冶金行業水處理工藝設計及應用事項

  我國是個缺水的國家，隨著社會經濟的發展，城市規模和數量迅速擴大，水資源短缺的局面也日趨嚴峻。國家提出發展低碳循環經濟的目標，冶金行業作為用水大戶，應該在生產過程中建立中水回用系統，使中水成為城市綠化、道路澆水、生活雜用、鍋爐補給和工業冷卻等主要水源。某公司是以鉭鈮為主，集采、選、冶、深加工一體綜合發展的冶金企業。公司擬建一套中水回用設施，主要用于鍋爐用水和冷卻用水。設計產水量為25m3/h，進水為污水處理站達標排放的廢水，水質要求見表1。

1.工藝流程及設備選型

  根據冶金廢水特點以及處理后達到鍋爐用水和冷卻用水對水質、水量的要求，采用“預處理系統+反滲透系統+EDI系統”組合的工藝處理該種廢水。

  工藝流程示意如下：原水池+原水泵+多介質過濾器+活性炭過濾器+軟化過濾器+保安過濾器+高壓泵+1級反滲透裝置+中間水箱+2級高壓泵+2級反滲透裝置+純水箱+供水泵+EDI裝置+超純水箱

  該處理工藝與傳統工藝相比獨特之處在于精處理系統采用了EDI裝置。EDI（電去離子）是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的純水制造技術。EDI系統主要是在直流電場的作用下,通過隔板的水中電介質離子發生定向移動，利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質進行提純的一種科學的水處理技術。它具有無需酸堿再生，操作連續、簡單等優點。已在制備中水的系統中逐步代替混床作為精處理設備使用。

  EDI裝置與傳統混床技術相比，具有以下先進性：

  （1）出水水質具有最佳的穩定度；

  （2）模塊化生產，并可實現全自動控制；

  （3）不需酸堿再生，無污水排放；

  （4）不會因再生而停機；

  （5）無需再生設備和化學藥品儲運；

  （6）設備結構緊湊，占地面積��；

  （7）運行成本和維修成本低；

  （8）適應惡劣環境的工業化設計。

1.1預處理系統

  預處理系統包括原水池、原水泵、多介質過濾器、活性炭過濾器、軟化過濾器等。原水泵用于對原水箱內的水進行提升，以滿足后級過濾器及反滲透高壓泵的進水壓力，采用立式多級離心泵，多介質過濾器在工藝中主要用于去除水中的懸浮物和膠體。過濾器設計流速為12-15m/h，過濾器內裝礫石承托層、石英砂及無煙煤多種介質及粒徑的濾料，上層無煙煤，下層石英砂，墊層為礫石層，該過濾器上層為無煙煤濾料，粒徑較大，下層為石英砂濾料，粒徑較小，因此該過濾器較其它過濾器具有更大的載污空間，且具有多個過濾介面，接近理想過濾器，具有截污能力強，產水量大等特點。

  活性炭過濾器在工藝中主要吸附水中的有機物、余氯及部分鐵、錳�；钚蕴窟^濾器設計流速為12～15m/h，過濾器內設多種粒徑的石英砂墊層及具有很強吸附能力的101滲銀滅菌型活性炭，由于該活性炭滲銀，可抑制水中微生物的生升及繁殖，以免反滲透膜元件受有機物的污染。軟化過濾器是采用離子交換法，把硬水變為軟水。當硬水經過軟化器內特選納型樹脂時，水中鈣鎂會被納型樹脂吸收而稀放出納離子，再用飽和鹽水再生可反復使用。

  保安過濾器選用濾芯精度為5um，在工藝中主要用于截留前置管道，設備中可能泄漏的機械雜質或破裂的活性炭顆粒，以防前級過濾器泄漏的機械雜質損壞及阻塞RO膜元件。

1.2反滲透系統

  反滲透系統包括二級反滲透裝置、高壓泵、清洗系統和阻垢劑加藥裝置。反滲透是一種以高于滲透壓的壓力作為推動力，利用選擇性膜只能透過水而不能透過溶質的選擇透過性，從水體中提取淡水的膜分離過程。膜元件由反滲透膜導流布和中心管等制作而成，將多根RO膜元件裝入玻璃鋼耐壓容器內，組成RO組件。經反滲透處理后的出水，去除了絕大部分無機鹽、幾乎所有的有機物和微生物，從而確保了本系統產品水的高質量、高品質。

  反滲透清洗系統由清洗水箱、清洗水泵和清洗過濾器組成，在系統中主要用于反滲裝置膜元件的清洗，當反滲透裝置運行流量或壓力下降10%時應配套相應的藥劑進行清洗，反滲透裝置的清洗為分段清洗。阻垢劑加藥裝置包括機械隔膜計量泵和溶藥箱，用于確保反滲透濃水側不發生結垢現象。

1.3EDI系統

  EDI系統包括供水泵和EDI裝置。供水泵為EDI裝置提供動力，采用立式多級離心泵2臺，一備一用，EDI裝置的核心部件為EDI模塊，其設計參數是保證EDI裝置整體運行性能的關鍵。板框式EDI模塊簡稱板式模塊，它的內部部件為板結框工結構，主要由陽、陰電極板板、極框、離子交換膜、淡水隔板、濃水隔板及端板等部件按一定的順序組裝而成。

2.工藝設計及注意事項

  （1）系統主體件均選用進口材料，性能安全、可靠。

  （2）通過調節中水的物理化學狀況，采用多介質過濾器、活性炭過濾器、軟化過濾器組合工藝，有效地對廢水進行初步的處理。

  （3）阻垢劑加藥裝置使進水郎格里爾指數在＜2.8以下，確保反滲透濃水側不發生結垢現象。

  （4）反滲透主體設備選用美國公司生產的高脫鹽率、低壓BW30-400-8040芳香族聚酰胺膜元件，該膜元件屬節能型低壓膜，是世界上最先進的卷式RO膜元件，具有結構緊湊，產水量大，脫鹽率高，操作壓力低，耐細菌侵蝕性好，適用PH范圍廣的優點。

  （5）EDI模塊采用進口模塊，具有穩定度強、精度高，體積小、重量輕、功耗低等特點。

  （6）系統采用集中控制方式，PLC微機控制，液晶顯示屏顯示，設備運行、監視等常數設置等具有清晰的工藝流程畫面，動態顯示運行常數及水質變化情況。

3.結論

  （1）采用預處理+二級反滲透+EDI裝置組合工藝在冶金行業中水回用技術上完全可靠。

  （2）對冶金工業廢水的回收利用，可減少廢水的排放量，并可使廢水資源化，是實現水資源可持續利用的有效途徑之一，可以促進低碳循環型產業發展。

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