（环境工程专业论文）膜技术在中水回用中的应用研究.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 试验结果及论证表明，采用“杀菌一脱气一机械混凝澄清一多介质过滤一超滤( u f ) 一两级反渗透( 两级r o ) 脱盐一连续电去离子脱盐( e d i ) ”这一多级水处理技术工艺， 对中水进行再处理后的产品水，可用做超高压发电锅炉的补给水；采用“杀菌一脱气一 机械混凝澄清一多介质过滤一超滤( u f ) 一一级反渗透( 一级r o ) 脱盐 水处理技 术工艺对中水进行再处理后的产品水，可用于热电厂对外供热热网的补给水；采用“杀 菌一脱气一机械混凝澄清一多介质过滤一杀菌 对中水进行再处理后的产品水，可用 于电厂循环冷却水系统的补给水。 关键词：膜技术，中水回用，锅炉补给水 a b s t r a c t t h et e s tr e s u l ts h o wt h a tt h e g e r m i c i d a - - - 。d e g a s s i n g l - c o a g u l a t i o na n dc l a r i f i c a t i o n - - 。 m u l t i - m e d i u mf i l t r a t i o n ，u f r o ( t w o s t a g e ) 一e d i ”m u l t i s t a g ew a t e rt r e a t m e n t t e c h n o l o g yc r a f t a f t e rt r e a t m e n t e dc a n u s ef o r t h eu l t r a h i g hv o l t a g ee l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n b o i l e r sw a t e r ；u s et h e g e r m i c i d a - - d e g a s s i n g l + c o a g u l a t i o na n dc l a r i f i c a t i o n + m u l t i m e d i u mf i l t r a t i o n u f - - r 0 + e d i ”t ot r e a tt h er e c l a i m e dw a t e rc a n u s ef o rt h eh e a t e x c h a n g en e t w o r kw a t e ro f h e a ta n dp o w e rp l a n t u s e g e n n i c i d a - - d e g a s s i n g l c o a g u l a t i o na n dc l a r i f i c a t i o n - - m u l t i - m e d i u mf i l t r a t i o n - - - g e r m i c i d a t ot r e a tt h er e c l a i m e d w a t e rc a nu s ef o rt h em a k eu pw a t e ro fc i r c u l a t i o nc o o l i n gw a t e r h ef e n g y u a n ( p o w e rp l a n tt h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f c h e ny i n g m i n g k e y w o r d s ：m e m b r a n e ，m u n i c i p a ls e w a g e ，p o w e rp l a n t ，f e e d w a t e r 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 试验结果及论证表明，采用“杀菌一脱气一机械混凝澄清一多介质过滤一超滤( u f ) 一两级反渗透( 两级r o ) 脱盐一连续电去离子脱盐( e d i ) ”这一多级水处理技术工艺， 对中水进行再处理后的产品水，可用做超高压发电锅炉的补给水；采用“杀菌一脱气一 机械混凝澄清一多介质过滤一超滤( u f ) 一一级反渗透( 一级r o ) 脱盐 水处理技 术工艺对中水进行再处理后的产品水，可用于热电厂对外供热热网的补给水；采用“杀 菌一脱气一机械混凝澄清一多介质过滤一杀菌 对中水进行再处理后的产品水，可用 于电厂循环冷却水系统的补给水。 关键词：膜技术，中水回用，锅炉补给水 a b s t r a c t t h et e s tr e s u l ts h o wt h a tt h e g e r m i c i d a - - - 。d e g a s s i n g l - c o a g u l a t i o na n dc l a r i f i c a t i o n - - 。 