反渗透浓盐水及废水零排放技术

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1、反渗透浓盐水等废水零排放处理技术 摘要本文以全新的视觉，探讨了循环冷却水系统在全部采用废水后，运用多功能阻垢缓蚀剂达到高浓缩倍率和零排放的可行性。并对城市生活中水以及城市生活中水、反渗透浓水、循环水排污后的净化水以一定比例混合后进行了模拟阻垢缓蚀试验，得到了满意的效果。试验证明：多功能阻垢缓蚀剂能将循环水中的硬度转变成浊度，通过混凝可以去除；还能为设备预膜，达到高SO42-、高Cl-情况下不腐蚀。关键词全废水、循环水处理、研究1.概述：水是最宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。水资源的保护、利用和研究已经成为当今社会面临的主要课题。我国是水资源缺乏的国家，又是水资源利用率较低的国家。这一

2、矛盾的存在和继续,将对我国经济社会的快速发展形成强有力的制约。因此，节约用水，人人有责，废水利用，势在必行。火力发电厂是用水大户，循环水是节水的主要方面。如何将城市生活中水和反渗透浓水运用于循环冷却水系统，并保证机组的安全经济运行？这将成为用水企业最前沿的技术难题。奥博水处理公司受某热电厂的委托，就城市生活中水利用、反渗透浓水利用、企业废水零排放等重大技术难题进行了深入的研究和一系列试验，获得了技术上的重大突破，取得了模拟试验的成功。有望在工业实验中，得到检验和证明。2. 技术依据：城市生活中水资源化是循环经济的主要项目，然而多家机构的技术方案，缺乏先进性和实用性，不能令用户十分满意。比如：中

3、水通过石灰软化、絮凝沉淀、澄清过滤、加酸调PH值后，作为循环水的补充水，硬度也仅仅降低了2mmol/L，却又增加了水中的SO42-。该工艺仍然延用了40年前的原水预处理技术，工作环境条件差，操作岗位多，工艺复杂，效果并不十分明显，循环水系统仍有结垢和腐蚀的倾向，大量的循环水排污仍是一个难题。再比如：中水经双膜法处理后，纯水作循环水补水，设备运行安全不容置疑。可是，双膜处理产生了30%左右的浓水成了世界性处理难题。该工艺投资巨大，中小企业望而兴叹。邯郸市奥博水处理有限公司集多家公司之长，避其所短，另辟溪径，自行研究开发了多功能阻垢缓蚀剂（专利号200910073943.6）、工业循环水零排放处理

4、系统（专利号201120460708.7）、反渗透浓水零排放药剂及使用方法（专利申请号201210388845.3）等项专利技术，在综合利用废水方面，具有投资费用低，工艺技术简单，废水利用率高，设备运行安全等特点。其技术依据是：当城市中水和反渗透浓水直接补入循环水系统后，在循环水系统投加多功能阻垢缓蚀剂，将结垢物质转变为浊度从而实现循环水系统高倍率运行。该药剂可以为循环水系统设备预膜，有效抵御高CI-、高SO42-的腐蚀，还可以将超饱和状态下析出的结垢物质晶格发生畸变，使其变为水渣，防止了结垢物质在换热设备上的沉积。当循环水达到一定倍率后，排污水经水处理厂絮凝沉淀、澄清过滤后再返回循环水系统，

5、从而实现了废水的充分利用，又保证了循环水系统设备的安全运行。3. 技术路线：城市中水 回水 工业水 加药 浓 再 过滤器 水 生 废 反渗透 水循环水池 换热器 混床 PH调节 清 排蒸汽 水 污 锅炉 水 排污水 反洗水 混 澄 全厂生活废水 凝 清 沉 过 淀 滤 泥 渣4.技术参数：4.1. 已知参数：2150MW供热发电机组。循环水系统保有水量210000m3。循环水量213900m3/h。锅炉补水量40120m3/h。反渗透装置产水率70% 。某市污水处理厂日产中水量12000m3。4.2. 计算参数：反渗透浓水产量1751m3/h。反渗透浓水平均产量38m3/h。循环水系统平均蒸发

