高密度沉淀池在煤化工循環(huán)水排污水處理工藝中的應(yīng)用與分析

關(guān)曉楠

（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200）

引言

我國(guó)現(xiàn)存的某煤制烯烴技術(shù)項(xiàng)目，將褐煤作為原材料生產(chǎn)制造168 萬t/a 的甲醇產(chǎn)品，繼而借由對(duì)MTP 技術(shù)的運(yùn)用，將甲醇物質(zhì)轉(zhuǎn)化處理成烯烴類物質(zhì)，并進(jìn)一步生產(chǎn)獲取到46 萬t/a 的以聚丙烯為典型代表的最終產(chǎn)品。項(xiàng)目運(yùn)行過程中涉及的化工生產(chǎn)技術(shù)空間區(qū)域內(nèi)，設(shè)置包含有煤氣化主工藝生產(chǎn)裝置、凈化主工藝生產(chǎn)裝置（包含變換處理技術(shù)設(shè)備、酸性氣脫除處理技術(shù)設(shè)備，以及硫回收處理技術(shù)設(shè)備）、甲醇合成主工藝生產(chǎn)裝置、甲醇制烯烴主工藝生產(chǎn)裝置，以及聚丙烯主工藝生產(chǎn)裝置等5 套主工藝生產(chǎn)裝置；同時(shí)還設(shè)置有3 套空分裝置。同時(shí)，設(shè)置有1 套共用性的大循環(huán)水技術(shù)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)循環(huán)水量技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值為81 000 m3/h，用戶換熱器設(shè)備數(shù)量設(shè)置為567 臺(tái)，工藝側(cè)需要運(yùn)用的介質(zhì)類物質(zhì)，包含一氧化碳、氫氣、硫化氫、烴類、二氧化碳及油類、煤渣水等，且由于實(shí)際安裝配置的不同換熱器設(shè)備在大小規(guī)模、生產(chǎn)制造材質(zhì)，以及運(yùn)行過程溫度技術(shù)參數(shù)與壓力技術(shù)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)方面存在顯著差異，其在實(shí)際運(yùn)行使用過程中極易引致發(fā)生物料泄漏，或者是持續(xù)性的微漏現(xiàn)象，客觀上引致循環(huán)水技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部水質(zhì)成分高度復(fù)雜，各類相關(guān)技術(shù)指標(biāo)波動(dòng)幅度相對(duì)較大，在控制維持技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行過程穩(wěn)定性方面需要面對(duì)較大難度。

1 高密度沉淀池技術(shù)處理工藝概述

所謂高密度沉淀池處理技術(shù)，最早產(chǎn)生于20 世紀(jì)90 年代，是在機(jī)械加速澄清池處理技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展形成的第三代水處理技術(shù)[1]。

以德利滿高密度沉淀池處理技術(shù)、威立雅高密度沉淀池處理技術(shù)，以及西門子高密度沉淀池處理技術(shù)作為典型代表，其在實(shí)際運(yùn)用過程中涉及的主要藥物制劑有混凝劑類物質(zhì)（聚合硫酸鐵PFS/聚合氯化鋁PAC）和絮凝劑類物質(zhì)（聚丙烯酰胺PAM），其主要特點(diǎn)，沉淀物生成速率相對(duì)較低，技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)安裝區(qū)域占地面積相對(duì)較小、出水部位水質(zhì)表現(xiàn)狀態(tài)相對(duì)較好，以及抗沖擊技術(shù)作用能力相對(duì)較強(qiáng)等。與此同時(shí)，借由對(duì)澄清池污泥回流至絮凝池技術(shù)工藝表現(xiàn)類型的運(yùn)用，提升了污泥的濃度和處理技術(shù)的推進(jìn)效率，其對(duì)各類相關(guān)性化學(xué)藥物制劑的使用消耗數(shù)量相對(duì)較少，技術(shù)環(huán)節(jié)運(yùn)行過程經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低，被廣泛運(yùn)用于飲用水/生活用水預(yù)處理、污水回用深度處理等領(lǐng)域，且能獲得理想的技術(shù)應(yīng)用效果[2-3]。

2 高密度沉淀池的工藝設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水量及水質(zhì)

參考結(jié)合技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部的水質(zhì)現(xiàn)狀，以及后續(xù)循環(huán)水在特殊時(shí)期內(nèi)的應(yīng)急性運(yùn)行技術(shù)工況表現(xiàn)，具體將高密度沉淀池的設(shè)計(jì)進(jìn)水水量參數(shù)項(xiàng)目設(shè)置成560.00 m3/h。

煤化工企業(yè)廢水主要來源于循環(huán)水排污水、砂濾技術(shù)系統(tǒng)反洗廢水，以及下游位置回用水技術(shù)裝置反洗廢水。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)參見表1。

