大型電子超純水項目處理技術(shù)

反滲透水處理技術(shù)是20世紀末興起的高端水處理技術(shù)，具有高脫鹽率、適應水質(zhì)含鹽量范圍廣、化學(xué)藥劑消耗少、環(huán)保、占地面積小、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)水的水質(zhì)穩定等特點(diǎn)，廣泛應用于超純水制備、地表水處理、工業(yè)廢水回用、海水淡化等水處理。四川某公司擁有自主知識產(chǎn)權的PDP生產(chǎn)線(xiàn)，得到了國家相關(guān)部委、省市各級政府的大力支持。目前已在全球擁有PDP顯示器件各種專(zhuān)利技術(shù)上千項，同時(shí)公司擁有具有國際先進(jìn)水平的PDP國家工程實(shí)驗室，是我國首個(gè)國家級平板顯示核心技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化驗證平臺，該實(shí)驗室的建成，也標志著(zhù)PDP自主創(chuàng )新工業(yè)體系正式納入國家戰略。此項目為該公司PDP項目一期工程，工藝特點(diǎn)為“高精技術(shù)，高潔凈度”，水處理工藝需要為生產(chǎn)提供電子超純水，而反滲透系統為其中最重要的脫鹽處理系統。

1電子超純水和系統進(jìn)水的情況

電子超純水是指將水中的導電介質(zhì)幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體及有機物均去除至很低程度的水，水中除了水分子（H2O）外，幾乎沒(méi)有什么雜質(zhì)，更沒(méi)有細菌、病毒、含氯二英等有機物，這種水的制作工藝可以通過(guò)蒸餾、去離子化、反滲透技術(shù)或其他適當的超臨界精細技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的水，如今以反滲透技術(shù)為主的制造工藝相對比較普遍，此項目也以反滲透技術(shù)為主要脫鹽工藝來(lái)制備電子超純水。該水處理項目的原水取自市政自來(lái)水，電導率在200～800μS/cm之間波動(dòng)，進(jìn)水余氯質(zhì)量濃度在0.2～1mg/L之間波動(dòng)。

2水處理系統介紹

整個(gè)水處理系統分為預處理系統+反滲透為主的脫鹽系統+精處理系統+（加溫后）+后續的精處理工藝，最后得到電子超純水。整個(gè)水處理系統有加熱功能，根據不同的用水溫度需要調整進(jìn)水溫度。預處理系統由絮凝劑和殺菌劑+全自動(dòng)多介質(zhì)過(guò)濾器+全自動(dòng)活性炭過(guò)濾器+預處理產(chǎn)水箱+預處理輸送泵組成。主要通過(guò)添加藥劑和機械過(guò)濾器來(lái)去除掉水中泥沙、懸浮物、膠體、微生物等物質(zhì)，保證產(chǎn)水的SDI15＜ 5，滿(mǎn)足反滲透的進(jìn)水條件。反滲透為主的脫鹽體系主要由一級反滲透系統和二級反滲透系統組成，特別是一級反滲透系統，為最主要的脫鹽系統。由熱交換器+保安過(guò)濾器+一級高壓泵+一級反滲透系統+緩沖水罐+二級高壓泵+二級反滲透系統+產(chǎn)水水箱組成。由于反滲透系統允許進(jìn)水含鹽量相對較廣，且脫鹽率高，故能起到主要脫鹽的功能，減輕后續工藝處理的脫鹽負荷。精處理系統主要由進(jìn)水泵+一級TOCUV+膜脫氣系統+連續電除鹽系統（CEDI）組成，主要是進(jìn)一步去除水中的含鹽量，為后續的精處理系統提供穩定的水質(zhì)保障。后續精處理根據分布不同分兩股水，由水罐+泵+二級TOCUV+超純水拋光混床+換熱器+0.1 μm過(guò)濾器組成，之后不同溫度的產(chǎn)水作為超純水使用。著(zhù)重介紹一級反滲透系統的運行情況，水處理流程如圖1所示。

水處理設備配置如表1所示。該水處理系統主要由多介質(zhì)過(guò)濾器+活性炭過(guò)濾器+一級RO系統+二級RO系統+CEDI系統+PCW系統（鍋爐補充水）+〔（25±1）℃超純水系統+（40±1）℃超純水系統〕組成的。

