冶金行業(yè)水處理工藝設(shè)計及應(yīng)用事項

  我國是個缺水的國家，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模和數(shù)量迅速擴(kuò)大，水資源短缺的局面也日趨嚴(yán)峻。國家提出發(fā)展低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，冶金行業(yè)作為用水大戶，應(yīng)該在生產(chǎn)過程中建立中水回用系統(tǒng)，使中水成為城市綠化、道路澆水、生活雜用、鍋爐補(bǔ)給和工業(yè)冷卻等主要水源。某公司是以鉭鈮為主，集采、選、冶、深加工一體綜合發(fā)展的冶金企業(yè)。公司擬建一套中水回用設(shè)施，主要用于鍋爐用水和冷卻用水。設(shè)計產(chǎn)水量為25m3/h，進(jìn)水為污水處理站達(dá)標(biāo)排放的廢水，水質(zhì)要求見表1。

1.工藝流程及設(shè)備選型

  根據(jù)冶金廢水特點以及處理后達(dá)到鍋爐用水和冷卻用水對水質(zhì)、水量的要求，采用“預(yù)處理系統(tǒng)+反滲透系統(tǒng)+EDI系統(tǒng)”組合的工藝處理該種廢水。

  工藝流程示意如下：原水池+原水泵+多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器+軟化過濾器+保安過濾器+高壓泵+1級反滲透裝置+中間水箱+2級高壓泵+2級反滲透裝置+純水箱+供水泵+EDI裝置+超純水箱

  該處理工藝與傳統(tǒng)工藝相比獨特之處在于精處理系統(tǒng)采用了EDI裝置。EDI（電去離子）是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的純水制造技術(shù)。EDI系統(tǒng)主要是在直流電場的作用下,通過隔板的水中電介質(zhì)離子發(fā)生定向移動，利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質(zhì)進(jìn)行提純的一種科學(xué)的水處理技術(shù)。它具有無需酸堿再生，操作連續(xù)、簡單等優(yōu)點。已在制備中水的系統(tǒng)中逐步代替混床作為精處理設(shè)備使用。

  EDI裝置與傳統(tǒng)混床技術(shù)相比，具有以下先進(jìn)性：

  （1）出水水質(zhì)具有最佳的穩(wěn)定度；

  （2）模塊化生產(chǎn)，并可實現(xiàn)全自動控制；

  （3）不需酸堿再生，無污水排放；

  （4）不會因再生而停機(jī)；

  （5）無需再生設(shè)備和化學(xué)藥品儲運(yùn)；

  （6）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積��；

  （7）運(yùn)行成本和維修成本低；

  （8）適應(yīng)惡劣環(huán)境的工業(yè)化設(shè)計。

1.1預(yù)處理系統(tǒng)

  預(yù)處理系統(tǒng)包括原水池、原水泵、多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、軟化過濾器等。原水泵用于對原水箱內(nèi)的水進(jìn)行提升，以滿足后級過濾器及反滲透高壓泵的進(jìn)水壓力，采用立式多級離心泵，多介質(zhì)過濾器在工藝中主要用于去除水中的懸浮物和膠體。過濾器設(shè)計流速為12-15m/h，過濾器內(nèi)裝礫石承托層、石英砂及無煙煤多種介質(zhì)及粒徑的濾料，上層無煙煤，下層石英砂，墊層為礫石層，該過濾器上層為無煙煤濾料，粒徑較大，下層為石英砂濾料，粒徑較小，因此該過濾器較其它過濾器具有更大的載污空間，且具有多個過濾介面，接近理想過濾器，具有截污能力強(qiáng)，產(chǎn)水量大等特點。

  活性炭過濾器在工藝中主要吸附水中的有機(jī)物、余氯及部分鐵、錳。活性炭過濾器設(shè)計流速為12～15m/h，過濾器內(nèi)設(shè)多種粒徑的石英砂墊層及具有很強(qiáng)吸附能力的101滲銀滅菌型活性炭，由于該活性炭滲銀，可抑制水中微生物的生升及繁殖，以免反滲透膜元件受有機(jī)物的污染。軟化過濾器是采用離子交換法，把硬水變?yōu)檐浰�。�?dāng)硬水經(jīng)過軟化器內(nèi)特選納型樹脂時，水中鈣鎂會被納型樹脂吸收而稀放出納離子，再用飽和鹽水再生可反復(fù)使用。

