純水濃水回用項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析
【水處理設(shè)備http://www.shsingshine.cn】廢水為一級(jí)反滲透除鹽裝置排水-濃鹽水。反滲透(RO)工藝制備純水的過程 中會(huì)產(chǎn)生濃水,其中含有各種有機(jī)和無機(jī)污染物,若直接排放可能會(huì)對(duì)土壤、地表水、海洋等產(chǎn)生污染;若排入市政污水處理系統(tǒng)純水設(shè)備,過高的總?cè)芙庑怨腆w對(duì)活性污泥的生長(zhǎng)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(jì)高效的RO濃水處理方法,對(duì)保護(hù)環(huán)境的意義重大。
概述
反滲透膜分離技術(shù),由于它具有物料無相變、相對(duì)能耗低、除鹽效果好、處理工藝成熟可靠,設(shè)備簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高,易于運(yùn)行和管理等優(yōu)點(diǎn),近幾年來在許多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但是,目前反滲透技術(shù)一般的設(shè)計(jì)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(dá)到50%。當(dāng)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(fèi),同時(shí)對(duì)周圍的環(huán)境造成污染。
針對(duì)反滲透濃水,當(dāng)前的研究主要圍繞三個(gè)目的展開:減量化——優(yōu)化反滲透工藝設(shè)計(jì),減少濃水的產(chǎn)生量;無害化——針對(duì)反滲透濃水直接排放可能對(duì)環(huán)境造成危害這一狀況,探索經(jīng)濟(jì)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(bǔ)充。
以排放為目的
單獨(dú)處理排放
反滲透濃水的主要問題是鈣鎂等離子含量高,硬度高。一般來說,經(jīng)過簡(jiǎn)單的軟化處理即可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。純水設(shè)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(yīng),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(duì)環(huán)境的危害。
混入其他廢水共同處理
對(duì)于絕大部分生產(chǎn)企業(yè)來說,除了制水車間產(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)車間排放的生產(chǎn)廢水、廠區(qū)生活廢水等。對(duì)每種廢水分門別類,進(jìn)行單獨(dú)處理往往并不經(jīng)濟(jì)。因此大部分企業(yè)選擇在分流一些特殊廢水,將各類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(biāo)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(diào)節(jié)的作用,進(jìn)而降低混合廢水處理系統(tǒng)的進(jìn)水污染負(fù)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(yīng),生成氫氧化物或碳酸鹽沉淀,降低水體硬度。
例如,某鋁業(yè)的熱電廠對(duì)其反滲透濃水處理系統(tǒng)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(xiàn)濃水回用于生產(chǎn),降低生產(chǎn)用水成本約176萬元/年。
以減量化為目的
減量化是針對(duì)反滲透系統(tǒng)的本身來說的,如果反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,并且企業(yè)的進(jìn)水水質(zhì)狀況穩(wěn)定,系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),有兩個(gè)方法可以提高系統(tǒng)的回收率,即減少濃水的產(chǎn)量。一個(gè)是增加水流經(jīng)過反滲透膜組件的長(zhǎng)度,另一個(gè)就是濃水回流。
增加水流經(jīng)過的反滲透膜組件的長(zhǎng)度。
水流在反滲透膜元件中流動(dòng)的同時(shí),淡水不斷地透過膜,實(shí)現(xiàn)濃水和淡水的分離。從理論上說,水流經(jīng)的膜元件越長(zhǎng),則淡水的產(chǎn)量越大,回收率越高。而由于便利性、標(biāo)準(zhǔn)化等問題,市場(chǎng)上各類膜元件的長(zhǎng)度規(guī)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,膜組件也不能過長(zhǎng),需要進(jìn)行分段,即多個(gè)膜組件的串聯(lián)。
因此,純水設(shè)備在保證出水質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,為了減少濃水的產(chǎn)生量,提高系統(tǒng)回收率,可以在反滲透設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾佣螖?shù)。
但相對(duì)的,膜系統(tǒng)的加長(zhǎng),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(shù)量。因此,系統(tǒng)的設(shè)備投入和運(yùn)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(tǒng)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(tǒng)回收率的有效手段。尤其是對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)水量不大,水流無法流經(jīng)12m長(zhǎng)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(tǒng)結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)也進(jìn)一步增大,因此,必須加強(qiáng)反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行控制和管理。如果生產(chǎn)企業(yè)使用的反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定,并且優(yōu)于設(shè)計(jì)值,系統(tǒng)的處理能力尚有余力,也可考慮用該方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造。
例如,某化工公司的反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水TDS比設(shè)計(jì)值小了約40%。為提高回收率,對(duì)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(yùn)行中通過嚴(yán)格控制進(jìn)水含鹽量,系統(tǒng)回收率,運(yùn)行溫度等參數(shù),在保證穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí),大大減少了濃水的排放。
也有部分工廠純水設(shè)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(jù)反滲透的原理和國內(nèi)外眾多實(shí)際運(yùn)行案例,即使反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,使得回收率達(dá)到最佳,系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水比例也得至少占到進(jìn)水量的25%左右。對(duì)于鋼鐵、化工等行業(yè)的用水大戶來說,每小時(shí)產(chǎn)生的濃水量可以達(dá)到上百噸。若作為廢水處理后排放,會(huì)浪費(fèi)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(xiàn)廢水替代部分新水具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和環(huán)境綜合效益。