m u l t i - m e d i u mf i l t r a t i o n ，u f r o ( t w o s t a g e ) 一e d i ”m u l t i s t a g ew a t e rt r e a t m e n t t e c h n o l o g yc r a f t a f t e rt r e a t m e n t e dc a n u s ef o r t h eu l t r a h i g hv o l t a g ee l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n b o i l e r sw a t e r ；u s et h e g e r m i c i d a - - d e g a s s i n g l + c o a g u l a t i o na n dc l a r i f i c a t i o n + m u l t i m e d i u mf i l t r a t i o n u f - - r 0 + e d i ”t ot r e a tt h er e c l a i m e dw a t e rc a n u s ef o rt h eh e a t e x c h a n g en e t w o r kw a t e ro f h e a ta n dp o w e rp l a n t u s e g e n n i c i d a - - d e g a s s i n g l c o a g u l a t i o na n dc l a r i f i c a t i o n - - m u l t i - m e d i u mf i l t r a t i o n - - - g e r m i c i d a t ot r e a tt h er e c l a i m e d w a t e rc a nu s ef o rt h em a k eu pw a t e ro fc i r c u l a t i o nc o o l i n gw a t e r h ef e n g y u a n ( p o w e rp l a n tt h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f c h e ny i n g m i n g k e y w o r d s ：m e m b r a n e ，m u n i c i p a ls e w a g e ，p o w e rp l a n t ，f e e d w a t e r 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文膜技术在中水回用中应用研究， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：日 期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文：学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方 式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 华北电力大学t 程硕士学位论文 引言 中国是水资源贫乏国家，人均水资源很少，水是现代生活和工业不可缺少的命脉， 节水是我国基本政策。在水资源越来越紧张形势下，中水回用成为主要节水措施之一。 目前大多数城市中水用于灌溉，绿化等；用在高压锅炉补给水的还很少，膜技术的发展 使得中水回用于电厂补给水变为可能。 大连淡水资源比较匮乏，正在建设的大连某热电厂4 1 3 5 m w 超高压中间再热抽 汽供热发电机组所需的工业用水来源，将全部采用中水。 目前膜处理技术已广泛应用于水处理、医药、石油化工、饮料、食品、电子等 行业。超滤在水处理方面的应用之一是给水的深度处理，即传统水处理后加膜；应 用之二是用超滤直接替代传统的混合、反应、沉淀和过滤等水处理单元。 该热电厂是由中国电力投资公司和大连市建设投资公司共同出资规划兴建的热电 联产项目，热电厂一期工程将安装2 1 3 5 m w 超高压中间再热抽汽供热发电机组，最 终规模按4 x1 3 5 m w 超高压中间再热抽汽供热发电机组规划兴建。 热电厂建成后，生产所需的工业用水量将达2 0 0 0 0t d ( 热电厂一期工程工业用水 量) ，鉴于大连地区淡水资源的匮乏的现状，对于热电厂建成后生产所需的工业用水量， 市政不可能再批工业用水指标，必须考虑开发利用其它水源的可能。按照大连市政府的 指示，并经过详细调研论证，拟定采用经大连马栏河污水处理厂处理后的中水作为热电 厂生产所需的工业用水水源。能否将中水经再处理后，成功地用做热电厂锅炉、热网和 循环冷却水系统的补给水，是热电厂能否兴建的关键。 火力发电厂或热电厂全部采用中水作为电厂的工业水源，在国内外电力行业中尚 属新兴的应用领域，可供参考和借鉴的实例较少，为确定中水经进一步处理后，作为热 电厂工业用水( 包括锅炉补给水、热网补给水和循环冷却水) 的可行性和可靠性，热电 厂组织了国内几家规模较大，业绩较好的水处理公司，以大连马栏河污水处理厂的中水 为水源，进行了为期6 0 天的中水回用中型试验。