石油化工循環(huán)水再生回用工藝

　　石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中大量地使用循環(huán)冷卻水，并且通常采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。由于循環(huán)冷卻水(以下簡(jiǎn)稱：循環(huán)水)在循環(huán)冷卻的過程中受到空氣污染(灰塵、粉塵等懸浮固體物)和濃縮，循環(huán)水水質(zhì)會(huì)不斷惡化而超出允許值。為使循環(huán)水系統(tǒng)安全可靠地長(zhǎng)周期運(yùn)行，石油化工循環(huán)冷卻水站內(nèi)經(jīng)常采取旁濾和排污等措施。

　　石油化工循環(huán)水排污水量占循環(huán)水補(bǔ)充水量的20%～30%。循環(huán)水補(bǔ)充水是全廠新鮮水消耗大戶之一。面對(duì)我國(guó)水資源缺乏的現(xiàn)狀，對(duì)循環(huán)冷卻水排污水進(jìn)行再生回用，是當(dāng)務(wù)之急和必不可少的。

　　1、工程概況

　　湖南岳陽(yáng)某石油化工廠原循環(huán)水排污水作為清凈廢水與場(chǎng)地雨水混合，直接排放到自然水體。但隨著我國(guó)環(huán)保意識(shí)及標(biāo)準(zhǔn)提高，循環(huán)水排污水中的COD、TN、TP等污染物，加上循環(huán)水系統(tǒng)投加的緩蝕阻垢劑，眾多污染物含量均高于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A的限值，石油化工循環(huán)水排污水已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的“清凈下水”，不能直接排放。該企業(yè)現(xiàn)將廠內(nèi)循環(huán)水排污水綜合利用，通過收集、再生處理后回用作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水水源。

　　該廠的循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制在4.8左右，循環(huán)水排污水水質(zhì)情況見表1。

　　從表1可以看出：由于循環(huán)冷卻水的濃縮，并且系統(tǒng)中投加一些含磷的緩蝕阻垢劑，循環(huán)水排污水中含有較多粘泥、懸浮物，鹽量較高，CaCO3等難溶鹽類的含量達(dá)到飽和，導(dǎo)致結(jié)垢嚴(yán)重。

　　根據(jù)該廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工藝要求，再生水水質(zhì)應(yīng)滿足的指標(biāo)要求列于表2。

　　2、再生處理工藝流程

　　根據(jù)進(jìn)水水源及再生水水質(zhì)要求，選用預(yù)處理+雙膜法(UF+RO)工藝。雙膜法(UF+RO)廢水凈化再生回用技術(shù)是利用超濾除濁度、反滲透除鹽的核心技術(shù)，工藝流程如圖1所示。

　　循環(huán)水排污水在調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后，由泵送入高密度沉淀池，依次投加三氯化鐵、PAM和石灰乳去除水中的懸浮物和硬度，保證后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。高密度沉淀池出水經(jīng)泵送入多介質(zhì)過濾器，進(jìn)一步降低水中懸浮物的含量，滿足超濾的進(jìn)水要求。當(dāng)水通過超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅除去，同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等，使超濾成為一種可靠的反滲透預(yù)處理方法。為降低反滲透系統(tǒng)的處理負(fù)荷，提高反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，在進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)前設(shè)置保安過濾器。反滲透膜能阻擋大多數(shù)溶解鹽及分子量較大的有機(jī)物，但允許水分子通過，因此能夠制備完全符合要求的再生水。

　　3、主要設(shè)備及參數(shù)

　　3.1 高密度沉淀池

　　高密度沉淀池是一個(gè)集混凝、絮凝、斜管沉淀、污泥回流及污泥濃縮為一體的緊湊型處理系統(tǒng)。它主要由混凝池、絮凝反應(yīng)池、斜管沉淀及污泥濃縮系統(tǒng)組成。

　　高密度沉淀池利用強(qiáng)制污泥外循環(huán)回流方式，增大絮凝反應(yīng)的污泥濃度，充分利用回流污泥的接觸絮凝、沉積網(wǎng)捕的作用，提高了COD、懸浮物等的去除率。與傳統(tǒng)混凝沉淀設(shè)備相比，高密度沉淀池具有占地面積小、工程造價(jià)低、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.2 多介質(zhì)過濾器

　　多介質(zhì)過濾器是以成層狀的過濾介質(zhì)(如無煙煤、砂、細(xì)碎的石榴石等)作為床層，在一定的壓力下使?jié)岫容^高的水通過一定厚度的濾層，從而有效的除去水中懸浮雜質(zhì)而使水澄清。

　　多介質(zhì)過濾器可去除水中大顆粒懸浮物，從而降低水的SDI值，滿足再生水深度處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求。該設(shè)備具有造價(jià)低廉、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.3 超濾

