高效反渗透废水处理工艺在电厂废水零排放中的应用_胡小武

1概述我国是个水资源短缺的国家，人均水资源量约为2200m 3，约为世界平均水平的四分之一。

而且水资源供需矛盾突出，据统计全国600多个城市半数以上缺水，其中108个城市严重缺水。

随着经济的发展，用水量持续增长，用水结构也在不断调整，节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。

在全国总取水量中，农业约占70%，工业约占20%，生活约占10%。

而我国火力发电厂取水量约占总工业取水量的50%。

因而发电企业实施节水及高效用水战略，不仅是电力行业的一个经济问题，更是关系到电力工业持续发展和保证经济和社会快速健康发展的重大社会问题。

本文分析了反渗透系统运行的特点，对制约反渗透系统回收率提高的因素进行了分析，并结合神华亿利煤矸石电厂高效反渗透废水处理工艺系统的应用实例，充分阐述了高效反渗透废水处理工艺系统在工业废水处理中的有效应用。

2项目简介神华亿利煤矸石电厂位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗，该厂安装有4×200MW 空冷发电机组。

采用循环流化床脱硫工艺，由于没有下游用户，电厂各种废水难以处置。

为减少全厂外排废水量，降低单位发电量取水量，电厂实施了废水零排放工程，将各种废水经深度处理后进行回用。

神华亿利煤矸石电厂4×200MW 电厂废水“零排放”工程项目于2009年9月正式开工，2010年6月开始进入调试阶段，2010年9月正式移交生产。

3工业废水处理工艺的选择神华亿利煤矸石电厂高效反渗透废水处理工艺系统主要采用“石灰软化+过滤+离子交换+反渗透”的处理工艺，主要包括废水收集和输送系统、预处理系统、离子交换系统、反渗透系统、RO 浓水回用系统、加药系统、压缩空气系统。

3.1神华亿利煤矸石电厂工业废水种类及特点电厂所排工业废水主要有四类，一类是含油的废水，主要是油库区的含油废水，这部分水水量小，为非连续性工业废水；一类为使用后盐份浓缩的废水，主要是循环水排污水和化学车间的废水；一类为使用后悬浮物增加的水，包括主厂房地面冲洗水和无阀滤池反洗排水；一类为温度较高的锅炉排污水和疏放水。

这四类工业废水目前在电厂管系系统为合流制，也就是目前电厂所有的工业废水都通过总排口排放。

3.1.1含油废水油库区的含油废水由于油的含量较高，处理水量较小，平均仅有1m 3/h，工业废水处理系统将这部分水从工业废水管网中分流出来，单独改造含油废水排放管道系统，将这部分废水就近排放到煤场随煤一起燃烧处理。

3.1.2循环水排污水厂区内的循环水是混凝澄清处理后的黄河水经机械通风冷却塔自然浓缩至1.5～2.5倍后的水，且水中添加了一定量的缓蚀阻垢剂和杀菌剂，连续排放，排污量45m 3/h，部分送至输煤系统和煤场进行冲洗、喷洒、抑尘，剩余部分排至厂区内的工业废水管网。

冷却塔排污水水质见表1。

高效反渗透废水处理工艺在电厂废水零排放中的应用胡小武（神华亿利能源有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯，014300）摘要：工业废水处理工艺系统越来越广泛应用于企业的废水处理中。

神华亿利煤矸石电厂利用高效反渗透废水处理工艺系统，对电厂中的各种工业废水进行处理，从而达到废水再循环利用，实现了废水零排放。

关键词：零排放废水处理火电厂灰水循环冷却水工业废水中图分类号：X773文献标识码：A文章编号：1674-8492（2011）05-092-05第9卷第5期VOL.9NO.52011年10月Oct.20113.1.3水处理车间废水化学车间锅炉补给水处理系统采用超滤、反渗透、离子交换除盐工艺，排水包括反渗透设备清洗水、反渗透浓排水、中和处理后的离子交换树脂再生废水。

