一种废水回收新技术

＊陈胜 张语哲 张杰 孙祥波

（1.中电科技集团第44研究所 重庆 400060 2.中电科技集团重庆声光电有限公司 重庆 400060）

我国水资源严重匮乏，水资源短缺已成为制约我国经济发展和社会进步的“瓶颈”。如何高效合理地利用水资源，是我们应该重视并迫切需要解决的问题。把废水进行回收利用，既是一项节水也是治污措施，兼有经济、社会和生态效益。

目前，以我们动力站来说，每年自来水消耗量约为70多万吨，废水站每年排放的废水量（三级标准排）达40万吨，若能将排放掉的废水进行处理后回收再利用，返回动力站作为自来水使用，既能起到节水减排的作用，又能降低生产成本，提高经济效益。鉴于此，我们提出了将废水站排放的废水部分进行回收处理再利用的技术方案。

1.技术方案

（1）新建一套废水回收设备系统，处理能力60t/h，采用全膜法工艺技术[1]。之所以采用该技术是因为全膜法的优点是不使用化学树脂，不大量使用化学药品，对环境友好。

（2）主要制备工艺流程如图1：

图1 制备工艺流程

（3）本系统进水（废水为原水）指标[2]见表1，是本系统预处理设计依据。

表1 废水总排口WS2检测结果一览表

2.系统功能设计（工艺流程见图2）

图2 60t/h废水回收工艺流程图

（1）收集水池。将废水站经处理后的水集于收集池中，设置一只电子液位计，液位计功能如下：

L点：只是一个警戒线。报警器报警提示水池液位低，上位机显示报警信息。

LL点：用于控制水泵。水泵的启动/停机受此液位控制。当液位在L点之上时，在待工作状态的水泵将启动。当液位下降到LL点时，在工作状态的原水泵将停机。

（2）原水泵。原水（废水）泵设2台，流量60m³/hr，扬程40m，用于增压，将废水泵入过滤器及超滤系统。原水泵采用自吸泵直取集水池内的水，在泵的出口设置压力表。

（3）超滤反洗水泵。反洗水泵设计1台，水量65m³/h，扬程40m，用于超滤反洗。电机通过输出信号与超滤水箱相关联，以控制水泵启停。

（4）全自动自清洗过滤器。全自动自清洗过滤器设置1套，过滤精度100µm，对水中大于100µm的颗粒进行过滤并自动对滤芯进行清洗，且清洗排污时系统产水不间断。

（5）袋式过滤器。设置袋式过滤器（10µm）1套，对原水中大于10µm的颗粒进行过滤，是一种新型过滤器，过滤器内部由金属网篮支撑滤袋，液体由入口流进，经滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，滤袋需定期更换。

（6）超滤设备[3-4]。①设置超滤系统1套。超滤系统核心部件为超滤（UF）膜，其结构原理见图3。超滤采用膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。超滤过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.01～0.3MPa，筛分孔径从0.002～0.1µm，截留分子量为1000～100,000D左右。其特点是分离过程不发生相变化，耗能少；分离过程仅以低压为推动力，设备及工艺流程可设计得更为简单，并易于操作、管理及维修。反渗透进水控制的一个重要指标是污染指数SDI，一般要求进水SDI＜5。

图3 超滤膜结构原理

②超滤的特性及优点

采用超滤工艺要比传统预处理工艺节省反渗透膜元件的数量和压力容器组件的数量；设备占地空间减小，厂房土建费用降低；操作简便，可以实现自动化运行；降低运行费用，采用超滤作为反渗透的预处理工艺，可使反渗透膜的使用寿命由通常的3年（一般的预处理系统），延长至5～6年以上；UF膜不需要经常更换。

③超滤膜的结构特性及清洗设计要求

UF膜由PVDF（聚偏氟乙烯）中空纤维组成，每根膜元件是由上万根中空纤维组成的纤维束，每根膜元件长度60英寸（1500mm），其膜面积为50m2，其截留分子量为100000道尔顿以内，进水从中空纤维的内部进入，产水则由内壁向外壁透过（称为内压式）收集管后从产水管排出，在纤维内表面，会被截留的悬浮物、细菌、大分子有机物、胶体等就会堆积，每运行一段时间后，必须进行反冲洗。

④超滤膜的反洗加药

本系统设计的反洗过程是在产水运行模式下，按照一个预设并可调节的时间间隔自动进行的，但是为适应进水水质的变化，操作管理人员可以在远控端改变时间间隔设置，在水质特差时，缩短反洗时间间隔，在水质较好时，适当延长反洗时间间隔。根据进水水质，超滤加药反洗杀菌剂的投加浓度为15～40mg/L，每天为2～3次（可视运行情况而定）。

⑤加药泵装置

超滤增强反洗次氯酸钠（NaClO）计量投加装置，因NaClO加药量比较大，故选择美国LMI公司提供的电磁隔膜加药泵，该泵最大加药量12L/h，NaCLO使用10%工业级产品即可。药箱配比浓度0.5%，通过调整加药泵的冲程和频率，在运行时使其水中浓度为2～5ppm。药箱容积为100L。