3反滲透系統設計

反滲透系統是整個(gè)水處理系統中脫鹽的核心，反滲透膜可除去水中絕大部分可溶性鹽分，除去水中全部的膠體和微生物，保證了出水的水質(zhì)，為后續的工藝提供優(yōu)質(zhì)的水源�？紤]到原水（市政自來(lái)水）的水質(zhì)受季節和氣候的影響波動(dòng)性很大，故此套水處理系統使用的反滲透膜是時(shí)代沃頓公司生產(chǎn)的聚酰胺復合抗污染膜PURO系列，對比普通系列的膜元件，此系列的膜元件采用特殊工藝對膜表面進(jìn)行處理，改變了膜片表面的光滑度，增加膜表面親水性，膜表面的電荷也趨近于中性，同時(shí)采用34mil（8.636×10 -4m）的寬進(jìn)水流道網(wǎng)設計，從而減小了膠體、污染物和微生物在膜表面的污染，延長(cháng)膜的使用壽命，同時(shí)更易清洗。具體的膜型號為PURO-I，直徑201mm、長(cháng)度1016mm的卷式組件，性能參數如表2所示。

一級反滲透系統單套設計為一級兩段：（14∶6）×6，單套120支膜元件，系統設計產(chǎn)水103mm3/h，設計回收率75%，溫度為25℃，共5套，膜元件共600支。以反滲透膜系統為主介紹說(shuō)明該水系統的運行情況。

4反滲透系統的運行情況

反滲透技術(shù)在該廠(chǎng)大型水處理項目中的設計是可行的，經(jīng)過(guò)實(shí)際應用的情況來(lái)看，運行效果較好，適用于該廠(chǎng)大規模電子超純水的處理。時(shí)代沃頓的PURO-I膜在此系統中的運行較好，給該廠(chǎng)后續的水處理工藝提供了穩定的水質(zhì)。一級反滲透系統在運行期間系統的運行壓力在1MPa左右；系統的進(jìn)水電導率在 300~400μS/cm之間波動(dòng)，產(chǎn)水電導率始終在5μS/cm以下，系統的脫鹽率在98.5%以上；系統的平均產(chǎn)水量在100mm3/h左右，系統的回收率在75%左右，滿(mǎn)足客戶(hù)的供水要求。反滲透系統運行期間對運行情況進(jìn)行了記錄分析，以單套系統為例數據詳情如表3所示。

5反滲透系統的清洗情況

此套反滲透系統的污染物主要是有機物、膠體和微生物等物質(zhì)，但污染不很?chē)乐�，化學(xué)清洗的標準是產(chǎn)水流量降幅在10%左右的時(shí)候，就要進(jìn)行化學(xué)清洗了，如果產(chǎn)水量降幅沒(méi)有達到10%的時(shí)候也要進(jìn)行維護性清洗，總的來(lái)說(shuō)平均清洗周期約3個(gè)月。由于系統污染的原因是有機物和碳酸鈣結垢，所以清洗的藥劑選擇上也主要是針對這些污染物，堿洗以復配藥劑為主，復配藥劑的組成為：NaOH（氫氧化鈉）+Na- SDS（十二烷基苯磺酸鈉）等藥劑，pH為12左右，清洗時(shí)間為6h左右；酸洗的清洗液為HCl（鹽酸），pH 為2~3，清洗時(shí)間為1h，清洗液的溫度為30℃；最后系統用非氧化性殺菌劑DBNPA進(jìn)行殺菌清洗處理。系統清洗時(shí)進(jìn)行單段清洗，每段都分三段流速進(jìn)行清洗：開(kāi)始的時(shí)候單支膜殼流速在5mm3/h（堿洗1h，酸洗為10min）；然后單支膜殼清洗液流量為5mm3/h左右進(jìn)行循環(huán)清洗（堿洗4.5h，酸洗40min的功能）；最后用大流量進(jìn)行沖洗，流量在10mm3/h左右（堿洗0.5h，堿洗10min）。每次化學(xué)清洗后開(kāi)啟純水泵進(jìn)行沖洗，直至清洗液被純水沖出為止。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

6效益分析

整個(gè)水處理系統固定資產(chǎn)折舊費、電耗、藥劑消耗以及人工等各種費用進(jìn)行核算，其中一級反滲透產(chǎn)水成本為2.87元/t，二級反滲透產(chǎn)水成本為4.47元/t，總的超純水產(chǎn)水成本為6.85元/t，當地自來(lái)水的價(jià)格為2.33元/t，該水處理系統給工廠(chǎng)提供了優(yōu)質(zhì)而穩定的水源。

7結論

反滲透技術(shù)在該廠(chǎng)大型電子超純水項目中得到成功應用，為后續的脫鹽處理工藝提供了優(yōu)質(zhì)的水源，保證了后續脫鹽工藝的穩定，也驗證了反滲透技術(shù)在電子超純水項目應用中的良好表現，同時(shí)也增加了一個(gè)可供參考的成熟案例。時(shí)代沃頓反滲透膜在其中的優(yōu)良表現，也給電子超純水客戶(hù)多了一個(gè)反滲透膜品牌的選擇。