煤化工廢水回用方案

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種先進、實用的水處理技術——煤化工廢水回用。

一、煤化工廢水的特點

煤炭是我國的主要化石能源之一， 在我國能源生產結構中占據相當重要的地位。我國煤化工項目主要分布在內蒙古、陝西、新疆、山西、遼寧、河南等煤炭產地，而這些地區大多屬於水資源匱乏的地區。但這些煤化工項目往往需水量巨大， 也會相應產生大量廢水。

為了促進工業經濟與水資源及環境的協調發展，《國家環境保護“十二五”規劃》在化學需氧量和二氧化硫兩項約束性指標的基礎上又增加了氨氮和氮氧化物兩項新指標，無論從經濟效益還是環境效益考慮，尋求處理效果更好、運行成本更低的工藝都將成為大型煤化工企業創新和發展的必由之路。

煤化工企業排放廢水以高濃度煤氣洗滌廢水為主，水質成份複雜，含有大量酚類、氰、油、氨氮、多環芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環化合物等有毒、有害物質，綜合廢水中CODcr一般在5000mg/l左右、氨氮在200~500mg/l，是一種典型含難降解有機化合物的工業廢水。

有效的預處理+特種膜（Super RO）+反滲透膜（RO）的組合工藝，不僅能高效、穩定地去除汙染物，而且可避免反滲透膜的汙堵，確保出水符合回用水水質標準，其在回用水處理的工程設計中得到了一定的應用。

二、設計規模及進出水水質

某煤化工廠循環水場補水量約占總新鮮水用水量的70%，其補水若全部用新鮮水補充，將造成水資源的極大浪費。若能對該廠產生的廢水進行深度處理與回用，不僅能有效地節約運行成本，且能實現較大的環境和社會效益。基於此，某煤化工廠采用勻質池+高效澄清器+多介質過濾器+特種膜及反滲透的組合工藝對其產生的廢水進行了深度處理與回用。

該廠回用水處理裝置進水水源主要分為以下幾類：一是汙水處理裝置出水，其出水水質滿足《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）的一級排放標準；二是循環水場排汙水；三是脫鹽水站排汙水。本回用水處理裝置設計規模為160m³/h，設計進水水質見表1，設計出水要求執行《汙水再生利用工程設計規範》（GB50335—2002）中再生水用作循環冷卻係統補充水的水質標準。

從進水水質可以看出，本回用水處理裝置的水源較為複雜，其有機汙染物、微生物、生物黏泥、膠體類、重金屬、硬度等物質的汙染較常規的純水要複雜和嚴重的多，對特種膜前的預處理效果要求較高。

根據上述水質特點，設計采用勻質池+高效澄清器+多介質過濾器+特種膜及反滲透的組合工藝。

三、煤化工廢水傳統處理工藝

目前，國內相關行業中所設計的煤化工汙水處理係統，大都沿襲了前人的經驗，采用相類似的工藝，即“物化預處理→生物處理→物化深度處理”的流程。近年來各個企業、高校、研究院所在煤化工汙水處理上做了大量的研究和生產性試驗，在每個具體流程工藝的選擇上發展出了較多的適用性較好的技術。

物化處理工藝有：

1、萃取脫酚

2、單塔加壓汽提側線脫氨法

3、混凝沉澱法

4、吸附法

生化處理工藝主要有：

1、厭氧生化工藝

2、好氧生物法

3、固定化微生物技術

4、高級氧化法+A/O工藝

但是，采用生物法進行處理能耗較高，且高濃度的氨氮會對微生物產生抑製作用；采用吹脫法、化學沉澱法等物理化學法存在處理效果差、費用高，產生二次汙染等問題。因此，尋找一種合適的工藝來處理煤化工高氨氮廢水就顯得十分必要和迫切。

四、工藝流程及主要設計參數

1、廢水勻質池

進水水源中循環水場排汙及脫鹽水站排汙均為間斷進水，需加強均質化處理。勻質池設計尺寸為37.9m×7.6m×3.5m。勻質池配套設置廢水提升泵，廢水提升泵1用1備，單台流量為160m³/h；配套設置2台潛水攪拌機，功率為3kW。

2、高效澄清器

高效澄清器是集混凝/反應/沉澱於一體的鋼結構廢水處理設備，單台處理量為160m³/h，設計出水SS≤20mg/L，設計尺寸為D6000mm×7000mm。

在高效澄清器前配套設置石灰乳加藥裝置，濃漿泵2台，1用1備，單台加藥量為0～3t/h；絮凝劑加藥裝置，機械隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～120L/h；混凝劑加藥裝置，機械隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～44L/h。

3、多介質過濾器

多介質過濾器用於去除水中的懸浮物和膠體，濾料采用無煙煤和石英砂。多介質過濾器2台，設計單台處理量為80m³/h，設計濾速為10m/h，采用氣水反衝洗。多介質過濾器設計尺寸為D3200mm×4200mm。

