Jangan Keluarkan Air Pekat RO Dan Resin Secara Terus! Penggunaan Semula Bergred Menjimatkan Jutaan Kos Penyejatan

Artikel ini menumpukan pada perkongsian industri-penyelesaian pelaksanaan khusus dan-kajian kes kejuruteraan dunia sebenar untuk-penggunaan semula berasaskan sumber bagi pekat osmosis terbalik dan air penjanaan semula pertukaran ion.

Pernahkah anda perasan bahawa hampir semua kilang dengan loji air tulen bersepadu menghasilkan dua jenis air sisa yang menyusahkan: Pekat RO terus dilepaskan daripada sistem osmosis songsang dan cecair sisa penjanaan semula asid/alkali yang dijana semasa penjanaan semula sistem katil kation/kation/katil bercampur? Pada tahun-tahun sebelumnya, peraturan alam sekitar adalah longgar, dan syarikat hanya boleh meneutralkan dan mencairkannya sebelum pelepasan terus. Kini, dengan kawalan pelepasan air sisa yang lebih ketat dan penilaian mandatori kadar guna semula air sisa, pelepasan terus hampir mustahil. Walau bagaimanapun, kos pelaburan dan penyelenggaraan yang tinggi bagi sistem penyejatan dan penghabluran lengkap menyukarkan kebanyakan syarikat untuk mengekalkannya dalam jangka panjang.

Banyak syarikat cenderung bertindak keterlaluan apabila berurusan dengan kedua-dua jenis air ini, sama ada menghantar semuanya kepada penyejatan atau terus mengembalikannya ke sistem membran-depan tanpa prarawatan. Ini mengakibatkan tindak balas rantai kegagalan dalam masa dua atau tiga bulan sahaja, termasuk pembezaan tekanan membran yang melambung tinggi, penskalaan-skala besar dalam penukar haba dan kecekapan pertukaran haba air yang beredar semakin berkurangan. Sebenarnya, kedua-dua jenis air buangan ini tidak semestinya ditakdirkan untuk dilupuskan. Dengan pengumpulan berasingan yang betul, prarawatan yang disasarkan dan tapak guna semula yang sepadan, mereka boleh mengurangkan dengan ketara pengambilan air tawar dan bayaran pembuangan kumbahan, sambil turut mengurangkan skala-penghujung-penyejatan paip dan penjanaan sisa berbahaya. Artikel ini, menggunakan projek demonstrasi yang tersedia secara terbuka daripada lima industri utama-kuasa terma, kimia arang batu, semikonduktor fotovoltaik, perlombongan arang batu dan keluli-dengan jelas menerangkan cabaran kualiti air, laluan guna semula yang boleh dilaksanakan, proses pelaksanaan matang dan perkara penting untuk mengelakkan perangkap di-tapak.

1. Pekat daripada Sistem Rawatan Membran Osmosis Songsang

Tertumpu secara berterusan oleh sistem penyediaan air tulen dan sistem RO primer/sekunder untuk penggunaan semula air sisa, air ini biasanya menyumbang 20%–30% daripada isipadu influen asal.

Ciri Kualiti Air: Sangat diperkaya dengan kekerasan kalsium dan magnesium, silikat, sulfat dan garam; TDS biasanya berkisar antara 5000–25000 mg/L. Silika dan kekerasan mudah membentuk lapisan skala yang sukar-dibersihkan. Inhibitor skala konvensional hanya boleh menyekat kerpasan dalam jangka pendek dan tidak boleh menyekat risiko penskalaan dalam jangka panjang. Kesalahpahaman biasa industri: Pengedaran semula air mentah secara langsung untuk digunakan semula membawa kepada pengumpulan-gelung tertutup bagi garam dan silika, menggandakan kekerapan pembersihan sistem membran dan memerlukan pembersihan kimia luar talian setiap 3-6 bulan, dengan ketara memendekkan jangka hayat unsur membran.

2. Air Sisa Penjanaan Semula Resin Pertukaran Ion

Dijana daripada air suapan dandang, cucian asid katil pertukaran kation, cucian beralkali katil pertukaran anion, dan penjanaan semula segerak katil campuran di stesen air ultratulen, ini adalah air buangan terputus-putus dengan kualiti air yang sangat turun naik.

