煤化工水處理系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)的研究與應(yīng)用

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

1 項(xiàng)目實(shí)施意義

內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司世林化工分公司30萬噸/年甲醇項(xiàng)目水務(wù)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(xiàng)目通過水系統(tǒng)工藝整合技術(shù)研究與應(yīng)用，提高了系統(tǒng)水的復(fù)用率，減少了系統(tǒng)原水取水量，間接降低了系統(tǒng)的進(jìn)鹽量，對系統(tǒng)水進(jìn)行分質(zhì)處理，避免了混合水進(jìn)入深度處理裝置造成深度處理裝置負(fù)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(xiàng)目于2018年8月在內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司世林化工分公司水務(wù)車間進(jìn)行了現(xiàn)場安裝應(yīng)用，投入使用后，世林化工水務(wù)車間實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)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(xiàng)目上，開創(chuàng)了技術(shù)進(jìn)步的新空間，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為新的工程設(shè)計(jì)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(jī)、活性炭過濾器、增壓泵、反洗泵、加藥系統(tǒng)及相應(yīng)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(tái))，與絮凝劑、聚凝劑、殺菌劑溶液充分混合后，進(jìn)入原水凈化一體機(jī)(4臺(tái))，經(jīng)過澄清區(qū)、過濾區(qū)澄清、過濾后，進(jìn)入儲(chǔ)水槽儲(chǔ)存。儲(chǔ)水槽的過濾水自流進(jìn)入過濾水池，加壓泵(3臺(tái))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(tái))進(jìn)行過濾，活性炭過濾器排出的過濾水與消毒液混合后進(jìn)入一次水池，一次水池設(shè)有兩臺(tái)清水提升泵給原水脫鹽供水處理，一次水池補(bǔ)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(jī)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(jìn)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(yīng)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(gè)化工生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝系統(tǒng)換設(shè)備，通過換熱設(shè)備與熱流體進(jìn)行間接換熱后，水溫一般會(huì)升高6～10℃，經(jīng)過熱交換的循環(huán)回水經(jīng)各個(gè)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(jìn)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(fù)送往各個(gè)裝置區(qū)進(jìn)行換熱。由于系統(tǒng)有排污、蒸發(fā)、泄漏、風(fēng)吹等水量損失，需要補(bǔ)入一定量的補(bǔ)充水，補(bǔ)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(bǔ)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(yùn)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(jìn)入500m3原水箱，再由原水泵增壓后進(jìn)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(jìn)入250m3多介質(zhì)產(chǎn)水箱。超濾及反滲透裝置設(shè)置化學(xué)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(xué)清洗用水。

2.4 除鹽水崗位工藝流程

一次水進(jìn)入冷凝液換熱器進(jìn)行換熱，水溫度控制在25℃左右，進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入離子交換器與樹脂進(jìn)行離子交換，混床產(chǎn)水進(jìn)入除鹽水水罐儲(chǔ)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(dá)標(biāo)水系統(tǒng)，主要處理污水站達(dá)標(biāo)排水。濃廢水系統(tǒng)：來水進(jìn)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(jìn)入濃廢過濾水池，濃廢過濾水池的水經(jīng)提升泵后進(jìn)入多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器(單套設(shè)計(jì)處理能力為40m3/h)、弱酸性陽床(單套設(shè)計(jì)處理能力為90m3/h)，經(jīng)脫碳器后進(jìn)入中間水池，中間水池的水再經(jīng)中間水泵提升后進(jìn)入保安過濾器、高壓水泵，進(jìn)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(dá)標(biāo)水系統(tǒng)：來水進(jìn)入達(dá)標(biāo)收集井，經(jīng)過提升泵(或自流)至達(dá)標(biāo)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(jìn)入達(dá)標(biāo)過濾水池，達(dá)標(biāo)過濾水池的水經(jīng)提升泵后進(jìn)入活性炭過濾器，活性炭過濾器出水進(jìn)入超濾進(jìn)水箱，由超濾進(jìn)水泵提升經(jīng)自清洗過濾器進(jìn)入超濾裝置，出水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池，經(jīng)提升泵送至保安過濾器、高壓水泵，進(jìn)入反滲透裝置，出水進(jìn)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(jìn)入混合水池，經(jīng)高密提升泵送至高密沉淀池沉淀(設(shè)計(jì)處理能力為310m3/h其中有20m3/h排泥)，經(jīng)沉淀后高密出水進(jìn)入V型過濾池進(jìn)行過濾(設(shè)計(jì)處理能力為290m3/h)，過濾水進(jìn)入過濾水池，過濾水池的水在經(jīng)超濾進(jìn)水泵送至自清洗過濾器過濾進(jìn)入超濾裝置過濾(每套設(shè)計(jì)處理能力為90m3/h)。超濾裝置產(chǎn)水進(jìn)超濾產(chǎn)水池，濃水進(jìn)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(shè)計(jì)處理能力為100m3/h)，反滲透濃水進(jìn)入濃水池，產(chǎn)水進(jìn)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(shè)計(jì)處理能力為30m3/h)，濃水送至濃水處理系統(tǒng)，產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，回用水池的水經(jīng)回用水泵送至循環(huán)水補(bǔ)水。

2.7 濃鹽水再提濃處理

深度水的濃鹽水進(jìn)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(jìn)行混合，從高密度沉淀池前混區(qū)上部進(jìn)入，與系統(tǒng)投加的NaOH、Na2CO3通過攪拌機(jī)的作用，進(jìn)行充分混合反應(yīng)，反應(yīng)后的水從前混區(qū)底部進(jìn)入，與投加的PAM進(jìn)行混合，在攪拌機(jī)的作用下，水從滾筒底部勻速上升，進(jìn)行凝聚，從滾筒的上部流出，進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行沉淀，沉淀物沉入底部，通過刮泥機(jī)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(jìn)入后混區(qū)，與系統(tǒng)投加的硫酸進(jìn)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(yùn)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(jì)約137.5m3/h排至深度水處理系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷加大，雙膜經(jīng)常污堵，化學(xué)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(jìn)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(jī)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(fù)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(yùn)行濃水總計(jì)約165m3/h排至深度水處理系統(tǒng)，導(dǎo)致深度水系統(tǒng)雙膜運(yùn)行負(fù)荷加大，由于原水脫鹽系統(tǒng)所排廢水電導(dǎo)7500us/cm，加大了深度水處理雙膜運(yùn)行負(fù)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(tái)水泵(利舊)，將反洗水44.5m3/h送到一次水站一體化凈水器進(jìn)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(yùn)行負(fù)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(dǎo)3000～4500us/cm，水質(zhì)惡劣，對深度處理系統(tǒng)雙膜造成嚴(yán)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(yùn)行負(fù)荷，同時(shí)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(yùn)行溫度。深度處理一、二期排污水原設(shè)計(jì)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(yùn)行負(fù)荷。本次創(chuàng)新通過在深度處理二期新建兩個(gè)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(jìn)口處，減輕了污水站運(yùn)行負(fù)荷。

3.2 主要指標(biāo)

(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(yùn)行濃水總計(jì)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(yùn)行負(fù)荷由原697.5m3/h降低到315.5m3/h，徹底解決了深度處理雙膜運(yùn)行負(fù)荷，雙膜化學(xué)清洗由72h提高到108h。減輕了污水站運(yùn)行負(fù)荷、降低了企業(yè)運(yùn)行成本、節(jié)約了大量水資源。