4、特種膜係統

特種膜係統前配套設置1台盤式過濾器，處理量為160m³/h，設計出水濁度≤3NTU，過濾精度為50μm，過濾器型式：以色列ARKAL3DF-8。

特種膜係統設計回收率為90%，設計產水水質：SDI≤3，濁度≤0.5NTU。裝置淨產水量為144m³/h，采用DOW公司生產的SFP2860DOWTMUF膜組件（外壓式中空纖維膜），單隻膜麵積為51㎡，共60支。

特種膜係統及反滲透係統共同配套設置化學清洗裝置1套，含清洗保安過濾器1台，能力為150m³/（h˙套），濾芯過濾精度為5μm。

化學增強反洗係統含次氯酸鈉加藥裝置，電磁驅動隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～1600L/h；加酸裝置，電磁驅動隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～550L/h；加堿裝置，電磁驅動隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～240L/h。

5、反滲透係統

反滲透膜前設置保安過濾器，保安過濾器過濾精度為5μm，外殼采用耐腐蝕的316不鏽鋼材質，濾棒由聚丙烯噴熔製成，孔形呈錐形結構，運行流速≤10m³/h。

反滲透高壓泵采用臥式離心高壓泵，過流部分材質為不鏽鋼，Q=150m³/h，P=1.4MPa。

反滲透裝置設計產水量為108m³/h，回收率為75%。1a內設計脫鹽率≥98%，3a內設計脫鹽率≥97%。反滲透膜采用美國DOW公司生產的BW30-400/34I-FR端麵自鎖高產水量抗汙染型苦鹹水反滲透膜元件，設計通量為18LMH，選用膜元件162支，采用6芯裝美國CODELINE公司產品膜殼27支。一級二段，18∶9排列。

反滲透係統配套設置還原劑加藥裝置，電磁驅動隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～15.1L/h；阻垢劑加藥裝置，電磁驅動隔膜泵2台，1用1備，單台流量為0～7.6L/h。

6、自控係統設置

（1）特種膜係統。正常操作情況下，特種膜裝置需要每20~60min進行氣擦洗、水力反洗（含正衝洗、反衝洗）至少各1次，單次氣水衝洗的時間約為1min，也就是說需要在1min內進行約40次的不同閥門開、關操作；而特種膜裝置的常規化學加強反洗（CEB）需要至少24h1次，這在人工運行時很難保證，所以特種膜裝置的啟動、運行、氣擦洗、反洗、正洗、停機等過程均由PLC實現自動控製。

特種膜係統同時設置就地儀表盤和就地操作盤，在就地儀表盤上可讀出特種膜的有關工藝參數，以及能在就地操作盤上操作相關的水泵和自動閥門。

反滲透係統。反滲透係統的啟動、運行、衝洗、停機備用等過程也均由PLC實現自動控製。同時設置就地儀表盤和就地操作盤，在就地儀表盤上可讀出RO的有關工藝參數，如電導率、流量、壓力等；在就地操作盤上能啟停RO進水高壓泵及相關的自動閥門。

五、反滲透技術應用

反滲透是利用反滲透膜選擇性的透過溶劑（通常是水）而截留離子物質，以膜兩側產生的靜壓差為動力，使溶劑通過反滲透膜而實現對液體混合物進行分離的物理過程。

與傳統的水處理方法相比，反滲透技術有以下特點：

1、在常溫條件下，采用無相變的物理變化對溶質和水進行分離；

2、雜質去除範圍廣，不僅可以去除溶解的無機鹽類，而且還可以去除各類雜質；

3、較高的除鹽率和水的回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質；

4、設備緊湊，占地麵積少，自動化程度高，操作簡單，運行費用低；

5、無需大量的化學藥劑，不產生二次汙染。

作為一種新型的水處理技術，反滲透以其獨特的優點已經在海水淡化、苦鹹水脫鹽、純水製備、鍋爐補給水脫鹽、印染廢水處理和垃圾滲濾液處理等方麵得到了廣泛應用，但由於產品自身結構的缺陷，導致膜抗汙染性較差，因此反滲透膜還是具有一定局限性。

六、運行效果

本回用水處理裝置已經建成運行近1a，其水質日常監測結果如表2所示。運行結果表明，出水穩定，出水水質達到《汙水再生利用工程設計規範》（GB50335—2002）中再生水用作循環冷卻係統補充水的水質標準。

 七、成本分析

人工費：定員按4人考慮，工資為5000元/（月˙人），人工費為667元/d；電費：本裝置平均耗電量為5440kW˙h/d，電價以0.75元/（kW˙h）計，電費為4080元/d；藥劑費：藥劑費以1500元/d計；損耗費：石英砂濾料以200元/d計（按0.5a的使用壽命），特種膜和反滲透膜以1610元/d計（按3a的使用壽命）。合計平均處理成本為2.10元/m³。工業水價為7.95元/m³，本裝置的經濟效益非常明顯。

八、小結

該煤化工廠結合複雜的進水水質及回用水用戶的水質要求，設計采用勻質池+高效澄清器+多介質過濾器+特種膜及反滲透的組合工藝對廢水進行深度處理與回用。運行結果表明，運行效果良好，脫鹽率及回收率均能達到設計標準，經濟效益明顯，證明所選工藝是可行且經濟的。

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