Ciri kualiti air: Keasidan dan kealkalian yang melampau semasa peringkat penjanaan semula; air sisa pencuci asid mempunyai pH 1-3, dan air sisa basuhan beralkali mempunyai pH 11-14. Walaupun selepas peneutralan, kandungan garam kekal tinggi, membawa sejumlah besar ion kalsium dan magnesium, silikat, dan serpihan resin yang pecah. Banyak projek hanya melakukan peneutralan mudah dan pelarasan pH, melangkau proses pelembutan dan penyingkiran silika dan menggunakan semula air secara langsung. Ini mengakibatkan pemendapan cepat skala silika keras pada air yang beredar dan dinding dalaman menara penyahsulfurisasi, yang sukar untuk dibuang dengan mencuci asid konvensional.

Kedua-dua jenis air sisa berkongsi masalah teras: kemasinan tinggi, ion bersisik tinggi dan turun naik yang besar dalam kualiti air. Prasyarat penting untuk penggunaan semula yang stabil ialah penghomogenan, penimbalan, dan prarawatan dengan pelembutan dan penyingkiran silika. Meninggalkan langkah prarawatan ini menjadikan sebarang pelan penggunaan semula hanyalah pembetulan sementara.

Pada masa ini, jabatan perlindungan alam sekitar dan pemuliharaan air mempunyai peraturan yang paling ketat mengenai penggunaan semula mandatori dan hampir-pelepasan sifar pekat RO dan air sisa penjanaan semula resin. Lima industri ini telah menyaksikan banyak projek demonstrasi awam dilaksanakan dan mewakili kawasan yang mempunyai permintaan tertinggi untuk naik taraf teknologi dalam tempoh dua tahun yang lalu:

1. Industri Penjanaan Kuasa Terma

Loji kuasa haba adalah pengguna air industri utama. Peraturan semasa umumnya memerlukan kadar penggunaan semula air tidak kurang daripada 95% dalam kawasan loji, dan-pelepasan langsung berskala besar air sisa penyahsulfuran, cecair sisa penjanaan semula air kimia dan pekat RO adalah dilarang sama sekali. Loji janakuasa bergantung pada pertukaran ion untuk menyediakan air suapan dandang, menghasilkan air sisa penjanaan semula asid dan alkali secara stabil setiap hari; air beredar dan ultraturasan/osmosis songsang secara berterusan mengeluarkan air sisa pekat, dengan menara penyahsulfurisasi loji, semburan arang batu, dan air penyejuk yang beredar berfungsi sebagai tempat pelupusan semula jadi.

Kajian Kes Industri: Projek demonstrasi penjimatan air-untuk unit kuasa arang batu 600MW-di pantai tenggara China. Keseluruhan pekat RO loji dan air penjanaan semula katil pertukaran ion dikumpul secara berasingan dalam kolam berasingan. Air sisa penjanaan semula asid dan alkali mula-mula memasuki tangki penghomogenan untuk pelarasan pH automatik, dan kemudian dihantar ke-pelembut garam magnesium dan sistem penyingkiran silika bersama-sama dengan pekat RO. Air produk garam-rendah yang dirawat,-rendah terbahagi kepada dua aliran: satu digunakan sebagai air solek untuk penyejukan beredar, dan air ekor garam-tinggi dihantar ke sistem penyahsulfuran sebagai air solek proses. Kilang itu telah menghapuskan sepenuhnya saluran pembuangan langsung untuk pekat, mengurangkan pembelian ratusan ribu tan air tawar setiap tahun. Proses yang berkaitan disertakan dalam literatur mengenai teknologi penggunaan lata air sisa dalam industri kuasa.

