化工企业除盐水处理工艺与技术探究

侯娟娟

摘要：除盐水是指利用各种水处理工艺，除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后，所得到的成品水。除盐水并不意味着水中盐类被全部去除干净，由于技术方面的原因以及制水成本上的考虑，根据不同用途，允许除盐水含有微量杂质。除盐水中杂质越少，水纯度越高。本文根据某化工企业概况对盐水处理技术进行了简单的探讨，以期为相关人员提供参考。

关键词：化工企业;工业用水;除盐技术;应用

引言

近几年来，随着科学技术的不断发展，在化工行业工业用水处理过程中，运用到的除盐工艺技术也逐渐增多，尤其是它使得回用水含盐量的去除率大于60%，电导率也大为降低，提高了回用水水质，满足回用水用于循环水补水的要求。这样即可以提高回用水的利用率，同时减少新鲜水的补水量，实现节水减排的目标。

1、化工企业除盐水处理工艺介绍

1.1、全膜法

当前，比较流行的一种除盐方法是工艺前处理当中采用全膜法，但全膜法耗电较大。低压膜是全膜法的主要材料之一，低压膜可在低温环境下工作，还能够有效降低运行成本和维护成本。去除水中 99% 以上的含盐量，剩余部分盐量通过离子交换的方法去除。由于膜处理方法的工艺成熟，性价比高，现已占据市场主导地位。此工艺优点：使除盐水处理成本降低了，对酸碱的需求降低了九成以上。设备容易实现自动化控制。但也存在缺点，尚未能完全脱离酸碱的需求，混床仍需要再生，再生废水需要处理。这种工艺是目前化工厂比较普遍采用的处理方法，性价比相对较高。

1.2、淞遗-离子交换树脂法

离子交换树脂是用离子交换树将水中的盐分脱离出来。离子交换树脂还可将含有金属阳离子以及阴、阳离子与氢离子进行离子交换，可将水中的阴、阳离子转移到树脂上，而树脂上的氢离子交换到水中。水中的阳离子与阴离子交换树脂上的氢氧根离子进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，接着树脂上的氢氧根离子再交换到水中。氢离子与氢氧根离子相结合生成水，从而达到脱盐、制取脱盐纯水的目的，且交换选择性好，缺点是价格较贵。

2、化工企业除盐水处理工艺与技术探究

2.1、化工企业概况

某煤化工企业于2014年9月建成投产，中水回用水站原设计回收率91%，浓盐水排放量34m3/h。但是在实际运行中，该车间总回收率为80%，浓盐水实际排放量为75m3/h，超量的反渗透浓水排至厂外废水应急池，导致池内液位上升较快。因此新建浓盐水浓缩系统，降低外排浓盐水量刻不容缓。此外，隨着我国环保要求的提高和水资源缺乏的加重，企业实现废水零排放成为进一步扩建的前提。目前零排放主要终端工艺为蒸发结晶，该工艺建设成本高昂，且运行费用不菲，这也要求企业尽可能的进行浓盐水浓缩，减少后续零排放的建设和运行费用。根据企业进水水质和浓缩要求，本工程采用高效反渗透工艺对回用水站浓盐水进行膜浓缩减量化，不仅可以缓解企业现存应急水池溢流困境，还可作为后期设置蒸发结晶零排放装置的前处理设施。此外，高效反渗透产水还可用作循环水补水，具有良好的环境、社会和经济效益。