表1 高密度沉淀池設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)分布

2.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)（見表2）

表2 高密度沉淀池設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)參數(shù)分布

2.3 處理工藝流程（見圖1）

圖1 高密度沉淀池一體化技術(shù)工藝流程示意圖

2.4 工藝參數(shù)

2.4.1 石灰前混池

規(guī)格參數(shù)為3.075 m×2.70 m×7.50 m，其有效水深參數(shù)為6.30 m，其結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。石灰前混池的主要功能，在于向處理前的循環(huán)水排污水之中添加適當(dāng)數(shù)量的石灰，從而將其pH 值調(diào)節(jié)控制在10.50～11.00。

2.4.2 純堿前混池

規(guī)格參數(shù)為3.075 m×2.70 m×7.50 m，其有效水深參數(shù)為6.30 m，其結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。純堿前混池發(fā)揮的主要功能，在于向已經(jīng)完成pH 值提升處理環(huán)節(jié)的循環(huán)水排污水物質(zhì)內(nèi)部添加適當(dāng)數(shù)量的純堿和混凝劑類物質(zhì)，控制實(shí)際產(chǎn)水上清液內(nèi)部鈣元素、鎂元素質(zhì)量濃度控制在100.00mg/L～150.00mg/L，實(shí)際選擇使用的混凝劑物質(zhì)為液體PFS 物質(zhì)（原液），其投加過程中的質(zhì)量濃度控制在100.00 mg/L～150.00 mg/L。

2.4.3 絮凝池

絮凝池規(guī)格參數(shù)為5.65 m×8.25 m×7.50 m，其有效水深參數(shù)為6.30 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。絮凝池發(fā)揮的主要功能，在于向來水中添加適量的絮凝劑，將攪拌過程的停留時(shí)間參數(shù)項(xiàng)目控制在30.00 min～60.00 min，要將攪拌機(jī)設(shè)置在變頻控制狀態(tài)，具體選擇運(yùn)用的絮凝劑類物質(zhì)為陰離子PAM 物質(zhì)，藥劑配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.1%～0.2%，投加質(zhì)量濃度介于0.40 mg/L～1.50 mg/L（粉料）。

2.4.4 澄清池

澄清池規(guī)格參數(shù)為15.00 m×15.00 m×7.50 m，其有效水深參數(shù)為6.76 m，其結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泥位計(jì)位置參數(shù)為0.90 m/1.90 m/2.90 m。刮泥機(jī)設(shè)備葉輪外源線速度參數(shù)為4.00 m/min，斜管傾斜角度參數(shù)為60.00°，上升流速參數(shù)介于3.00 mm/s～4.00 mm/s，運(yùn)行泥位控制參數(shù)控制水平介于0.90 m～1.90 m。

2.4.5 后混池

后混池規(guī)格參數(shù)為4.50 m×2.50 m×4.30 m，其有效水深參數(shù)為3.20 m，其結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其發(fā)揮的主要功能，在于將澄清斜管區(qū)溢流過來的上清液物質(zhì)全面且充分地收集起來，投加使用適當(dāng)數(shù)量的濃硫酸物質(zhì)，將pH 值控制到7.00～8.50，控制其堿度≤150.00 mg/L。

2.4.6 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池規(guī)格參數(shù)為4.50 m×9.20 m×7.30 m，其有效水深參數(shù)為6.20 m，其結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)池發(fā)揮的主要技術(shù)功能，在于全面有效收集后混池產(chǎn)水，并且借由多介質(zhì)給水泵設(shè)備將收集獲取的產(chǎn)水輸送給后續(xù)的回用水雙膜處理技術(shù)工序。

3 結(jié)語

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，高密度沉淀池在煤化工企業(yè)組織循環(huán)水排污水處理技術(shù)工藝流程中的運(yùn)用，主要特點(diǎn)在于沖擊技術(shù)能力較強(qiáng)、處理結(jié)束后水質(zhì)表現(xiàn)狀態(tài)高度穩(wěn)定，以及綜合性技術(shù)效果獲取狀態(tài)良好等，其能夠支持針對(duì)高濃度狀態(tài)排污水的連續(xù)性和穩(wěn)定性處理技術(shù)目標(biāo)，支持確保循環(huán)水技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部的水質(zhì)長(zhǎng)期處在良好狀態(tài)，維持煤化工企業(yè)主工藝技術(shù)系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)和高負(fù)荷運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)，縮減技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行過程的經(jīng)濟(jì)成本支出水平，規(guī)避間接性經(jīng)濟(jì)損失問題發(fā)生，支持獲取良好經(jīng)濟(jì)效益。