脱硫废水反渗透深度处理工艺Word文档格式.docx
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CL-
10545.2
4951.9
53.1
SO42-
2000
1.0
99.9
≤1.0
Zn
4.12
0.161
96.1
≤5.0
Cd
0.3
0.019
93.7
≤0.1
Cr
10.0
0.010
≤1.5
Ni
2.0
0.059
97.1
Pb
<
0.0002
Hg
0.1
0.0005
99.5
≤0.05
As
0.5
0.091
≤0.5
2高浓度氯离子废水
经过常规处理后的脱硫废水，氯离子浓度仍高达5000mg/L。
水中的氯离子对金属具有很强的腐蚀性，而且氯离子浓度越高，对金属的腐蚀性就越强。
用旋转挂片法得到20号碳钢试片在浓度为5000mg/L的氯离子溶液中的腐蚀速率为1.8542mm/s[2]。
氯离子溶液的这个性质，制约了经常规处理后的脱硫废水的利用和排放。
脱硫废水的利用或排放的方式主要有以下几种：
（1）送至电除尘前烟道，雾化后喷入烟气中，脱硫废水迅速蒸发，废水中的固体物在电除尘器中被捕捉，随灰一起外排[3]。
由于氯离子浓度高，蒸干后的固体物含有大量氯盐，时间长了对除尘设备产生腐蚀，降低除尘器寿命。
（2）直接排入电厂水力排渣系统（即渣水系统），补充排渣水[4][5]。
如果渣水系统不对外排放，时间长了，渣水的氯离子浓度会升高，腐蚀渣水输送设备及管道；
如果对外排放，高浓度的氯离子对环境造成破坏，造成水体或土壤咸化。
（3）送进灰场或者煤场，浇溉用。
还在使用灰场的燃煤电厂已经很少，不能广泛应用；
浇在煤上的氯离子，最终还是通过燃烧系统、脱硫系统再次进入脱硫废水中。
（4）采用多级闪蒸办法蒸干[6]。
（5）排入附近的污水处理厂或者直接对外排放。
燃煤电厂多数远离城区，周边很少配置有污水处理厂，电厂的污水处理站不具备处理高浓度氯离子的能力；
直接对外排放会造成水体或土壤咸化。
因此，有必要采取技术措施降低脱硫废水的氯离子浓度。
3反渗透膜技术
反渗透膜技术属于一种膜分离技术，其工作原理入图2所示。
图2反渗透工作原理
把相同体积的稀溶液（如淡水）和浓溶液（如海水或盐水）分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔。
半透膜只允许溶剂（如水）通过，阻止溶解在水中的溶剂通过。
在没有施加压力的情况下，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧移动，这一过程为自然渗透。
当浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，阻止溶剂继续从稀溶液向浓溶液移动，达到渗透平衡状态。
这个压力差即为渗透压，它的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。
若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液移动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透[7][8]。
反渗透膜是一种精细的膜分离产品，能截留大于0.0001微米的物质，有效截留溶解盐份及分子量大于100的有机物。
反渗透膜脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。
反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子（如钠离子、钾离子、氯离子）的脱盐率稍低，但也可超过了98%；
对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。
反渗透膜对进水水质的要求比较高，如果进水水质不佳，含有杂质较多，就容易造成反渗透膜堵塞，通过率过低，处理率下降，增加反渗透膜的冲洗维护次数，降低反渗透膜的使用寿命。
在制备饮用水和高纯度水、污水处理、淡化海水等工业过程，反渗透膜技术相对于其它技术具有技术成熟、操作方便、建设周期短、工程一次性投资低等优点，但对水的预处理要求严格，运行维护费用高[9]。
目前，反渗透膜技术已广泛应用于：
医药、电子等行业用水的前期制备；
化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；
锅炉补给水除盐软水；
海水、苦咸水淡化；