此次共有三家水处理公司参与了中水 回用中试。 我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为2 8 0 0 0 亿立方米，占全球 水资源的6 ，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2 3 0 0 立方米，仅为世界平均水平的1 4 、美国的1 5 ，在世界上名列1 2 1 位，是全球1 3 个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用 的淡水资源量则更少，仅为1 1 0 0 0 亿立方米左右，人均可利用水资源量约为9 0 0 立 方米，并且其分布极不均衡。到2 0 世纪末，全国6 0 0 多座城市中，已有4 0 0 多个 华北电力人学t 程硕十学位论文 城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达1 1 0 个，全国城市缺水总量为 6 0 亿立方米。 据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年 加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源 短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁 到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。 水利部预测，2 0 3 0 年中国人口将达到1 6 亿，届时人均水资源量仅有1 7 5 0 立 方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7 0 0 0 亿至8 0 0 0 亿立方米，要求供 水能力比现在增长1 3 0 0 亿至2 3 0 0 亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利 用水量上限，水资源开发难度极大。成为影响我国经济社会可持续发展的一个重大 问题。 近来一种新的预处理技术应用到废水的反渗透工艺上，它由可反洗的中空纤维 超滤膜组成。中空纤维超滤膜出水的胶体和悬浮物含量比传统的预处理工艺低很 多，使反渗透膜的污染速度大幅下降，延长了反渗透膜的寿命，降低了运行成本。 为此采用超滤技术作为反渗透的预处理。 循环冷却排污水含盐量较高，要回收利用，需对其进行脱盐。目前可用于脱盐 的工业化方法主要有蒸馏法、离子交换法、反渗透法和电渗析法等【7 】。 蒸馏法的主要优点是不受水中含盐量的限制，设备容量大，适用于有余热可利 用的场合，多设于沿海的火力发电厂、核电站。其缺点是盐水蒸发浓缩器在国内尚 无生产厂家，需从国外引进，设备费用相当高；系统设备、管道的结垢与腐蚀严重 p 】。因此，蒸馏法在处理大量循环排污水方面没有经济性可言。离子交换技术是一 种较成熟、应用最为普遍的技术。但离子交换法处理高含盐量水再生频繁，要消耗 大量酸、碱，运行费用高；产生大量酸、碱再生废液，造成二次污染。 反渗透法和电渗析法属于膜分离技术，膜技术具有设备简单、体积小、操作程 序单一、分离系数较大、节能、高效和无二次污染等优点。但电渗析器只能除去带 电离子，且极易受到胶体物质的污染，设备投资较大。反渗透在国内发展迅速，国 产化程度相对较高，反渗透无需酸碱，不产生酸碱废水，运行成本较前三种方法都 低。为此，采用反渗透对循环排污水进行脱盐处理【3 】。 2 华北电力人学丁程硕士学位论文 第一章膜技术及其发展 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术，三十 年来取得了令人瞩目的巨大发展。据有关文献估计，今天的分离膜世界市场规模已达到 每年2 0 亿美元以上。表l 和图1 分别给出了按分离原理和按被分离物质的大小区分的 分离膜种类，从中可以看出，除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技 术均可应用到石油、天然气及石油化工行业中去。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液 体分离膜之一，在分离膜领域内占有重要地位。 表i按分离原理分类的分离膜 膜的种类膜的功能分离驱动力透过物质被截留物质 多孔膜、溶液的微 水、溶剂、溶 微滤压力差悬浮物、细菌类、微粒子 滤、脱微粒子解物 脱除溶液中的胶溶剂、离子和 蛋白质、各类酶、细菌、 超滤压力差 体、各类大分子小分子病毒、乳胶、微粒子 反渗透脱除溶液中的盐类无机盐、糖类、氨基酸、 压力差水、溶剂 和纳滤及低分子物b o d 、c o d 等 脱除溶液中的盐类离子、低分子无机盐、尿素、尿酸、糖 透析浓度差 及低分子物物、酸、碱类、氨基酸 电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子 溶液中的低分子及 压力差 渗透气体蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液 溶剂间的分离浓度关 气体、气体与蒸汽 气体分离浓度差易透过气体不易透过气体 分离 1 9 5 3 年美国佛罗里达大学的r e i d 等人最早提出反渗透海水淡化，1 9 6 0 年美国加利 福尼亚大学的l o e b 和s o u r i r a j a n 研制出第一张可实用的反渗透膜。