煉化企業(yè)工業(yè)鍋爐排污水除磷及回用技術(shù)

周家偉

摘 要：煉化企業(yè)中，鍋爐排污水主要作為循環(huán)水場(chǎng)補(bǔ)水使用，但我國(guó)環(huán)保意識(shí)不斷提升，要求外排的循環(huán)水總磷需單獨(dú)處理達(dá)標(biāo)，必須對(duì)鍋爐排污水除磷。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)及放大實(shí)驗(yàn)，采用反滲透法工藝可以高效除磷，且經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

關(guān)鍵詞：鍋爐水;循環(huán)水;除磷;環(huán)保

在煉化企業(yè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，鍋爐排污水主要回用于循環(huán)水系統(tǒng)。由于鍋爐爐水采用磷酸鹽藥劑，一般磷酸根含量5～15mg/l，實(shí)際廢水中磷酸根平均含量約為10mg/l，連續(xù)排放入循環(huán)水系統(tǒng)后，導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)磷酸根含量較高，嚴(yán)重影響循環(huán)水水質(zhì)。同時(shí)由于循環(huán)水排污水磷酸根超標(biāo)（磷酸鹽>0.5mg/l），不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于生活水除磷已有很多成熟經(jīng)驗(yàn)[1]，但鍋爐排污水除磷及回用無(wú)相關(guān)成熟技術(shù)。生活水除磷主要采用生化除磷的方式，處理完的水質(zhì)可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但無(wú)法滿足回用要求，增加后處理設(shè)施投資將非常大。因此我們選用反滲透法和離子交換法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室對(duì)比實(shí)驗(yàn)，找到了相對(duì)經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)路線和方案，并進(jìn)行了工業(yè)放大實(shí)驗(yàn)，證明了方案的可行性，其中處理完的水質(zhì)，可以回用至除鹽水系統(tǒng)，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(biāo)，不滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)：磷酸鹽（以P計(jì)）的最高允許排放濃度為0.5mg/L（轉(zhuǎn)化成PO43-為1.53mg/L）的規(guī)定要求;

二是不符合節(jié)能減排的要求;

三是除了磷含量超標(biāo)，其他水質(zhì)指標(biāo)都比較好，排放則浪費(fèi)資源;

四是國(guó)家針對(duì)各地對(duì)有冷卻循環(huán)水使用的新建工業(yè)項(xiàng)目（鍋爐排污水一般回用至循環(huán)水系統(tǒng)），要把控制磷排放納入環(huán)境影響評(píng)價(jià)和“三同時(shí)”管理。

因此，將鍋爐含磷廢水進(jìn)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(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)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(jiàn)下圖）

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論

實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了10天，每天運(yùn)行8個(gè)小時(shí)，進(jìn)水壓力控制在0.7MPa（150PSI）以下，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在進(jìn)水磷酸根含量4～8mg/l的范圍內(nèi)，反滲透產(chǎn)水磷酸根含量基本小于0.1mg/l，滿足水質(zhì)回用的要求。在進(jìn)水電導(dǎo)率基本不變的情況下，反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率開(kāi)始值為6us/cm，在半個(gè)月內(nèi)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(chǎn)水流量減小，說(shuō)明反滲透污染比較嚴(yán)重。本試驗(yàn)反滲透膜污染嚴(yán)重，分析原因有兩種：一是進(jìn)水pH值太高，為9～11，而反滲透比較適宜的運(yùn)行pH應(yīng)小于7.5;二是當(dāng)初為了降溫，原水中勾兌了懸浮物比較高的生水。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，此原水比較干凈，且不含有易結(jié)垢的物質(zhì)，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(shí)驗(yàn)

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

放大實(shí)驗(yàn)處理工藝的選擇直接關(guān)系到各項(xiàng)出水指標(biāo)能否達(dá)到處理要求，能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，管理是否方便及運(yùn)行成本的高低，因此慎重選擇適當(dāng)?shù)奶幚砉に囀呛讖U水處理工程的關(guān)鍵。含磷廢水處理技術(shù)的選擇原則為：

①技術(shù)先進(jìn)成熟，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，剩余污泥量少;②符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)的原則;③具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);④利用裝置現(xiàn)有場(chǎng)地進(jìn)行布置;⑤運(yùn)行維護(hù)管理方便，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，對(duì)進(jìn)水量、水質(zhì)的變化有相應(yīng)的抗沖擊能力及適應(yīng)能力。

技術(shù)路線：鍋爐排污水經(jīng)過(guò)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(jìn)入保安過(guò)濾器后進(jìn)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(guò)反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過(guò)產(chǎn)水管道進(jìn)入后續(xù)設(shè)備;水中的大部分鹽分和膠體、有機(jī)物等不能透過(guò)反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。經(jīng)膜脫鹽之后，生產(chǎn)出合格的水。合格的水被收集在產(chǎn)水箱里，通過(guò)泵輸送到生水罐。濃水經(jīng)濃水箱收集后通過(guò)泵輸送至沉淀池，投加藥劑后磷大量沉淀與污泥中，通過(guò)疊螺壓泥機(jī)將污泥進(jìn)行濃縮脫水。

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定在10t/h（根據(jù)最大的鍋爐排污量及反滲透膜建議流量設(shè)定），反滲透系統(tǒng)進(jìn)水壓力為0.4MPa～0.5MPa，進(jìn)水電導(dǎo)率均值45us/cm，磷酸根10.5mg/l，產(chǎn)水pH值在6.5～8.5，淡水產(chǎn)量為8t/h，濃水產(chǎn)量為2t/h，即膜系統(tǒng)回收率約80%。產(chǎn)水電導(dǎo)率穩(wěn)定小于2us/cm，磷酸根一直小于0.5mg/l，后期裝置穩(wěn)定后，能持續(xù)穩(wěn)定小于0.1mg/l，脫鹽率穩(wěn)定在95%以上。

4 結(jié)論

試驗(yàn)得出的結(jié)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(jí)除鹽水的補(bǔ)充水，可減少水處理單元相關(guān)處理成本，節(jié)約水資源。反滲透工藝產(chǎn)水的水質(zhì)更好，產(chǎn)水電導(dǎo)率小于10us/cm，符合一級(jí)除鹽水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);③通過(guò)一定的技術(shù)摸索與探討，形成了先對(duì)含磷排污水進(jìn)行濃縮，再對(duì)少量濃縮水進(jìn)行化學(xué)沉淀處理的共識(shí)。直接使用化學(xué)沉淀法時(shí)，處理水量較大，且處理后的水直接外排不回用，不利于節(jié)能減排且成本較大，考慮離子交換法產(chǎn)生的廢樹(shù)脂為危險(xiǎn)廢棄物，處理成本和難度大，因此在放大實(shí)驗(yàn)中，采用反滲透法;④通過(guò)放大實(shí)驗(yàn)，反滲透法裝置可以穩(wěn)定達(dá)到除磷效果，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)除鹽水指標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)回用目標(biāo)。濃水經(jīng)過(guò)處理后能夠成泥，通過(guò)固廢處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙靜.污水脫磷脫氮的幾種方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，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(huán)境工程學(xué)報(bào)，2015，9（3）：1194-1200.