造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。
在我国，反渗透膜技术也较早得到应用，有一定数量的工程应用实例，也积累了运行使用经验。
随着该技术广泛和长期的实例应用，反渗透膜的市场也迅速打开，我国反渗透膜的生产水平也迅速提高。
4反渗透膜技术对脱硫废水后处理
4.1工艺概述
经过常规处理后的脱硫废水仍然具有浓度很高的氯离子、CODCr和悬浮物，尤其是氯离子高达5000mg/L，因此建议采用苦咸水淡化膜或海水淡化膜进行处理。
以海水淡化膜为例，它对进水水质的要求也是比较高的，对于一般的聚酰胺膜，进水水质要求如表2所示[10]。
表2海水淡化膜进水水质要求
指标
水温/℃
20～35
pH值
3～11
浑浊度/NTU
污染指数F1
4
余氯/mg·
L-1
CODMn/mg·
2
Fe/mg·
采用海水淡化膜对脱硫废水进行后处理，还需要在对经过常规处理后的脱硫废水进行预处理。
目前，采用膜法处理代替传统的化学处理成为一种趋势。
膜法处理包括微滤（MF）、超滤（UF）和纳滤（NF）三种。
就表1所示的处理后水质而言，采用微滤技术处理后能达到反渗透进水水质的要求。
脱硫废水的处理就形成了中和、沉淀、絮凝、澄清、微滤和反渗透一系列处理过程，最终能得到水质比自来水还要好的水，废水成了水资源，可以非常方便和广泛使用。
反渗透膜技术对脱硫废水进行后处理也有其不足之处：
一是处理过程产生的浓水如何有效利用或无害处置是一个不好解决的问题；
二是采用该技术的建设和运行维护费用未必最省。
4.2反渗透单元介绍
4.2.1.原水罐（可选）
储存原水，用于沉淀水中的大泥沙颗粒及其它可沉淀物质。
同时缓冲原水管中水压不稳定对水处理系统造成的冲击。
（如水压过低或过高引起的压力传感的反应）。
4.2.2原水泵
恒定系统供水压力，稳定供水量。
4.2.3石英砂过滤器
1、原理及作用
石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一，它是利用石英砂作为过滤介质。
该滤料具有强度高，寿命长，处理流量大，出水水质稳定可靠的显著优点，石英砂的功能主要是去除水中悬浮物、胶体、泥沙、铁锈。
采用水泵加压，使原水通过过滤介质，去除水中的悬浮物，从而达到过滤的目的。
悬浮物、胶体、颗粒污堵可严重影响反渗透的性能，如大幅度降低产水量；
石英砂过滤器能有效的去除原水中的悬浮物、胶体、颗粒，当水流流过过滤介质的床层时，颗粒、悬浮物、胶体会附着在过滤介质的表面而截流下来，当反冲洗时又可以把这些截流下来的污染物排放出来；
通常经过石英砂过滤器处理就可以达到SDI15≤5。
2、过滤器冲洗
（1）冲洗的目的和方式
冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。
冲洗方法有以下几种：
高速水流反冲洗气；
水反冲洗；
表面助冲加高速水流反冲洗。
（2）冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间
1）冲洗强度：
水温为20℃时，石英砂过滤器的冲洗强度一般为12~15L/s.㎡，水温每增减1℃，冲洗强度相应增减1%。
2）滤层膨胀度：
反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比，称滤层膨胀度。
石英砂过滤器的膨胀度一般为45%。
3）冲洗时间
当冲洗强度或滤层膨胀度符合要求但冲洗时间不足时，也不能充分地清洗掉包裹在滤料表面上的污泥，同时，冲洗废水也排除不尽而导致污泥重返滤层。
如此长期下去，滤层表面将形成泥膜。
因此，必要的冲洗时间要保证，根据经验，石英砂过滤器的冲洗时间一般为5～7分钟，但在生产实际操作中要根据废水的具体情况而定，以冲洗干净为原则。
4.2.4活性炭过滤器
活性炭内孔表面积大，非常有利于进一步吸附中、小分子的有机物，一般用于吸附原水中的有机物、部分色素和有害物质，降低化学耗氧量COD。
活性炭被广泛应用于生活用水及食品工业、化工等工业用水的净化，由于活性炭的比表面积很大，其表面又布满了平均为20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。
此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此，活性炭还能去除水中腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质，还可去除象余氯一类对反渗透膜有害的物质，防止反渗透膜被氧化。