从此以后，反渗透 膜开发有了重大突破。膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到用表面聚合技术 制成的交联芳香族聚酰胺复合膜。操作压力也扩展到高压( 海水淡化) 膜，中压( 醋酸 纤维素) 膜，低压( 复合) 膜和超低压( 复合) 膜。8 0 年代以来，又开发出多种材质的 纳滤膜。 膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势。除了传统的中空纤维式、卷式、管式 及板框式以外，又开发出回转平膜、浸渍平膜式等。工业上应用最多的是卷式膜，它占 据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场。中空纤维膜在海水淡化应用中仍 华北电力人学t 程硕士学位论文 占有很高的份额。今天世界上反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。 目前世界最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑拿州的同产水量为2 8 万吨的 运河水处理厂，最大的反渗透海水淡化装置，位于沙特阿拉伯，日产水量为1 2 8 万吨。 最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州，日产水量为3 8 万吨。 l o c 曩1 0 。嘲l o 6 4 1 自1 nl o 。$ c 1 1 m1 0 。镰l o 。恤 孔径 i ii l i i 1 a251 0 a2 05 01 0 0 a2 0 05 0 0 1 0 0 0 a2 0 0 0 5 0 0 01 p m2 5 o p ，n 。 l i iili l liii ii 茹二l i 、一。艘 -lll 卜b 像3 a 蔗拜 一荟 油曩大蕾 分离醇象 岛f 2 9 )o h 褚清 塑壹 萎 毳麓 蜃蕾 h c 力o ( ( 3 3 2 )意： 置 毒种 一 化 簟璋 c a 2 白藏 誓 l饿滤( m f )i l超谴( m f )i 分离法 i 蚺造( n f ) i t 体分离液体分离 夏謦透( r o ) 1 l渗透 化隳ii 透析胰e oi l璇滤隳m f 分离膜 i超馥胰( u f ) l 的种类 l 纳滤( n f ) l l i 气体磅膏壤ii 反渗透接r oil豳壁过滤i l l 膏 变换接i e mil一般过滤i l 图1按分离物质大小分类的分离膜 我国从6 0 年代中期开始研制反渗透膜，与国外起步时间相距不远，但由于原材料 及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。 相比面言，我国的超滤、微滤膜研制虽晚于反渗透，始于7 0 年代，但目前已发展到数 百个生产厂。虽然有品种少、质量、性能不够完善等问题，但因价格低廉，不仅有效地 阻挡了国外同类产品的大量流入，而且也扩大了应用范围。 国内反渗透应用始于7 0 年代后期，最早多限于电子、半导体纯水，8 0 年代以后逐 渐扩大到电力及其它工业，9 0 年代起在饮用水处理方面获得普及，现在反渗透已进入到 家庭饮用纯水。最近三年是反渗透应用大发展阶段。根据保守的估计，各种反渗透膜元 件1 9 9 7 年的国内销售额在l 1 5 亿人民币左右。随着国内几条引进生产线的陆续开工 生产，预计今后国产反渗透膜的市场份额会有上升。纵观国内反渗透应用市场，有以下 几个特点： 1 大型反渗透装置集中于锅炉补给水用途 据不完全统计，我国己建成和在建的1 0 0 吨小时以上的反渗透装置已超过5 0 套， 2 华北电力大学上程硕士学位论文 但除少数电子等行业以外，大多数都集中于锅炉补给水用途。最早是火力发电厂，后来 扩展到炼油、石化、化肥、化工等行业。其中最大规模为6 0 0 吨小时，估计本世纪内 会出现超过1 0 0 0 吨小时的超大型反渗透水处理装置。国内在此领域已积累了丰富的设 计、施工和运行经验，现国内承建过1 0 0 吨小时以上规模反渗透装置的水处理工程公 司己超过1 0 家。 2 饮用水处理应用限于中、小规模 在国外，1 0 0 0 1 0 0 0 0 吨小时规模的超大型反渗透或纳滤装置多用于城市供水系 统，而国内在饮用水用途的反渗透装置还都是数十吨小时以下的中、小规模。随着经 济发展和膜技术的普及，这一领域的应用前景很大。 3 油田用水及废水处理应用还有待开发 由于这一领域的应用技术难度较高和经济成本原因，目前国内还处于研究、开发阶 段，伴随石油工业发展和水再利用、环境保护呼声日益高涨，膜技术大量进入这一领域 已为时不会太远，对膜厂家和工程公司也是一个商业机会。 