某锌冶炼动力厂脱盐水系统技术改造及扩容方案设计

刘艳丽，杨晓松，刘峰彪，赵志龙

（北京矿冶科技集团有限公司，北京100160）

1 项目概况

河南某锌冶炼厂配套的动力厂原有除盐水系统规模为80m3/h，水源采用当地自来水，为了节约用水且合理利用雨水及河水，预将水源改为地表水，且系统规模增至200m3/h。鉴于此，本方案本着节水节能，尽可能高效地利用水资源，以减少系统废水排放量和运行费用为原则，并充分考虑与原有系统的衔接以及在改造期间的保障性供水进行方案设计。

原工艺流程如图1 所示。

图1 原工艺流程图

2 方案设计基础

2.1 水质、水量

设计水质为当地水库水，根据业主提供的水质报告，系统地表水电导率按900μs/cm，进水浊度按20NTU 考虑。

系统最终规模为：200m3/h。

2.2 设计产水水质

产水电阻率≥5.0MΩ.cm（电导率≤0.2μs/cm），SiO2≤20μg/L，硬度~0。

3 工艺流程

工艺流程如图2 所示。

现有除盐水系统采用“双介质过滤器+反渗透+两级混床工艺”，水源为本厂地下水，水质稳定，维护良好。但现水源改为地表水，与地下水相比，水质受环境因素影响比较大，如气温、雨季、水体生物污染等因素，都会导致地表水水质恶化[1]。因此，在脱盐预处理工艺中必须考虑这些因素。本系统推荐采用“双介质过滤器+超滤+反渗透+纯水反渗透+混床工艺”，具体如下：

图2 脱盐水系统技术改造及扩容工艺流程图

①采用双介质过滤器+超滤作为脱盐系统的预处理工艺，对于地表水水质波动比较大，且地表水中的小颗粒物质，如胶体、细菌等，双介质过滤器截留效果很差，难以保证出水水质。因此，还需要在双介质过滤后考虑精度更高的处理办法，本方案推荐采用超滤，超滤的作用是进一步去除悬浮物、胶体、黏泥、微生物、大分子有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质，出水SDI＜3 甚至更低。

②采用双级反渗透作为预脱盐工艺，一般反渗透脱盐率为97%～98%，以进水以900μs/cm 为例，出水电导率一般在30μs/cm 左右，再加上水中CO2的影响，对混床来说离子负荷比较高，原系统采用的是反渗透后增加脱气塔以及两级混床设计，但在系统水源变化后，单级反渗透出水水质波动可能会比较大[2]。例如，在夏季地表水温较高时，反渗透的脱盐率会下降，混床进水含盐量增加，再生周期变短，水耗和药耗增加。

为提高反渗透产水质的稳定性，可考虑增加一纯水反渗透，即将反渗透产水再通过一反渗透提纯处理。在现有条件下，即使水源水质有所波动，出水电导仍可以保证在5μs/cm左右，保证后续混床的稳定运行，而且此时两级混床设计改成单级，原有混床串联运行改为并联运行，新系统不用再增加混床设施。

③系统的节水措施。由于目前水资源比较匮乏，取水及排污费用越来越高，提高系统水利用是必要的措施，根据本系统的特点，本方案提出以下几点节水措施：

将系统的双介质过滤器的反洗水和超滤的反洗水收集起来，经过一体化净水器处理，回收大部分的反洗废水，减少取水量；

将纯水反渗透的浓水收集返回超滤产水箱循环利用，同时，将前端反渗透浓水收集，通过调节pH 和投加专项阻垢剂，再回收一部分水。

通过采取以上节水措施，即使出现地表水水质变化较大的情况，预计系统回收率仍可以达到77%以上。

4 公用工程

取水量260m3/h，系统排水60m3/h；装机负荷～650kW，运行负荷～480kW；系统占地～40m×30m。

5 运行成本分析

运行成本主要包括电费、药剂、耗材（滤芯、膜元件）、人工等直接运行成本，系统年运行时间按8000h 计，电费按0.6 元/度计，药剂及耗材按市价计，直接运行费用如下：电费约1.60元/m3；药剂费约0.40 元/m3；膜更换费约0.50 元/m3；人工约0.20 元/m3，总计运行费用约2.70 元/m3。

6 结论

本改造方案充分考虑水源变化带来的水质波动影响，利用现有脱盐水系统处理设施，采用“双介质过滤器+超滤+反渗透+纯水反渗透+混床工艺”方案，改造后产水水质、水量可以满足企业用水需求，产水回收率可达77%以上。本方案实施后可以减少企业对地下水的开采，提升企业水资源总体的循环利用率，具有良好的社会环境及经济效益。