離子交換分離技術(shù)論文(2)
離子交換分離技術(shù)論文篇二
膜分離和離子交換組合技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析
摘 要:由于膜分離和離子交換組合技術(shù)在環(huán)境友好,運(yùn)行成本方面相對(duì)于其他工藝系統(tǒng)較有優(yōu)勢(shì),在石油化工項(xiàng)目脫鹽水站設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。反滲透膜法處理工藝在除鹽上的高效、能耗低,受原水水質(zhì)影響小等優(yōu)點(diǎn),并采用高壓泵的變頻拖動(dòng),以混床替代 EDI 裝置等有效措施,極大地推動(dòng)了此水處理工藝的應(yīng)用范圍。該文從工藝系統(tǒng),設(shè)備選型、材料選擇、控制系統(tǒng)、廢水排放等幾個(gè)方面介紹了膜分離和離子交換組合技術(shù)的設(shè)計(jì),分析了此種工藝的特點(diǎn),能夠滿(mǎn)足出水水質(zhì)、環(huán)境友好、運(yùn)行成本的要求。
關(guān)鍵詞:水處理系統(tǒng) 膜分離和離子交換組合技術(shù) 超濾 反滲透 混床
中圖分類(lèi)號(hào):TQ028.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2015)06(c)-0120-02
常見(jiàn)的脫鹽水站水處理方案主要有純離子交換技術(shù),膜分離和離子交換組合技術(shù)以及全膜法。純離子交換技術(shù)運(yùn)行中缺點(diǎn)較多,人員操作頻繁,勞動(dòng)強(qiáng)度大;對(duì)環(huán)境的污染大,這種水處理方式已經(jīng)逐漸被淘汰。全膜法作為一種比較先進(jìn)的新技術(shù),其主要優(yōu)點(diǎn)保證水質(zhì)的連續(xù)穩(wěn)定,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,易于安裝、操作和維護(hù)。但全膜法中的EDI膜成本較高。
膜分離和離子交換組合技術(shù),主要工藝流程為超濾+反滲透(RO)+混床,從綜合效能上擇優(yōu)搭配膜分離技術(shù)和離子交換技術(shù), 有效地減少了廢酸堿的排放,降低了水耗、電耗,使水處理工藝更趨合理,更為高效、節(jié)能和清潔。該文以某石化項(xiàng)目脫鹽水站設(shè)計(jì)為例,對(duì)膜分離和離子交換組合技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析。
1 系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)及工藝流程
根據(jù)全廠脫鹽水負(fù)荷情況,需第一脫鹽水站提供脫鹽水正常量為:350.295t/h,最大量為:542.295t/h(包括PTA裝置峰值用量),考慮適當(dāng)?shù)挠嗔亢竺擕}水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模按500t/h,同時(shí)該項(xiàng)目設(shè)置兩臺(tái)容積為1500m3的脫鹽水箱用于當(dāng)PTA裝置出現(xiàn)沖洗等間斷最大負(fù)荷時(shí)調(diào)峰用。
1.1 系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)
系統(tǒng)進(jìn)水為某凈水廠出水,其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。
1.2 工藝流程
根據(jù)產(chǎn)品水水質(zhì)要求及脫鹽水站進(jìn)水水質(zhì)分析,本脫鹽水站采用的工藝流程如下:
自管網(wǎng)來(lái)的0.5MPa的新鮮(生產(chǎn))水==>原水箱==>超濾供水泵==>生水加熱器(冬季用)==>自清洗過(guò)濾器==>超濾裝置==>超濾水箱==>反滲透供水泵==>保安過(guò)濾器==>反滲透高壓水泵==>反滲透裝置==>脫碳塔==>中間水箱==>中間水泵==>混合離子交換器==>脫鹽水罐==>脫鹽水泵==>用戶(hù)
2 工藝特點(diǎn)
2.1 預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理系統(tǒng)主要由原水箱,超濾供水泵、自清洗過(guò)濾器、超濾系統(tǒng)組成。
自清洗過(guò)器設(shè)置4套,其過(guò)濾精度≤100μm,單臺(tái)產(chǎn)水量180 t/h,采用質(zhì)量可靠的疊片式過(guò)濾器。