清洗水排放量2m 3/h，水质好，回收至冷却塔。

废水排放量46m 3/h，排至厂区工业废水管网。

化学车间排水水质见表2。

3.1.4地面冲洗水和无阀滤池排污水电厂内的无阀滤池需要进行定期反冲洗，用工业水进行反冲洗时将产生一部分废水，折合到小时平均排放量为6m 3/h，悬浮物含量50～100mg/L，其它水质指标同原水水质。

废水排至厂区内的工业废水管网。

主厂房冲洗产生间歇性排水，平均排放量约3m 3/h，排至厂区内的工业废水管网。

3.1.5锅炉排污水和疏水电厂内4台锅炉定期排放污水，平均排放量27.6m 3/h，疏放水平均排放量4m 3/h，水温约110℃，排水水质见表3。

3.2废水处理工艺及设施选择3.2.1废水处理系统的设计原则电厂所排废水为厂内未能重复利用的废水，成分复杂，水质差别较大。

生活污水中有机物含量高，易生化，工业废水中无机盐含量高，有机物含量低，因此将生活污水和工业废水进行分类收集、分类处理、分质回用，废水处理站分为生活污水处理系统和工业废水处理系统。

因生活污水由园区统一处理，本工程只考虑工业废水处理。

3.2.2系统设计进水水质工业废水除盐处理系统进水由循环水排污水、化学车间排污水以及锅炉排污水和疏水组成，其水质分别见前表1、表2。

根据进入废水处理站的排水量加权平均计算的含盐废水混合后的水质见表4，部分指标考虑最差水质。

3.2.3系统设计出水水质出水送入化学车间锅炉补给水处理系统的淡水箱或清水箱，出水水质要求达到离子交换系统的进水水质要求。

根据《工业用水软化除盐设计规范》（GB/T50109-2006），具体水质指标见表5、表6。

表1冷却塔排污水水质项目单位分析结果项目单位分析结果全固形物mg/L 1811.2碱度P mmol/L 1.3溶解固形物mg/L 1786.8Mmmol/L 11.5悬浮物mg/L 24.4硬度总硬mmol/L 8.83二氧化硅mg/L 18.82暂硬mmol/L 钙离子mmol/L 3.67永硬mmol/L 钠离子mg/L 710.8pH 9.13氯根mg/L 178COD M n mg/L 6.67磷酸根mg/L3.0电导率μs/cm2560表2化学车间排水水质项目单位分析结果项目单位分析结果全固形物mg/L 1154碱度Pmmol/L 0溶解固形物mg/L 1136M mmol/L 16.6悬浮物mg/L 18硬度总硬mmol/L 22.23二氧化硅mg/L 34.76暂硬mmol/L 钙离子mmol/L 6.03永硬mmol/L 钠离子mg/L 135.4pH 8.11氯根mg/L 118COD M n mg/L 1.09磷酸根mg/L 0.2电导率μs/cm1798表3锅炉排污水水质项目单位分析结果项目单位分析结果二氧化硅mg/L 2.57碱度P mmol/L 0.8钙离子mmol/L 0.1Mmmol/L 1.2钠离子mg/L 1.03硬度总硬mmol/L 0.17氯根mg/L 4.0暂硬mmol/L 磷酸根mg/L 0.4永硬mmol/L电导率μs/cm78.4pH9.47表4工业废水除盐系统进水水质项目单位分析结果项目单位分析结果全固形物mg/L 1483碱度P mmol/L 0.65溶解固形物mg/L 1462Mmmol/L 16.6悬浮物mg/L 21硬度总硬mmol/L 22.23活性硅SiO 2mg/L 27暂硬mmol/L 钙离子mmol/L 4.9永硬mmol/L 钠离子mg/L 424pH 值8.6氯根mg/L 148COD M n mgO 2/L 3.9全铁mg/L 233电导率μs/cm2180磷酸根mg/L 1.6三价铁mg/L219表5废水零排放处理系统出水水质表6预处理设备出水水质序号项目单位基本设计值1浊度NTU ≤22水温℃5~403COD Mnmg/L ≤24游离氯（以Cl 2表示）mg/L ≤0.15铁（以Fe 表示）mg/L≤0.3序号项目单位基本设计值重力滤池出水浊度NTU ≤5硬度mmol/L ≤2.4弱酸阳床出水硬度mmol/L≤0.1胡小武：高效反渗透废水处理工艺在电厂废水零排放中的应用第5期93··3.2.4工业废水除盐工艺及设施的选择进入工业废水处理站的工业废水，水中含盐量和硬度较高，需要通过除盐处理后回用到锅炉补给水处理系统。