2. Kimia Arang Batu dan Industri Rawatan Air Lombong Arang Batu

Air bawah tanah asal di kawasan kimia arang batu dan perlombongan mempunyai tahap silika dan kekerasan yang tinggi, dan sistem air tebus guna menghasilkan sejumlah besar pekat RO. Air sisa penjanaan semula pertukaran ion daripada unit penyahgaraman dandang mempunyai kepekatan garam dan silikat yang tinggi. Kebanyakan kawasan penghasil arang batu-terletak di-kawasan kekurangan air, dan penilaian sumber air tempatan memberi mandat hampir-sifar pelepasan air kumbahan. Bergantung sepenuhnya pada penyejatan dan penghabluran adalah terlalu mahal, menjadikan penggunaan semula lata sebagai pendekatan arus perdana dalam industri. Kajian Kes Industri: Sebuah perusahaan kimia arang batu di Pangkalan Tenaga Barat Laut menghasilkan kira-kira 1000 m³ pekat RO dan air sisa penjanaan semula resin setiap hari. Pada mulanya, semua ini dihantar ke penyejatan MVR, mengakibatkan kos operasi langsung melebihi 18 yuan setiap tan pekat selepas kepekatan membran. Kemudian, unit prarawatan telah ditambahkan, yang terdiri daripada penyaman penhomogenan,{11}}pelembutan garam magnesium dan penyingkiran silika serta ultraturasan. Air masin rendah{13}}yang telah dimurnikan digunakan semula untuk mengedarkan air penyejuk dan menyembur di bengkel pengegasan. Hanya sejumlah kecil pekat aliran bawah-tinggi kemasinan dihantar ke penyejatan dan penghabluran. Ini mengurangkan beban penyejatan keseluruhan sebanyak 70%, menjimatkan berjuta-juta yuan dalam reagen, elektrik dan kos penyelenggaraan setiap tahun. Sistem ini telah beroperasi secara stabil selama lebih 12 bulan tanpa penyumbatan skala silika. Proses yang sama telah dipertingkatkan dan dipromosikan di beberapa taman industri kimia arang batu di Ningdong dan Ordos.

Projek rawatan air saliran lombong berskala besar-di Ordos menggabungkan prarawatan air lombong, pekat RO dan melembutkan air sisa penjanaan semula resin. Air terawat digunakan semula untuk penyemburan penindasan habuk bawah tanah dan air penyejuk yang beredar di permukaan, dengan ketara mengurangkan penggunaan air industri yang dibeli. Projek ini dipilih sebagai kes tipikal pemuliharaan air industri tempatan.

3. Industri Pembuatan Elektronik Fotovoltaik dan Semikonduktor

Pemotongan wafer silikon dan pembuatan cip memerlukan bekalan berterusan-air ultratulen aliran besar, menghasilkan-pengeluaran besar-besaran pekat osmosis songsang primer. Sistem katil campuran-stesen air tulen mengalami penjanaan semula yang kerap, dan isipadu air sisa penjanaan semula asid dan alkali adalah stabil. Menurut "Syarat Standard Industri Pembuatan Fotovoltaik (Edisi 2024), " wafer silikon dan kapasiti pengeluaran bateri yang baru dibina dan diperluas memerlukan kadar penggunaan air penjanaan semula melebihi 40%, dan projek polysilicon mesti mempunyai kadar penggunaan semula air tidak kurang daripada 98%. Kos untuk membeli air paip dari luar loji adalah agak tinggi, mendorong syarikat untuk mempromosikan secara proaktif -peningkatan penggunaan semula air sisa gelung tertutup.

Kes Industri: Projek sokongan air ultratulen di taman pembuatan litar bersepadu di wilayah Delta Sungai Yangtze menghasilkan sejumlah besar pekat RO daripada penyediaan air ultratulen. Asid resin dan air penjanaan semula alkali dikumpul secara berasingan dalam kolam, dineutralkan, dihomogenkan, dan prarawat sebelum digunakan semula secara berperingkat. Air tulen-garam yang rendah dikembalikan ke-proses prarawatan di hadapan-akhir stesen air tulen, manakala air sisa garam-tinggi yang selebihnya digunakan untuk mencuci lantai kilang dan penambahan menara penyental gas ekzos. Ini mengurangkan pembelian air paip tahunan sebanyak lebih 200,000 tan, mengurangkan kekerapan pembersihan elemen membran luar talian sebanyak 60% dan berkesan mengelakkan kekotoran ultrafiltrasi yang disebabkan oleh pulangan langsung pekat silikon-tinggi. Sebuah kilang pembuatan silikon monohabluran 5GW di China Timur menggunakan loji rawatan air sisa di mana pekat RO daripada pembersihan wafer silikon dan air sisa penjanaan semula pelembutan disatukan untuk mengeluarkan silikon koloid sebelum digunakan semula dalam sistem penyejukan bengkel. Kadar penggunaan semula air sisa keseluruhan adalah melebihi 75%, sekaligus mengurangkan jumlah keseluruhan pelupusan sisa berbahaya. Teknologi ini telah dimasukkan ke dalam proses rujukan standard kumpulan rawatan air sisa fotovoltaik.

