焦化廠循環(huán)水排污水預處理除硬效果分析

盧書春

（臨渙焦化股份有限公司化產(chǎn)車間，安徽淮北 235141）

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)水主要有兩項措施：通過適當方式提高濃縮倍數(shù)；對循環(huán)水排污水進行回收處理[1]。循環(huán)水排污水直接排放不僅浪費寶貴的水資源還會對周圍的環(huán)境造成影響。UF+RO 雙膜法處理工藝在循環(huán)水排污水回用處理中具有廣泛應用，循環(huán)水排污水水質(zhì)復雜，對其直接進行反滲透脫鹽處理，容易造成反滲透膜污堵、結(jié)垢，降低反滲透性能[2]，因此，前端預處理效果的好壞直接影響膜的使用壽命、產(chǎn)水水質(zhì)及回收率等。

1 廢水來源及水質(zhì)水量

本項目廢水來源為某焦化廠循環(huán)水排污水，主要來自甲醇車間、動力車間和化產(chǎn)車間，三股廢水總量合計250m3/h，具體水質(zhì)指標（平均值）見表1。

表1 循環(huán)水排污水水質(zhì)參數(shù)表

2 預處理工藝說明

預處理部分主要功能是軟化除硬，因此軟化沉淀系統(tǒng)是核心工藝，本項目軟化沉淀系統(tǒng)由混凝區(qū)、絮凝區(qū)、斜板沉淀區(qū)三部分組成，沉淀區(qū)出水自流至中間池，采用HCl 回調(diào)至中性后泵送至后續(xù)回用處理工藝。流程見圖1。

圖1 預處理流程

3 加藥方式及加藥量的確定

本項目加藥方式主要是指藥劑的選擇、藥劑的投加順序及投加位置，加藥量指的是滿足后續(xù)雙膜工藝進水水質(zhì)要求的最低加藥量，而非指硬度去除達到極限的加藥量。本項目加藥方式及加藥量的確定是在小試的基礎上進行的，小試結(jié)果表明：投加化學藥劑NaOH、Na2CO3、PAM 除硬效果好，且藥劑投加量相對較少；NaOH、Na2CO3投加順序不影響除硬效果；NaOH、Na2CO3投加點為混凝區(qū)，PAM 投加點為絮凝區(qū)，HCl 投加點為中間池，各藥劑投加點均設攪拌機。此外，當廢水pH 調(diào)節(jié)至11.0～11.5時除硬效果明顯，因此，實際運行過程中，NaOH 投加量以廢水pH 達到該范圍為準。

4 運行結(jié)果及分析

本項目開始調(diào)試時間為2019年9月，調(diào)試過程參考小試結(jié)果并根據(jù)實際情況靈活調(diào)整，9月底運行穩(wěn)定，最終確定的藥劑投加量為：Na2CO3投加量1.0t/d（約167mg/L），PAM 投加量8kg/d（約1.33mg/L），NaOH 投加量約10t/d，HCl 投加量約10t/d，在該條件下，出水總硬（以CaCO3計）＜80mg/L、總堿（以CaCO3計）＜150mg/L、總鐵＜0.4mg/L，滿足后續(xù)雙膜工藝進水水質(zhì)要求。本論文以2019年10月運行數(shù)據(jù)為分析對象，具體運行結(jié)果及分析如下。

4.1 總硬去除效果

進水總硬不穩(wěn)定，波動范圍500～900mg/L，平均值約654mg/L，出水總硬相對較穩(wěn)定，一個月內(nèi)運行數(shù)據(jù)均在100mg/L以內(nèi)，平均值約74mg/L，總硬去除率達88.68%，除硬效果好。分析其原因：進水總硬主要是因來水水質(zhì)不穩(wěn)定而波動較大，出水總硬一方面與藥劑投加量有關(guān)，另一方面投加絮凝劑PAM 可以有效改善Ca2+、Mg2+離子主要沉淀產(chǎn)物CaCO3、Mg（OH）2的沉淀效果，因此，總硬去除效果好且出水總硬波動幅度較小。

4.2 堿度去除效果

進水堿度不穩(wěn)定，波動范圍大，平均值約432mg/L，出水堿度相對較穩(wěn)定，一個月內(nèi)運行數(shù)據(jù)均在200mg/L 以內(nèi)，平均值約149mg/L，堿度去除率達65.51%。分析其原因：進水堿度主要是因來水水質(zhì)不穩(wěn)定而波動較大，本項目進水堿度大部分為碳酸氫根堿度，除硬的過程中大部分碳酸氫根堿度以碳酸鈣沉淀的形式被去除，且碳酸氫根堿度在一定程度上減少了Na2CO3的投加量。

4.3 Ca2+離子去除效果

進水Ca2+離子不穩(wěn)定，波動范圍大，平均值約101mg/L，出水Ca2+離子相對較穩(wěn)定，一個月內(nèi)運行數(shù)據(jù)均在25mg/L 以內(nèi)，平均值約16mg/L，Ca2+離子去除率達84.16%，Ca2+離子去除效果好，且與總硬去除效果接近。分析其原因：進水Ca2+離子主要是因來水水質(zhì)不穩(wěn)定而波動較大，Ca2+離子主要以CaCO3沉淀的方式被去除，常規(guī)雙堿工藝形成的CaCO3絮體較小，沉淀不徹底，投加絮凝劑PAM 可以有效改善CaCO3的沉淀效果，因此，Ca2+離子去除效果好且出水Ca2+離子波動幅度較小。

4.4 電導率變化趨勢

進、出水電導率均在一定范圍內(nèi)波動，且兩者的變化趨勢基本一致，進水電導率平均值約3552μS/cm，出水電導率平均值約4807μS/cm，出水電導率比進水電導率提高35.33%。分析其原因：進水電導率主要是因來水水質(zhì)不穩(wěn)定而波動較大，出水電導率提高的主要原因是藥劑尤其是NaOH、HCl的投加，因廢水中Mg2+離子含量較高，因此沉淀最佳pH 為11.0～11.5，導致NaOH 投加量大，相應的HCl 回調(diào)投加量大。

5 藥劑成本分析

本項目所投加的藥劑為Na2CO3、NaOH、HCl、PAM，各藥劑的投加量如表2所列，噸水藥劑成本約2.024元。

表2 藥劑投加成本表

參考小試結(jié)果并結(jié)合理論計算公式，采用雙堿軟化工藝所需投加的藥劑量為Na2CO3投加量1.5t/d（約250mg/L）、NaOH 投加量約11t/d、HCl 投加量約11t/d，藥劑投加成本為：（1.5×2000+11×800+11×200）/（250×24）=2.333 元/t。藥劑投加量降低的主要原因是絮凝劑PAM 的投加可明顯改善CaCO3、Mg（OH）2的沉淀效果，在除硬效果一致的前提下，雙堿的投加量可適當減少，而不是過量投加。

6 小結(jié)

預處理除硬效果通過小試確定藥劑投加方式和投加量，同時，控制焦化廠循環(huán)水排污水中的堿度可以減少預處理軟化過程中Na2CO3的投加量，軟化后的污水電導率不至于上升太高，鹽酸使用量也會相對減少，藥劑成本得到有效控制，雙膜進水水質(zhì)仍然能夠得到滿足。