山東某石化企業(yè)廢水零排放項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例
1項(xiàng)目背景
石油化工資源是人類發(fā)展非常重要的一種資源，給人類社會(huì)帶來(lái)了巨大的發(fā)展動(dòng)力，在石油化工產(chǎn)品的化學(xué)加工過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生廢水等污染物，其廢水具有成分復(fù)雜、含鹽量高等特點(diǎn)，能夠?qū)ζ渥畲笙薅然赜茫瑢?shí)現(xiàn)廢水零排放的目標(biāo)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2工程概況
2.2工藝流程
本工程結(jié)合中試試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)之前的中試工藝路線進(jìn)行了調(diào)整，具體設(shè)計(jì)說(shuō)明如下：
將濃鹽水通過(guò)化學(xué)除硬裝置去除大部分硬度、硅和部分有機(jī)物，之后再經(jīng)過(guò)樹(shù)脂軟化裝置進(jìn)一步脫硬，以降低后續(xù)工藝裝置結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；澄清池可高效率的絮凝沉淀水體中顆粒雜志，具有對(duì)進(jìn)水波動(dòng)不敏感、承受較大范圍流量變化的特點(diǎn)，為后續(xù)膜系統(tǒng)提供了有效屏障；針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水TDS較高的特點(diǎn)，采用ED離子膜濃縮裝置對(duì)濃水進(jìn)行濃縮；濃縮產(chǎn)水再經(jīng)過(guò)臭氧-活性炭生物濾池吸附裝置去除大部分COD，最后進(jìn)入反滲透裝置。
ED濃水再經(jīng)分質(zhì)結(jié)晶裝置形成氯化鈉固體單鹽、硫酸鈉固體單鹽，及少量蒸發(fā)結(jié)晶母液產(chǎn)生的雜鹽。分質(zhì)結(jié)晶裝置產(chǎn)生的冷凝液回用，母液經(jīng)干燥后委托有資質(zhì)的單位處理。
本系統(tǒng)反滲透產(chǎn)生的濃水回到系統(tǒng)調(diào)節(jié)池，產(chǎn)水作為新水供全廠回用，結(jié)晶產(chǎn)生的氯化鈉達(dá)到工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)圖1所示工藝流程，使?jié)恹}水得到全部消納。
2.1進(jìn)水水質(zhì)
本工程原水來(lái)自未經(jīng)生化處理的催化劑廢水，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為200m3/h，通過(guò)“軟化澄清→ED離子膜→臭氧活性炭→反滲透”等核心工藝，將產(chǎn)品水回收再利用，供全廠使用；ED濃水經(jīng)分質(zhì)結(jié)晶裝置形成氯化鈉固體單鹽、硫酸鈉固體單鹽及少量雜鹽，干燥后委托有資質(zhì)的單位處理。通過(guò)以上集成處理裝置，實(shí)現(xiàn)濃鹽水全部回收利用。系統(tǒng)進(jìn)水質(zhì)設(shè)計(jì)條件見(jiàn)表1。
3主要構(gòu)筑物及設(shè)備規(guī)格
3.1軟化裝置
為降低膜污堵風(fēng)險(xiǎn)，保證濃鹽水反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需對(duì)水中硬度進(jìn)行控制。因此本工程設(shè)置軟化結(jié)晶反應(yīng)池，通過(guò)投加石灰和純堿達(dá)到去除水質(zhì)暫時(shí)硬度和永久硬度的目的，同時(shí)，石灰的投入也可起到殺菌消毒的作用，有效防止藻類在后續(xù)沉淀池與濾池中繁殖生長(zhǎng)。
3.2高密度澄清池
澄清池設(shè)計(jì)正常進(jìn)水SS≤300mg/L，短時(shí)內(nèi)進(jìn)水濁度不大于3000NTU時(shí)，出水濁度不大于10NTU。
3.3臭氧-生物炭(O3-BAF)
臭氧-生物活性炭(O3-BAF)深度處理工藝由兩部分組成：臭氧預(yù)氧化和生物活性炭的物理吸附、生物降解。利用臭氧氧化作用，初步氧化分解水中的一部分簡(jiǎn)單有機(jī)物及其還原性物質(zhì)，使之變?yōu)镃O2和H2O，以降低生物活性炭濾池的有機(jī)負(fù)荷，提高活性炭處理能力；钚蕴靠梢愿患写罅康奈⑸铮刮⑸镌诨钚蕴勘砻嫘纬缮锬，二者互相促進(jìn)，共同吸收降解低分子有機(jī)物。
