國內(nèi)石化行業(yè)含鹽廢水主要由循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的污水和鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)膜處理后的濃水組成。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水量一般占全廠總用水量的80%以上，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)污水排放量占循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水量的20%以上。因此，回收利用這些水對于節(jié)約水資源和減少廢水排放具有重要意義。石油化工含鹽廢水含有一定量的懸浮物，但顆粒細(xì)小，濁度較低。水中結(jié)垢離子Ca2+、Mg2+、HCO3-和SO42-含量高，有機(jī)物濃度高。水質(zhì)水量波動大，不能直排。需要有針對性的處理，否則會污染環(huán)境。但如果流程設(shè)計不合理，系統(tǒng)很難持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.項目概述

銀川市西夏區(qū)工業(yè)園某石化廠含鹽廢水回收裝置處理能力為180m3/h，其中循環(huán)污水80m3/h，除鹽水站反滲透濃水100m3/h。污水中含有大量的懸浮物、各種鹽類、金屬氧化物和化學(xué)物質(zhì)等。脫鹽站反滲透濃水中含有大量結(jié)垢離子Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-和二氧化硅，pH值和堿度較高。全廠采用開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。由于季節(jié)影響，循環(huán)污水的水質(zhì)和水量波動較大，在工程設(shè)計中必須充分考慮。根據(jù)本石化裝置的生產(chǎn)要求，系統(tǒng)應(yīng)滿足50% ~ 100%的負(fù)荷。為適應(yīng)水量的波動，系統(tǒng)設(shè)計分兩路，每路設(shè)計涌水量為90 m3/h。

項目要求嚴(yán)格執(zhí)行零排放，進(jìn)水經(jīng)處理后可回用于生產(chǎn)供水；處理過程中產(chǎn)生的濃水回用于污水深度處理系統(tǒng)進(jìn)行濃縮處理；脫水后的污泥送至廠內(nèi)焚燒爐焚燒發(fā)電。

2.設(shè)計水質(zhì)和工藝流程

2.1設(shè)計水質(zhì)

本工程進(jìn)水由循環(huán)污水和除鹽水站反滲透濃水組成，Q污水與Q濃水比例為4: 5。對兩部分的水質(zhì)進(jìn)行檢測，然后加權(quán)平均計算得到設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)，主要指標(biāo)如表1所示。

設(shè)計出水水質(zhì)滿足《石油化工給水排水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的供水標(biāo)準(zhǔn)，濁度≤3NTU，pH值6.5 ~ 8.5，CODMn≤2mg/L，Cl-≤20mg/L，TDS ≤ 70 mg/L。

2.2工藝流程

進(jìn)水中主要污染物為懸浮物和各種鹽類，應(yīng)以纖維過濾/超濾/反滲透工藝為主要手段。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)水量，池內(nèi)設(shè)置攪拌器，加強(qiáng)調(diào)節(jié)作用。混凝沉淀用于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)的膜處理裝置，起到保安過濾器的作用。采用超濾外壓超濾膜，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)供水，濃水回用于污水深度處理系統(tǒng)進(jìn)行濃縮處理，污泥送廠內(nèi)焚燒爐焚燒發(fā)電。

各單元設(shè)計的去除效果如表2所示。

3.主要工藝裝置和設(shè)計參數(shù)

①調(diào)節(jié)池

采用全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總有效池容量150m3，水力停留時間50分鐘。調(diào)節(jié)池配有水力攪拌和兩臺提升泵(一用一備)，流量180m3/h，揚(yáng)程150kPa，功率15kW。

②混凝沉淀系統(tǒng)

采用12格、每列6格的多級多孔旋風(fēng)反應(yīng)器。單細(xì)胞大小為1.3米×1.9米×5.0米，水力停留時間為30分鐘。絮凝池由2個池組成，每條線1個池，單池尺寸(長×寬×高)為1.0m×4.0m×5.0m，水力停留時間為10min。沉淀池采用斜管，2格，每行1格，單格尺寸(長×寬×高)4.0m×4.0m×5.0m，液面上升速度2mm/s，斜管采用EPDM材質(zhì)，直徑25mm，厚0.4mm，長1 m，反應(yīng)池、絮凝池、沉淀池均為地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁采用環(huán)氧樹脂保護(hù)。絮凝池前端設(shè)置管道靜態(tài)混合器，通過變頻隔膜計量泵投加10%堿式氯化鋁溶液和0.1%聚丙烯酰胺溶液。有兩臺計量泵(一用一備)，每臺流量9L/h，揚(yáng)程1.2MPa，功率0.25kW。有兩臺計量泵(一用一備)，每臺流量22L/h，揚(yáng)程1.2MPa，功率0.25kW

③纖維過濾系統(tǒng)

兩臺纖維過濾器(一用一備)，直徑2700mm，設(shè)計出力175m3/h，采用彗星纖維濾料，濾料填充高度1.5m，逆流水過濾流速30m/h，反沖洗周期72h，采用氣水聯(lián)合反沖洗，氣洗強(qiáng)度50L/(m2 & # 8226；s)，向上洗滌強(qiáng)度為3 ~ 5l/(m2 & # 8226；s)，向下洗滌強(qiáng)度為6 ~ 10l/(m2 & # 8226；s).

