煤化工水處理系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)的研究與應用

崔虎鋒(淄礦集團內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

1 項目實施意義

內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司世林化工分公司30萬噸/年甲醇項目水務系統(tǒng)由一次水、循環(huán)冷卻水、原水脫鹽、脫鹽水、污水站、深度水處理、高濃鹽水再提濃崗位組成，為生產(chǎn)裝置提供不同合格水源，以及接收處理生產(chǎn)裝置排出廢水，經(jīng)過處理產(chǎn)水回收利用。本項目通過水系統(tǒng)工藝整合技術(shù)研究與應用，提高了系統(tǒng)水的復用率，減少了系統(tǒng)原水取水量，間接降低了系統(tǒng)的進鹽量，對系統(tǒng)水進行分質(zhì)處理，避免了混合水進入深度處理裝置造成深度處理裝置負荷過高、膜裝置污染等問題，降低了生產(chǎn)成本及生產(chǎn)能耗。該項目于2018年8月在內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司世林化工分公司水務車間進行了現(xiàn)場安裝應用，投入使用后，世林化工水務車間實現(xiàn)了生產(chǎn)線的全負荷運轉(zhuǎn)，達到了高效生產(chǎn)和節(jié)能減排的技改目的，取得了良好的效果。在煤化工化水處理項目上，開創(chuàng)了技術(shù)進步的新空間，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，為新的工程設計提供了范例。

2 各裝置工藝流程

2.1 一次水崗位工藝流程

原水處理系統(tǒng)由管道混合器、原水凈化一體機、活性炭過濾器、增壓泵、反洗泵、加藥系統(tǒng)及相應的閥門、管線、儀表組成。

由水源地輸水管道送來的壓力為0.2～0.25MPa的原水，經(jīng)管道混合器(1臺)，與絮凝劑、聚凝劑、殺菌劑溶液充分混合后，進入原水凈化一體機(4臺)，經(jīng)過澄清區(qū)、過濾區(qū)澄清、過濾后，進入儲水槽儲存。儲水槽的過濾水自流進入過濾水池，加壓泵(3臺)將過濾水池的過濾水抽出并加壓后送至活性炭過濾器(4臺)進行過濾，活性炭過濾器排出的過濾水與消毒液混合后進入一次水池，一次水池設有兩臺清水提升泵給原水脫鹽供水處理，一次水池補水一部分為深度處理回用水，一部分為原水脫鹽回用水。反洗泵將一次水加壓后送至活性炭過濾器反洗使用，原水凈化一體機排出的澄清泥液、過濾反洗水，活性炭過濾器反洗水經(jīng)排水溝排至污水深度處理站進行深度處理。

2.2 循環(huán)水崗位工藝流程

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由冷卻塔、冷水池、循環(huán)水泵、旁濾器及加藥系統(tǒng)及相應的閥門、管線、電氣、儀表組成。冷卻塔底部冷水池的冷卻水，先經(jīng)循環(huán)水泵加壓后通過循環(huán)水供水管網(wǎng)分別送往各個化工生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝系統(tǒng)換設備，通過換熱設備與熱流體進行間接換熱后，水溫一般會升高6～10℃，經(jīng)過熱交換的循環(huán)回水經(jīng)各個界區(qū)循環(huán)回水分支管道匯入循環(huán)回水總管中，利用管網(wǎng)余壓送回冷卻塔上部，經(jīng)布水器、噴頭噴灑，進入填料層與自下而上的冷空氣逆流接觸，從而降低回水溫度，降溫后的冷卻水又匯集到冷卻塔底部冷水池中，經(jīng)循環(huán)水泵加壓后連續(xù)循環(huán)往復送往各個裝置區(qū)進行換熱。由于系統(tǒng)有排污、蒸發(fā)、泄漏、風吹等水量損失，需要補入一定量的補充水，補充水由一次水和污水深度處理站的回用水以及原水脫鹽回用水補入。

2.3 原水脫鹽崗位工藝流程

原水取自兩路，一路為循環(huán)水回水，一路為一次水。夏季使用一次水作為原水，冬季運行取一部分循環(huán)水回水與一部分一次水混合作為原水，提高水溫，水溫控制在25℃左右，由一次水提升泵和循環(huán)水管網(wǎng)抽出加壓后進入500m3原水箱，再由原水泵增壓后進入多介質(zhì)過濾器(共8組)，多介質(zhì)過濾器過濾精度100um，每組處理能力≥65m3/h，多介質(zhì)過濾器出水進入250m3多介質(zhì)產(chǎn)水箱。超濾及反滲透裝置設置化學清洗系統(tǒng)，超濾清洗水可使用超濾產(chǎn)水和反滲透產(chǎn)水。反滲透清洗水必須使用反滲透產(chǎn)水，分別與HCl、NaOH、殺菌劑及其他藥劑混合后，作為超濾裝置和反滲透裝置化學清洗用水。