3.4ED離子膜濃縮裝置
ED離子膜技術(shù)在零排放工藝中用于實(shí)現(xiàn)高鹽水的高倍濃縮及提純，利用離子交換膜對(duì)陰陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，在直流電場(chǎng)的作用下，使陰陽(yáng)離子發(fā)生定向遷移，從而達(dá)到電解質(zhì)溶液的分離、提純和濃縮的目的。系統(tǒng)濃鹽水TDS可達(dá)200000mg/L，且動(dòng)力學(xué)能耗利用率高，處理能耗≤6kWh/噸水。
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3.5RO反滲透裝置
反滲透裝置是本水處理系統(tǒng)中最主要的脫鹽裝置，利用反滲透膜的選擇透過(guò)性除去水中大部分可溶性鹽分、有機(jī)物及微生物等。
3.6分質(zhì)蒸發(fā)結(jié)晶裝置
ED高濃度鹽濃縮液在本階段依次經(jīng)過(guò)硫酸鈉蒸發(fā)段、冷卻結(jié)晶段、氯化鈉蒸發(fā)段、二次結(jié)晶母液處置等階段進(jìn)行分質(zhì)。通過(guò)控制硫酸鈉蒸發(fā)段最高溫度約110~120℃，使硫酸鈉析出；經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶段的母液以氯化鈉為主，對(duì)之進(jìn)行低溫蒸發(fā)，可析出氯化鈉；通過(guò)控制蒸發(fā)殘液量，可得到較為純凈的氯化鈉。
以上集成處理裝置最終分質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)生的氯化鈉滿足GB/T5462-2015《工業(yè)鹽》日曬工業(yè)鹽Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，硫酸鈉滿足GB/T6009-2014《工業(yè)無(wú)水硫酸鈉》Ⅲ類一等品標(biāo)準(zhǔn)，分質(zhì)結(jié)晶系統(tǒng)冷凝液TDS≤300mg/L，可直接回用于工藝洗滌用水，最終實(shí)現(xiàn)資源重復(fù)利用的目標(biāo)。
4工藝特點(diǎn)
(1)本系統(tǒng)處理的廢水具有含鹽組成復(fù)雜、總鹽濃度高等特點(diǎn)，采用ED離子膜工藝包將廢水濃縮至TDS＞200000mg/L，大大降低了蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的規(guī)模，從而節(jié)省工程投資和運(yùn)行成本。
(2)活性炭自身比表面積巨大，能夠迅速吸附水中的溶解性有機(jī)物，也能富集水中大量的微生物，這樣在活性炭表面便生長(zhǎng)出了具有生物降解和生物吸附雙重作用的生物膜，變?yōu)樯锘钚蕴。生物活性炭具有可再生的?yōu)點(diǎn)，且對(duì)COD降解的效果顯著。
(3)ED離子膜技術(shù)在零排放工藝中用于實(shí)現(xiàn)高鹽水的高倍濃縮及提純，該技術(shù)在高濃度鹽水濃縮過(guò)程中，依然可保持較高離子動(dòng)態(tài)交換容量及較低的膜面電阻。針對(duì)系統(tǒng)濃鹽水TDS達(dá)到200000mg/L的水質(zhì)，處理電耗≤6kWh/噸水，具有動(dòng)力學(xué)能耗利用率高、處理電耗低的特點(diǎn)。
5運(yùn)行效果
本工程調(diào)試完成并投產(chǎn)后，運(yùn)行狀態(tài)始終良好，產(chǎn)水連續(xù)外供，水質(zhì)穩(wěn)定可靠。進(jìn)出水水質(zhì)情況見(jiàn)表7。
6經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
經(jīng)實(shí)際測(cè)算，本工程總投資14600萬(wàn)元，噸水直接運(yùn)行成本為19.58元。
7結(jié)語(yǔ)
(1)本系統(tǒng)處理的廢水具有含鹽組成復(fù)雜、總鹽濃度高等特點(diǎn)，采用軟化澄清、ED離子膜、臭氧活性炭、反滲透、分質(zhì)結(jié)晶等作為核心處理工藝，反滲透產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到全廠新水回用標(biāo)準(zhǔn)，污泥經(jīng)干化后定期外運(yùn)，結(jié)晶固態(tài)單鹽作為工業(yè)鹽回用，廢水得以全部資源化利用，真正實(shí)現(xiàn)了廢水的“零排放”。
作者：申校忠
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