6、量=循环水量平均蒸发系数 = 213900m3/h1.3% =361.4m3/h 循环水系统平均排污量=平均蒸发量（浓缩倍率1） =361.4m3/h（31） =180.70m3/h循环水系统平均补水量=蒸发量361.4m3/h+排污量180.7m3/h =542.1m3/h5. 试验程序：5.1.城市中水3.0倍率，30至50ppm药量，进行阻垢试验，选择最 佳药量。5.2.城市中水4.0倍率，25ppm、30ppm、50ppm药量，进行阻垢试验， 选择最佳药量。5.3.城市中水与反渗透浓水以9:1比例混合，进行4.0倍率，30ppm 药量的阻垢缓蚀试验，考察阻垢缓蚀效果。5.4.城市中水与

7、反渗透浓水以8:2比例混合，进行4.0倍率，30ppm 药量的阻垢缓蚀试验，考察其阻垢缓蚀效果。5.5.城市中水、反渗透浓水，上述第四项试验的排污水过滤后的返回水，以5.5：2.0:2.5比例混合后，以40ppm、50ppm、60ppm的药量,4.0倍率进行阻垢试验，以确定最佳药量。5.6.上述第五项试验，50ppm、60ppm药量4.0倍率，进行缓蚀试验， 考察其最佳缓蚀效果。6. 试验水质：6.1. 初始水质： 项目水样碱度（mmol/L）硬度（mmol/L）Ca2+(mg/L)CI-(mg/L)SO42-(mg/L)浊度（NTU）PH值中水9.810.0902983167.57.89浓水

8、12.320.52363547190.248.179:1混合水10.010.81083043586.57.928:2混合水10.312.61163124254.17.95三种混合水10.616.21285607561.528.256.1.1. 中水分析：中水即：城市生活污水，经过某污水处理厂的生化处理后的水，基本符合B类排放标准。水中仍残留一定量的COD、BOD和氨氮，其它溶解性盐类全部存在水中。中水中的主要溶解性盐类为CaSO4 3.3mmol/L，MgSO4 3.3mmol/L，CaCI2 2.2mmol/L，MgCI2 1.1mmol/L，NaCI4.9mmol/L，NaHCO39.8m

9、mol/L。中水中的所有硬度均为永硬，结垢趋势较弱；中水中的腐蚀性阴离子14.9mmol/L，腐蚀因素明显；中水中的碱度是碳酸氢钠含量的显示，所以PH值较高。6.1.2. 浓水分析：浓水，即某热电厂的反渗透浓缩水，含盐量是工业水的3.3倍，除了浊度较低外，其它数值都很高。其中：CaSO4 7.5mmol/L，MgSO4 7.4mmol/L,CaCI2 4.3mmol/LMgCI2 1.3mmol/L,NaCI 4.2mmol/L,NaHCO3 12.3mmol/L。浓水中，所有的硬度都是永硬，腐蚀性阴离子24.7mmol/L，所有的碱度是碳酸氢钠的显示，腐蚀性非常明显，结垢性不明显。6.1.3

10、. 混合水（9:1）分析：混合水（9:1），即九份中水和一份浓水的混合水。混合水水质好于浓水，差于中水。其含盐量为：CaSO4 3.8mmol/L，MgSO4 3.7mmol/L，CaCI21.6mmol/L，MgCI2 1.7mmol/L，NaCI5.1mmol/L，NaHCO3 10.0mmol/L。混合水（9:1）中，所有硬度都是永硬、碱度是碳酸氢钠的显示，腐蚀性阴离子量为15.9mmol/L。腐蚀性非常明显。6.1.4. 混合水（8:2）分析： 混合水（8:2），即八份中水和两份浓水的混合水。混合水（8:2）的水质，除了浊度一项低于混合水（9:1）的水质外，其它各项数值均高于混合水（9