4 纳滤膜应用刚刚开始 纳滤膜在饮用水净化处理，污、废水排放处理，各种水溶液的浓缩与精制领域的优 越性虽然已逐渐为人们所认识，但由于膜成本较高的和应用经验不足，国内在此领域还 刚刚起步，预计今后会有很大发展。 华北电力人学j ：程硕十学位论文 质 第二章大连污水处理厂城市污水处理技术及“中水 水质 2 1大连马栏河污水处理厂城市污水处理技术工艺概要及中水水 大连马拦河污水处理厂是大连市利用世界银行贷款兴建的城市污水二级处理厂，设 计处理水量为1 2 0 0 0 0t d ，采用德国德利满污水处理工艺对城市工业污水进行二级处理， 其污水处理工艺为： 城市污水一级处理( s 3 d 沉淀池处理) 城市污水一2 5 m m 粗格栅一1 0 m m 细格栅一s 3 d 沉淀池( 含曝气、气浮除油、 除沙、除污泥功能) 一2 m m 细格栅一一级处理出水； 城市污水二级处理( b i o f o r 生物滤池处理) 一级处理设备出水一c n 池( 除有机物及降解有机物) 一n 池( 除氨氮及降解有 机物) 一接触池( 加氯杀菌) 一二级处理出水。 设计的污水处理厂对城市污水进行二级处理后的出水( 中水) 标准列于表2 。 表2 大连马拦河污水处理厂中水水质标准 项目b o d sc o d c ， s s n h 3 _ - n 类别 m g lm g 1 ,m g , lm g l 。 城市污水2 1 64 8 03 5 0 一级处理水产水1 3 l2 9 31 6 8 2 9 二级处理水产水l o4 01 05 2 2 中水水质跟踪检测分析结果、难溶盐类结垢倾向的分析 2 2 1 中水水质跟踪检测分析结果及分析 中水的水质及水质变化如何，对将来该热电厂化学水处理工程中水处理技术工艺和 水处理设备的如何组成至关重要。为给热电厂化学水处理工程设计及水处理设备、系统 的选择提供可靠的技术支持，我们于“中试”前及“中试 期间，对马栏河污水处理厂 的中水水质进行了分析检验，中水水质的分析检验结果( 所采集到数据的范围及平均值) 列于表3 。 4 华北电力人学t 程硕十学位论文 表3 大连马拦河污水处理厂“中水”水质全分析结果 。 数值数值 数值范围平均值 数值范围平均值 啦围 迫 项目项目 全崮形物( m g l ) 4 2 1 ，一1 0 5 55 2 2 7 0 o h 。( m g l ) 未检出未检出 溶解【司形物( m g l ) 3 9 6 1 0 2 35 0 2 8 0 c 0 3 2 。( m g l ) 未检出未检出 灼烧减量( r a g l ) 1 5 4 2 9 42 2 0 0 0 h c 0 3 ( m g l ) 6 1 0 1 2 89 5 2 悬浮物( m g l ) 4 5 3 21 5 8 6 c 0 2 ( m g l ) 浊度( n t u ) 2 0 7 5 3 22 2 0 s 0 4 2 。( m g l ) 5 3 5 3 5 0 87 6 9 0 电导率( 2 5 )4 7 0 2 1 5 0 9 2 7 c i - ( m g l ) 6 4 4 5 0 1 3 0 2 p h ( 2 5 ) 6 4 6 - - - 6 9 6 n 0 3 。( m g l ) 3 5 - 1 2 0 6 2 2 全硬度( m m o l l ) 3 0 0 6 8 03 9 5 s 2 。( m g l ) 0 0 0 9 0 0 1 70 0 1 4 全碱度( m m o u l )1 0 0 1 9 01 5 6 s i 0 2 ( 全) ( m g l ) 1 0 8 2 6 3 41 5 7 3 c a 2 +( m m o i l )2 o o 4 1 5 s i 0 2 ( 活) ( m g l ) 9 2 3 2 4 5 81 3 8 l m 9 2 + ( n a _ r n o l l ) 0 7 1 6 0 s i 0 2 ( 胶) ( m g l ) 0 7 7 - - 一5 5 01 9 2 n a + ( r a g l ) 4 5 - 一1 3 8 9 8 2 总磷( r a g l ) 0 4 - - 9 3 65 0 0 全铁( m g l ) o 1 8 1 2 40 2 6 c o d r a n ( m g l ) 3 8 4 - 1 1 8 4 8 4 a 1 3 + ( r a g l ) o 0 1 7 - - 一0 0 3 80 0 2 5 c o d c ，( r a g l ) 1 4 0 5 9 2 2 4 4 1 n h 3 n ( r a g l ) 0 2 8 5 2 0 0 6 7 b o d 5 ( r a g l ) 4 1 4 - - 9 1 35 2 4 b a 2 + ( r a g l ) 0 016 o 0 2 70 0 1 8 t o c ( m g l ) 4 7 8 26 5 s p ( r a g l ) 0 4 4 - 1 1 0 o 5 9 含油量( r a g l ) o 0 8 1 0 40 5 4 m n 4 + ( r a g l ) 0 0 3 - 0 0 7 20 0 5 2 余氯( r a g l ) 0 0 2 1 2 00 0 8 说明： ( 1 ) 中水回用中试开始后检测t o c ，频率为1 次周； ( 2 ) 表中数据为中水水质劣化时的测试结果( 判定为周期性海水倒灌所至) 。 