國內(nèi)石油化工行業(yè)的含鹽廢水主要由循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水和鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)膜處理后濃水組成。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)耗水量普遍占全廠總耗水量的80%以上，其中循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水量約占循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水量的20%以上，所以回收利用好這部分水，對于節(jié)約水資源、減少廢水排放具有重要的意義。石油化工行業(yè)的含鹽廢水含有一定量的懸浮物但顆粒細(xì)小，濁度低，水中成垢的離子Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-含量較高，有機(jī)物濃度較高，水質(zhì)、水量波動(dòng)大，不能直接排放，需進(jìn)行有針對性的處理，否則將會(huì)對環(huán)境造成污染。但是，若工藝設(shè)計(jì)不合理，系統(tǒng)也很難連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
1、工程概述
銀川市西夏區(qū)工業(yè)園內(nèi)某石油化工廠含鹽廢水回收裝置處理能力為180m3/h，包括80m3/h的循環(huán)排污水和100m3/h的除鹽水站反滲透濃水。排污水中含有大量懸浮物、各種鹽類、金屬氧化物以及藥劑等，除鹽水站反滲透濃水中含有大量的成垢離子Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-及二氧化硅，而且pH值高、堿度大。全廠采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，因受季節(jié)影響，循環(huán)排污水水質(zhì)、水量波動(dòng)非常大，工程設(shè)計(jì)時(shí)必須給予充分考慮。按照該石油化工廠生產(chǎn)要求，系統(tǒng)需滿足負(fù)荷50%～100%。為了適應(yīng)水量波動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩條線，每條線設(shè)計(jì)進(jìn)水量為90m3/h。
該項(xiàng)目要求嚴(yán)格執(zhí)行零排放，進(jìn)水經(jīng)過處理后回用于生產(chǎn)給水;處理過程中產(chǎn)生的濃水回收至污水深度處理系統(tǒng)進(jìn)行濃縮處理;脫水污泥送至廠內(nèi)焚燒爐焚燒發(fā)電。
2、設(shè)計(jì)水質(zhì)及工藝流程
2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)
本項(xiàng)目進(jìn)水由循環(huán)排污水和除鹽水站反滲透濃水組成且Q排污水∶Q濃水=4∶5，檢測兩部分的水質(zhì)，然后通過加權(quán)平均計(jì)算得出設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，主要指標(biāo)如表1所示。
設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求達(dá)到《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的給水標(biāo)準(zhǔn)，濁度≤3NTU，pH值為6.5～8.5，CODMn≤2mg/L，Cl-≤20mg/L，TDS≤70mg/L。
2.2 工藝流程
進(jìn)水主要污染物為懸浮物和各種鹽分，宜采用纖維過濾/超濾/反滲透工藝為主要手段，工藝流程如圖1所示。含鹽廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，池內(nèi)設(shè)攪拌器以強(qiáng)化調(diào)節(jié)功能。通過混凝沉淀去除大顆粒懸浮物和纖維過濾器不能去除的懸浮物，以保護(hù)后續(xù)膜處理裝置，起到保安過濾器的作用。超濾采用外壓式超濾膜，反滲透采用抗污染卷式反滲透膜，反滲透出水回用于生產(chǎn)給水，濃水回收至污水深度處理系統(tǒng)進(jìn)行濃縮處理，污泥送至廠內(nèi)焚燒爐焚燒發(fā)電。
各單元設(shè)計(jì)去除效果如表2所示。
3、主要處理單元與設(shè)計(jì)參數(shù)
?、僬{(diào)節(jié)池
采用全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1座，總有效池容為150m3，HRT為50min。調(diào)節(jié)池設(shè)水力攪拌，設(shè)提升泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為180m3/h，揚(yáng)程為150kPa，功率為15kW。
?、诨炷恋硐到y(tǒng)