4. Industri Keluli

Kemudahan pengeluaran keluli secara berterusan menghasilkan dua aliran air buangan-tinggi dari air beredar dan stesen penyahmineralan. Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat menerbitkan kes biasa kitar semula air sisa industri setiap tahun. Banyak syarikat keluli bergantung pada penggunaan semula pekat berperingkat dan berperingkat, mencapai kadar penggunaan semula air melebihi 98% dan dengan ketara mengurangkan skala-akhir-pembinaan penyejatan paip.

Pencucian sanga relau letupan, penindasan habuk penyimpanan bahan, dan sistem penyahsulfuran di kawasan loji mempunyai toleransi yang tinggi untuk kualiti air, menjadikannya lokasi yang ideal untuk memproses air sisa pekat dan penjanaan semula.

5. Taman Perindustrian Kimia

Taman industri kimia dicirikan oleh kepekatan perusahaan yang tinggi dan kawalan ketat ke atas jumlah pelepasan air sisa. Pelbagai lokasi telah melaksanakan stesen kitar semula air sisa berpusat untuk mengumpul dan merawat air sisa pekat RO dan penjanaan semula resin daripada pelbagai syarikat dalam taman. Air yang telah disucikan kemudiannya diedarkan ke sistem semburan air beredar dan penyingkiran habuk syarikat. Rawatan berpusat ini mengurangkan kos menaik taraf loji individu dan dimasukkan dalam pelan hala tuju teknologi 2025 Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat untuk pemuliharaan air industri.

(I) Kos-Rendah, Penggunaan Semula Banyak: Diutamakan untuk Naik Taraf Loji Lama, Pelaburan Prarawatan Minimum

1. Halaman Arang Batu, Halaman Bahan Mentah dan Penyemburan Habuk Jalan: Keperluan minimum untuk penunjuk kualiti air; hanya peneutralan, homogenisasi, dan penyingkiran bahan zarahan besar diperlukan. Pembuangan-skala besar air kumbahan garam-tinggi boleh dilakukan tanpa risiko penskalaan pada peralatan pertukaran haba.

2. Air Solekan Sistem Penyahsulfuran Gas Serombong Dandang: Buburan penyahsulfuran itu sendiri bertolak ansur dengan air-garam dan tinggi-silika, menjadikannya saluran optimum untuk kuasa haba dan loji kimia arang batu untuk mencerna air sisa pekat dan menjana semula cecair sisa.

3. Cuci Lantai Tumbuhan dan Pengairan Hijau: Hanya jumlah kandungan garam dan logam berat perlu dikawal untuk memenuhi piawaian; beban rendah dan operasi dan penyelenggaraan yang mudah.

(II) Standard tinggi,{0}}penggunaan semula air ditapis memerlukan pelembutan lengkap dan prarawatan penyingkiran silika.

1. Air solek sistem penyejuk yang beredar: Ini menawarkan faedah penjimatan-air tertinggi, dengan ketara mengurangkan jumlah air tawar yang diambil. Menurut GB/T 50050-2017 "Kod Reka Bentuk untuk Rawatan Air Penyejuk Peredaran Industri," kekerasan dan jumlah tahap silika mesti dikawal dengan ketat untuk mengelakkan penskalaan dan kakisan menara penyejuk dan penukar haba.

2. Air solek pada peringkat prarawatan air kelabu dan stesen air tulen: Hanya air bersih bergaram{1}}rendah prarawatan dibenarkan untuk dikitar semula; penggunaan semula terus air pekat yang tidak disucikan adalah dilarang sama sekali.

3. Pengeluaran air solek peredaran penyejukan dalam bengkel fotovoltaik dan kimia: Kawalan ketat terhadap silika koloid dan pepejal terampai diperlukan; unit penapisan mesti dipasang di hujung hadapan untuk memintas flok.

