透日期温度保安过滤器前后压差高压泵出水压力频率膜间压差产水量备注12-17日4.0℃0.02MPa1.46MPa45HZ0.32Pa47m3/h2009年冬季12-18日4.5℃0.02MPa1.45MPa45HZ0.33Pa47.5m3/h更换保安过滤器后3#反渗透日期温度保安过滤器前后压差高压泵出水压力频率膜间压差产水量备注12-17日4.0℃0.02MPa1.46MPa45HZ0.27MPa46m3/h2009年冬季12-18日4.5℃0.02MPa1.47MPa45HZ0.28MPa46m3/h更换保安过滤器后b、可根据用户用水量的大小，改变运行频率，可降低运行成本。c、根据进水水质不同，理论化学清洗周期3—12周，但从现场实际运行来看，化学清洗周期11—16周左右。2、水质水量分析8通过数据的比较分析，反渗透与原有钠离子软化设备相比，原有固定床对硬度去除率很高，但对盐份的去除率很低，从而增加混床的负荷。反渗透与钠离子软化出水水质对比表反渗透出水去除率%钠离子软化去除率%总硬度99%99%Ca2+99%99%Mg2+99%99%Fe2+99%99%Na2+98%0%K2+98%0%Al3+99%99%NaCl98%0%SiO298%0%SO42-98%0%NO3-98%0%CO32-98%0%HCO32-98%0%Cl-98%0%其它离子98%0%由下列数据可以看出，反渗透产水水质，符合一级除盐水标准，其良好的脱盐率可使混床避免频繁再生，大大延长了混床的再生周期。各处理单元进出水水质表总硬度mmol/L总碱度mmol/LCL-mg/L电导率μS/cmCODmg/L氨氮mg/LSSmg/L浊度NTUPH城市污水4.83.72001150801235507.7纤维过滤器出水4.83.72001150701218367.7CMF产水4.83.220011004512217.7RO产水≤0.032.6621检不出检不出检不出检不出6.5混床产水检不出检不出0.2检不出检不出检不出检不出6.59在大多工艺中，水的利用率一般在65%--70%之间，而双膜工艺通过利用浓水回流大大加大了对水的回收再利用，因此双膜在处理城市二级出水中，其较大的回收率也成为双膜代替原有工艺的一大特点。四、结论１、本次分析主要以锌厂软化水站为实例，通过对“双膜法”在中水处理中应用，证明了双膜工艺以中水为水源，出水作为低压锅炉补充水的工艺确实可行同时末端的混床处理又为高压锅炉用水提供了保障。在经济方面又可以用中水代替乌金塘水，使污水回用充分体现其价值，符合循环经济和节能减排的要求，具有显著的经济及社会效益，是值得大力推广一万立水池潜水泵反洗水浓水反洗水高效过滤器污水厂来水连续微滤潜水泵反洗水微滤产水池潜水泵精密过滤器反渗透系统浓水脱气塔软化水箱提升泵提升泵微滤反洗水排放反渗透浓水排放混床再生废水排放混床酸碱中高压锅炉回收率：反洗水低压锅炉10和使用的新技术。因此，在水资源日益缺乏的今天，既要注重社会效益，又要满足经济效益，又为以后水资源的合理化、资源化、长远化利用做好铺垫。中水回用极大地缓解了我市供水资源紧张的局面，在为葫芦岛锌业股份有限公司提高经济效益创造良好条件的同时，达到了我们“建设今天，更为明天”的理念，体现了合理有效可持续地利用中水，实现走“减量化、再利用、再循环”的循环经济之路，而且从根本上消解了环境与发展之间的尖锐冲突，促进公司节能减排工作的开展，符合国家节能减排、建设节约型社会，发展循环经济的政策。