分析所有对中水的水质的检测结果及通过对污水处理厂所进行实地考察，可以得 出： a 当污水处理厂的水处理设备正常运行期间，污水处理厂的中水水质与表l 中所舰 定的指标比照时，可以得到保证；中水中的强酸根离子( c l 、s 0 4 2 、n 0 3 - ) 在跟踪检 测期问变化幅度较大；当污水处理厂的水处理设备正常运行期间，除水中的污染物质参 量( c o d c ，、b o d 5 、氨氮和总磷等物质) 外，中水中溶解盐类( 各种离子) 的含量及变 化幅度与地表水或地下水相比较，并无显著性差异； b 根据中水回用“中试”期间对中水水质的跟踪检测，中水水质受海水倒灌的影响 5 华北电力人学一l ：程硕士学位论文 一般发生在农历月初或月中旬的海洋大潮汐期间。受海水倒灌的影响，污水处理厂 水处理设施的出水质量明显下降，海水的倒灌对中水水质的影响参量主要体现为电导 率、含盐量、n a c l 、c o d 和n h ，n 的数值；与污水处理厂的水处理设备正常运行期 间出水( 中水) 水质相比较，海水倒灌期间，中水的电导率上升达1 5 0 ；c o d c ，值上 升约1 3 0 ；n h 3 n 值上升达4 0 0 ：c i 上升达5 0 0 ；中水水质受海水倒灌的影响时 间一般持续2 天左右，之后中水水质可恢复正常。 2 2 2 中水中难溶盐类结垢倾向的分析 采用反渗透法进行水的脱盐处理时，由于反渗透膜对水中的c 0 2 的透过率几乎为 1 0 0 ，而对水中的“易成垢离子”( 如c a 2 + 、m g + 、8 0 4 2 一等) 的透过率几乎为零；因 此，给水被浓缩时( 如果反渗透设备的回收率为8 0 ) ，浓水的浓度约为进水浓度的4 倍或更高，将会导致反渗透设备浓水侧p h 值升高和“难溶离子”浓度的增加。这样， 极易造成“难溶化合物”在反渗透膜上的析出，“难溶化合物”反渗透膜上的析出，不 仅可造成膜的损坏，同时将使反渗透膜的透水率和脱盐率下降；又因如有c a s 0 4 、s r s 0 4 、 b a s 0 4 一类物质在反渗透膜上析出，还将造成膜的化学清洗困难，危害性更大。 为确定采用中水作为反渗透设备的给水，且在已确定的反渗透设备回收率的条件 下，中水中“易成垢离子”的存在能否有在浓水及反渗透膜上析出“难溶化合物 的倾 向，我们针对中水中b a 2 + 、s r 2 + 、m n 4 + 等含量的现状，对浓水及反渗透膜上析出“难溶 化合物”的倾向进行了计算分析。 2 2 2 1 反渗透设备中常见的难溶盐c a c 0 3 析出的倾向 多年来反渗透脱盐运行经验表明，反渗透设备中难溶盐c a c 0 3 必须达到一定过饱和 度，即离子浓度的乘积超过其溶度积k s p 许多倍( 需大3 5 倍以上) ，才会析出沉淀：判 定水中c a c 0 3 析出的倾向，可用朗格旱尔指数( l s i ) 来近似判断。采用表2 中的分析 数据，用l s i 判定中水通过反渗透脱盐处理时，难溶盐c a c 0 3 析出倾向的计算结果如下。 朗格里尔指数l s i = p h - - p h s 其中p h s = ( 9 3 0 + a + b ) 一( c + d ) 式中：a = ( 1 9 t d s 一1 ) 1 0 b = 一1 3 2 x l g ( t + 2 7 3 ) + 3 4 5 5 c = l g c a z + 一o 4 d = l g j d 当l s i 0 时水中有c a c 0 3 析出的倾向 计算时取t d s ，c a 2 + ，j d ，p h 数据的最大值，最大值的时候若没有c a c 0 3 析出的 6 华北电力人学j ：程硕士学位论文 倾向，则其他数值时也不会有析出倾向。 计算得出ta = 0 2 ；b = 2 0 8 ；c = 1 9 2 ：d = 1 9 7 l s i = 6 9 6 7 6 9 = - - 0 7 3 k s p 难溶盐从水中析出 i p b = k s p 为该难溶盐的饱和溶液 i p b k s p 为该难溶盐的不饱和溶液，难溶盐不能从水中析出 为防止难溶盐在r o 膜上析出，要求i p b 一 0 8 k s p 计算时候基础数据取全部分析结果的平均值。设定反渗透系统回收率为8 0 ； 设定c p r 为1 1 3 7 华北电力人学：i ：程硕+ 学位论文 取 c a 2 + = 3 1x1 0 - 3 m o l l ； b a 2 + = 3 9x1 0 7m o l l s r 2 + - - - - 2 5x1 0 5m o i l s 0 4 2 = 1 3 5x1 0 3m m o l l 则：c a s 0 4 析出的倾向 c f = 1 1 3 1 ( 1 一o 8 ) = 5 6 5 c a 2 + b - 3 1x1 0 3 x 5 5 6 = 1 7 2 x1 0 - 2m o l l r s 0 4 2 b = 1 3 5x1 0 - 3 x5 5 6 = 7 5x1 0 - 3m o l l i p b = 1 7 2 x1 0 _ 3 7 5 1 0 _ 3 = 1 2 9 x1 0 5m o l l c a s 0 4 的k 印= 2 5 x1 0 _ 4 i p b 小于o 8 k s p ，浓水中没有c a s 0 4 析出。 