  保安過濾器選用濾芯精度為5um，在工藝中主要用于截留前置管道，設(shè)備中可能泄漏的機(jī)械雜質(zhì)或破裂的活性炭顆粒，以防前級過濾器泄漏的機(jī)械雜質(zhì)損壞及阻塞RO膜元件。

1.2反滲透系統(tǒng)

  反滲透系統(tǒng)包括二級反滲透裝置、高壓泵、清洗系統(tǒng)和阻垢劑加藥裝置。反滲透是一種以高于滲透壓的壓力作為推動力，利用選擇性膜只能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性，從水體中提取淡水的膜分離過程。膜元件由反滲透膜導(dǎo)流布和中心管等制作而成，將多根RO膜元件裝入玻璃鋼耐壓容器內(nèi)，組成RO組件。經(jīng)反滲透處理后的出水，去除了絕大部分無機(jī)鹽、幾乎所有的有機(jī)物和微生物，從而確保了本系統(tǒng)產(chǎn)品水的高質(zhì)量、高品質(zhì)。

  反滲透清洗系統(tǒng)由清洗水箱、清洗水泵和清洗過濾器組成，在系統(tǒng)中主要用于反滲裝置膜元件的清洗，當(dāng)反滲透裝置運(yùn)行流量或壓力下降10%時應(yīng)配套相應(yīng)的藥劑進(jìn)行清洗，反滲透裝置的清洗為分段清洗。阻垢劑加藥裝置包括機(jī)械隔膜計量泵和溶藥箱，用于確保反滲透濃水側(cè)不發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。

1.3EDI系統(tǒng)

  EDI系統(tǒng)包括供水泵和EDI裝置。供水泵為EDI裝置提供動力，采用立式多級離心泵2臺，一備一用，EDI裝置的核心部件為EDI模塊，其設(shè)計參數(shù)是保證EDI裝置整體運(yùn)行性能的關(guān)鍵。板框式EDI模塊簡稱板式模塊，它的內(nèi)部部件為板結(jié)框工結(jié)構(gòu)，主要由陽、陰電極板板、極框、離子交換膜、淡水隔板、濃水隔板及端板等部件按一定的順序組裝而成。

2.工藝設(shè)計及注意事項

  （1）系統(tǒng)主體件均選用進(jìn)口材料，性能安全、可靠。

  （2）通過調(diào)節(jié)中水的物理化學(xué)狀況，采用多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、軟化過濾器組合工藝，有效地對廢水進(jìn)行初步的處理。

  （3）阻垢劑加藥裝置使進(jìn)水郎格里爾指數(shù)在＜2.8以下，確保反滲透濃水側(cè)不發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。

  （4）反滲透主體設(shè)備選用美國公司生產(chǎn)的高脫鹽率、低壓BW30-400-8040芳香族聚酰胺膜元件，該膜元件屬節(jié)能型低壓膜，是世界上最先進(jìn)的卷式RO膜元件，具有結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)水量大，脫鹽率高，操作壓力低，耐細(xì)菌侵蝕性好，適用PH范圍廣的優(yōu)點。

  （5）EDI模塊采用進(jìn)口模塊，具有穩(wěn)定度強(qiáng)、精度高，體積小、重量輕、功耗低等特點。

  （6）系統(tǒng)采用集中控制方式，PLC微機(jī)控制，液晶顯示屏顯示，設(shè)備運(yùn)行、監(jiān)視等常數(shù)設(shè)置等具有清晰的工藝流程畫面，動態(tài)顯示運(yùn)行常數(shù)及水質(zhì)變化情況。

3.結(jié)論

  （1）采用預(yù)處理+二級反滲透+EDI裝置組合工藝在冶金行業(yè)中水回用技術(shù)上完全可靠。

  （2）對冶金工業(yè)廢水的回收利用，可減少廢水的排放量，并可使廢水資源化，是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一，可以促進(jìn)低碳循環(huán)型產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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