甲醇廠中水回用項目設計

叢鳳英

（山西陽煤化工工程有限公司，山西 太原 030021）

0 引 言

“量水而行”已成為煤化工行業(yè)的發(fā)展定勢。盡管采取了各種節(jié)水措施，甚至投資巨金用空冷代替水冷，但用水的緊張局面依然難以從根本上得到改變。

水資源的匱乏已成為煤化工發(fā)展的瓶頸，即使花高價解決了用水難，但外排達標污水中殘余的污染物，也會對當地脆弱的生態(tài)環(huán)境造成難以恢復的沖擊。

某甲醇公司循環(huán)水補水全部采用新鮮水補充，且產生的廢水經公司的污水廠生化處理后直接排至縣城市污水處理廠進行再處理。

為了減少對一次水的需求，減少排污，公司決定在污水廠建設一套中水回用裝置。

超濾反滲透是煤化工廠回用水處理工程中典型的組合式工藝，能有效地將水中的有害物質和污染物完全去除。

由于本項目原生化處理后的廢水離子濃度、懸浮物及COD都較高，會對后序的超濾及反滲透的穩(wěn)定運行構成威脅，故需增加前置預處理系統(tǒng)，對水質進行軟化，除去一部分離子，將COD降至＜40 mg/L，懸浮物降至＜4 mg/L，考慮這幾個方面，該項目采用“預處理+超濾+反滲透”的組合工藝，其中預處理系統(tǒng)采用“高密度沉淀池+V型過濾池”。

公司將原污水廠的生化處理裝置作為中水回用裝置的前處理系統(tǒng)。進入公司污水廠的廢水先進行生化處理后，再進行深度處理，處理后的水滿足了循環(huán)水補充水的指標要求。

1 設計規(guī)模及進出水水質

1.1 設計規(guī)模

甲醇廠中水回用項目進水量為9 500 m3/d，每h進水量為396 m3，本項目的設計進水量設定為400 m3/h。

1.2 設計進水水質

中水回用系統(tǒng)進水的水質情況見表1。

表1 進水的水質情況Table 1 The quality of incoming water

1.3 設計出水水量

本項目中水回用產生產品水為250 m3/h。

1.4 設計出水水質

中水回用項目經深度處理后，其出水全部回用于公司甲醇分廠，來作為發(fā)電循環(huán)水、甲醇循環(huán)水的補充水，因此，本項目出水水質應滿足循環(huán)水再生水的水質指標。

中水回用項目出水水質見表2。

表2 出水的水質情況Table 2 The quality of outlet water

中水回用項目中出水pH值、濁度均符合要求，對于堿度、Cl-和Ca2+，由于反滲透出水電導率＜100μs/cm，其離子濃度約為70 mg/L，也滿足循環(huán)水補充水的指標要求。

2 工藝設計

由于原生化處理后的廢水離子濃度、懸浮物和COD都較高，對中水回用項目超濾及反滲透的穩(wěn)定運行造成影響，應增加前置預處理系統(tǒng)，對水質進行軟化，除去一部分離子，將COD降至＜40 mg/L，懸浮物降至＜4 mg/L。

考慮以上要求，中水回用項目采用“預處理+超濾+反滲透”的組合工藝，其中，預處理系統(tǒng)采用“高密度沉淀池+V型過濾池”。

2.1 預處理系統(tǒng)

（1）生化處理水經調節(jié)池收集后，混合均勻，由提升泵輸送至高密度沉淀池。

（2）在高密度沉淀池中，投加CaO、Na2CO3、絮凝劑PAC、酸堿調節(jié)pH值，將污水進行軟化，除去大部分暫時硬度及永久性硬度，并通過混凝、沉淀過程進行分離。水中的COD去除30%，懸浮物去除80%。

（3）產生的污泥送至污泥濃縮池，污水由高密度沉淀池出來后，進入V型濾池，對出水懸浮物進一步去除，使出水懸浮物＜4 mg/L。

（4）從V型濾池出來的反沖洗水送入污水處理廠。

（5）污水經V型濾池后出水進入清水池，清水池的污水由泵加壓后進入超濾系統(tǒng)。

2.2 超濾系統(tǒng)

中水回用項目在反滲透系統(tǒng)之前設置超濾裝置對反滲透進水進行進一步處理，以確保反滲透進水濁度＜1 NTU，SDI＜3。

（1）來自清水池的污水由泵加壓后進入自清洗網式過濾器中，去除＞100 um的物質，以保證超濾裝置的穩(wěn)定運行。

（2）從清洗網式過濾器出水進入超濾裝置中，除去＞0.02 um的物質（膠體、懸浮物等）。

（3）中水回用項目原水選用的是污水處理廠處理后的污水，采用外壓式過濾，其步驟為過濾、頂部反洗、底部反洗、正向沖洗。

反洗水來自過濾水箱，并通過過濾側進入膜件中，從膜的內側進入外側。反洗水沖刷整個膜絲后從進水口排出，反洗水量一般為過濾水量的2～3倍，反洗時間為30～60 s。

反洗方向從上到下，運行模式稱為頂部反洗，保證污物以最短的路徑沖出，反洗從下到上稱為底部反洗。正向沖洗，對水中含有較高的懸浮物進行正向沖洗，以避免堵塞膜的可能。

濃水側閥門打開，濾出側閥門關閉，正向沖洗約20～30 s，讓水全部流過，膜絲可以很好的沖刷聚積在膜絲末端表面的顆粒物和懸浮物沖出，正向沖洗后水排掉。

（4）超濾裝置產生的濃水和沖洗水進入污水處理廠，出水進入超濾水箱。超濾設備濾后水和加藥設備送來的還原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑等進行混合反應，由泵加壓后送入5 um保安過濾器，再由高壓泵注入反滲透系統(tǒng)，進行反滲透處理。

2.3 反滲透系統(tǒng)

反滲透又稱逆滲透，是在一定的壓力作用下使溶液中的溶劑通過反滲透膜分離出來，由于該過程和自然滲透的方向相反，故稱為反滲透。

根據各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的，反滲透主要去除水中溶解鹽類、有機物、二氧化硅膠體，大分子物質及預處理未去除的顆粒物。

反滲透裝置產生的濃水進入污水處理廠，反滲透產水進入產水池，經回用水泵加壓送至循環(huán)水崗位。

中水回用項目工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程Fig.1 The process flow

各工段控制指標見表3。

表3 各工段控制指標Table 3 Control indexs of each section

3 結 語

中水回用項目實施后，不僅有效地減少了對一次水的用量需求，達到了節(jié)約用水的目的，同時又解決了廢水排放量大的問題，即減少外排250 m3/h。

出水作為循環(huán)水的補充水，節(jié)約250 m3/h，使得排污水量大大降低，循環(huán)水補充水質得到了明顯改善。

在循環(huán)水的排污及藥劑使用上也得到了改觀，為循環(huán)水后期穩(wěn)定運行及管理提供了有力保障，減少了水資源稅，具有較好的環(huán)境效益。