煉化企業工業鍋爐排污水除磷及回用技術

周家偉

摘 要：煉化企業中，鍋爐排污水主要作為循環水場補水使用，但我國環保意識不斷提升，要求外排的循環水總磷需單獨處理達標，必須對鍋爐排污水除磷。通過實驗室實驗及放大實驗，采用反滲透法工藝可以高效除磷，且經濟環保。

關鍵詞：鍋爐水;循環水;除磷;環保

在煉化企業鍋爐系統運行當中，鍋爐排污水主要回用于循環水系統。由于鍋爐爐水采用磷酸鹽藥劑，一般磷酸根含量5～15mg/l，實際廢水中磷酸根平均含量約為10mg/l，連續排放入循環水系統后，導致循環水系統磷酸根含量較高，嚴重影響循環水水質。同時由于循環水排污水磷酸根超標（磷酸鹽>0.5mg/l），不符合排放標準。目前國內對于生活水除磷已有很多成熟經驗[1]，但鍋爐排污水除磷及回用無相關成熟技術。生活水除磷主要采用生化除磷的方式，處理完的水質可以達到排放標準，但無法滿足回用要求，增加后處理設施投資將非常大。因此我們選用反滲透法和離子交換法進行了實驗室對比實驗，找到了相對經濟可行的技術路線和方案，并進行了工業放大實驗，證明了方案的可行性，其中處理完的水質，可以回用至除鹽水系統，鹽分脫水制泥。

1 背景

鍋爐的排污水直接排放：

一是水中的磷含量超標，不滿足《污水綜合排放標準》GB8978一級排放標準：磷酸鹽（以P計）的最高允許排放濃度為0.5mg/L（轉化成PO43-為1.53mg/L）的規定要求;

二是不符合節能減排的要求;

三是除了磷含量超標，其他水質指標都比較好，排放則浪費資源;

四是國家針對各地對有冷卻循環水使用的新建工業項目（鍋爐排污水一般回用至循環水系統），要把控制磷排放納入環境影響評價和“三同時”管理。

因此，將鍋爐含磷廢水進行處理回用是十分必要的，緩解了日益惡化的水資源狀況，具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

2 鍋爐排污水除磷工藝路線比選

2.1 小試裝置的流程（見下圖）

2.2 實驗數據與結論

實驗共進行了10天，每天運行8個小時，進水壓力控制在0.7MPa（150PSI）以下，實驗數據如下：

實驗過程中在進水磷酸根含量4～8mg/l的范圍內，反滲透產水磷酸根含量基本小于0.1mg/l，滿足水質回用的要求。在進水電導率基本不變的情況下，反滲透產水電導率開始值為6us/cm，在半個月內迅速上升至近20us/cm，另一方面反滲透膜兩端壓差增大較快，膜通量迅速下降，產水流量減小，說明反滲透污染比較嚴重。本試驗反滲透膜污染嚴重，分析原因有兩種：一是進水pH值太高，為9～11，而反滲透比較適宜的運行pH應小于7.5;二是當初為了降溫，原水中勾兌了懸浮物比較高的生水。根據實際工程經驗，此原水比較干凈，且不含有易結垢的物質，比較適宜采用反滲透法處理。

3 反滲透法鍋爐排污水除磷放大實驗

采用反滲透工藝，建成一套處理能力為10t/h的撬裝除磷設施，包括預處理單元、除磷單元以及濃水處理單元。

放大實驗處理工藝的選擇直接關系到各項出水指標能否達到處理要求，能否長期穩定運行，管理是否方便及運行成本的高低，因此慎重選擇適當的處理工藝是含磷廢水處理工程的關鍵。含磷廢水處理技術的選擇原則為：

①技術先進成熟，運行穩妥可靠，剩余污泥量少;②符合循環經濟和清潔生產的原則;③具有較好的技術經濟指標;④利用裝置現有場地進行布置;⑤運行維護管理方便，運轉靈活，對進水量、水質的變化有相應的抗沖擊能力及適應能力。

技術路線：鍋爐排污水經過板式換熱器降溫，之后送至鍋爐排污水除磷處理裝置原水箱，原水箱廢水由增壓泵提升進入保安過濾器后進入反滲透裝置，在壓力作用下，大部分水分子和微量其他離子透過反滲透膜，經收集后成為產品水，通過產水管道進入后續設備;水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。經膜脫鹽之后，生產出合格的水。合格的水被收集在產水箱里，通過泵輸送到生水罐。濃水經濃水箱收集后通過泵輸送至沉淀池，投加藥劑后磷大量沉淀與污泥中，通過疊螺壓泥機將污泥進行濃縮脫水。

反滲透系統運行負荷穩定在10t/h（根據最大的鍋爐排污量及反滲透膜建議流量設定），反滲透系統進水壓力為0.4MPa～0.5MPa，進水電導率均值45us/cm，磷酸根10.5mg/l，產水pH值在6.5～8.5，淡水產量為8t/h，濃水產量為2t/h，即膜系統回收率約80%。產水電導率穩定小于2us/cm，磷酸根一直小于0.5mg/l，后期裝置穩定后，能持續穩定小于0.1mg/l，脫鹽率穩定在95%以上。

4 結論

試驗得出的結論如下：

①離子交換法和反滲透法，在工藝方法上均可滿足除磷的工藝要求;②滲透法和離子交換法處理后的水可用作一級除鹽水的補充水，可減少水處理單元相關處理成本，節約水資源。反滲透工藝產水的水質更好，產水電導率小于10us/cm，符合一級除鹽水的水質標準;③通過一定的技術摸索與探討，形成了先對含磷排污水進行濃縮，再對少量濃縮水進行化學沉淀處理的共識。直接使用化學沉淀法時，處理水量較大，且處理后的水直接外排不回用，不利于節能減排且成本較大，考慮離子交換法產生的廢樹脂為危險廢棄物，處理成本和難度大，因此在放大實驗中，采用反滲透法;④通過放大實驗，反滲透法裝置可以穩定達到除磷效果，產水水質達到一級除鹽水指標，能夠實現回用目標。濃水經過處理后能夠成泥，通過固廢處理。

參考文獻：

[1]趙靜.污水脫磷脫氮的幾種方法[J].科技創新導報，2014 （17）：88-88.

[2]王文明，危建新，劉耘東.日本污水脫氮除磷深度處理工藝分析[J].環境工程學報，2015，9（3）：1194-1200.