传统RO膜制脱盐水的有效改造

宋钒

摘要：目前大多数工厂制脱盐水均为传统的RO膜制水工艺运行，做为传统的RO膜制水工艺中也确实有着比较好的有点，例如原水品质要求不高，操作方便，人员少等优点。随着科技技术的发展传统RO膜制水工艺的缺点显现出来，得水率低，酸碱消耗高等缺点。新兴工艺的诞生不仅继承了原有RO膜工艺的有点，在此基础上将RO膜的劣势通过新技术逐一解决。

关键词：RO膜 EFDT制水工艺

一、现状情况

某公司在主装置项目建设初期由于工艺的需要，选择了传统RO膜制水工艺。脱盐水装置工艺采用陶氏“精砂过滤器+叠砂过滤器+超滤+反渗透+混床”处理处理的方法，设计为两套110m³/h脱盐水装置，最大生产能力为220 m³/h，一开一备。在用水紧张的情况下，可同时使用。初期运行期间，RO膜工艺运行良好，脱盐水合格率、制水成本在技术控制指标内。随着长周期的运行RO膜的制水工艺的劣势逐渐凸显出来，由于脱盐水装置原有流量计计量不准确，分别对脱盐水进出口总管重新安装流量计，从更换流量计之后根据流量计计量统计数据来看，平均使用脱盐水量为95t/h，装置平均出水率只有63%，制水成本较高。且脱盐水装置在冬天气温较低的时候，除需要用蒸气将原水温度升高外，还存在超滤化学清洗周期存在过短的情况，因此，对于其长周期运行的稳定性存在一定的风险。

二、改造前技术论证及考察

为解决这类问题，经过了解现阶段化工园区用的较好的为EFDT制脱盐水工艺。某公司派出技术人员到化工园区内企业进行调研和考察。原水水质对比：均为同一家某供水公司提供的中水。脱盐水质量情况：A化工企业生产的脱盐水水质电导率在5us/m以下，PH在8左右，其他指标基本类似，比目前RO系统出来的指标低较多（RO系统出水指标电导率设计为2——5us/cm，目前实际值为30——40us/cm），可以减缓混床压力，提高混床运行周期，也就是说，EFDT装置生产的脱盐水，能够改善当前脱盐水站运行状况。从A化工了解的情况来看，阴阳床再生频率为50小时左右，每次产生量在4500吨/次，再生时间3.5小时左右，再生时的酸碱消耗：22%盐酸4.68吨，32%氢氧化钠1.72吨，再生时的污水量80-100吨，再生的排污水数据如下：

分析项目	检验结果
PH值（25℃）	2.55
电导率	5.59us/cm
浊度	0.85NTU
总铁	0.08mg/l
氯离子	1156.15mg/l
钙硬度	102.59mg/l
COD	17.3mg/l

年排污水量(按平均50小时再生一次，运行时间为8000小时，则每年再生次数为160次)为12800-16000m³，脱盐水出水率为96%。阴阳床采用同时再生，再生后的污水排入小的污水池内，后打入大污水池进行统一处理。设备检修及维护：过滤纤维以及阴阳树脂厂家保证的使用周期为八年，树脂运行2年左右，根据实际情况，会进行一次由厂家提供技术支持的清洗，确保树脂运行正常。A企业DCS操作界面较为简单，全程自动操作，一名主操操作即可完成整体装置的运行、再生，现场占地面积小，主要设备较为简单。从A化工企业EFDT装置了解的情况来看：EFDT装置出水率高，排污量少；工艺流程简单，操作方便；树脂及滤芯使用周期长；装置占地面积小。由于A化工企业没有混床，某公司增加混床，相应的排污量会有所增加，总体得水率会有所下降，但是混床的负荷会下降很多，混床再生次数会大大减少。采用EFDT装置，主要加还原剂，比膜系统使用药剂少，受药剂加入量影响较少，且现场实际控制量也就减少，减轻员工的负担。采用EFDT装置，虽再生频繁，其正常状况下再生时间需3.5小时，但现有储水装置满足目前工艺条件下的生产需求比较紧张，还需要加一个储水装置。

