大沽化临港分厂纯水装置节水优化方案及应用

张明扬，崔浩

（天津大沽化工股份有限公司临港分厂,天津 300000）

大沽化临港分厂纯水装置节水优化方案及应用

张明扬，崔浩

（天津大沽化工股份有限公司临港分厂,天津 300000）

天津大沽化工股份有限公司临港分厂纯水生产装置采用反渗透法生产纯水，原水利用率仅能达到67%左右，其余作为浓水排放，造成了很大的浪费。本文通过对纯水装置生产工艺和数据的分析研究，提出了对装置进行优化的方案，将浓水根据水质进行分类回收处理，实际应用后大大的提高了原水的利用率，取得了很好的经济效益和社会效益。

纯水；原水利用率；超滤；反渗透；浓水回收

本方案通过对临港分厂纯水装置工艺技术和全流程水质的研究分析，对纯水生产过程中产生的浓水进行回收处理后再利用，按照水质将一部分直接用作工艺水补水，一部分经过深处理后作为反渗透产水进行回收利用，从而提高整个纯水装置的原水利用率，节约宝贵的水资源。

1 临港分厂纯水装置工艺流程介绍

根据天津市临港工业区市政供水水质条件和下游精细化工用水要求，临港分厂纯水装置采用由预处理、精处理和后处理系统组成的纯水制造工艺。预处理部分采用超滤膜分离技术（UItrafil-tra⁃tion简称UF），可以有效的去除水中几乎所有的细菌、病毒、胶体等大分子有机物，整个超滤过程动态进行，无滤饼形成，是一个错流过滤的过程，约有8%的原水富集后作为浓水排放，超滤产水送至精处理系统。精处理部分采用反渗透（Reverse Osmosis简称RO）技术，将超滤水中的无机离子及残留的细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除。该过程同样是错流过滤过程，约有25%的超滤水富集后作为浓水排放，RO产水送至后处理系统。后处理系统采用离子树脂交换（混床）技术，去除水中残存的绝大部分阴阳离子，制取纯水。

整个纯水装置的生产流程如图1所示。

2 临港分厂纯水装置原水利用存在的问题

从图1中可以看到，临港分厂纯水装置在生产过程中，主要有三个排水点：UF错流排放、RO浓水排放和混床自用水排放。排水点的位置不同，排出的水质也有较大的区别，需要进行针对性的分析，来进行区分利用。

图1 临港分厂纯水装置生产流程图

2.1 超滤错流排放浓水

超滤错流排放浓水约占超滤装置原水进水量的10%，主要富集了原水中的细菌、病毒、胶体等大分子有机物，水的。改造前，超滤浓水作为污水直接排放到地下雨水管线，未进行任何合理的回收利用。

2.2 反渗透浓水

反渗透浓水约占反渗透装置的25%，纯水装置原水进水量的23%，浓水中富集了大量的无机离子和残留的微量有机物。RO浓水收集到RO浓水箱后，可以用作保安过滤器和超滤装置的反冲洗水使用。但是，保安过滤器和超滤装置的反冲洗用水较少，约占原水总量的2.5%左右，大部分RO浓水到达RO浓水箱后达到溢流液位后进行溢流排放，造成了浪费。

2.3 混床自用水排放

混床自用水来自于混床产水（纯水），主要用途是在混床再生过程中将混床离子树脂冲洗至中性，水质较好，含有少量的盐酸或氢氧化钠（再生药剂）。由于混床再生频率低，混床自用水的量较小，间歇性强，约占原水总量的0.5%左右。改造前，混床自用水作为污水直接排放。

2.4 自清洗过滤器和超滤装置反冲洗水

自清洗过滤器和超滤装置反冲洗水来自于RO浓水，主要用于过滤器的反冲洗，约占原水总量的2.5%左右。反冲洗水在使用中需要添加多种药剂，以清除过滤器和超滤膜表面的杂质、有机物，水质较差，作为排污水直接排放。