Penyelesaian 1: Penggunaan Semula Berperingkat Dipermudah (Untuk pengubahsuaian loji sedia ada, belanjawan terhad dan tiada usaha untuk menggunakan semula sepenuhnya)

Aliran Proses: Tangki pekat RO + tangki pengumpulan air sisa penjanaan semula resin → Tangki pelarasan homogenisasi dan peneutralan (peneutralan automatik air sisa asid dan alkali, menstabilkan julat pH 6–9) → Pembekuan, pelembutan dan penyingkiran silika (penambahan serentak kapur dan magnesium oksida untuk membuang kekerasan, silika kuatz terlarut secara serentak) dan silika silika terlarut koloid. ultrafiltrasi → Tangki guna semula air jernih

Logik Lencongan: Air jernih-rendah selepas penapisan dibekalkan kepada air beredar dan menara penyahsulfurisasi; sejumlah kecil pekat enapcemar ultra-tinggi dihantar ke penyejatan dan penghabluran.

Senario yang Sesuai: Loji kuasa haba, lombong arang batu, loji kimia tradisional; tangki air sedia ada boleh diubah suai, pelaburan rendah, dan operasi dan penyelenggaraan harian yang mudah.

Parameter Kawalan Teras: pH tindak balas pelembutan stabil pada 10.1–10.3; jumlah silika dalam efluen terawat Kurang daripada atau sama dengan 10mg/L, jumlah kekerasan Kurang daripada atau sama dengan 50mg/L, menepati piawaian untuk -operasi stabil jangka panjang bagi air beredar.

Penyelesaian 2: Tinggi-Penggunaan Semula Standard (Sifar Caj, Projek Penggunaan Sumber Garam Terhablur)

Aliran Proses: Dua aliran air buangan dikumpulkan dalam satu kolam → Besar-berbilang kapasiti-tangki penhomogenan dan penyamaan media → Kapur-pelembutan garam magnesium dan pemendapan untuk penyingkiran silika → Penapisan membran tiub bersepadu untuk mengekalkan flok silika → Dua-kepekatan air tulen dikembalikan kepada sistem permeat tulen a pekat dihantar ke penyejatan MVR dan pengasingan garam.

Senario yang Sesuai: Photovoltaic, semikonduktor dan taman industri kimia arang batu yang baru dibina memerlukan hampir-sifar pelepasan air kumbahan dan garam kristal yang memenuhi piawaian eksport garam industri.

Kelebihan Teras: Membran tiub pada masa yang sama mengekalkan silika koloid dan flok kekerasan, memastikan kawalan stabil jumlah silika dalam efluen di bawah 5 mg/L, mengelakkan penyejatan hiliran, kekuningan garam kristal, dan ketulenan substandard.

1. Meneutralkan pH tanpa menghilangkan kekerasan dan silika sebelum terus kembali ke air beredar dan menara penyahsulfurisasi

Air tebus guna dan pekat RO mempunyai kepekatan silika dan kekerasan yang tinggi. Hanya melaraskan pH tidak boleh mengeluarkan ion skala. Operasi jangka-panjang membawa kepada pembentukan skala silika padat pada dinding tiub penukar haba dan dinding dalaman menara penyahsulfuran, yang sukar ditanggalkan dengan mencuci asid konvensional. Kos penyelenggaraan masa henti jauh melebihi pelaburan prarawatan.

2. Mengembalikan semua air bercampur ke hujung hadapan RO tanpa pemisahan

Garam dan silika terkumpul tidak terhingga dalam sistem. Perbezaan tekanan berganda kira-kira setiap tiga bulan operasi sistem membran, menyebabkan pembersihan luar talian yang kerap dan kos penggantian elemen membran meningkat dengan ketara.

3. Bergantung semata-mata pada perencat skala dan bukannya prarawatan untuk penyingkiran silika

Inhibitor skala hanya boleh menangguhkan pemendakan silika buat sementara waktu. Kesan perencatan mereka menjadi sebahagian besarnya tidak berkesan selepas nisbah kepekatan melebihi tiga kali ganda. Mereka tidak boleh mengurangkan kandungan silika dalam air pada sumbernya; mereka hanya meringankan penskalaan buat sementara waktu, bukan menyelesaikan masalah.