2.2、盐水处理工艺流程

浓盐水浓缩系统进水为回用水站反渗透浓水，TDS在10000mg/L左右，对于该类浓盐水，综合考虑经济性和技术成熟性，一般采用海水淡化膜进行膜浓缩。

本项目采用高效反渗透工艺流程，在常规反渗透工艺的基础上，根据反渗透膜的选择透过性，结合离子交换系统，在降低膜污染的前提下尽可能的提高回收率，减少浓水浓缩的排污量。根据进水水质分析，本工程进水具有有机物含量高、高硬度、高硅、高TDS等特点，在浓缩过程中，有机物污染、硬度结垢以及硅阻塞化学污染等问题是导致回收率无法提高的关键限制因素。高效反渗透工艺流程的核心工艺是采用预处理最大程度降低原水的硬度和硅含量，增加离子交换设备（钠床）彻底去除硬度，辅以脱碳塔工艺去除碱度后，使高效反渗透装置（SWRO）在高pH条件下能够稳定运行。在高pH条件下，硅以离子形式存在，不会污堵反渗透膜并可通过反渗透膜的选择性去除;原水中的有机物在高pH条件下可发生皂化或弱电离，不会造成膜的有机物污染和生物污染。综上，本项目采用高效反渗透工艺，反渗透浓水在化学加药初步去除硬度、钠床彻底去除硬度、除碳器去除碱度后，进入高效反渗透设备进行浓盐水浓缩。

2.3、盐水处理系统设计

2.3.1、预处理系统

中水回用水站浓盐水进入调节池后调节水量和水质，由于浓盐水在进入回用水车间前已有足量的调节余量，浓盐水浓缩系统进水流量较稳定。考虑经济因素，设置调节池水力停留时间为1h。调节池出水进入机械澄清池进行化学预除硬。投加石灰、纯碱降低硬度，镁剂去除硅，PAC和PAM作为混凝剂和絮凝剂降低出水浊度。本项目设置2座澄清池，单池处理流量150m3/h，有效水深4.5m，上升流速2.4m/h，直径9.8m。根据进水硬度和碱度确定设计加药量分别为混凝剂PAC20mg/L，絮凝剂PAM2mg/L，纯碱1000mg/L，石灰400mg/L，设计出水硬度≤100mg/L（CaCO3），出水浊度≤5NTU。

2.3.2、离子交换系统

多介质过滤器降低浊度后，出水进入离子交换系统（钠床）去除水中的剩余硬度，避免后续反渗透设备在高pH运行工况下出现无机污染。本系统设置3台钠床，2用1备。单台处理水量150m3/h，直径2.8m，设计流速25m/h。树脂类型为弱酸型，树脂型号PuroliteC104，单台反应器树脂填充体积6.78m3。再生药剂为HCl和NaOH，总负荷为496kg。酸、碱再生废水进入再生废水循环池，调节pH为中性后泵提至前端调节池。为避免破碎树脂泄漏，钠床出水设置树脂捕捉器。设计出水总硬度<0.2mg/L（CaCO3）。

2.3.3、高效反渗透系统

高效反渗透系统包括保安过滤器、动力装置和膜装置三部分。保安过滤器与高效反渗透系统采用一对一并列设置方式，作为保护预警装置。保安过滤器精度为5μm，材质采用聚丙烯（PP），单支设计通量为30m3/h。高效反渗透装置3套，单套设计进水流量为76m3/h，采用三段式，各段膜壳数分别为6：4：2，每支膜壳内填装膜芯7支，膜元件型号为SW30XLE-400。膜装置前设置一段高压提升泵，提升扬程为386m。一段与二段之间设置段间增压泵，提升扬程为160m。二段与三段之间设置涡轮增压装置以提高能量利用率，进水流量17m3/h，二段浓水进入增压装置吸入侧压力5.2MPa，经涡轮增压后膜进水侧压力6.6MPa，三段浓水压力为6.4MPa，三段浓水经涡轮增压回收后泄压。由于本系统TDS高，为防止倒吸，在撬装设备顶部设置回吸水箱，根据总膜管容量计算，回吸水箱所需体积为2.85m3，实际设置水箱有效容积3.5m3。

总而言之，在煤化工领域内采用高效反渗透工艺可有效对回用水站浓盐水进行再浓缩，减少浓盐水排放量，且产水可用于循环冷却水补水。高效反渗透工艺的关键是在反渗透前段控制硬度、碱度等关键因素，反渗透装置能够在高pH条件下稳定运行。高效反渗透工艺在高pH条件下运行对有机物耐受性强，反渗透前可不设置超滤装置，降低了建设运营成本。

参考文献：

[1]吴龙剑，房金祥.石油化工企业除盐水集中供应系统改造[J].工业用水与废水，2018，49（05）：50-52+70.

[2]HG/T 20653-2011， 化工企业化学水处理设计技术规定[S].