11、:1）的水质。其含盐为CaSO4 4.5mmol/L，MgSO4 4.4mmol/L，CaCI2 1.3mmol/L，MgCI2 2.4mmol/L，NaCI 5.0mmol/L，NaHCO3 10.3mmol/L。混合水（8:2）中，所有硬度都是永硬，所有碱度都是碳酸氢钠的显示，腐蚀性阴离子含量为17.6mmol/L。腐蚀因素非常明显。6.1.5. 三种混合水分析：三种混合水，既：5.5份中水、2.0份浓水与2.5份排污水的过滤水进行混合。其水质中，碱度、硬度、PH值略低于浓水，CI-、SO42-、浊度都高于浓水。其含盐量为CaSO4 6.4mmol/L,MgSO4 9.4mmol/L,Mg

12、CI2 0.5mmol/L，NaCI 15.1mmol/L，NaHCO3 10.6mmol/L。其总含盐量高于反渗透浓水的总含盐量。所有硬度都是永硬，所有碱度都是碳酸氢钠，腐蚀性阴离子总量31.4mmol/L。6.2. 中水阻垢试验：6.2.1. 3.0倍率试验： 项目药量碱度 （mmol/L）硬度（mmol/L）Ca2+(mg/L)CI-(mg/L)SO42-(mg/L)浊度（NTU）PH值物理观察30ppm11.620.3100946884728.77光洁无垢50ppm 11.220.2108934880708.78光洁无垢 试验数据表明：30ppm即可达到中水3.0倍率不结垢；碱度的丢失

13、近三分之二，其中一部分受热后变成了CO2和H2O，丢失的CO32-和丢失的SO42-与丢失的三分之一硬度结合后，形成了水渣，致使循环水的浊度增加了近50NTU。6.2.2. 4.0倍率试验： 项目药量碱度（mmol/L）硬度（mmol/L）Ca2+(mg/L)CI-(mg/L)SO42-(mg/L)浊度（NTU）PH值物理观察25ppm12.423.013611621011101.68.81微垢附着30ppm11.823.49211981003110.39.0光洁无垢50ppm12.025.010012601100113.08.97光洁无垢 试验表明：中水达到4.0倍率时，25ppm药量偏小，

14、不足以将结垢物质的晶格全部改变，产生了微垢。30ppm药量可以使中水达到4.0倍率不结垢。硬度的丢失、SO42-的丢失、碱度的丢失，表明水渣形成后增加了循环水的浊度。6.3. 混合水阻垢试验： 项目水样药量ppm碱度（mmol/L）硬度（mmol/LCa2+(mg/L)CI-(mg/L)SO42-(mg/L)浊度NTUPH值物理观察1#3012.525.688122710131138.8光洁无垢2#3011.723.5100116610071078.7光洁无垢平均值3012.124.694119710101108.8光洁无垢9:1混合水，即九份中水与一份反渗透浓水的混合水。通过30ppm，4.

15、0倍率的阻垢试验，确认无结垢迹象发生。碱度、硬度、SO42-的丢失，证明了已有结垢物质变成了水渣，使得循环水浊度大增。同时也表明了9:1混合水在药量为30ppm时，极限碱度为11.7-12.5mmol/L，极限硬度为23.5-25.6mmol/L，极限SO42-含量为1007-1013mg/L。超过其极限的部分都变成了水渣。6.3.2. 8:2混合水4.0倍率试验： 项目水样药量ppm碱度（mmol/L）硬度（mmol/L）Ca2+(mg/L)CI-(mg/L)SO42-(mg/L)浊度NTUPH值物理观察1#3011.226.8116128610521038.8光洁无垢2#3012.227.