总之，在改造前，纯水装置生产过程中产生的浓水基本没有得到回收利用，造成了很大的浪费。经过统计，该部分浓水占到原水总量的33%左右。按照纯水装置日常生产负荷200t/h计算，原水进水量为310t/h，计算可知每年约有97万吨浓水作为废水直接排放，造成了较大的浪费。

3 浓水回收利用方案

通过对纯水装置排放的浓水进行分析，可以得到各处排放浓水的水质，再根据用水需要进行适当处理后合理分配，可以有效的节约水资源，提高水的利用率。排放水质如表1。

表1 临港分厂纯水装置排放水水质一览

对排放水水质进行，结合生产用水要求，我们制定了临港分厂纯水装置的节水优化方案。

3.1 超滤错流排放浓水的回收利用

从表1中可以看到，超滤错流排放浓水水质与原水水质差别不大，主要是水的硬度略有上升，浓水中富集的细菌、胶体、大分子有机物等对水质的影响不大，经过简单的处理即可以达到工艺水的使用要求。实际改造过程中，超滤错流排放浓水通过收集管线集中到新增加的超滤浓水池中，通过输送泵经特殊设计的过滤器过滤后输送到工艺消防水罐回收利用。超滤浓水专用过滤器包含三个有效过滤层，分别为浓水软化层、活性炭吸附层和保安过滤层，可以通过钠离子置换浓水中的钙镁离子降低硬度，通过活性炭吸附其中的细菌、胶体和大分子有机物等，对浓水水质处理效果明显，使占原水量10%的超滤浓水得到了完全的回收利用。

3.2 反渗透浓水的回收利用

临港分厂纯水装置反渗透装置回收率为75%，RO浓水中含有大量的无机离子，浓水的电导率、硬度等指标都数倍于原水指标，故不能直接经过简单处理回用，否则会对生产系统造成较大的影响。参考同行业经验，本方案采用了增加一套RO浓水回收装置的方法，通过对RO浓水进行二次反渗透，进一步增加RO浓水浓缩倍率，提高水的收率。该系统设浓水回收反渗透装置，包括RO浓水箱（原有设备）、反渗透系统、水冲洗系统、管道、阀门与附件、仪表、就地控制盘等。其中RO浓水箱采用原有系统的浓水箱。RO浓水大部分进入浓水回收反渗透系统，经处理后送入超滤水箱；小部分水则用于自清洗过滤器和超滤装置的反冲洗。通过RO浓水回收装置，可以回收约50%的RO浓水，从而将反渗透装置的浓水排放量占原水量比从原来的23%降低至11.5%，大大的提高了水的收率。

3.3 混床排放水的回收利用

在混床再生的过程中，使用的酸和碱在通过树脂床层后互相中和，基本保持中性，且冲洗水量远大于酸碱总量（约100:1），故混床排水的水质较好，可以直接回收利用。但由于水量相对较小，且间歇性较强，故在本方案中，将混床排放水不直接引入纯水装置系统中进行回收，而是收集到超滤浓水池，统一回收至消防工艺水罐，减少了改造成本。

由于用于自清洗过滤器和超滤反冲洗的RO浓水本身水量少，且添加了多种处理剂后水质差，回收成本增加，已经不具有回收价值，故作为废水直接排放。

改造后的临港分厂纯水装置生产流程图如图2所示。

图2 纯水装置生产流程图

4 节水优化方案实施效果

通过本节水优化方案，在纯水装置同样进水量条件下，装置排水量由原来的100t/h下降到了40t/h，产水量由200t/h提高到了230t/h，同时回收工艺水30t/h，使该纯水装置的原水收率由67%上升到83.3%，取得了显著地节水效果。

以稳定运行情况下、每小时生产200t纯水，全年运行8000 h计算，全年可节约原水：（200t/h÷83.3%-200t/h÷67%）×8000h=467,300t，工业用水价格按照7.7元/t计算，可节约成本：467300t×7.7元/t=360万元。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.009

TQ085

B

1008-1267（2015）03-0027-03

2015-03-05

张明扬（1986～），男，本科，工程师，现任职于天津大沽化工股份有限公司临港分厂，主要从事技术管理工作。