從國內(nèi)外一些工程案例來看,反滲透濃水的回用的方式有很多。大多都需要根據(jù)企業(yè)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)。濃水可以回用于企業(yè)內(nèi)其他合適的車間。也可以代替原先使用的自來水,用作廠區(qū)如沖洗、清掃等。
近幾年,為響應(yīng)國家節(jié)能減排,構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的號(hào)召,反滲透濃水回用項(xiàng)目在國內(nèi)遍地開花,有大量的工程實(shí)例可供借鑒。
某工廠利用反滲透濃水的壓力將其置于高位水箱中儲(chǔ)存,再按照需要將水用于冷凝沖車、沖地、酒桶外壁清洗和車間打掃衛(wèi)生等。三個(gè)月就實(shí)現(xiàn)節(jié)約水費(fèi)2.5萬元,節(jié)約煤費(fèi)5.8萬元,不到一年就能收回投資成本。
某鋼廠用反滲透技術(shù)將鋼鐵生產(chǎn)過程中的冷卻水、生活廢水等處理成脫鹽水,并考慮將濃水用來反沖洗反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中的多介質(zhì)過濾器。企業(yè)一次投資5萬元,每年可節(jié)約50萬m3用水,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
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(bǔ)水量減少了110t/h,加藥量降低了10%。
某啤酒廠,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(xiàn)年節(jié)約用水9萬噸,節(jié)省水費(fèi)和排污費(fèi)共20萬元/年。
國內(nèi)某集團(tuán)公司,將純水生產(chǎn)中反滲透和前級(jí)超濾設(shè)備排放的濃水回收利用,作為工藝廠房排氣洗滌塔的稀釋噴淋水補(bǔ)水。經(jīng)過改造后,系統(tǒng)節(jié)水25m3/h,每年可節(jié)約21萬噸自來水,半年即可收回投資,節(jié)能減排效益非??捎^。
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(nèi)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(shè)備處理工藝是否合理直接關(guān)系到水處理設(shè)施的處理效果、運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、投資、運(yùn)行成本和管理水平等。因此水處理工藝的選擇首先應(yīng)結(jié)合工廠的實(shí)際情況,綜合考慮廠內(nèi)各種作用因素,慎重選擇適合本廠的水處理工藝,以達(dá)到水處理設(shè)施的最佳處理效果及最好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。
04工藝選擇的思路
根據(jù)工廠的實(shí)際情況,選擇工藝流程應(yīng)滿足處理要求的同時(shí)適應(yīng)工廠的實(shí)際需要,目前工廠內(nèi)排放廢水為一級(jí)濃水,一級(jí)濃水屬于結(jié)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(wěn)定、基本不發(fā)生pH的顯著波動(dòng),屬于高礦化度咸水。根據(jù)現(xiàn)有RO工藝的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),確定一級(jí)RO濃水回收工藝仍為RO工藝,即濃水反滲透工藝處理一級(jí)反滲透排放濃水方案。
本項(xiàng)目原水水溫隨季節(jié)性波動(dòng)較大,為保證濃水處理反滲透裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,反滲透裝置前設(shè)置原水加熱系統(tǒng)—板式換熱器。熱源:低壓蒸汽。
主體工藝采用濃水一級(jí)反滲透+濃水反滲透+三效蒸發(fā)工藝(單獨(dú)設(shè)計(jì))。
水處理純水設(shè)備制備過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(nèi)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(xiàng)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(tǒng)使用。通過該工藝將濃水由原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(shè)備制備流程更優(yōu)化。
一,水處理純水設(shè)備廠家關(guān)于該濃水回用項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析
該項(xiàng)目總設(shè)備投資費(fèi)用約為41萬元,以減少濃水排放10m3/h計(jì),一年(以工作360天計(jì)算)可節(jié)約水量86400m,折合水費(fèi)約43.2萬元:減少純水站前處理費(fèi)用化學(xué)品藥劑、耗材費(fèi),3.5萬元;減少廢水站處理運(yùn)營(yíng)費(fèi)用化學(xué)品藥劑、電費(fèi)等約3.44萬元。僅以上幾項(xiàng)就可在當(dāng)年及收回投資費(fèi)用,若再加上增設(shè)RO離線清洗設(shè)備,還可節(jié)約RO離線清洗費(fèi)用30萬元。因此經(jīng)濟(jì)效益頗為可觀。
本項(xiàng)目通過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(yùn)行過程中水質(zhì)好于之前設(shè)計(jì)值,電導(dǎo)率通常可達(dá)60ps/cm左右)因此實(shí)際用途可歸類為生產(chǎn)用水。該部分水的回收利用,不僅節(jié)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(shè)備預(yù)處理系統(tǒng)的抗波動(dòng)能力變強(qiáng),從而使整個(gè)純水系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。
水處理純水設(shè)備是很多工廠離不開的設(shè)備品種之一。陳工告訴大家水處理純水設(shè)備性能指標(biāo)有哪些:
1.脫鹽率:反滲透水處理設(shè)備根據(jù)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(biāo),溫度變化直接影響產(chǎn)水量,一般按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(25℃)的溫度條件設(shè)計(jì),純水設(shè)備通常復(fù)合膜選用4~45℃;乙酸纖維素膜4—35℃。
3.原水回收率:根據(jù)原水水質(zhì)及預(yù)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(shè)備原水回收率不小于30%; 中型水處理純水設(shè)備原水回收率不小于50%; 大型水處理純水設(shè)備原水回收率不小于70%。
4.操作壓力:根據(jù)工藝要求,合理選擇操作壓力,一般不大于3MPa。設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀,占地面積及占用空間小。設(shè)備構(gòu)件包括:反滲透膜組件、泵、各種管道、儀表等,均應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。純水設(shè)備,實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備, 工業(yè)純水設(shè)備, 蘇州水處理設(shè)備,醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 ,醫(yī)用水處理設(shè)備, 半導(dǎo)體超純水設(shè)備。
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