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      石油化工循環水再生回用工藝

      發布時間:2022-3-10 10:23:39  中國污水處理工程網

        石油化工企業生產過程中大量地使用循環冷卻水,并且通常采用敞開式循環冷卻水系統。由于循環冷卻水(以下簡稱:循環水)在循環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,循環水水質會不斷惡化而超出允許值。為使循環水系統安全可靠地長周期運行,石油化工循環冷卻水站內經常采取旁濾和排污等措施。

        石油化工循環水排污水量占循環水補充水量的20%~30%。循環水補充水是全廠新鮮水消耗大戶之一。面對我國水資源缺乏的現狀,對循環冷卻水排污水進行再生回用,是當務之急和必不可少的。

        1、工程概況

        湖南岳陽某石油化工廠原循環水排污水作為清凈廢水與場地雨水混合,直接排放到自然水體。但隨著我國環保意識及標準提高,循環水排污水中的COD、TN、TP等污染物,加上循環水系統投加的緩蝕阻垢劑,眾多污染物含量均高于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A的限值,石油化工循環水排污水已經不再是傳統意義上的“清凈下水”,不能直接排放。該企業現將廠內循環水排污水綜合利用,通過收集、再生處理后回用作為循環水系統補充水水源。

        該廠的循環水濃縮倍數控制在4.8左右,循環水排污水水質情況見表1。

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        從表1可以看出:由于循環冷卻水的濃縮,并且系統中投加一些含磷的緩蝕阻垢劑,循環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到飽和,導致結垢嚴重。

        根據該廠循環冷卻水系統工藝要求,再生水水質應滿足的指標要求列于表2。

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        2、再生處理工藝流程

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

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        循環水排污水在調節池均質均量后,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,保證后續系統的穩定運行。高密度沉淀池出水經泵送入多介質過濾器,進一步降低水中懸浮物的含量,滿足超濾的進水要求。當水通過超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時可去除大量的有機物等,使超濾成為一種可靠的反滲透預處理方法。為降低反滲透系統的處理負荷,提高反滲透系統的運行穩定性,在進入反滲透膜系統前設置保安過濾器。反滲透膜能阻擋大多數溶解鹽及分子量較大的有機物,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、主要設備及參數

        3.1 高密度沉淀池

        高密度沉淀池是一個集混凝、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。它主要由混凝池、絮凝反應池、斜管沉淀及污泥濃縮系統組成。

        高密度沉淀池利用強制污泥外循環回流方式,增大絮凝反應的污泥濃度,充分利用回流污泥的接觸絮凝、沉積網捕的作用,提高了COD、懸浮物等的去除率。與傳統混凝沉淀設備相比,高密度沉淀池具有占地面積小、工程造價低、耐沖擊負荷等優點。

        3.2 多介質過濾器

        多介質過濾器是以成層狀的過濾介質(如無煙煤、砂、細碎的石榴石等)作為床層,在一定的壓力下使濁度較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而使水澄清。

        多介質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的進水水質要求。該設備具有造價低廉、運行費用低、操作簡單等優點。

        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,截留水中雜質的過程,是一種以機械篩分原理為基礎,以膜兩側壓差為驅動力的膜分離技術。它只允許溶劑和小于膜孔徑的溶質透過,阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質、微生物、細菌和大分子有機物等大于膜孔徑的溶質通過。超濾分離具有耗能少、應用范圍廣、設備及工藝流程簡單、易于操作、管理及維修方便等優點。

        超濾裝置根據處于工作狀態時膜的形狀可分為板框式、管式、卷式和中空纖維式4種結構形式。本項目選用中空纖維膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形式,它與其它形狀的膜相比具有體積小、膜面積大、水通量大、不易堵塞等優點。超濾裝置配套反洗、氣擦洗工藝,超濾系統排放的濃水和反洗水返回處理系統進行過濾處理。

        超濾裝置設計規模330m3/h,分3套并行,每套設計規模110m3/h,均能單獨運行,也可同時運行。運行工況:設計水通量50L/(m3·h);回收率90%;膜組件數量,30只/套,共90只;單只膜面積為72m2;排列方式,并聯(一級一段);進水顆粒粒徑≤50μm;進水濁度≤5NTU;進水CODCr≤50mg/L;pH6~9;NH3-N≤5mg/L;進水連續余氯≤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,細菌及其它雜質等,經保安過濾后的產水進入反滲透系統。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、膠體物質和分子量大于100Da的有機物的過程。反滲透工藝適用于去除水中的離子和小分子有機物。反滲透是一種精密的膜法液體分離技術。反滲透分離過程不需要加熱,沒有相的變化,具有耗能較少、設備體積小、操作簡單、適應性強等特點。

        根據廢水水質,選用復合膜、卷式膜組件,采用一級反滲透、兩段布置。卷式膜具有單位體積內的膜裝載面積大、進水流動狀態好、結構緊湊等優點。卷式膜元件是目前最廣泛采用的膜組件形式。反滲透系統配套在線加藥及配套清洗工藝,保證正常運行。

        反滲透裝置設計規模330m3/h,分3套并行,每套設計規模110m3/h。運行工況:設備產水量77m3/h;設計水通量15.7L/(m3·h);回收率70%;膜原件數量,132只/套,共396只;膜殼數量22只/套,共66只;膜殼規格,R4080-6S300PSI6芯裝;膜殼排布方式為15:7/套;單只膜面積37m2;膜結構形式,卷式8040;操作壓力0.5~1.6MPa;進水溫度在10~40℃(最佳溫度20~25℃);pH值為6~9(最佳pH值為6~8);進水SDI15≤3.0;進水游離氯含量≤0.05mg/L;進水濁度≤1NTU;進水CODCr≤30mg/L;系統脫鹽率98%以上。

        4、運行成本及效益評估

        循環水排污水再生回用系統運行成本1.62元/t水,其中:電費1.05元/t水,藥劑費0.32元/t水,人工費0.25元/t水。

        循環水排污水再生回用系統每天可減少排放污水約8000t,減少使用新鮮水5544t,節水減排量相當可觀,具有巨大的社會效益。若在新鮮水價格昂貴的缺水地區,則節水經濟效益亦更加明顯。

        5、結語

        石油化工循環水排污水中含有緩蝕阻垢劑,N、P等污染物的濃度遠高于我國現行的直接排放限值,同時石油化工循環水系統中還存在工藝冷卻換熱器泄漏的可能,故應加強監控,不得作為“清凈下水”直接排放。

        循環水排污水就近可得,易于收集,其水質、水量相對穩定,保障程度高,再生回用處理成本相對較低,是優質的再生水水源,應充分綜合利用。

        石油化工循環水排污水采用超濾+反滲透運行是否穩定,與預處理效果及膜運行維護水平密切相關。同時,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,進一步提高水回收率。(來源:中石化南京工程有限公司)

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