采用多級穿孔旋流式反應(yīng)池，12格，每條線6格，單格尺寸(L×W×H)為1.3m×1.9m×5.0m，HRT為30min;絮凝池2格，每條線1格，單格尺寸(L×W×H)為1.0m×4.0m×5.0m，HRT為10min;沉淀池采用斜管沉淀，2格，每條線1格，單格尺寸(L×W×H)為4.0m×4.0m×5.0m，液面上升流速為2mm/s，斜管為三元乙丙材質(zhì)，直徑為25mm，厚度為0.4mm，長1m。反應(yīng)池、絮凝池、沉淀池均采用地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁環(huán)氧樹脂防腐。絮凝池前端設(shè)管道靜態(tài)混合器，通過變頻隔膜式計(jì)量泵投加10%堿式氯化鋁溶液和0.1%聚丙烯酰胺溶液?；炷齽┯?jì)量泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為9L/h，揚(yáng)程為1.2MPa，功率為0.25kW。絮凝劑計(jì)量泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為22L/h，揚(yáng)程為1.2MPa，功率為0.25kW。
③纖維過濾系統(tǒng)
纖維過濾器2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)設(shè)備直徑為2700mm，設(shè)計(jì)出力為175m3/h，采用彗星式纖維濾料，濾料填充高度為1.5m，逆流水過濾流速為30m/h，反洗周期為72h，采用氣水聯(lián)合反洗，氣洗強(qiáng)度為50L/(m2•s)，上向水洗強(qiáng)度為3～5L/(m2•s)，下向水洗強(qiáng)度為6～10L/(m2•s)。
過濾器進(jìn)水泵2臺(tái)(與反洗水泵共用，1用1備)，單臺(tái)流量為175m3/h，揚(yáng)程為400kPa，功率為37kW。反洗風(fēng)機(jī)為三葉羅茨風(fēng)機(jī)，2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)風(fēng)量為1030Nm3/h(常溫常壓)，風(fēng)壓為58.5kPa，功率為30kW。
?、?a href="http://millmans.net/" target="_blank" class="keylink">超濾系統(tǒng)
超濾系統(tǒng)2套，單套產(chǎn)水量為87.5m3/h，超濾膜20支。超濾膜公稱孔徑為0.03μm，每支膜有效面積為77m2。在超濾裝置前端設(shè)置管道靜態(tài)混合器，通過隔膜式計(jì)量泵投加殺菌劑(10%次氯酸鈉溶液)。殺菌劑計(jì)量泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為22L/h，揚(yáng)程為1.2MPa，功率為0.25kW。超濾反洗水泵，2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為200m3/h，揚(yáng)程為200kPa，功率為22kW。
?、?a href="http://millmans.net/" target="_blank" class="keylink">反滲透系統(tǒng)
反滲透系統(tǒng)2套，單套產(chǎn)水量為55.5m3/h，每套反滲透系統(tǒng)均為一級兩段，10∶5排列，每段配置6支膜。反滲透膜采用卷式膜，每支膜有效面積為37m2，系統(tǒng)產(chǎn)水率為65%。高壓泵為立式多級離心泵，2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為85m3/h，揚(yáng)程為1.25MPa，功率為45kW。在反滲透裝置前端設(shè)置管道靜態(tài)混合器，通過變頻隔膜式計(jì)量泵投加酸(30%鹽酸溶液)、還原劑(10%亞硫酸氫鈉溶液)和阻垢劑(100%有機(jī)膦酸鹽溶液)。酸計(jì)量泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為9L/h，揚(yáng)程為1.2MPa，功率為0.37kW。還原劑計(jì)量泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為25L/h，揚(yáng)程為1.2MPa，功率為0.37kW。阻垢劑計(jì)量泵2臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)流量為4.5L/h，揚(yáng)程為1.2MPa，功率為0.37kW。
?、尬勰嘞到y(tǒng)
污泥處理系統(tǒng)設(shè)備包括1臺(tái)普通廂式自動(dòng)壓濾機(jī)及相應(yīng)配藥系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)和污泥輸送系統(tǒng)，脫水污泥送至廠內(nèi)焚燒爐焚燒發(fā)電。實(shí)際運(yùn)行表明，脫水污泥含水率為65%～75%，脫水性能良好。
4、調(diào)試與運(yùn)行
該系統(tǒng)自2014年4月25日開始調(diào)試，因調(diào)試期間進(jìn)水量為50%負(fù)荷運(yùn)行，故只調(diào)試一條線。原水直接從調(diào)節(jié)池進(jìn)入混凝沉淀池調(diào)試，然后再進(jìn)入纖維過濾器、超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)調(diào)試。