超濾裝置包括超濾設(shè)備本體、超濾反洗系統(tǒng)、超濾化學(xué)增強(qiáng)反洗、超濾的化學(xué)清洗系統(tǒng)等。超濾裝置設(shè)置為4套,采用立式結(jié)構(gòu),每套凈產(chǎn)水量(不含自用水)163t/h。超濾系統(tǒng)出水管上設(shè)有取樣接口。取樣點(diǎn)的數(shù)量和位置能有效的診斷并確定系統(tǒng)的運(yùn)行情況。每套超濾系統(tǒng)出水管上設(shè)有供SDI取樣的接口和取樣閥門(mén)。超濾系統(tǒng)出水母管上設(shè)有自動(dòng)總排水閥。反洗系統(tǒng)采用恒流量調(diào)節(jié),設(shè)置超壓保護(hù)。
通過(guò)預(yù)處理,能有效去除細(xì)小顆粒、懸浮物、微型顆粒及部分有機(jī)物。
2.2 反滲透系統(tǒng)
反滲透系統(tǒng)包括阻垢劑加藥系統(tǒng)、還原劑加藥系統(tǒng)、保安過(guò)濾器、反滲透高壓水泵、反滲透裝置、RO清洗裝置、沖洗水泵等設(shè)備及相關(guān)的管道和儀表。
反滲透系統(tǒng)設(shè)置4套,每套凈產(chǎn)水量為130t/h。反滲透清洗裝置包括一臺(tái)清洗箱、一臺(tái)5μm過(guò)濾器和一臺(tái)清洗泵。當(dāng)RO系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢或污堵時(shí)可對(duì)RO裝置進(jìn)行化學(xué)清洗。為防止反滲透膜元件濃水側(cè)結(jié)垢,在反滲透進(jìn)水母管加阻垢劑,確保反滲透裝置正常、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。反滲透膜采用原裝進(jìn)口的反滲透膜組件,確保反滲透裝置安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。膜設(shè)計(jì)通量按≤23 L/m2.h。規(guī)格:8x40�。壓力容器(膜殼)材質(zhì):FRP。
反滲透系統(tǒng)運(yùn)行為全自動(dòng)控制,并為此配套完整的輔助設(shè)施。反滲透系統(tǒng)達(dá)到指標(biāo):系統(tǒng)脫鹽率≥97%(三年內(nèi)),系統(tǒng)回收率為 ≥80%,對(duì)反滲透裝置各段給水及濃水、產(chǎn)品水管上設(shè)有足夠的接口及閥門(mén),與清洗時(shí)與清洗液進(jìn)出管相連。反滲透濃水排水裝流量控制閥(穩(wěn)流閥),以控制水的回收率。反滲透裝置設(shè)有程序啟停裝置,停用后能自動(dòng)沖洗,進(jìn)水總管上設(shè)置自動(dòng)沖洗水閥門(mén)。反滲透裝置產(chǎn)品水管和濃水管設(shè)取樣點(diǎn),取樣點(diǎn)的數(shù)量及位置能有效地診斷并確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。每套R(shí)O產(chǎn)水及濃水管路設(shè)流量監(jiān)測(cè)、每套產(chǎn)水設(shè)電導(dǎo)率檢測(cè)、每套產(chǎn)水母管設(shè)置流量監(jiān)測(cè)及每套反滲透裝置都能夠就地操作及顯示,配有就地控制盤(pán)并留有遠(yuǎn)傳信號(hào)接口。
2.3 混合離子交換器
精處理系統(tǒng)設(shè)置直徑為2500mm混合離子交換器4臺(tái),3開(kāi)1備。設(shè)備材質(zhì)為鋼襯膠,對(duì)離子交換本體上參與自動(dòng)控制的閥門(mén)均為帶襯里的進(jìn)口閥門(mén),閥門(mén)質(zhì)量應(yīng)安全可靠。氣動(dòng)閥應(yīng)配帶位置反饋裝置及手操裝置。混合離子交換器所用樹(shù)脂采用質(zhì)量可靠的混床專(zhuān)用樹(shù)脂
混床運(yùn)行失效監(jiān)督有以下三項(xiàng),其中任一項(xiàng)不滿(mǎn)足要求,切換進(jìn)入自動(dòng)再生程序。再生即可以手動(dòng)、又可以全自動(dòng),也可以步操作。(1)混合離子交換器出水電導(dǎo)率超過(guò)0.2μs/cm(2)混合離子交換器出水SiO2超過(guò)20μg/L(3)周期累計(jì)制水量超過(guò)設(shè)定值。
反滲透產(chǎn)水經(jīng)過(guò)脫碳塔后的水在混合離子交換器中進(jìn)一步處理后達(dá)到指標(biāo)如下:電導(dǎo)率≤0.2?s/cm @25℃ (該指標(biāo)為混床監(jiān)督指標(biāo)),總硬度~0 mg/L,SiO2≤0.02 mg/L。
2.4 控制水平
脫鹽水站的控制為DCS控制+上位機(jī)顯示,整個(gè)脫鹽水站的操作基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。 2.4.1 溫度控制