2.4 除鹽水崗位工藝流程

一次水進入冷凝液換熱器進行換熱，水溫度控制在25℃左右，進入管道混合器，與管道混合器投加的絮凝劑、殺菌劑充分混合后，進入多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器過濾精度100um，多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水進入袋式過濾器(或稱自清洗過濾器)，袋式過濾器過濾精度50um，再經(jīng)超濾系統(tǒng)過濾后，進入超濾水箱。冷凝液水箱的混合水經(jīng)冷凝液加壓泵加壓后，進入離子交換器與樹脂進行離子交換，混床產(chǎn)水進入除鹽水水罐儲存。除鹽水水箱的合格除鹽水經(jīng)除鹽水泵加壓后，送往鍋爐車間和化工系統(tǒng)使用。

2.5 污水深度處理一期崗位工藝流程

深度處理一期分為濃廢水系統(tǒng)和達標水系統(tǒng)，主要處理污水站達標排水。濃廢水系統(tǒng)：來水進入濃廢收集井，經(jīng)過提升泵送至收集池，經(jīng)收集池提升泵送至斜板澄清池、無閥過濾器，無閥過濾器出水進入濃廢過濾水池，濃廢過濾水池的水經(jīng)提升泵后進入多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器(單套設計處理能力為40m3/h)、弱酸性陽床(單套設計處理能力為90m3/h)，經(jīng)脫碳器后進入中間水池，中間水池的水再經(jīng)中間水泵提升后進入保安過濾器、高壓水泵，進入反滲透裝置，產(chǎn)水去回用水池，濃水去深度二期濃水池。達標水系統(tǒng)：來水進入達標收集井，經(jīng)過提升泵(或自流)至達標收集池，經(jīng)收集池提升泵送至斜板澄清池、無閥過濾器，無閥過濾器出水進入達標過濾水池，達標過濾水池的水經(jīng)提升泵后進入活性炭過濾器，活性炭過濾器出水進入超濾進水箱，由超濾進水泵提升經(jīng)自清洗過濾器進入超濾裝置，出水進入超濾產(chǎn)水池，經(jīng)提升泵送至保安過濾器、高壓水泵，進入反滲透裝置，出水進入回用水池，濃水去深度二期濃水池。

2.6 污水深度處理二期崗位工藝流程

污水深度處理二期主處理一次水排水、循環(huán)水排水、原水脫鹽排水、除鹽水排水和污水處理排水，來水首先進入混合水池，經(jīng)高密提升泵送至高密沉淀池沉淀(設計處理能力為310m3/h其中有20m3/h排泥)，經(jīng)沉淀后高密出水進入V型過濾池進行過濾(設計處理能力為290m3/h)，過濾水進入過濾水池，過濾水池的水在經(jīng)超濾進水泵送至自清洗過濾器過濾進入超濾裝置過濾(每套設計處理能力為90m3/h)。超濾裝置產(chǎn)水進超濾產(chǎn)水池，濃水進入混合水池，超濾產(chǎn)水池的水經(jīng)增壓泵送到保安過濾器過濾，出水在經(jīng)高壓泵加壓送至反滲透裝置(每套設計處理能力為100m3/h)，反滲透濃水進入濃水池，產(chǎn)水進入回用水池。濃水池的水經(jīng)增壓泵送至保安過濾器經(jīng)高壓泵加壓送至濃水反滲透(設計處理能力為30m3/h)，濃水送至濃水處理系統(tǒng)，產(chǎn)水進入回用水池，回用水池的水經(jīng)回用水泵送至循環(huán)水補水。

