反渗透浓水回用的可行性分析

电厂化学水处理排水中，反渗透浓排水约45×104t/a，占化学水处理排水的70%。反渗透系统的浓水大量排放，不仅造成水资源浪费，而且给企业带来很大的废水排放压力。将反渗透浓排水回用为循环水补水，年节约循环水45×104t，年节约生产成本260×104元，具有十分重要的经济和环保效益。

反渗透水处理技术因具有脱盐率高、操作简便和对环境污染小的优点被广泛应用于水处理中。电厂排水主要有循环水排水和化学水处理排水两部分。化学水处理排水中，反渗透浓排水约45×104t/a占化学水处理排水的70%。反渗透系统的浓水大量排放，不仅造成水资源浪费，而且给企业带来很大的废水排放压力。因此，合理利用反渗透浓排水，实现废水回用，具有十分重要的经济和环保效益。

大庆油田电力集团宏伟热电厂化学分厂共有6列反渗透，设计出力为一期4列120 t/h和二期2列100 t/h。为了避免反渗透设备的频繁启停，同时为了冬季防冻，当除盐水补水小于110 t/h时，6列反渗透均采取静压运行方式;当除盐水补水在110～150 t/h时，启动1列反渗透，其余5列静压运行;当除盐水补水在150～200 t/h时，启动2列反渗透，其余4列静压运行。反渗透在运行过程中浓水总排放量约60～80 t/h，通过对不同运行方式下反渗透浓水指标的分析，考虑反渗透浓水回用，作水塔循环水补水是完全可行的。

1 可行性分析

1.1 反渗透浓水特点

装配式建筑墙体在变电站中的实际应用还有很多不足，未完全实现工厂化预制，现场还存在较多的组装和二次饰面装修工作量。要真正实现装配式的理念，今后还应在变电站建设中加大新材料的研究、推广和应用。

表1 反渗透入口水水质

2)反渗透浓水是经过RO装置的出水，含盐量虽然较高，但有害离子如重金属、氨氮、亚硝酸盐等含量不高，色度和浊度几乎为零，有机物含量很低。

3)反渗透静压运行状态产品水回收率(约65%)低于高压泵启动运行状态(75%)，因而静压运行时的浓水含盐量低于高压泵启动运行状态。因受除盐水补水量的影响，长期以来该厂RO运行方式为6列静压运行，或1列启动其余5列静压运行。

反渗透静压运行状态与高压泵启动运行状态浓水指标见表2、表3。

表2 静压运行浓水指标

注：产品水率65%浓水流量按单台计。

表3 启动高压泵运行时浓水指标

注：产品水率75%浓水流量按单台计。

1.2 反渗透浓水回收的可行性

1.2.1 反渗透浓水无结垢倾向

为了防止反渗透膜结垢，在原水进入反渗透装置之前，先经过弱酸阳离子交换器除去硬度和部分碱度，这种方法有效的防止了无机盐在设备和管道中结垢。弱酸阳离子交换器出口水经过反渗透装置后，虽然大部分盐分被截留在浓水中，但浓水中的硬度含量依然很低，这样的浓水不会在回用的管道中结垢，因而具有回收的可行性。

1.2.2 混合循环水补水水质较好

反渗透浓排水总量约60～80 t/h，包括5列静压运行的浓水和1列启泵运行的浓水。宏伟热电厂循环水补水量冬季为120～180 t/h，春秋季为300～350 t/h。因此，即使RO浓排水全部用于循环水补水，在数量上也不能满足要求，还需要补充循环弱酸阳离子交换器出口水，混合后作为循环水补水。春秋季和冬季，RO浓排水分别占循环水总补水量的53%和25%。

表4 循环冷却水水质要求

循环水补水对水质的要求：一是控制硬度、碱度，防止碳酸盐结垢;二是控制氯离子含量，防止发生腐蚀。参照表4中的循环冷却水水质要求[2]，混合浓水后的循环水补水各项指标均远远低于要求，完全可以作为循环水补水回用。

2 浓水回收方案设计

2.1 浓水回用补水系统

反渗透浓水回用是将其作为循环水补水。由于反渗透浓排水本身具有一定的压力，因此不需要外加升压设备，只需将一、二期反渗透浓排水总管与循环水补水出口管连接，见图1。

2.2 合理调整浓水补水量

1)反渗透浓水是经反渗透膜分离出75%淡水后的浓缩水，浓水的碱度、硬度、氯离子、总固体含量均是入口水的3倍[1]。宏伟热电厂反渗透入口水(表1)是经高效过滤器及弱酸阳离子交换器处理后的产品水，含盐量较低，所以浓排水的含盐量一般小于800 mg/L。

2.3 混合浓水后的循环水高浓缩倍率运行方式

2.3.1 超声波除垢

混合浓水的循环水水质在有超声波除垢装置的循环水系统中，无需任何处理，完全可以满足高浓缩倍率的运行要求。

2.3.2 硫酸加水质稳定剂

在没有超声波除垢装置的循环水系统中，混合浓水后的循环水水质由于碱度稍高，采用硫酸加水质稳定剂的处理方法，可使循环水在高浓缩倍率下运行。

2.3.3 通过现场试验确定混合补水后的浓缩倍率

混合浓水的循环水水质由于碱度稍高，在现运行方式下，要保持高浓缩倍率运行，需要加入硫酸降低循环水碱度，通过试验确定浓缩倍率。

3 经济效益分析

回用浓水按生水计，单价5.65元/t，浓水年排放量45×104t，年节约补水费254.25×104元;中和池排水泵功率30 kW，出力70 t/h，电价0.3448元/kWh，年节约电费7.66×104元，年总节约费用约260×104元。

4 结论

通过分析反渗透浓水指标，说明反渗透浓水用做水塔循环水补水是完全可行的，既能废水利用，又能确保热力设备安全经济运行。反渗透浓水回用，是企业在水资源利用和环境保护方面的巨大进步，循环水总运行成本及废水排放成本明显降低，具有显著的经济效益和社会效益。

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