生水加熱器加熱系統(tǒng)采用溫度調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱蒸汽量保證出水溫度維持在15℃范圍內(nèi)。
2.4.2 再生程序
混合離子交換器的再生是根據(jù)設(shè)備入口流量或在線(xiàn)電導(dǎo)率表和硅表執(zhí)行自動(dòng)再生程序(再生可以自動(dòng)、手動(dòng)步操作),同時(shí)在線(xiàn)的電導(dǎo)率表和硅表均設(shè)有超限報(bào)警功能。
2.4.3 反滲透系統(tǒng)的啟停、運(yùn)行程序
反滲透系統(tǒng)的啟動(dòng)、運(yùn)行、沖洗、停機(jī)備用等過(guò)程均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí),RO系統(tǒng)還設(shè)置一塊就地儀表盤(pán)和一塊就地操作盤(pán),在就地盤(pán)上可讀出RO的有關(guān)工藝參數(shù),以及能在就地操作盤(pán)上啟停RO進(jìn)水高壓泵、及相關(guān)的自動(dòng)閥門(mén)。對(duì)RO系統(tǒng)的重要參數(shù)如電導(dǎo)率、流量等均設(shè)有在線(xiàn)檢測(cè)儀表,并設(shè)定有超限報(bào)警功能。
2.4.4 加藥量的調(diào)節(jié)
各種加藥量是根據(jù)管道中水的流量按比例自動(dòng)加藥。
2.4.5 各種水箱設(shè)有高低液位測(cè)試及超限報(bào)警功能。
2.4.6 中和系統(tǒng)排放
根據(jù)中和池液位高低自動(dòng)啟停中和水泵,同時(shí)根據(jù)中和池pH值決定是否進(jìn)行排放,如果pH值不在6~9范圍內(nèi),中和水泵在打循環(huán)同時(shí)自動(dòng)打開(kāi)酸或堿閥門(mén)調(diào)節(jié)pH值至達(dá)標(biāo)排放要求后執(zhí)行自動(dòng)排放程序。
自動(dòng)控制有關(guān)詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)儀表控制專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)文件及供應(yīng)商提供的有關(guān)資料。
各種水箱設(shè)有高低液位測(cè)試及超限報(bào)警功能。
3 主要設(shè)備及管道材料
3.1 主要設(shè)備
脫鹽水站水處理系統(tǒng)主要設(shè)備見(jiàn)表2。
在設(shè)備布置上按主要設(shè)備及酸堿系統(tǒng)室內(nèi)布置,大型水箱布置在室外考慮。設(shè)備布置上盡量順工藝流程進(jìn)行布置,帶腐蝕性質(zhì)的設(shè)備集中布置,地溝在布置上進(jìn)行清污分流,清凈的廢水匯合后直接排入地下排水系統(tǒng),有污染及腐蝕的廢水匯合后流進(jìn)中和池,進(jìn)行中和后排放。
總占地:80.0m2×52.0m2,其中,酸堿儲(chǔ)罐間:15m2×12m2,單層,凈高8.0m;主廠房及泵房:66m2×21 m2,單層,主廠房?jī)舾?.0m,泵房?jī)舾?.0m以及其他輔助設(shè)施。
3.2 管道材料
管道材料選擇,見(jiàn)表3。
4 運(yùn)行效果
4.1 消耗指標(biāo)
脫鹽水站水處理系統(tǒng)各項(xiàng)消耗指標(biāo),見(jiàn)表4。
4.2 脫鹽水站外供產(chǎn)品水水質(zhì)
根據(jù)用戶(hù)要求產(chǎn)品水達(dá)到的水質(zhì)指標(biāo),見(jiàn)表5。
4.3 廢水排放及中和
自清洗過(guò)濾器排水及超濾反洗水排放:折算平均連續(xù)量:正常:24 t/h最大:34 t/h,進(jìn)入中和池;
反滲透濃水排放:連續(xù)排放正常:91.3 t/h最大:132 t/h,含鹽廢水(含鹽量:1000~1850mg/l),排至地溝進(jìn)入清凈下水系統(tǒng)。
混床再生后的酸堿廢水,折合20t/h,排至中和池。
中和池內(nèi)的酸堿廢水經(jīng)中和至pH值6~9,經(jīng)中和水泵排至污水系統(tǒng)。該排水大約每隔4~5天排放1次,每次約2~3h,泵排:100 t/h。
5 結(jié)語(yǔ)
該系統(tǒng)在運(yùn)行中,能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,得到業(yè)主的一致認(rèn)可。
參考文獻(xiàn)
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