4. Pelepasan terpusat serta-merta air sisa penjanaan semula resin tanpa tangki penyamaan penimbal.

Penjanaan semula resin melibatkan pembuangan air buangan yang terputus-putus. Asid/alkali dan kemasinan jangka pendek-jangka pendek mengejutkan sistem prarawatan, menyebabkan ketidakseimbangan dalam dos reagen dan turun naik yang ketara dalam kecekapan penyingkiran silika dan kekerasan, mengakibatkan kualiti efluen yang tidak konsisten.

5. Membina sistem penyejatan berkapasiti penuh-secara buta sambil mengabaikan penggunaan semula berperingkat untuk mengurangkan beban.

Memasukkan terus semua air sisa pekat dan air sisa penjanaan semula ke dalam unit penyejatan membawa kepada kos yang tinggi untuk elektrik, reagen dan pelupusan enap cemar. Kebanyakan projek boleh menggunakan semula 60%–70% air sisanya pada kos rendah secara berperingkat, dengan hanya sejumlah kecil-air sisa pekat kemasinan yang sangat tinggi yang memerlukan rawatan penyejatan.

Semua parameter mematuhi piawaian kebangsaan semasa dan spesifikasi kejuruteraan industri, dan boleh dilaksanakan terus di-tapak:

1. Guna semula untuk mengedarkan air penyejuk (GB/T 50050-2017): Jumlah silikon Kurang daripada atau sama dengan 20 mg/L, jumlah kekerasan Kurang daripada atau sama dengan 80 mg/L (dikira sebagai CaCO₃), TDS Kurang daripada atau sama dengan 3000 mg/L;

2. Guna semula untuk penyemburan penyahsulfuran dan penindasan habuk di halaman simpanan: Jumlah silikon Kurang daripada atau sama dengan 50 mg/L, tiada had kekerasan yang ketat;

3. Bahagian hadapan prarawatan stesen air tulen kitar semula: Jumlah silikon Kurang daripada atau sama dengan 5 mg/L, pepejal terampai < 1 mg/L;

4. Keperluan pemantauan rutin: Ujian harian jumlah silikon, jumlah kekerasan, dan kekonduksian air bersih kitar semula; pensampelan mingguan pekat mentah dan air sisa yang dijana semula untuk semua parameter kualiti air; peranti amaran awal dalam talian dipasang; menukar automatik kepada sistem penyejatan apabila kualiti air melebihi piawaian; penggunaan semula air tidak layak dalam unit pengeluaran adalah dilarang.

Pekatan osmosis songsang dan air sisa penjanaan semula pertukaran ion tidak pernah membebankan alam sekitar, sebaliknya sumber air tebus guna dengan nilai kitar semula. Lima industri utama kuasa haba, kimia arang batu, semikonduktor fotovoltaik, perlombongan arang batu, dan keluli, yang dikekang oleh kedua-dua penilaian pemuliharaan air dasar dan kos pengambilan air, telah menyaksikan bilangan terbesar projek naik taraf teknologi guna semula pekat dalam tempoh dua tahun yang lalu. Banyak projek demonstrasi awam telah mengesahkan pendekatan optimum: mengutamakan penggunaan semula berperingkat dan meluas bagi sebahagian besar isipadu air, ditambah dengan prarawatan pelembutan dan penyingkiran silika untuk menghapuskan risiko penskalaan, dan menghantar hanya sejumlah kecil sisa kemasinan ultra-tinggi untuk penyejatan dan penghabluran, mengurangkan kos operasi dan pematuhan alam sekitar secara serentak. penjanaan-faedah tiga kali ganda.

Dalam-amalan tapak, ingat dua prinsip teras: Pertama, talian hayat untuk operasi guna semula yang stabil ialah penyingkiran awal silika dan kekerasan; hanya meneutralkan pH adalah sama dengan mewujudkan-risiko penskalaan jangka panjang. Kedua, gunakan semula pada piawaian yang lebih rendah apabila boleh, dan jangan sekali-kali menghantar kesemuanya kepada penyejatan. Mengurangkan volum-kos akhir-tinggi-rawatan paip daripada sumber ialah penyelesaian optimum yang mengimbangi faedah korporat dan keperluan alam sekitar.