　　超濾是在壓力作用下，使待處理水流過孔徑5～100nm的濾膜，截留水中雜質(zhì)的過程，是一種以機(jī)械篩分原理為基礎(chǔ)，以膜兩側(cè)壓差為驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù)。它只允許溶劑和小于膜孔徑的溶質(zhì)透過，阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)、微生物、細(xì)菌和大分子有機(jī)物等大于膜孔徑的溶質(zhì)通過。超濾分離具有耗能少、應(yīng)用范圍廣、設(shè)備及工藝流程簡(jiǎn)單、易于操作、管理及維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　超濾裝置根據(jù)處于工作狀態(tài)時(shí)膜的形狀可分為板框式、管式、卷式和中空纖維式4種結(jié)構(gòu)形式。本項(xiàng)目選用中空纖維膜是超濾技術(shù)中最為成熟與先進(jìn)的一種形式，它與其它形狀的膜相比具有體積小、膜面積大、水通量大、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。超濾裝置配套反洗、氣擦洗工藝，超濾系統(tǒng)排放的濃水和反洗水返回處理系統(tǒng)進(jìn)行過濾處理。

　　超濾裝置設(shè)計(jì)規(guī)模330m3/h，分3套并行，每套設(shè)計(jì)規(guī)模110m3/h，均能單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。運(yùn)行工況：設(shè)計(jì)水通量50L/(m3?h);回收率90%;膜組件數(shù)量，30只/套，共90只;單只膜面積為72m2;排列方式，并聯(lián)(一級(jí)一段);進(jìn)水顆粒粒徑≤50μm;進(jìn)水濁度≤5NTU;進(jìn)水CODCr≤50mg/L;pH6～9;NH3-N≤5mg/L;進(jìn)水連續(xù)余氯≤5mg/L;溫度在10～40℃(最佳25±5℃);工作壓力≤0.28MPa(一般0～0.20MPa);反沖壓力≤0.40MPa(一般0～0.35MPa)。

　　3.4 保安過濾器

　　保安過濾器主要去除水中的微小懸浮物，細(xì)菌及其它雜質(zhì)等，經(jīng)保安過濾后的產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。保安過濾器采用不銹鋼做外殼，選用5μm的濾芯。

　　3.5 反滲透

　　反滲透是在壓力作用下，將水溶液通過反滲透膜去除水中離子、膠體物質(zhì)和分子量大于100Da的有機(jī)物的過程。反滲透工藝適用于去除水中的離子和小分子有機(jī)物。反滲透是一種精密的膜法液體分離技術(shù)。反滲透分離過程不需要加熱，沒有相的變化，具有耗能較少、設(shè)備體積小、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　根據(jù)廢水水質(zhì)，選用復(fù)合膜、卷式膜組件，采用一級(jí)反滲透、兩段布置。卷式膜具有單位體積內(nèi)的膜裝載面積大、進(jìn)水流動(dòng)狀態(tài)好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。卷式膜元件是目前最廣泛采用的膜組件形式。反滲透系統(tǒng)配套在線加藥及配套清洗工藝，保證正常運(yùn)行。

　　反滲透裝置設(shè)計(jì)規(guī)模330m3/h，分3套并行，每套設(shè)計(jì)規(guī)模110m3/h。運(yùn)行工況：設(shè)備產(chǎn)水量77m3/h;設(shè)計(jì)水通量15.7L/(m3?h);回收率70%;膜原件數(shù)量，132只/套，共396只;膜殼數(shù)量22只/套，共66只;膜殼規(guī)格，R4080-6S300PSI6芯裝;膜殼排布方式為15：7/套;單只膜面積37m2;膜結(jié)構(gòu)形式，卷式8040;操作壓力0.5～1.6MPa;進(jìn)水溫度在10～40℃(最佳溫度20～25℃);pH值為6～9(最佳pH值為6～8);進(jìn)水SDI15≤3.0;進(jìn)水游離氯含量≤0.05mg/L;進(jìn)水濁度≤1NTU;進(jìn)水CODCr≤30mg/L;系統(tǒng)脫鹽率98%以上。

　　4、運(yùn)行成本及效益評(píng)估

　　循環(huán)水排污水再生回用系統(tǒng)運(yùn)行成本1.62元/t水，其中：電費(fèi)1.05元/t水，藥劑費(fèi)0.32元/t水，人工費(fèi)0.25元/t水。

　　循環(huán)水排污水再生回用系統(tǒng)每天可減少排放污水約8000t，減少使用新鮮水5544t，節(jié)水減排量相當(dāng)可觀，具有巨大的社會(huì)效益。若在新鮮水價(jià)格昂貴的缺水地區(qū)，則節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益亦更加明顯。

　　5、結(jié)語

　　石油化工循環(huán)水排污水中含有緩蝕阻垢劑，N、P等污染物的濃度遠(yuǎn)高于我國(guó)現(xiàn)行的直接排放限值，同時(shí)石油化工循環(huán)水系統(tǒng)中還存在工藝?yán)鋮s換熱器泄漏的可能，故應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，不得作為“清凈下水”直接排放。

　　循環(huán)水排污水就近可得，易于收集，其水質(zhì)、水量相對(duì)穩(wěn)定，保障程度高，再生回用處理成本相對(duì)較低，是優(yōu)質(zhì)的再生水水源，應(yīng)充分綜合利用。

　　石油化工循環(huán)水排污水采用超濾+反滲透運(yùn)行是否穩(wěn)定，與預(yù)處理效果及膜運(yùn)行維護(hù)水平密切相關(guān)。同時(shí)，雙膜法(UF+RO)的水回收率為60%～70%，尚需在滿足工藝用水要求的前提下，進(jìn)一步提高水回收率。(來源：中石化南京工程有限公司)