16、01301214993978.7光洁无垢平均值3011.726.9123125010231008.7光洁无垢 试验表明，八份中水与两份浓水混合后，30pp药量可达到4.0倍率不结垢。丢失的碱度一部分成为CO2和H2O，一部分和硬度结合成为水渣。超饱和的SO42-也和硬度结合成为水渣，增加了循环水浊度。6.3.3. 三种水混合，4.0倍率试验： 项目水样药量ppm碱度（mmol/L）硬度（mmol/L）Ca2+(mg/L)CI-(mg/L)SO42-(mg/L)浊度NTUPH值物理观察1#4013.643.8160230212871528.8微垢2#5014.043.41602286128014

17、98.8无垢3#6012.642.7164210012751318.8无垢 三种水的混合水，即中水5.5份、浓水2.0份、排污水的过滤水2.5份。试验结束后，从化验的数据上看不出有什么区别，但从物理观察来判断，1#杯壁有微垢附着，说明40ppm药量不足以全部将沉积物分散到水中。50ppm、60ppm药量是完全能达到无垢状态。6.4. 缓蚀试验： 序号项目123123试片材质HSn701304不锈钢原始重量（g）25.150124.240520.243221.451222.065022.2846试后重量（g）25.148324.236420.239321.449022.061322.2800面积

18、（cm2）28.9928.8827.928.3928.2128.36水质9:18:25.5:2.0:2.59:18:25.5:2.0:2.5失重（g）0.00180.00410.00390.00220.00370.0046试液外观浊度与阻垢试验相同浊度与阻垢试验相同试片外观表面光洁，颜色发乌表面光洁，颜色发乌腐蚀速率0.00010.00030.00030.00010.00030.0004平均速率0.00020.00037. 试验结论：城市生活中水勿需经过深度处理，可直接作为循环水的补充水，30ppm药量可使循环水浓缩倍率达到4.0，实现长期不结垢不腐蚀。城市生活中水与反渗透浓水的混合水，在其比

19、例为9:1或8:2时，同样作为循环水的补充水时，30ppm药量仍能达到4.0倍率，实现长期不结垢不腐蚀。城市生活中水与反渗透浓水作为循环水的补充水，浓缩倍率达到4.0后，排污水经过净化处理后，仍可作为循环水的补充水。当排污返回水比例为2.5，中水比例为5.5，浓水比例仍为2.0时，施加50ppm药量，循环水浓缩倍率达到4.0仍可长期不结垢不腐蚀。8. 机理研究：城市生活中水不作深度处理，一是不增加水中的碱度和硬度。二是不用硫酸调PH值，可大大降低循环水系统结垢和腐蚀因素，有助于系统的安全运行。中水中虽然含有一定量的有机物，但是对循环水影响较小，适度增加杀菌灭藻粘泥剥离剂的用量，就能保证循环水系

20、统的安全运行。反渗透浓水、多种混合水的共同特点是永硬高，浓缩4倍后，形成的水渣多，增加了循环水的浊度。只要合理的投加多功能阻垢缓蚀剂就可防止浊度的沉积，不会形成系统结垢。 通过多次试验，证明了：循环水中的SO42-极限10001200mg/L。超过极限的部分与硬度形成了水渣；循环水中碱度极限值是11.012.5mmol/L，超过极限的部分变成了CO2和H2O，另有一部分与硬度结合形成了水渣；循环水的极限硬度随水质变差和药量增大而有所增加，但一般情况下为30mmol/L，药量特别大时，也能达到43mmol/L；循环水中的CI-在多次试验中，仍未达到溶解极限，根据多年的经验，预计循环水CI-的溶解

