独山子石化公司目前每年废水产生量约为650万m3，其中乙烯厂300多万m3。夏季每年公司约有300多万m3达标污水用于厂区绿化，其余排入独山子工业净化水库，冬储夏排，污水回用率约为40％。为此，公司提出了污水深度处理回用工程项目，以提高水资源的综合利用率，适应当前国家提出的节能减排要求。 1工程设计要求 1.1污水回用方向 工业企业的用水主要有4个方面：(1)生产工艺过程及锅炉用的脱盐水及软化水，水质要求较高；(2)循环水系统补充水，用水量较大；(3)生产辅助设施用水，一般达到工业新水水质要求；(4)生活用水及杂用水。 根据公司的统计资料：乙烯污水处理场达标污水及P3线假定清净废水排放总量为380～600m3/h，其中夏季用于厂区绿化水量为120～200m3/h，外排260～400m3/h。乙烯动力车间脱盐水站新水用量为150～250m3/h；乙烯一循新水补充量为200-.-,400m3/h。因此确定污水深度处理后回用于乙烯动力车间和供排水车间一循，替代动力锅炉原水和部分循环水补充水。 1.2污水水质水量及回用水标准 乙烯厂工业污水处理场建成于1995年，处理能力为300m3/h，处理工艺采用国内外比较成熟的“老三套”处理法。根据公司环境监测站定期监测分析，污水处理场出水水质及锅炉补水和循环冷却补水标准列于表1。 该水源的主要特点为石油类、COD、浊度高且变化范围大，BODs/COD比值只达到O.20左右，还具有较高的盐含量，相比于工业新鲜水其电导率可达到2–,3倍(独山子地区工业新鲜水电导率一般为300～500斗S/cm)。 2工程预选工艺的中试 2004年，独山子石化公司选择国内两家污水深度处理技术比较成熟的单位开展了中试工作，中试流程为：污水进入原水箱后，经提升泵进入截流精度为100肛m的盘式过滤器，经超滤(UF)膜过滤后，产水进入中间水箱，再经提升泵、保安过滤、高压泵进入反渗透(RO)系统，产水率75％。进出水水质及主要指标见表2。 UF+RO系统对COD的总去除率平均值为81.O％，油的去除率平均达95.7％，电导率的总去除率97.8％，二价离子去除率基本上100％，对异养菌的总脱除率为99.96％，脱盐率平均97.82％。经抗冲击能力试验，UF+RO对油的去除率较稳定，不因进水油含量的变化而变化；冲击试验后，对RO进行了化学清洗，系统运行参数能够恢复。 超滤出水达到反渗透膜要求的进水水质SDI<3，lMtO出水水质可达到产水mpdL，COD№<2mg/L，电导率<30斗S/cm。 3污水处理工程 3.1工艺流程 借鉴国内各石化公司污水回用装置实际运行情况，并结合乙烯厂排放水水质特点及现场4个月的中试情况，该化工废水深度处理及回用工艺采用曝气生物滤池+(微絮凝)纤维过滤+微滤+RO工艺。工艺流程如图l所示。 油含量<03正常情况下装置总进水量为319m3/h，超滤系统产水量保证值为267m3/h，反渗透系统产水量保证值为200m3/h。 从乙烯污水处理场二沉池或清净废水管网来的待处理污水，经提升后首先进入曝气生物滤池，然后进入曝气生物滤池出水贮存池暂存，可用于曝气生物滤池和纤维过滤器的反冲洗。为了节省提升次数，在纤维过滤和微滤之间不设中间水池和二次提升，纤维过滤器的出水经管道直接进入微滤装置。微滤产水水箱中的水经RO给水泵升压，投加还原剂和阻垢剂并经过管道混合器混合后，经过保安过滤器和高压泵升压送入反渗透装置。反渗透浓水排放，反渗透水送往产品水池。为了防止微生物在纤维过滤器内滋生造成滤料板结，在曝气生物滤池的出水总管上设有次氯酸钠投加点，对曝气生物滤池的出水进行消毒。 3.2主要工艺单元及特点 3.2.1曝气生物滤池(BAF) BAF作为双膜前的第一道预处理工艺，采用粒径为3-、一5mm的陶粒填料作为微生物载体，鼓风充氧，利用生物膜降解有机物。床体内充填特殊的陶粒填料，具有巨大的比表面积，可附着很大的生物量。 对于低浓度有机污染废水具有较好的净化效果，因而可以达到很好的出水水质，而且出水水质稳定。曝气生物滤池采用上向流曝气生物滤池，设计处理能力为319mVh，其中考虑了5％的自用水量(用于自身的反冲洗)，分为4格，每格面积25m2。 污水由二次沉淀池进入曝气生物滤池～侧的配水槽，经虹吸配水管进入滤池底部的配水室，配水管设“丰”字型穿孔管布水装置，污水在配水室混合、均质后，通过滤板进入滤料层，滤板同时起到对反洗水的配水作用和对滤料、承托层的支撑作用。承托层采用级配卵石，环形布气管安装在承托层中，提供正常运行时的工艺曝气和反洗时的反洗空气布气。滤池出水采用单侧出水，反洗时的排水槽与正常运行时的出水槽在同一侧，上下布置。正常运行时的产水通过出水槽、产水管排出，反洗时关闭产水阀，反洗水从排水槽回到调节池。