4.1 混凝沉淀池的調(diào)試運(yùn)行
混凝沉淀池前端混凝劑和絮凝劑的加藥量對沉淀池的處理效果起到?jīng)Q定性的作用。系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)水濁度為50NTU。當(dāng)不投加絮凝劑，混凝劑投加量<3mg/L時(shí)，出水濁度隨著混凝劑投加量的增大而減小;混凝劑加藥量為3mg/L時(shí)，混凝沉淀池內(nèi)極短時(shí)間形成微細(xì)礬花，水體變得更加渾濁，15min后觀察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層，出水濁度維持在24NTU左右，效果最好。通過反復(fù)調(diào)試，確定在混凝劑加藥量為3mg/L的前提下，絮凝劑加藥量<1mg/L時(shí)，出水濁度隨著混凝劑加藥量的增大而減小;絮凝劑加藥量為1mg/L時(shí)，在混凝沉淀池內(nèi)大量礬花加速聚集并下沉，形成表面清晰層，出水濁度維持在18NTU左右，此時(shí)出水濁度最低，效果最好。
經(jīng)過7天的調(diào)試最終確定，混凝劑投加量為3mg/L、絮凝劑投加量為1mg/L時(shí)，混凝沉淀池出水濁度為18NTU，平均去除率為64%。
4.2 纖維過濾器的調(diào)試與運(yùn)行
調(diào)試期間纖維過濾器進(jìn)、出水濁度變化如表3所示。
纖維過濾器于2014年5月5日進(jìn)行調(diào)試，經(jīng)過4d的調(diào)試，纖維過濾器出水濁度穩(wěn)定。
纖維過濾器穩(wěn)定運(yùn)行后，系統(tǒng)進(jìn)水量增加，恢復(fù)至設(shè)計(jì)進(jìn)水量100%負(fù)荷運(yùn)行。
4.3 超濾的調(diào)試與運(yùn)行
超濾系統(tǒng)于2014年5月10日進(jìn)行調(diào)試，兩條線同時(shí)調(diào)試，進(jìn)水pH值為8.0左右，溫度為25～30℃，凈產(chǎn)水膜通量為55L/(m2•h)，采用全流過濾的運(yùn)行方式。經(jīng)過7天的調(diào)試，超濾裝置出水濁度穩(wěn)定。
調(diào)試期間超濾進(jìn)、出水濁度變化見表4。
4.4 反滲透的調(diào)試與運(yùn)行
反滲透系統(tǒng)于2014年5月18日進(jìn)行調(diào)試，兩條線同時(shí)進(jìn)行，酸計(jì)量泵調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值在6.5～7.5之間，還原劑計(jì)量泵調(diào)節(jié)進(jìn)水氧化還原電位(ORP)值在-180mV～+180mV之間，阻垢劑加藥量為5mg/L，產(chǎn)水膜通量為16.67L/(m2•h)。經(jīng)過10d調(diào)試，系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，所有參數(shù)均滿足《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的給水標(biāo)準(zhǔn)。
滿負(fù)荷連續(xù)長期運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)各單元實(shí)際處理效果見表6，各單元基本達(dá)到設(shè)計(jì)處理效果。系統(tǒng)最終出水水質(zhì)符合《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的給水標(biāo)準(zhǔn)。
5、投資與運(yùn)行成本
該工程總投資約為660萬元。直接運(yùn)行成本(不含人工、設(shè)備折舊、維修維護(hù))約2.5元/m3，其中電費(fèi)約0.8元/m3，藥劑費(fèi)約1.2元/m3，膜更換費(fèi)約0.3元/m3，化驗(yàn)、自來水等其他費(fèi)用約0.2元/m3。
6、結(jié)論
①采用絮凝沉淀+纖維過濾器+超濾+反滲透組合工藝處理含鹽廢水，實(shí)踐證明該工藝可行、運(yùn)行穩(wěn)定，反滲透產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的給水標(biāo)準(zhǔn)。
?、卺槍旌隙嗨春}廢水預(yù)處理需設(shè)置調(diào)節(jié)池，且保證足夠的停留時(shí)間以使原水充分混合，保證水質(zhì)均一穩(wěn)定，降低對后續(xù)處理的影響。
?、劾w維過濾器是目前石油化工廠含鹽廢水預(yù)處理工藝的核心設(shè)備，其過濾速度快，處理水量大，占地面積小，反洗周期長，納污能力強(qiáng)，對懸浮物微細(xì)顆粒雜質(zhì)等去除效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
?、?a href="http://millmans.net/" target="_blank" class="keylink">超濾+反滲透是目前石油化工廠含鹽廢水回用的核心工藝，其回用水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定，對后續(xù)實(shí)現(xiàn)廢水零排放起到減量作用。( >
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