21、极限值在3000mg/L左右。循环水的水质越差和浓缩倍率越高，也会使得循环水中的三价金属离子含量越高，同时也使得循环水中的缓蚀预膜剂含量越高。这就使得缓蚀预膜剂和三价金属离子络合的更加充分，使设备预膜更为可靠。试验证明了三价金属离子膜可以抵御高CI-和高SO42-的腐蚀。9. 建议方案：分步实施。城市中水不作深度处理，全部用于循环水的补充水；反渗透浓水资源化，也作为循环水的补充水；循环水的排污水除浊后返回循环水系统，这些技术创新是前无古人的，没有成功案例可作参考。因此，我们在实施废水资源化，循环水零排放的过程中，既要大胆，更要谨慎。要在确保循环水系统设备安全，满负荷运行的情况下，进行分步实施，

22、切实做到前进一步，成功一步，稳定一步，而后再前进第二步，第三步.。首先，实施中水直接作为循环水的补充水，浓缩倍率做到3.0倍率。在三个月时间里，设备运行正常后，可把循环水浓缩倍率提高到4.0，正常运行三个月时间后，可实施浓水作为循环水的补充水。浓水补进循环水系统时，先是与中水以9:1的比例混合，两个月运行正常后，再以8:2的比例进行混合。在中水与浓水8:2混合运行6个月，倍率4.0，循环水系统无结垢无腐蚀状态，机组稳发满发的情况下，可以将循环水的排污水经水处理厂混凝、沉淀、澄清、过滤后，再返回循环水系统，实现真正意义上的废水资源化和循环水零排放。实现废水资源化，循环水高倍率直至零排放是一个系统

23、工程。作为指导水处理技术操作的依据就是三项发明专利和数次的阻垢缓蚀模拟试验。由于污水排放的水质和水量的稳定性差，又由于反渗透设备的运行是非连续性的，受季节性因素影响较大，所以，按照循环水CI-含量和补充水CI-含量去计算循环水的浓缩倍率，是很不准确的事情。怎么办？最好的方法是，做好各种补充水的计量检测工作，同时也做好排污水的计量工作。用补充水量除以排污水量，就是循环水的浓缩倍率，可为循环水的药量调整提供可靠依据。在循环水处理得到高浓缩倍率或零排放时，循环水水质各项数据与结垢时的反应状况是一样的，A、B、C的数值在这里没有任何意义。唯一的监督方法是物理观察和冷却效果的检测。所谓物理观察，就是每天

24、要对冷却塔水泥柱流水的部位细心观察，流水部位发白了，就是结垢了。如果流水部位保持水泥本色就没有结垢迹象。关于腐蚀状况的观察，就是在冷却塔的水池中，放一块钢板，让冷却塔的流水淋到钢板上，钢板上发生了锈斑、锈泡、锈瘤就是腐蚀的迹象，如果钢板没有锈斑、锈瘤等，表明系统没有腐蚀迹象。为了防止结垢和腐蚀问题的发生，要密切关注循环水系统的冷却效果和冷却塔的物理外观。万一发生结垢时，通过加大药量，可把结垢去除掉。万一发生腐蚀，可另外投加缓蚀剂和预膜剂，进行缓蚀预膜。为了防止浊度高影响换热效果，可适当调大循环水流速，或者降低循环水浓缩倍率，增大排污量，经过水处理厂净化后再返回循环水系统。总之，勤观察、勤调整，

25、做好防结垢、防腐蚀、防沉积的思想准备和技术准备，做到有备无患，防患于未然。10. 结束语：城市生活中水、反渗透浓水和循环水排污水回用于循环冷却水系统技术，是一个伟大的创举。首先要解放思想，敢于创新，善于创新。通过创新解决废水资源化问题。同时要谨慎从事，稳中求进，一步一个脚印，在确保机组运行安全、稳发、满发的情况下，逐步实施循环水处理的创新举措。最重要的是把国家利益与企业利益、公司利益处理好，以高度的社会责任感，使命感来做好这一工作，努力成为我国水处理领域和电力行业节水的典范，力争全年节约新水4000000m3。 邯郸市奥博水处理有限公司北京分公司联系电话：18612008933 邮箱：shenz812