通常能够去除63%～86%胶体物质，50%左右的铁，以及47～60%的有机物质。
2、活性碳过滤器冲洗
冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。
高速水流反冲洗；
气、水反冲洗；
（2）冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间
1）冲洗强度：
水温为20℃时，活性炭过滤器的冲洗强度一般为13～16L/s.㎡，水温每增减1℃，冲洗强度相应增减1%。
由于活性炭的密度小，冲洗时要特别注意控制冲洗强度，防止因冲洗强度过大而把滤料带出系统，同时也要防止因冲洗强度不够而导致冲洗不干净，时间一长，容易造成滤层形成泥膜，严重时将造成滤层办结，从而影响到过滤效果。
2）滤层膨胀度：
活性碳过滤器的膨胀度一般为50%。
3）冲洗时间
活性炭过滤器的冲洗时间一般为6～8分钟，但在生产实际操作中要根据废水的具体情况而定，以冲洗干净为原则。
4.2.5离子软化系统/加药系统
R/O装置为了溶解固体形物的浓缩排放和淡水的利用，为防止浓水端特别是RO装置最后一根膜组件浓水侧出现CaCO3、MgCO3、MgSO4、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiSO4等物质的浓度大于其平衡溶解度常数而结晶析出，损坏膜原件的应有特性，在进入反渗透膜组件之前，应使用离子软化装置或投放适量的阻垢剂，阻止碳酸盐、SiO2、硫酸盐的晶体析出。
4.2.6精密过滤器
采用精密过滤器对进水中残留的悬浮物、非曲直粒物及胶体等物质去除，使RO系统等后续设备运行更安全、更可靠。
精密过滤器的滤芯为5μm熔喷滤芯、目的防止上级过滤单元，漏掉的大于5μm的杂质除去。
防止进入反渗透装置损坏膜的表面，从而损坏膜的脱盐性能。
4.2.7反渗透系统
4.2.7.1原理
反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般是水）通过反渗透膜（或称半透膜）而分离出来，因为这个过程和自然渗透的方向相反，因此称为反渗透。
反渗透法能适应各类含盐量的原水，尤其是在高含盐量的水处理工程中，能获得很好的技术经济效益。
反渗透法的脱盐率提高，回收率高，运行稳定，占地面积小，操作简便，反渗透设备在除盐的同时，也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。
4.2.7.2特点
（1）反渗透膜能很好地脱除离子和有机物，反渗透比纳滤膜有更高的脱除率，能脱除99%的盐分和有机物。
（2）反渗透膜能脱除99.9%的微生物。
（3）反渗透膜元件使用寿命长，一般在3年以上。
（4）反渗透膜能分离溶解性的盐等无机分子和分力量大于100的有机物。
（5）通过使用专用的清洗剂能很好地解决污染和堵塞问题。
（6）清洗间隔长；
当SDI＜5时，一般一年清洗4次即可，但SDI≥5时，清洗次数要翻倍。
4.2.7.3设备的使用条件
（1）为保护设备正常运行，设备的进水应满足如下要求：
a）淤塞指数SDl15＜5；
b）游离余氯：
聚酰胺复合膜＜0.1mg/L；
乙酸纤维素膜0.2mg/L～1.0mg/L；
c）浊度＜1.0NTU；
d）根据原水水质，正确设计预处理工艺，选用符合国家及行业标准的预处理设备、管路和阀门，原水水质指标的测定按照相应的国家标准和行业标准进行；
e）根据反渗透膜元件要求合理控制进水的pH值、铁离子、微生物、难溶盐等参数；
（2）操作温度、操作压力：
a）操作温度：
温度为影响产水量的主要指标，通常复合膜适用4℃～45℃；
乙酸纤维素膜适用4℃～35℃。
b）操作压力：
根据工艺要求，操作压力一般不大于3.5MPa。
4.2.7.4试运行
本运行试验适用于卷式膜。
（1）按照设备安装图、工艺图、电器原理图、接线图，对设备系统进行全面检查，确认其安装正确无误，在微滤滤芯未放入保安滤器内，反渗透膜未放入膜壳内的情况下，打开电源开关，启动供水泵，对反渗透系统进行循环冲洗，检查系统渗漏情况，压力表及其他仪表工作情况和电气安全及接地保护是否有效，冲洗直至清洁为止。
将微滤滤芯放入保安过滤器的外壳内冲洗干净，然后将反渗透膜元件装入膜壳内。
（2）运行试验
设备经试运行之后，开启总电源开关，将运行开关旋钮置于开启位置。
反渗透装置开始运行，根据运行情况，供水泵开始运转，高压泵按控制时间启动，系统开始升压产水，调整系统调节阀，达到设计参数，设备运行试验一般不少于8h，运行期间检查供水泵、高压泵运转是否平稳，产水与排浓缩水情况是否正常，自动控制是否灵敏，电气是否安全，自动保护是否可靠。