（7）超滤水箱。用于存储超滤系统的产水，水箱容积设计为30m³，水箱材质为纤维增强复合材料（FRP）。水箱的液位控制将同后续水泵相连，以控制水泵的启停。上下配检修人孔、液位传感器、带玻璃液位显示和附件以及配套的阀门。

（8）阻垢剂加药装置[5]。本系统选用美国GE公司HYPERSPERSE MDC220阻垢剂，该药剂是一种分散型隐蔽剂，阻垢效能高，在不加酸的条件下，原水水溶液pH值最大允许值为2.8，在此范围内能有效的控制无机物结垢。

（9）还原剂加药装置。RO复合膜要求进水余氯必须小于0.1mg/L，否则会对RO膜造成损坏。而原水中的余氯为0.4mg/L左右，超出RO进水要求，需加入还原剂去除余氯。加入亚硫酸氢钠（SBS），该还原剂可有效中和水中余氯等氧化性杀菌剂的有效成分，防止其对RO膜元件的损坏。

根据理论计算1.34mg的SBS可以脱除1.0mg的余氯，但是在实践中，每脱除1.0mg的余氯至少需要加入3.0mg的SBS。

单单是想通过新文人流派来实现从传统粉彩人物到现代粉彩人物的转型还是相对困难的，其处境于新文人画相似。新文人画由于转型的失败逐渐衰退。这个时期一些新的流派悄然兴起，犹如雨后春笋一般屹立在陶瓷绘画行业。其中有很大一部分画家起初就是师承传统的民间艺术风格，之后也融入了些许现代元素，这部分画家可以称作现代民间粉彩人物瓷画流派。

SBS必须是食品级，不含杂质，同时，配好的SBS溶液不能长时间存放。使其在原水中的浓度控制在5ppm左右。

（10）过滤水泵。过滤水泵1台，水量85m³/h，扬程40m，用于RO进水增压和低压冲洗用。与预处理系统及水箱相关联，以保护水泵运行。

（11）保安过滤器。材质不锈钢304，精度5µm，侧进下出水，无死水端。过滤器的结构满足快速更换滤芯的要求，并且配备必要的检修更换平台，过滤器顶部、底部设有排放口，过滤器顶部、进出口安装压力表；过滤器带有摇臂，方便更换滤芯。

（12）反渗透高压泵。反渗透高压水泵1台，水量85m³/h，扬程140m，用于给RO系统增压。为了满足RO系统进水压力，预处理产品水在进入到RO压力容器，分别通过变频增压泵进行升压。在水泵的出口还将设置相应的压力表、阀门及软连接。

（13）RO膜。BW30FR-400/34i卷式聚酰胺复合膜（旧膜利用），iLEC端面自锁连接，膜元件长40.5英寸（1029mm），连接后的净长度40英寸（1016mm），60支膜，按6×10串、并行排列，据此配备相应的膜壳。

（14）现场清洗装置。清洗装置包括1个化学混合罐，1台清洗泵（与超滤反水泵共用）。

（16）输送水泵。水量，65m³/h，扬程40m，用于RO产水供出，采用多级离心水泵形式，机械密封。与动力站水池液位联动控制启动。

（17）TOC装置。经计算，采用120W×8185nm UV装置，去除水中有机物。

（18）管道。DN100 PVC管，从回收站接至动力站水池。

（19）控制系统。控制系统的结构方式为：集中式西门子PLC+电脑微机程序控制[6]，在控制室显示工艺过程中的运行状态、主要监测指标以及报警等。

可选择控制方式：自动/手动双功能。当PLC系统一旦发生故障时，系统可转换为手动操作状态，操作人员可通过就地控制柜仪表盘及触摸屏操作完成。

（20）所有水泵叶轮和轴的材质为不锈钢304，泵体为碳钢，采用多级立式离心水泵形式，机械密封，其控制与控制系统相连。

（21）产水主要指标见表2，是本系统反渗透及后面部分设备的设计依据。

表2 产水主要指标

续表

3.效益测算

（1）产水量设计为60t/h的回收水设备，每天可产水600t左右供给动力站作为自来水使用，可节约自来水20万吨/年左右，自来水费91万元，每年还可减少相应的三级废水排放到市政废水系统的排放指标。（2）化学品、电、耗材、设备折旧等运行成本约55万元/年。（3）节约费用约36万元/年。（4）厂房、人工成本未计。（5）本套设备的RO膜采用动力纯水站换下的旧膜，可使用2年左右。以后纯水站设备陆续换下的废旧RO膜可用在废水回用设备上，充分利用废旧物资。

4.讨论在实施时遇到的问题

（1）废水排放水池吸水口位置一定要设置合理，位置太低会吸入大量沉淀物。（2）在反渗透装置设置不合格产品水送回前一级水箱循环的设计，以免不合格水进入动力站。（3）对废水三级排放标准的水作实时动态监测，水质太差时，系统自动停机，防止回收系统反渗透装置循环时间太长，浪费能源。（4）系统可实现全自动运行无人值守，只需配备少量维修人员。

5.结论

该废水回收系统于2021年12月底建成并投入使用，在废水排放水质稳定时系统运行平稳。从产水水质看，可用于动力站自来水或中水使用。