经过考察和对比气体现有技术，某公司最终确定采用EFDT制脱盐水工艺。拥有EFDT工艺的浙江某公司采用的是采用合同能源管理模式，进一步降低某公司的投资费用。结合现有RO膜制脱盐水工艺，增加利旧设备降低前期投资，同时为了避免EFDT装置出现问题，目前的RO膜制脱盐水装置继续保留以防万一。最终确定某公司技术改造后的EFDT工艺流程为设计负荷130m3/h，负荷运行范围80%～120%。根据原水水质，以及我公司对水量、水质的要求，工艺流程如下：原水箱（原有）→EFDT纤维过滤器→EFDT阳床→脱碳器（原有）→EFDT阴床→混床（原有）→脱盐水箱。原水预处理，采用1台设备直径Φ2200mmEFDT纤维过滤器，单台出力130m3/h，周期48h。当过滤器运行压差、周期制水量或出水浊度达到规定值时，即需要对过滤器进行反洗，将粘附在滤料表面的杂质剥离出去，使过滤器恢复原有的过滤性能，反洗时间一般在15～30min。EFDT纤维过滤器出水进入EFDT阳床。设置EFDT阳床1台，设置EFDT阴床1台，单台出力130m3/h，制水周期24h。即Hw/H－DEG－OHw/OH－串联系统（注：Hw－弱酸阳离子交换树脂，H－强酸阳离子交换树脂，DEG－脱碳器，OHw－弱碱阴离子交换树脂，OH－强碱阴离子交换树脂）。EFDT阳床直径Φ2600mm，装填专用阳树脂。经过EFDT纤维过滤器处理过的原水进入EFDT阳床，水中的重碳酸硬度首先被弱酸树脂吸附，然后经由强酸树脂，将水中剩余的钙、镁、钾、钠等阳离子吸附除去。出水水质呈酸性，进入脱碳器。EFDT阴床直径Φ2800mm，装填专用阴树脂。水中的氯离子、硫酸根、硝酸根、硅酸根和残余的碳酸氢根被阴树脂吸附除去。配置酸储罐、碱储罐、酸计量箱、碱计量箱、酸喷射器、碱喷射器各一台，用于系统再生，计量箱容积满足每次再生用量；EFDT阴、阳床再生废液，通过地沟排至中和水池。EFDT工艺运行后脱盐水质量指标大幅度降低，可以看出一级脱盐出水已经接近二级脱盐指标，可大大降低混床负荷，有效的延长混床再生周期。

三、技术改造后装置运行情况

装置运行后，根据数据统计综合分析各类指标和节约成本。现有脱盐水装置的吨水成本为9.56元，年运行成本为726.56万元；浓水回收利用的吨水成本为7.32元，年运行成本289.872万元；EFDT的吨水生产成本5.75元，年运行成本437万元。EFDT脱盐水系统每年节约运行成本233.776万元。浓水回收利用工艺，装置运行时必须与现有脱盐水膜工艺装置同时运行；两套装置运行成本为726.56+289.87-383.4=633.03万元。仍然比EFDT装置运行成本高196.03万元。如若只与现有装置相比，则EFDT装置每年可节约成本为726.56-437=289.56万元。与某公司实施浓水回收项目后的脱盐水系统相比，仍有较为明显的成本下降。按EFDT每年节约成本289.56万元计算，不到两年即可收回投资。现有装置设计时，考虑子公司脱盐水的正常使用量为89—103m3/h,若其正常使用脱盐水和将其蒸气凝液部回收进某公司，脱盐水使用量变化不大，若子公司脱盐水用量较少，且蒸气凝液全部回收，装置脱盐水的单位成本均会有所增加。EFDT 脱盐水系统出水能够保证纯水质量电导率＜2µS/cm ，SiO2≤20ug/L，质量优于现有的反渗透出水，可大大降低混床精脱盐的运行压力，保证最终出水满足后续生产需要。目前某公司脱盐水正常用量在95-100m3/h，最大可达到120m3/h-130 m3/h EFDT脱盐水系统规模可满足现有生产需要，并充分考虑了M装置提升改造项目以及子公司凝结水回收量变化对除盐水需求的影响。同时，改造项目对现有反渗透工艺脱盐系统没有实质性改变，现有脱盐系统可作为备用，确保EFDT脱盐水系统异常时能够满足生产需要。

四、结论

EFDT脱盐水系统作为一项新型的脱盐技术，近几年在国内几十家企业中得到应用，显示了优异的出水水质，并且有设备数量少、废水排放量小、电耗低、运行成本低等优势。EFDT高效脱盐工艺作为一项新型的除盐水技术，有对传统离子交换系统的改造，也有对膜技术除盐系统的改造。EFDT脱盐工艺技术利用，可通过能源管理合同，对降低的运行费用，与合作单位采取一定年限的分成比例，合作单位以此收回投资和一定的效益，公司也获取一定利益，对公司投资来说是小风险或零风险。综上，脱盐水工艺改为EFDT脱盐水系统，从已有的业绩来看技术成熟可靠，能够有效降低生产成本，减少公司废水排放量，具有较好的经济效益。