2.7 濃鹽水再提濃處理

深度水的濃鹽水進入原水池，由原水提升泵提升至管道混合器，與系統(tǒng)投加的PAC進行混合，從高密度沉淀池前混區(qū)上部進入，與系統(tǒng)投加的NaOH、Na2CO3通過攪拌機的作用，進行充分混合反應，反應后的水從前混區(qū)底部進入，與投加的PAM進行混合，在攪拌機的作用下，水從滾筒底部勻速上升，進行凝聚，從滾筒的上部流出，進入沉淀區(qū)進行沉淀，沉淀物沉入底部，通過刮泥機的作用，泥從沉淀池的周圍流到中心，部分污泥通過回流泵回流至絮凝池，其他污泥用排泥泵排至污泥收集池，產(chǎn)水從斜管上升，從溢流堰流出進入后混區(qū)，與系統(tǒng)投加的硫酸進行中和，使水的pH控制在6～9。

3 創(chuàng)新內(nèi)容

3.1 技術(shù)原理及內(nèi)容

脫鹽水系統(tǒng)多介質(zhì)過濾器反洗水、超濾裝置沖洗水、一級反滲透運行濃水、混合離子交換器再生系統(tǒng)排出的含酸堿廢水總計約137.5m3/h排至深度水處理系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運行負荷加大，雙膜經(jīng)常污堵，化學清洗較為頻繁。本次創(chuàng)新通過對除鹽水超濾裝置沖洗水、多介質(zhì)過濾器反洗水、和反滲透濃水進行分流，超濾裝置沖洗水、多介質(zhì)過濾器反洗水47.5m3/h排至一次水站一體凈水機處理后回收再利用，反滲透濃水90m3/h排至原水脫鹽原水箱，回收再利用，除鹽水所排全部清凈下水不在去深度處理系統(tǒng)，減輕了深度處理系統(tǒng)負荷。原水脫鹽系統(tǒng)的超濾裝置沖洗水、多介質(zhì)過濾器反洗水、反滲透運行濃水總計約165m3/h排至深度水處理系統(tǒng)，導致深度水系統(tǒng)雙膜運行負荷加大，由于原水脫鹽系統(tǒng)所排廢水電導7500us/cm，加大了深度水處理雙膜運行負荷。本次創(chuàng)新通過在原水脫鹽站地溝旁建反洗水收集池(體積50m3)，在一次水泵房內(nèi)增加兩臺水泵(利舊)，將反洗水44.5m3/h送到一次水站一體化凈水器進行處理，將濃水120.5m3/h經(jīng)原地溝與循環(huán)水排污一起流入深度二期混合池；減輕了深度處理系統(tǒng)雙膜運行負荷。循環(huán)水系統(tǒng)排污水約200m3/h排至深度水處理系統(tǒng)，循環(huán)水濁度8-12NTU，電導3000～4500us/cm，水質(zhì)惡劣，對深度處理系統(tǒng)雙膜造成嚴重沖擊。本次創(chuàng)新通過將循環(huán)水回水切入原水脫鹽原水箱200m3/h，減輕了深度處理系統(tǒng)雙膜運行負荷，同時在冬季利用循環(huán)水回水對水庫來水提升溫度，滿足了原水脫鹽雙膜運行溫度。深度處理一、二期排污水原設計排入再提濃污泥濃縮池，上清液15 m3/h自流在污水處理生活污水收集池內(nèi)，加大了污水處理站運行負荷。本次創(chuàng)新通過在深度處理二期新建兩個體積100m3污泥濃縮池，將深度一期、二期的污泥分別送一期、二期污泥濃縮池，污泥經(jīng)折流沉降后，污泥通過污泥泵抽送到再提濃污泥收集池，上清液分別送到一期、二期的收集池進口處，減輕了污水站運行負荷。

3.2 主要指標

(1)原水脫鹽系統(tǒng)的超濾裝置沖洗水、多介質(zhì)過濾器反洗水、反滲透運行濃水總計約165m3/h排至深度水處理系統(tǒng)；(2)原水脫鹽排至深度處理由165m3/h降至120.5m3/h，減少排水44.5m3/h；(3)除鹽水排水至深度處理由137.5m3/h降至0，減少排水137.5m3/h；(4)循環(huán)水排水至深度處理200m3/h降至0，減少排水200m3/h；(5)深度處理一、二期排泥上清液15m3/h排至污水站降至0，減少排水15m3/h。

4 結(jié)語

通過本次技術(shù)改造，深度水處理系統(tǒng)雙膜運行負荷由原697.5m3/h降低到315.5m3/h，徹底解決了深度處理雙膜運行負荷，雙膜化學清洗由72h提高到108h。減輕了污水站運行負荷、降低了企業(yè)運行成本、節(jié)約了大量水資源。