b a s 0 4 析出的倾向 b a 2 + b - 3 9 x1 0 - 7 x 5 5 6 = 2 2 x1 0 - * m o l l s 0 4 2 b = 1 3 5 x1 0 - 3 5 5 6 = 7 5 x1 0 - 3m o l l i p b = 2 2x1 0 _ 6 7 5 1 0 - 3 = 1 6 5x1 0 8m o l l b a s 0 4 的k 印= 2 0 x1 0 _ 1 0 i p b 大于o 8 k s p ，浓水将有b a s 0 4 析出倾向。 s r s 0 4 析出的倾向 r s ? + b = 2 5 x1 0 - 5 x 5 5 6 = l a x1 0 _ 4m o l l $ 0 4 2 。 b = 1 3 5 1 0 _ 3 x 5 5 6 = 7 5 x1 0 - 3t o o l l i p b = l a x1 0 _ 4 x 7 5 x1 0 - 3 = 1 0 5 x1 0 - * m o l l s r s 0 4 的k - - 6 3 x1 0 - i p b 大于o 8 k s p ，浓水中将有s r s 0 4 析出。 计算结果表明，在中水中“易成垢离子 的含量如表3 所示的情况下，当反渗透设 备的回收率为8 0 时，无论是否考虑浓差极化的影响，反渗透膜上设备没有难溶化合物 c a s 0 4 析出的倾向；但有难溶化合物b a s 0 4 、s r s 0 4 析出的倾向。因此，在将来实际的 全膜水处理工程应用时，必须考虑反渗透设备的加阻垢剂处理。 8 华北电力大学上科硕：卜学位论文 第三章中试水处理设备的技术参量及水处理系统流程 3 1 各公司中试水处理系统中各类水处理设备的技术参量 各水处理公司依据将来大连该热电厂化学水处理工程的实际需要和大连马拦河污 水处理厂的中水水质技术条件，分别配备了各自的“中试”水处理设备及水处理流程的 多级组合。各公司所采用的中水回用“中试”水处理系统中各类水处理设备的技术参量 列于表4 。 表4 各水处理公司中试主要水处理设备技术规范及参量 、公司 甲水处理公司乙水处理公司丙水处理公司 类别 、 瑟番 项目技术参量项目技术参量项目 技术参量 、 类别 超f s f c 2 2 5 l h 一1 0 6 0 s f p 2 6 6 0 u f 膜型号u f 膜型号u f 膜型号 1荷兰n o r i tp i 瓜o t e c 公司o m e x 公司 供应商供应商供应商 公司产品 产品产品 2 膜组件面积 3 5 m 2 膜组什面积 5 0 m 2膜组件面积3 6 m 2 支 3 运行方式内压式运行方式内压式运行方式外压式 滤4排列方式 卧式排列方式立式排列方式并联、立式 4 支( 3 支运 5 膜数量1 根膜数量1 根膜数量 行1 支反洗) 0 0 5 - 6 运行压力运行压力 o 3 m p a运行压力0 4 m p a 0 3 m p a 0 0 0 5 运行压差 7运行压差0 2 m p a运行压差 0 2 5 m p a o 2 m p a ( 跨膜) 0 0 5 - - - 8反洗压力反洗压力 o 2 4 m p a反洗压力 o 1 m p a 0 2 m p a 0 0 5 - 9反洗压差反洗压差 o 2 0 m p a反洗压差 0 1 m p a 0 1 5 m p a 1 0运行流量1 4 4 2m 3 m运行流量1 8 4 5m 3 m运行流量 4 5 m 3 m 错流或死端错流或死端 1 1 过滤方式过滤方式过滤方式 死端过滤 过滤 过滤 1 2 过滤周期 l o 3 0m i n过滤周期3 0 6 0m i n 过滤周期 3 0 6 0m i n 1 3 反洗时间1 次6 0s反洗时间1 次4 0 9 0s反洗时间 1 次6 0s 9 华北电力人学j ：程硕+ 学位论文 进水p h 值进水p h 值进水p h 值范 1 44 1 l2 l ll 1 0 范用范围围 1 5运行水温5 4 0 运行水温 4 0 运行水温 5 - - - 4 0 1 6产水率9 0 9 5 产水率 8 5 9 0 产水率9 0 9 5 s d l l 5 3 1 7产水水质 s d i l 5 3 产水水质产水水质 s d i l 5 3 浊度 o 5 n t u 续表4各水处理公司中试水处理设备技术规范及参量 、 公司 、 甲水处理公司乙水处理公司丙水处理公司 谈别 、 设备 、项目技术参量项 目 技术参量 项目技术参量 类别 b w 3 0 4 0 0l f c i 4 0 4 0b w 3 0 3 6 5 f r r o 膜型号r o 膜型号r o 膜型号 l 美国d o w s e s a p 2 - 4 0 4 0 美国d o w s 供应商 供应商供应商 公司 美国海德能公司 2 膜组件厩积 3 7 i n 2 膜组件面积 8 5 f t 约7 5 m 2膜组件面积3 