超濾+反滲透中水回用工藝解析

一、超濾+反滲透中水回用工藝概述

在當(dāng)今水資源短缺且用水浪費(fèi)嚴(yán)重、利用效率較低的大背景下，中水回用技術(shù)顯得尤為重要。超濾+反滲透中水回用工藝是一種先進(jìn)且有效的水處理方式。我國(guó)人均水資源量約為 2200 m3，僅約為世界平均水平的四分之一，農(nóng)業(yè)用水利用率僅為 40% - 50%，灌溉用水有效利用系數(shù)約 0.4，工業(yè)用水重復(fù)利用率在 20% - 40%，城市供水管網(wǎng)漏水量約占全部供水量的 10%左右，這些數(shù)據(jù)凸顯了水資源合理利用的緊迫性。

超濾+反滲透中水回用系統(tǒng)通常采用預(yù)處理+超濾+反滲透的水處理工藝。以東莞某服裝印染針織造廠的 40 噸每小時(shí)超濾+反滲透設(shè)備中水回用系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水質(zhì)量能滿足車間用水標(biāo)準(zhǔn)要求，還能降低公司運(yùn)行成本。服裝印染針織造廠的洗水和印花廢水污染物成份復(fù)雜，含有大量酸、堿、有機(jī)物及懸浮物等有害物質(zhì)，COD 濃度高，若不處理直接排放會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而該工藝能有效解決這一問(wèn)題。

二、超濾技術(shù)在中水回用中的作用

超濾是中水回用工藝中的重要環(huán)節(jié)。超濾膜工藝對(duì)懸浮物、濁度和有機(jī)物有很好的去除能力。它能基本去除細(xì)菌和病毒等微生物，從而減少消毒劑的使用量。其出水水質(zhì)好且比較穩(wěn)定，能滿足工業(yè)一般性水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

在實(shí)際運(yùn)行中，超濾裝置的穩(wěn)定運(yùn)行需要合格的進(jìn)水水質(zhì)、合適的反洗時(shí)間間隔以及及時(shí)有效的化學(xué)清洗。以大港石化廠中水回用系統(tǒng)為例，超濾前配置自清洗過(guò)濾器，其設(shè)有差壓開(kāi)關(guān)，壓力高時(shí)自動(dòng)反洗，或可定時(shí)反洗，保證過(guò)濾器正常過(guò)濾性能。過(guò)濾器出口設(shè)混熱器，通過(guò)溫度控制回路根據(jù)出水水溫變化調(diào)整加熱蒸汽流量，保證出水水溫恒定。該廠設(shè)置三套 100t/h 超濾，系統(tǒng)為 3 個(gè)系列單元，每系列既能單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)并列運(yùn)行，正常工況下按程控步序自動(dòng)運(yùn)行，包括制水、正沖、反洗、備用、停運(yùn)等環(huán)節(jié)。

三、反滲透技術(shù)原理及在中水回用中的應(yīng)用

反滲透的原理與自然界的滲透現(xiàn)象相反。在自然界，水由濃度低的溶液透過(guò)半透膜流向濃度高的溶液，并在膜兩邊形成滲透壓。而反滲透是通過(guò)人工加壓將水從濃溶液中壓到低濃度溶液中。

在中水回用中，反滲透技術(shù)有著重要作用。膜工藝除了將污水出水處理為供循環(huán)冷卻水外，還可以增加反滲透或離子交換工藝，將再生水進(jìn)一步處理為鍋爐用水，從而替代新鮮水源。以大港石化廠為例，其系統(tǒng)配置 3 套 75t/h 反滲透設(shè)備，設(shè)置為 3 個(gè)系列單元，每系列可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。反滲透系統(tǒng)正常工況下與超濾系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，若超濾水箱滿足液位要求，反滲透裝置也可單獨(dú)運(yùn)行。

