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工业水处理技术在化工行业脱盐水制备过程中的应用

范文

郭培强孙习峰乔磊友

摘要：高品质的脱盐水可以对锅炉起到良好的保护作用，对于延长锅炉使用寿命有着非常重要的作用。对脱盐水的制备进行探讨，希望为相关研究提供一定借鉴。

关键词：脱盐水；制备方法；化工行业

1 脱盐水预处理系统

脱盐水预处理的工艺流程：多种介质过滤器（活性炭或石英砂）+超滤+一、二反渗透+电解连续再生（Electrodeionization，EDI）。

工艺描述：原水经换热器换热后进入多介质过滤器（活性炭或石英砂）进行过滤，去除水中的有机物和悬浮物，降低浊度，经常规处理后的出水经泵送入超滤系统预处理装置的网式过滤器，出水微粒小于100 μm，进入超滤装置（Ultra-filtration，UF），出水浊度小于0.2 NTU，污染指数（Silt Density Index，SDI）小于3后进入超滤产水箱，通过一级反渗透（ReverseOsmosis，RO）和二级RO，产水进入连续电除盐系统，浓水回流至前工序进行重复使用，从而减少废水的排放，EDI进行超纯处理制成脱盐水，供后工段使用。浓水进入浓水RO，采用中水回用零排放进行深度处理，产水供生产使用。

多介质过滤器反洗水（活性炭或石英砂）、自清洗过滤器废水、超滤冲洗废水由冲洗废水池收集后排至净水站进行中水回用，由一级反渗透产水进行反洗，反洗水排入冲洗废水池，再将一级反渗透浓水排至回用水站。

混床的再生废水、超滤及反渗透化学清洗废液等排入脱盐水站的中和池，加酸、碱中和后再经提升泵送至污水站。

工艺凝液流程：大流量过滤器+前置阳床+高速混床。

透平凝液流程：大流量过滤器+高速混床。

高品质的脱盐水对后工段锅炉起到保护作用，大大延长了其使用寿命。

2 各设备工作原理介绍

2.1 过滤器

过滤器主要分为砂滤器、V型过滤器、D型过滤器等，其中的V型过滤器主要是利用以石英砂为主的填料层截留悬浮物等杂质。

2.2 自清洗过滤器

自清洗过滤器通过内部滤网进行水中截留，滤网分为粗滤网和细滤网，由内向外进行过滤，主要去除水中大于100 μm的杂物，为保护超滤而设置；自清洗过滤器通过智能设计，可以利用内外压差或者手动进行滤网的清洗；其中，自清洗过滤器内部可以通过自身水压从内部喷头将水喷出进行滤网的清洗，杂物通过排污管道排出。

2.3 超滤

超滤和反渗透工作的进水流动过程中，水透过膜丝或者膜片时，膜会截留水中杂质或者金属离子，再将其反洗带走，因而膜孔容易堵塞。超滤控制指标浊度小于1，SDI小于3。

超滤系统包括给动力设备水泵、自清洗过滤器、超滤设备、过滤/反洗水箱和反洗水泵。超滤效果主要取决于进水的水质情况，增加在线絮凝剂投加系统和化学反洗系统也有利于提升超滤效果，具体的超滤系统流程如图1所示。

2.4 反滲透

反渗透可设置不同等级、不同段数，包括一级两段、一级三段、二级两段、二级三段等，对水质要求较高的企业，可以设计多级，想要提高水的回收率，可设计多段。一般情况下，反渗透前需设置过滤精度比较小的保安过滤器，其主要目的是截留前段的颗粒物质，防止其对反渗透膜的损坏，保安过滤器一般采用不锈钢，防止锈蚀等进入反渗透，保安过滤器一般设定前后压差为0.1 MPa。

反渗透是目前全球物理除盐的常用技术，方便简单、易操作，可以大大降低人员的工作量、减少废水的排放，还可以避免离子交换处理中的酸碱消耗。

反渗透的工作原理是对盐水侧施加压力，压力盐水部分的水分子透过膜片进行逆流，溶剂能通过膜片而溶质不能通过，达到脱盐效果。反渗透的正常工作过程是盐水在膜的一侧逆流向另一端，水分子通过膜进入淡水侧，无机盐分则被截留而成为浓水，最终从装置中排出。反渗透方法下的脱盐率在98%～99%，并能去除水中大部分的细菌、胶体及大分子质量的有机物。反渗透是目前水处理系统中应用最为广泛的一种除盐技术，具有极高的除盐能力，但是其脱盐率会随着设备使用年限的增加不断降低，因而需要经常对反渗透设备进行维护保养，延长设备的使用寿命，从而保证脱盐率。