兩臺過濾器入口泵(與反洗泵共用，一用一備)，每臺流量175m3/h，揚(yáng)程400kPa，功率37kW。反洗風(fēng)機(jī)為三臺葉羅茨風(fēng)機(jī)，2臺(1用1備)，單臺風(fēng)機(jī)能力1030Nm3/h(常溫常壓)，風(fēng)壓58.5kPa，功率30kW。

④超濾系統(tǒng)

超濾系統(tǒng)2套，單套出水量87.5m3/h，20片超濾膜。超濾膜的公稱孔徑為0.03μm，每片膜的有效面積為77m2。超濾裝置前端設(shè)有管道靜態(tài)混合器，通過隔膜計量泵投加殺菌劑(10%次氯酸鈉溶液)。計量泵2臺(1用1備)，流量22L/h，揚(yáng)程1.2MPa，功率0.25kW超濾反洗泵2臺(1用1備)，流量200m3/h，揚(yáng)程200kPa，功率22kW。

⑤反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)共2套，每套出水量為55.5m3/h。每套反滲透系統(tǒng)由一級和二級組成，按10: 5布置，每級配6個膜。反滲透膜為卷式膜，每片膜的有效面積為37m2，系統(tǒng)產(chǎn)水量為65%。高壓泵為立式多級離心泵，兩臺(一用一備)，流量85m3/h，揚(yáng)程1.25MPa，功率45kW。反滲透裝置前端設(shè)置管道靜態(tài)混合器，通過變頻隔膜計量泵投加酸(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)。酸計量泵兩臺(一用一備)，流量9L/h，揚(yáng)程1.2MPa，功率0.37kW；還原劑計量泵兩臺(一用一備)，流量25L/h，揚(yáng)程1.2MPa，功率0.37 kw；阻垢劑計量泵兩臺(一用一備)，流量4.5L/h，揚(yáng)程1.2MPa，功率0.37 kw

⑥污泥系統(tǒng)

污泥處理系統(tǒng)的設(shè)備包括一臺普通箱式自動壓濾機(jī)、相應(yīng)的配料系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)和污泥輸送系統(tǒng)，脫水后的污泥送至廠內(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)試和運(yùn)行

系統(tǒng)從2014年4月25日開始調(diào)試，調(diào)試時因?yàn)檫M(jìn)水量是負(fù)荷的50%，所以只調(diào)試了一條線路。原水從調(diào)節(jié)池直接進(jìn)入混凝沉淀池進(jìn)行調(diào)試，然后進(jìn)入纖維過濾器、超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

4.1混凝沉淀池的調(diào)試和運(yùn)行

混凝沉淀池前混凝劑和絮凝劑的投加量對沉淀池的處理效果起著決定性的作用。系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)水濁度為50NTU。不加絮凝劑時，混凝劑投加量

經(jīng)過7天的調(diào)試，最終確定當(dāng)混凝劑投加量為3mg/L，絮凝劑投加量為1mg/L時，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)試和運(yùn)行

調(diào)試期間纖維過濾器進(jìn)出水濁度變化見表3。

2014年5月5日調(diào)試?yán)w維過濾器。經(jīng)過4天的調(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，并恢復(fù)到設(shè)計進(jìn)水量的100%負(fù)荷運(yùn)行。

4.3超濾的調(diào)試和運(yùn)行

超濾系統(tǒng)于2014年5月10日調(diào)試完畢，兩條線同時調(diào)試。進(jìn)水pH值約為8.0，溫度為25～30℃，凈水膜通量為55L/(m2 & # 8226；h)采用全流式過濾的運(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)試和運(yùn)行

調(diào)試期間反滲透出水水質(zhì)見表5。

反滲透系統(tǒng)調(diào)試于2014年5月18日，兩條線同時進(jìn)行。用酸計量泵將進(jìn)水pH值從6.5調(diào)節(jié)至7.5，用還原劑計量泵將進(jìn)水ORP值從-180 mV調(diào)節(jié)至+180 mV，阻垢劑用量為5mg/L，產(chǎn)水膜通量為16.67 L/(m2 & # 8226；h).經(jīng)過10天的調(diào)試，系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，各項參數(shù)均達(dá)到《石油化工給水排水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的供水標(biāo)準(zhǔn)。

長期滿負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)各單元的實(shí)際處理效果見表6，各單元基本達(dá)到設(shè)計處理效果。系統(tǒng)最終出水水質(zhì)滿足《石油化工給水排水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的供水標(biāo)準(zhǔn)。

5.投資和運(yùn)營成本

項目總投資約660萬元。直接運(yùn)行費(fèi)用(不含人工、設(shè)備折舊和維護(hù))約2.5元/m3，其中電費(fèi)約0.8元/m3，藥劑費(fèi)用約1.2元/m3，換膜費(fèi)用約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+超濾+反滲透組合工藝處理含鹽廢水。實(shí)踐證明，該工藝可行且穩(wěn)定，反滲透水水質(zhì)達(dá)到《石油化工給水排水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099—2000)的供水標(biāo)準(zhǔn)。

②對于混合多源含鹽廢水的預(yù)處理，需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，并保證足夠的停留時間，使原水充分混合，保證水質(zhì)均勻穩(wěn)定，減少對后續(xù)處理的影響。

③纖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。具有過濾速度快、處理水量大、占地面積小、反沖洗周期長、納污能力強(qiáng)、懸浮物中細(xì)小顆粒和雜質(zhì)去除效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

④超濾+反滲透是目前石化廠含鹽廢水回用的核心工藝。其回用水水質(zhì)良好，運(yùn)行穩(wěn)定，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)零排放起到了減少廢水量的作用。(來源:北京金澤環(huán)境能源技術(shù)研究有限公司)

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