除盐工艺通常采用物理或化学的方法降低或去除水中的绝大多数盐类，以获得纯度较高的除盐水。

除盐方法通常分为蒸馏、离子交换、电渗析、EDI（电去离子）、反渗透。

对于本工程废水零排放系统，要求除盐工艺具有系统可靠、出水稳定、自动化程度高、检修方便和制水成本合理的特点。

蒸馏法由于投资和运行费用均较高，热交换部分宜结垢，运行维护麻烦，一般不采用。

目前，我国常用的除盐工艺主要有离子交换法、电渗析法、EDI技术、反渗透法。

根据这几种工艺方法的特点，本工程采用反渗透脱盐处理工艺。

4高效反渗透技术高效反渗透（HERO）是特殊的反渗透工艺，是常规反渗透工艺的改进，可以很容易处理常规反渗透不能处理的原水，特别是用于各种工业循环废水。

其原理是通过软化工艺去除来水中的硬度，然后再通过脱气去除水中的二氧化碳，加碱将反渗透进水的pH调到8.5以上。

在这种高pH环境下运行，与常规的反渗透相比，HERO增大了SiO2的溶解度，使得回收率能够达到95％。

4.1高效反渗透与常规反渗透比较（见表7）4.2新型抗污染反渗透膜元件—PROC10特点PROC10是由日本电工集团/美国海德能公司研发的一款新型抗污染反渗透膜元件，该膜元件有三项日本电工集团/美国海德能公司专利技术。

（1）高分子聚合技术，平膜致密度增强。

（2）新型给水隔网，大幅度降低系统运行时的压力阻力。

（3）新型端板（ATD），加设端板排气结构，降低反渗透膜元件机械破损概率。

首先，致密度的增加，提高了反渗透膜的脱盐率和化学稳定性，延长了膜的使用寿命。

再次，特殊形状的0.86mm给水隔网大幅度降低了膜元件的压力损失，减少了隔网对污染物的阻碍，从而保证反渗透系统阻力小，少污堵，易清洗，明显改善膜系统前后段的水平衡。

此外，膜元件两侧端板上各增加了6个排气槽，加快了膜元件与压力容器间隙中空气的排除速度，可有效缓解系统启动时瞬时升压对膜系统的产能冲击，降低膜元件发生机械破损的概率。

项目高效反渗透（HERO）常规反渗透（RO）产水回收率高达95%，在废水零排放系统中更具有优势，使得进入蒸发系统的废水量更少，投资及运行费用降低。

＜75%，浓水排放量较大。

预处理系统进水需去除硬度，但对进水中的SDI没有限制。

进水SDI＜5要求严格，预处理需配套投资高的超滤或微滤系统，增加投资，当超滤出问题时，也可以导致反渗透堵塞。

膜的清洗反渗透膜是在高pH环境下运行的，这种环境对于大部分的污染物是属于一种清洗的环境，包括有机污染物，在这种操作条件下，可非常有效地防止这些污染物的污染，因此无需复杂的清洗工艺，减少了污堵。

虽然预处理中超滤系统可去除大分子长链有机物，但小分子的有机物同样可以透过超滤，所以反渗透依然存在有机物污染，还存在硬垢、硅垢、油脂、颗粒物等污染，需进行在线反洗和定期化学清洗，控制复杂。