反渗透在超纯水排放水处理中应用

施健荣 秦新安

(无锡微电子科研中心 江苏无锡 214035)

本文介绍在现有超纯水设备基础上，增加一套反渗透系统，对原超纯水系统排放水进行收集处理，达到降低超纯水运行成本，提高水资源利用率的目的。

1 改造背景

1.1 改造对象

此次改造对象为超纯水工艺预处理RO阶段。

1.2 改造增加设备

本次改造核心内容为增加一套反渗透系统，收集处理现有超纯水系统预处理阶段RO排放水；增加一套浓缩水输送系统，输送再浓水。

1.3 改造前情况及改造原因

现有超纯水处理系统建于2005年，包括预处理，精处理，抛光处理三部分。超纯水总产水率约为62%，其中预处理产水率约为67%，精处理产水率约为95%，抛光处理产水率约为98%，而且精处理、抛光处理排放水均有回收利用，只有预处理排放水是产生实际排放的，由此可见超纯水低产水率的主要症结在预处理部分。

现有超纯水预处理系统采用UF+RO+加碱+RO，其中UF采用错流式运行，每运行35分钟UF系统自冲洗一次，UF的产水率约95%；RO系统采用RO+加碱+RO,产水率为71%左右。通过水质分析，UF部分排放水浊度大、有机物含量较高、水质不稳定、水量少，收集处理工艺复杂投入高，直接排放更经济合理；RO部分排放水除了电导率较高，水质水量较稳定，具有处理意义。2008年RO排放水量4000吨，2009年RO排放水量4931吨，2010年RO排放水量6137吨，2011年RO排放水量6068吨。

2 改造

2.1 主要设计及参数

（1）反渗透系统。原超纯水系统预处理RO排放水电导高达1400us/cm，新增反渗透系统选用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，该膜抗污染能力强、不易污堵、运行压力低、使用寿命长。原超纯水系统预处理两套RO（一用一备），单套最大排放水量12t/h，故设计新增反渗透系统处理量≥12t/h，反渗透用四支装膜壳，一级两段2：1排列，低压运行。

（2）反渗透冲洗系统。该排放水收集系统原水水质差，设计冲洗量为不小于12t/h不大于16t/h冲洗泵一台，每运行2h原系统排放水冲洗2min，停机时用清洁水冲洗不少于2min。

（3）阻垢剂加药量。通过对原超纯水系统预处理RO排放水小试，发现阻垢剂加药量达到3ppm，已经能够起到极好的阻垢作用，阻垢剂投加量定在3ppm。

（4）再浓缩水输送系统。我们科研中心工艺线生产常用到强腐蚀性酸，如HF、HNO3、H2SO4，这部分酸的排放一般用以自来水为水源的水射器带走，通过研究发现再浓缩水偏弱碱性，这部分水替代抽酸用自来水，既不影响抽酸又可以节约自来水。目前，我所抽酸用自来水用量Qmax=45t/d&Qmax=6t/h，压力≥0.20Mpa，为保证生产需要我们选择泵的Qmax不小于8t/h，用压力变送器控制输送泵频率，压力设定为0.25±0.05Mpa。

2.2 工艺流程

通过对超纯水系统RO排放水水质、水量分析，针对本所反渗透浓水电导高达1400us/cm、排放量在150吨/天并呈逐年上升趋势、项目可用占地面积较小的实际情况，通过刷选最终确定采用反渗透工艺处理。反渗透膜选用陶氏公司BW30-365FR抗污染膜，数量12支，一级两段2：1排列，处理量12T/H，最大处理量100000吨/年。回收系统产水电导在20us/cm以下，该部分水占处理量的65%，进入原纯水站制备系统；回收系统浓水电导在3400us/cm左右，该部分水占处理量的35%，替代自来水生产线抽酸用。

3 改造结果

3.1 改造后水质变化

该改造于2011年10月开工，2012年2月完成并投入调试，2012年3月正式投产运行。改造后超纯水系统RO滤芯的更换周期变长，RO清洗周期也有明显延长。

未改造前RO进水电导率接近或等同于进水自来水电导率，改造完成后RO进水电导率较进水自来水电导率下降50-100us/cm，对RO进水水质具有明显改善作用；而且RO产水电阻率相较于未改造前有明显下降。

3.2 改造后用水水量变化

该改造完成投产后目前实际日处理量约150吨/天，进入原超纯水系统优质水约100吨/天，抽酸用再浓水约50吨/天，每天可节约自来水约160吨/天。超纯水处理系统在用水水量基本不变的前提下，自来水用量有明显下降，超纯水系统产水率较改造前约上升9%，产水率由2011年3月62%上升到目前的71%，有明显提升。

4 改造投资及技术经济分析

本改造为现有超纯水系统的叠加项目，改造总投资为45万元，包括土建、水、电等外部及设备费用。运行产生的费用主要为电费、人工、耗材。目前实际日处理反渗透浓水量在150吨/天，按150吨/天处理量计算：每年节约自来水约56000吨，扣除设备折旧费、电费、日常运行费用，每年可节约水费17万元左右。

我们使用叠加一套反渗透处理RO排放浓水，有效地达到了节约水资源，降低超纯水制造成本，减少废水排放的目的，较其他公司将RO排放水使用在生活用水更加有效合理。

[1]周本省，工业水处理技术[M].第二版.北京：化学工业出版社，2003：407.

[2]冯逸仙，反渗透水处理系统工程[M].北京：中国电力出版社，2005：3.

[3]张岩刚，寇彦德.首钢京唐钢铁联合有限公司海水淡化工程工艺流程选择分析与设计简介 [C].2008亚太海水淡化与水再利用会议，青岛，2008-5.