3 9m 2 支 3 排列方式卧式，一段排列方式 2 2 1 1 排列方式一级两段 4 膜数量1 根膜数量1 2 支膜数量3 支 5 运行压力 o 8 2 0 m p a运行压力 4 1 4 m p a 运行压力 4 1 5 m ：p a 级 6 运行流量 o 8 1 2m 3 m运行流量3 6 m 3 m 运行流量 3m 3 m 7 单膜回收率 7 1 5 单膜回收率 1 0 1 5 单膜同收率 1 0 - - 一1 5 反 8 系统同收率 6 0 8 0 系统回收率 5 0 9 0 系统回收率 6 0 7 5 9 运行水温 5 - - - 4 0 运行水温 l 4 5 运行水温 5 - 4 5 渗 1 0进水s d i l 5 4 进水s d i l 5 4 进水s d i l 5 5 1 1 进水游离氯 0 1 m g l 迸水游离氯 9 8 9 9 5 2 0 0 hs c m b w 3 0 - 4 0 0t p c4 8 2 1 u l pc p a3 l r o 膜犁号 美国d o w s r o 膜型号美国科氏 l 的膜型号美国海德能 级公司( k o 四) 公司公司 l o 华北电力大学工程硕士学位论文 2膜组件面积3 7 m 2膜组件面积8 5 f t 约7 5 m 2膜组件面积3 7 2 m 2 支 反 3排列方式卧式、一段排列方式l 1 1排列方式级两段 4膜数量l 根膜数量6 支膜数量2 支 渗 5运行压力o 8 2 0 m p a运行压力 2 4 m p a 运行压力 4 1 5 m p a 6 运行流量 0 8 1 7m 3 i l运行流量4 0 m 3 l l 运行流量 3 m 3 m 透 7 单膜回收率7 1 5 单膜回收率 1 0 - 1 5 单膜回收率1 0 - - 1 5 8 系统同收率8 0 9 0 系统同收率 5 0 9 0 系统回收率8 5 9 0 进水p h 值进水p h 值范进水p 8 值范 9 4 l l3 1 l3 1 0 范围围围 l o运行水温 5 一4 0 运行水温5 - 一4 5 r 运行水温5 - 4 5 l l产水电导率 l o | is c m 产水电导率 l o us c m 产水电导率 1 0 us c m 续表4 各水处理公司中试水处理设备技术规范及参量 公司 、甲水处理公司乙水处理公司丙水处理公司 类别 、 搀番、 、项目技术参量项目技术参量项目技术参量 类别 e d i 模块型号 c e d i l x 1 0 模块型号 x l 一5 0 0 0模块型号o m e x e l l l 心l o 1 供应商美国i o n p u r e供应商e l e c l r o p u r e供应商o m e x 公司 膜2模块数量l模块数量l模块数量l 3运行压力0 2 0 7 m p a 运行压力 0 4 m p a运行压力 9 0 回收率 9 0 回收率 8 0 9 5 6运行水温5 4 0 运行水温 5 3 5 运行水温 5 - 4 0 进水p h 值进水p h 值进水p h 值 74 l l5 , - - 9 56 5 - 9 范围范围范围 进水电导进水电导进水电导 8 4 0 us c m 3 0 us c m 2 0 ps c m 率率 奎 9进水t o c 0 5m g l进水t o c o 5m g l进水t o c o 5m g l o 5m g l 1 0 m g l 2 m g l 1 0进水硬度 进水硬度进水硬度 以c a c 0 3 计以c a c 0 3 计以c a c 0 3 计 华北电力人学t 程硕十学位论文 根据进水电导根据进水电导 根据进水电导率 1 1 产水水质产水水质 室 产水水质率 1 0 m q c n l 1 0 m q - c i n5 mq c l n 加药量4 倍于u f加药量4 倍- f u f 产水中游离氯的 以r o 进水余 产水中游离氯的 n a h s 0 3n a h s 0 3n a h s 0 3 1 含量，设定为2氯约为零约 含量，设定为2 加药系统加药系统加药系统 m g l ，加药点u f3 - s m g lm g l ，加药点u f 产水处。产水处。 根据进水水质 根据进水水质一 阻垢剂加 根据迸水水质设一般3 m g l ， 阻垢剂加药阻垢剂加药 般l 2 m g l ，设 2 定为3 m g l 。加设定为3 m g l ， 药系统系统系统 定为1 6 m g l ，加 药点u f 产水处。加药点u f 反洗 加药点u f 产水处。 产水处。 调整二级r o 药调整二级r o 进 n a o h 水p h 值7 5 进水p h 值 调整二级r o 进 n a o h7 5 - - 9 0 ，设定n 枷 水p h 值7 5 - 9 0 ， 设3 9 - 0 ，设定为2 0 0 加药系统 加药系统 为5 1 0 m g l ， 加药系统加药点级r o 产 m g l ，加药点一 加药点级r o水。 备级r o 产水。 产水。 加药量设定为 加药量设定为加药量5 0 u fn a c l ou fn 砌。 5 1 0m g l ，加 u fn 犯l o 1 0 0 m g l ，设定为 4 2 0 0 m g l