2.5 EDI

全国的EDI设备五花八门，EDI技术主要是将电渗析和阴阳树脂离子交换技术融为一体，通过电解产生的氢离子和氢氧根离子对水中的阴阳离子进行定向迁移，同时对装填的树脂进行连续再生，因此不需要进行酸碱再生，有效减少了酸碱废水的产生，对模块两侧无法再生彻底的极水进行排放处理，其中含氢离子，所以排放过程需敞口，周围禁止动火。

3 化工行业污水处理技术应用

化工行业污水处理模式大多分为两种：（1）好氧/厌氧（Anoxic/Oxic，A/O）工艺。A/O工艺又分为单级A/O工艺和多级A/O工艺，主要包括连续的好氧与厌氧反应。（2）序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，SBR）工艺。SBR工艺一般采用SBR+曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，BAF）工艺。

3.1 污水处理SBR池

污水处理SBR池正常运行的过程主要分为硝化和反硝化阶段，硝化阶段主要是分解有机物，让活性污泥进行有氧呼吸，也就是曝气，进一步将水中的有机物分解成无机物，达到去除污染物的效果；反硝化阶段就是厌氧阶段，主要利用厌氧菌除去废水中的部分有机物，根据合成氨装置工艺生产排水的特性，为保证活性污泥正常的生理活动并高效发挥不同硝化菌和反硝化菌等不同种群微生物的生物脱氮作用，污水处理装置须设置有机碳源和碱液投配系统，用以补充硝化所需碱度和反硝化所需的有机碳源[2]。

污水处理装置还需设置离心风机，为好氧阶段提供充足的氧气，为活性污泥降解有机污染物提供生化反应所需的氧气。氧气通过蝶式射流曝气器与水同时喷出并充分混合，经过改良型SBR池处理后的废水受重力影响通过滗水器以间歇方式排入出水池，此时废水中大部分的污染物已经被活性污泥降解[3]。

3.1.1 曝气阶段（好氧）

3.2 好氧阶段和厌氧阶段的影响因素及控制

（1）溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）：曝气阶段的DO质量浓度一般控制在2～4 mg/L，因为0.7 mg/L是硝化菌可以忍受的极限，在DO质量浓度低于2 mg/L的条件下，氮可以完全硝化，但污泥需要停留较长的时间，因此，一般应维持混合液的DO质量浓度在2～4 mg/L，高于指标会提高DO对生物絮体的穿透力，进而降低硝化反应的速度。

（2）pH：最佳pH范围是7.5～8.6，否则硝化速度会降低，pH低于6.5或高于9.5时，硝化反应停止。

（3）温度：温度控制在25 ℃左右，上下浮动5～6 ℃。温度过低或过高会直接影响到污水处理的运行效果。

3.3 反硝化的影响因素及控制

（1）DO：分子态的氧会抑制无氧呼吸酶的合成，所以，在反硝化的过程中，应保持缺氧状态，要求DO小于0.2 mg/L。

（2）温度：20～40 ℃（小于15 ℃时，代谢速率明显受抑制）。（3）pH：7.0～8.0。当pH小于7.0或大于8.0时，反硝化将受到强烈抑制。

（4）碳源：当污水中碳氮比较低时，碳源无法满足细胞合成的需要，需加碳源。以甲醇为碳源時，反硝化的速率较高，且分解产物为CO2和H2O，不留任何难以降解的中间产物。

[参考文献]

[1] 冯斌.某热电厂脱盐水站净化水系统优化设计与实现[D].西安：西安科技大学，2019.

[2] 钱浩.提高二级脱盐水周期制水量探讨[J].云南化工，2019，46（3）：163-164.

[3] 祝晶晶.脱盐水的预处理过程研究[J].山西化工，2018，38（4）：104-106.

Application of industrial water treatment technology in preparation of desalted water in chemical industry Guo Peiqiang1， Sun Xifeng2， Qiao Leiyou1

（1.Jiujiang Xinlianxin Fertilizer Co. Ltd.， Jiujiang 332000， China； 2.Henan Xinlianxin Chemical Industry Group， Xinxiang 453700， China）

Abstract：High quality desalted water can play a good role in protecting boiler and prolong boiler service life. The preparation of desalted water is discussed， hoping to provide some reference for related research.

Key words：desalted water； preparation method； chemical industry

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