反渗透在超纯水排放水处理中应用

时间：2024-07-28

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。