按规定检查渗透水的电导率，确定设备脱盐率、原水回收率是否达到要求。
为保证液压试验、运行试验的准确性，允许此两项试验在施工现场进行。
（3）设备保养：
1）定期采水样化验（设备以市政自来水为原水为例）砂滤器：
化验出水浊度≤5NTU碳滤器：
化验出水余氯含量＜0.1PPM软水器：
化验硬度＜30mg/L保安过滤器：
化验SDI＜5反渗透：
化验进水、纯水、浓水的微生物含量
2）定期记录设备各运行参数各环节各时期化验结果
砂滤、碳滤、软化、保安过滤进出口、泵前泵后、一段、二段等压力原水、纯水各时期的电导在相同的压力情况下，纯水与浓水的流量、纯水的电导
3）记录每次维修结果材料更换的时间与数量根据运行参数，对膜进行清洗的时间与结果。
4.2.7.5、延长反渗透膜使用寿命的方法
（1）防止膜性能的损坏
新的反渗透膜元件通常浸润1％NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。
在塑料袋不破的情况下,贮存1年左右,也不会影响其寿命和性能。
当塑料袋开口后,应尽快使用,以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。
因此膜应尽量在使用前开封。
设备试机完后,我们采用过两种方法保护膜。
设备试机运行两天（15～24h）,然后采用2的甲醛溶液保养;
或运行2～6h后,用1％的NaHSO3的水溶液进行保养（应排尽设备管路中的空气,保证设备不漏,关闭所有的进出口阀）。
两种方法均可得到满意的效果。
第一种方法成本高些,在闲置时间长时使用,第二种方法在闲置时间较短时使用。
（2）设备的操作不当引起膜性能的损坏
1）设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏膜
常有两种情况发生:
A、设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。
应在2～4bar的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。
B、在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时（尤其是微滤器及其后的管路漏水）当预处理供水不很足时,如微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。
应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。
总之,应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。
2）关机时的方法不正确
A、关机时快速降压没有进行彻底冲洗。
由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。
B、用投加化学试剂的预处理水冲洗。
因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。
在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。
3）消毒和保养不力导致微生物的污染
这是复合聚酰胺膜使用中普遍存在的问题,因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。
目前许多厂家生产的纯水微生物超标,就是消毒、保养不力造成的。
主要表现为:
出厂时,RO设备没有采用消毒液保养;
设备安装好后没有对整个管路和预处理设备消毒;
间断运行不采取消毒和保养措施;
没有定期对预处理设备和反渗透设备消毒;
保养液失效或浓度不够。
4）余氯监测不力
如投加NaHSO3的泵失灵或药液失效,或活性炭饱和时因余氯损坏膜。
（3）清洗不及时与清洗方法不正确导致的膜性能的损坏
设备在使用过程中,除了性能的正常衰减外,由于污染而引起设备性能的衰减更为严重。
通常的污染主要有化学垢,有机物及胶体污染,微生物污染等。
不同的污染表现出的症状是不同的。
不同的膜公司所提出的膜污染的症状也是有一定的差异,如表1所示。
在工程中我们发现,污染时间的长短不一样,其症状也不一样。
如:
膜发生碳酸钙垢污染,污染时间为一个星期时,主要表现为脱盐率的迅速下降,压差缓慢增大,而产水量变化不明显,用柠檬酸清洗能完全恢复性能。