反洗水从配水室进入滤池，与滤板形成小阻力配水系统。 3.2.2高效纤维过滤器 从BAF出来的水中含有大量的微生物和细菌，会在后续的过滤器中继续存在，并被大量截留在滤料中，很容易造成滤料的板结。因此在BAF之后设置高效纤维过滤器，纤维滤料的纤维丝可以做得很细，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量，可有效地去除水中的悬浮物，并对水中的有机物、胶体、铁、锰、油类等有明显的去除作用，且具有过滤速度快、精度高、截污容量大、操作方便、运行可靠、不需特殊维护等优点。 3.2.3微滤系统 由于化工废水水质复杂、水量变化大，所选用的微滤设备必须具有抗污染能力强(特别是对有机物和生物污染)、化学性能稳定、机械强度高、可恢复性好、对水质适应范围宽、系统安全可靠、运行成本低、综合经济效益高等特点。根据原水水质条件，本系统设两套微滤装置，单套设备出力为133m3/h，每套装内装44根直径160mm长度2200mm的膜元件。膜元件采用采用Mieroza压力式PVDF(聚偏氟乙烯)外压微滤膜，型号为UNA.620A，其纤维内径为0.7mm，过滤孔径在0.002—-0.1斗m之间，截留分子量为10万，单支膜组件的膜过滤面积为50m2，能有效去除水中的生物污染物、颗粒物、胶体、浊度、细菌，以满足反渗透系统的进水水质。 3.2.4反渗透系统 反渗透系统是脱盐的关键，反渗透膜采用美国海德能低污染反渗透膜元件LFC3.LD，它是在传统芳香族聚酰胺基础上，在膜表面进行PVA复合涂层，将膜表面的电性由通常的负电性改为电中性，从而使RO进水中的负电、正电、中性、两性污染物在膜表面的吸附性大大减弱，使膜水通量保持稳定。 此外，膜表面与水的接触角由原先的62。降低到47。，增强了膜的亲水性，提高了膜对胶体、有机物、金属离子的抗污染能力。本系统设两套反渗透装置，每套均采用一级二段14：8排列，压力容器选用进口6组件高压玻璃钢容器，每根压力容器内装6只膜元件，每套装置共22根压力容器，132只膜元件，两套装置共“根压力容器，264只膜元件。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。 4工程调试及运行 4.1工程调试 该工程于2007年10月11日开始进水调试，产水水质全面合格并外送到乙烯厂动力车间作为锅炉原水补水。 在调试前先要对BAF池内的陶粒滤料进行浸泡，并利用气冲和水洗，彻底将滤料上附着的脏污冲洗干净后再开始微生物培养挂膜。调试初期小流量进水，加大停留时间并适当闷曝，使微生物逐渐接种在陶粒上。根据进水COD负荷逐步加大进水流量直到设计值，每天监测进出水的COD，当COD去除率稳定在30％(进水COD>45mg/L)或出水COD值稳定在。<30mg/L时，即可认为挂膜完成。微生物培养时间约需要10d左右，与水温有较大的关系。调试和运行时应保持较为稳定的进水负荷和曝气强度，以达到稳定的去除效果。后续纤维过滤、微滤、反渗透系统的调试必须要用上一级的合格产水对下一级管路、阀门、设备等进行彻底清洗后再开始调试。 4.2工程运行 调试结束后正式出水。工程处理效果见表3。进水SS和浊度经过BAF+纤维过滤后，能够得到有效去除，进双膜之前的SS；<2mg/L，浊度≤0.2mg/L，进RO的浊度≤0.1NTU，SDI值正常情况下<2。BAF对COD1>45mg/L的进水去除效率能够达到30％以上，去除效果明显。但在低COD来水情况下，去除率下降，这主要与进水的B/C值有关。 从表3可以看出，产水pH值有所超出设计指标，这主要是由于进水pH值较高，经过BAF工艺后有所升高(目前升高原因尚未详细分析)，而该套系统设计中又未考虑加酸设施，由此导致RO系统在运行15d左右后出现结垢现象，启动化学酸洗清除结垢。为此，在今后的生产运行中必须控制进水的pHi<8.5。经过本套工艺后，电导率、TDS、总硬度去除效果明显，能够满足锅炉原水补充水的要求。 5效益分析 该项目实施后，既有明显的经济效益，也具有很好的环境效益和社会效益。每年(按360天计)可回收外排污水172.8万m3，节约新水172.8万m3，按独山子地区新水1.9元/m3、污水排放费O.15元/m3计算，运行成本1.61元/m3，可节约76.032万元/a由于本装置的出水电导率远远小于新水(500—001山S/cm)。每年可节约制水费用17万元。动力车间使用该水后，离子交换的反洗频率大大减少，由原来的1.5.–.2d反洗一次减少到5″.-6d反洗一次，节约大量反洗药剂和新水，降低了劳动强度。合计每年节约费用93.032万元。
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