四、超濾+反滲透中水回用工藝的水質(zhì)要求及處理效果

不同的中水回用途徑對(duì)水質(zhì)有不同的特殊要求。再生水回用工業(yè)途徑主要分為冷卻用水、洗滌用水和鍋爐用水三大類?；赜盟糜诶鋮s時(shí)，需要控制水中的余氯、有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、懸浮物等指標(biāo)的含量，以降低微生物生長(zhǎng)、結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象等對(duì)冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。若采用冷卻塔以及其他可能使再生水與居民、工人接觸的霧化冷卻方式，則需要控制水中的病原微生物和有毒物質(zhì)含量，以控制污染物所帶來(lái)的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。鍋爐補(bǔ)給水必須是高質(zhì)量的水，與自來(lái)水水質(zhì)一致，回用水進(jìn)入鍋爐前必須要達(dá)到國(guó)家現(xiàn)行的鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

超濾+反滲透工藝在處理水質(zhì)方面效果顯著。超濾膜能去除大部分懸浮物、濁度、有機(jī)物、細(xì)菌和病毒等，反滲透則能進(jìn)一步去除水中的鹽分、重金屬等有害物質(zhì)，使處理后的水質(zhì)達(dá)到不同回用途徑的要求。例如，采用該工藝處理后的水可以滿足工業(yè)一般性用水標(biāo)準(zhǔn)，用于冷卻系統(tǒng)或洗滌環(huán)節(jié)；經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理還能達(dá)到鍋爐用水標(biāo)準(zhǔn)，替代新鮮水源。

五、超濾+反滲透中水回用工藝的控制系統(tǒng)

超濾+反滲透中水回用系統(tǒng)通常采用 IPC+PLC+就地控制方式。以大港石化廠為例，控制室設(shè)置 2 臺(tái) IPC610 研華工控機(jī)，互為冗余，HMI 軟件為 iFix3.0。PLC 采用 MODICON QUANTUM140 系列，PLC1 作為本地分站，對(duì)應(yīng)超濾系統(tǒng)控制；PLC2、PLC3 作為遠(yuǎn)程分站，分別對(duì)應(yīng)反滲透系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)控制。就地設(shè)置 10 臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制柜，直接與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表和設(shè)備連接。

在控制操作方面，所有被控對(duì)象及過(guò)程參數(shù)在水處理控制室內(nèi)通過(guò) PLC - HMI 進(jìn)行集中監(jiān)控，主要工藝系統(tǒng)設(shè)備按程控步序運(yùn)行操作。運(yùn)行人員在控制室內(nèi)以操作員站的 LCD 和操作鍵盤(pán)作為主要監(jiān)視和控制手段，對(duì)控制范圍內(nèi)的系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行啟?？刂撇僮骱瓦\(yùn)行狀態(tài)及過(guò)程參數(shù)監(jiān)視，系統(tǒng)或設(shè)備故障及參數(shù)越限時(shí)自動(dòng)報(bào)警、設(shè)備聯(lián)鎖或系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。也可在 HMI 上進(jìn)行軟手操或在就地控制箱上對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行啟停及開(kāi)關(guān)的操作。

六、超濾+反滲透中水回用工藝的應(yīng)用案例及發(fā)展前景

在實(shí)際應(yīng)用中，超濾+反滲透中水回用工藝已經(jīng)取得了一定的成果。如東莞某服裝印染針織造廠的 40 噸每小時(shí)超濾+反滲透設(shè)備中水回用系統(tǒng)，有效處理了印染廢水，減少了公司運(yùn)行成本，使廢水達(dá)到車間用水標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用。

從發(fā)展前景來(lái)看，隨著水資源短缺問(wèn)題的日益突出和環(huán)保要求的不斷提高，超濾+反滲透中水回用工藝將有更廣闊的應(yīng)用空間。該工藝可以應(yīng)用于更多的工業(yè)領(lǐng)域，如化工、電力等，處理不同類型的廢水，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，該工藝的設(shè)備成本可能會(huì)降低，運(yùn)行效率會(huì)進(jìn)一步提高，從而推動(dòng)中水回用技術(shù)的更廣泛應(yīng)用，為解決水資源問(wèn)題做出更大的貢獻(xiàn)。