污染时间为一年（某纯水机）,盐通量由最初的2mg/L上升为37mg/L（原水为140mg/L～160mg/L）,产水量由230L/h下降为50L/h,用柠檬酸清洗后,盐通量降为7mg/L,产水量上升至210L/h。
再者污染往往不是单一的,其表现的症状也有一定的差别,使得污染的鉴别更困难。
鉴别污染类型要综合原水水质,设计参数,污染指数,运行记录,设备性能变化及微生物指标等加以判断:
1）胶体污染:
发生胶体污染时,通常伴随着以下两个特性:
A、前处理中微滤器堵塞得很快,尤其是压差增大很快；
B、SDI值通常在2.5以上。
2）微生物污染:
发生微生物污染时,RO设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高,平时一定没有按要求进行保养和消毒。
3）钙垢:
可依据原水水质及设计参数进行判断。
对碳酸盐型水而言,如果回收率为75%时,设计时投加了阻垢剂,浓缩液的LSI应小于1;
不投加阻垢剂时浓缩液的LSI应小于零,一般不会产生钙垢。
4）可用1/4英寸的PVC塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。
5）根据设备性能的变化判断污染的类型。
6）可用酸洗（如柠檬酸、稀HNO3）,根据清洗的效果和清洗液判断钙垢,通过清洗液成分分析进一步证实。
7）对清洗液进行化学分析:
取原水、清洗原液、清洗液,三个样分析。
在确定了污染的类型后,可按表1中的方法清洗,然后消毒使用。
在不能确定污染的类型时,通常采用清洗（3）+消毒+0.1％HCl（PH为3）的步骤清洗。
采用清洗液
（1）+清洗液（3）+消毒的步骤效果亦很好。
4.2.7.6反渗透膜的化学清洗
（1）清洗的目的：
恢复半透膜良好的透水性和除盐能力，保护膜的性能，延长膜的使用寿命。
（2）清洗的条件：
（在同一种原水下）
①标准透水率下降10％～15％；
②标准系统压差增加10％～15％；
③脱盐率下降1％～2％
（3）清洗方式：
A、在线清洗；
B、离线清洗。
所谓在线清洗，即是利用清洗设备对整个RO系统内的膜元件进行整个清洗。
所谓离线清洗，即是将每一支膜取出分别进行清洗。
在线清洗的优点是操作简单、用时短，缺点是清洗不彻底。
离线清洗的优点是清洗彻底，缺点是用时长，操作复杂。
具体使用哪种清洗方式，厂家可根据实际情况而定。
我们曾对泰山城建热电有限公司的两套RO半透膜分别进行过离线清洗和多次的在线清洗。
在这里主要介绍一下在线加热清洗这种方式。
根据我们的经验和技术数据统计发现：
在线加热清洗即可达到离线清洗的效果，又避免了离线清洗的繁琐，具有一定的实际意义和可操作性。
具体方法简单介绍如下：
将RO内的水放干净后，引用锅炉给水（温度较高）配好清洗溶液，使溶液水温控制在30°
左右，也可以用加热器对清洗液进行加热。
先进行酸洗，清洗循环水温不超过30°
一般在28°
左右，循环20分钟，冲洗干净后再配置碱洗溶液，温度控制在26±
1°
，进行循环，时间40分钟。
根据清洗回水的水质情况决定是否重新清洗，最后再进行一次酸洗，整个清洗过程结束。
4.2.7.7反渗透设备停运保养
生产中的反渗透每次启停更换时都必需进行冲洗，其目的是冲去膜表面上的积盐，尤其是停运时冲洗尤为重要；
反渗透长期或短期停运必须采取必要的保养具体方法如下：
（1）停运1～3天
每天定期对RO系统进行低压（0.2KG～0.4KG）大流量冲洗，时间15分钟，时间15分钟。
冲洗用除盐水为好。
（2）停运7天以上
先用除盐水冲法，再用0.5％的亚硫酸氢钠溶液进行浸泡，封存。
（3）如系统停运10天以上，用0.5％的福尔马林溶液封存，每30天更换一次。
5附件30吨/小时单机反渗透配置表
30吨/小时单级反渗透设备配置表
序号
设备名称
规格型号
材质
单位
数量
制造商
一
原水处理系统
原水箱
PE/不锈钢
个
1
用户自备
原水泵（立式）CDL42-20-2
Q=42m3/hH=32mP=5.5KW
不锈钢
台
南方泵业
同时运行作反洗水泵用
单台运行作产水用（一用一备）
水泵底座（铁板焊接）
配阀组连接管路
UPVC
宗
武峰/华亚
二
预处理系统
1
多介质过滤器
碳钢衬胶
套
益川公司
石英砂罐体φ2200×
3800mm
滤速10m流量：
40m³
/h
厚度7mm
壁厚4mm
衬胶3mm
上封头
10mm
下封头
精制石英砂
级配
吨
配套
河南巩义
进出水阀组及管件
DN100
齐鲁武峰
反冲洗阀组及管件
DN125
排污阀
连接管
DN100/125
升级会员 