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                    ? 廢水回用

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                    廢水回用


                    一、項目概述
                    焦化廢水是焦化企業在生產過程中所產生的廢水,根據企業選用的煤質和生產工藝的不同,其產生的廢水也有差異,常規焦化企業生產工藝中產生的廢水情況如下:
                    (1)原料附帶的水分和煤中化合水在生產過程中形成的廢水。煉焦用煤一般都經過洗煤,通常煉焦時,這部分附著水在煉焦過程中揮發逸出;同時煤料受熱裂解,又析出化合水。這些水蒸氣隨荒煤氣一起從焦爐引出,經初冷凝器冷卻形成冷凝水,稱剩余氨水。含有高濃度的氨、酚和氰、硫化物及油類,這是焦化工業要治理的主要廢水。
                    (2)生產過程中引入的生產用水和用蒸汽等形成廢水這部分水因用水用汽設備、工藝過程的不同而有許多種,銨水質可分為兩大類。一類是用于設備、工藝過程的不與物料接觸的用水和用汽形成的廢水,如焦爐煤氣和化學產品蒸餾間接冷卻水,苯和焦油精制過程的間接加熱用蒸汽冷凝水等。這一類水在生產過程中未被污染,當確保其不與廢水混流時,可重復使用或直接排放。另一類是在工藝過程中與各類物料接觸的工藝用水和用汽形這種廢水,這類廢水由于直接與物料接觸,均受到不同程度的污染。按其與接觸物質不同,可分為三種:
                    a) 接觸煤、焦粉塵等物質的廢水。主要有:煉焦煤貯存、轉運、破碎和加工過程中的除塵洗滌水;
                    b)焦爐裝煤或出焦時的除塵洗滌水、濕法熄焦水;焦炭轉運、篩分和加工過程的除塵洗滌水。
                    c)含有酚、氰、硫化物和油類的酚氰廢水。主要有:煤氣終冷的直接冷卻水、粗苯加工的直接蒸汽冷凝分離水、精苯加工過程的直接蒸汽冷凝分離水;焦油精制加工過程的直接蒸汽冷凝分離水、洗滌水,車間地坪或設備清洗水等。這種廢水含有一定濃度的酚、氰和硫化物,與前述由煤中所含水形成剩余氨水一起稱酚氰廢水,該廢水不但水量大而且成分復雜。
                    二、水質水量及處理規模
                    1、進水水質


                    注:由于業主未提供具體的水質參數,以上水質為我公司參照同類工程二沉池出水水質指標;原生化系統的后處理要改造盡量不用加藥,甲方要全力進行配合。
                    2、回用水質標準
                    參考《再生水用作冷卻用水的水質控制指標》GB/T50335-2002


                    3、處理水量
                    根據業主的要求和生產廢水的波動性,廢水回用處理裝置設計規模為50噸/h。
                    4、設計范圍
                    設計范圍包括工藝設計,其中包括工藝流程設計、平面布置圖、工藝管線圖,以及相應的土建結構、電氣控制、室內照明設計。
                    三、水質分析及工藝流程
                    1、原水水質分析
                    1.1、原水硬度及濁度較高
                    進水濁度、硅、硬度均較高(同類工程經驗,進水水質表中未列出),針對濁度的去除目前采用的常規工藝為沉淀、過濾。針對硬度、濁度的去除,目前采用較多的工藝為石灰軟化法(視堿度與硬度數值大小確定是否需要投加Na2CO3)及鎂劑除硅法。其中二者去除所需的PH范圍均為10左右,所以可以考慮同時去除。高密度沉淀池集混凝反應、沉淀澄清于一體,處理效果好,一體化程度高。
                    ☆針對性工藝:燒堿、純堿軟化法+機械過濾
                    工藝特點:通過燒堿、純堿法處理后,原水的鈣鎂離子會與加藥的純堿及純堿反應生成碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀物,從原水中去除。再加上機械過濾器的過濾截留,出水水質濁度將低于5NTU。
                    1.2、總溶解性固體+COD濃度高
                    進水水質TDS(總溶解性固體)含量較高,一般在3000ppm左右,出水指標要求小于1000ppm。目前針對于總溶解性固體去除工藝主要有反滲透、離子交換、電滲析等工藝,綜合評價各項工藝運行成本、投資成本及運行可靠性方面,反滲透工藝更占優勢。但由于原水畢竟屬于生化尾水,原水進水COD值比較高,單通過沉淀+過濾等進入反滲透系統進行脫鹽,必然會導致反滲透系統有機污染,反滲透膜化學清洗周期會很大地縮短,影響系統的正常運行。納濾膜針對原水COD濃度較高的廢水進行脫鹽處理,具有耐污堵,針對二價及多價離子具有較強的脫除能力。納濾+反滲透的結合可以避免有機污染的同時對原水中鹽有效脫除。
                    ☆針對性工藝:納濾+反滲透
                    工藝特點:能耗少,水利用率及產品壽命取得很好的平衡,運行過程連續穩定,設備體積小,操作簡單,適應性強,不對環境產生二次污染。
                    2、工藝流程圖

                    3、流程說明
                    3.1、高密度沉淀池

                    高密度沉淀池是集反應、澄清、濃縮及污泥回流為一體的水處理構筑物,分為絮凝反應區、預沉濃縮區、斜管分離區、后混凝反應區。
                    絮凝反應區由快速攪拌區和無攪拌區組成:快速攪拌區由可調速葉輪控制加藥后混合水的攪拌速度;無攪拌區可以促進礬花的增大,使礬花密實均勻。絮凝反應區中污水在助凝劑和回流污泥的作用下,形成高濃度的懸浮泥渣層來增加顆粒碰撞機會,有效吸附膠體、懸浮物、乳化油、COD及金屬離子等污染物。污泥回流,不但可以節省藥劑投加量,而且可使反應區內的懸浮固體濃度維持在  佳水平,從而達到優化絮凝反應的目的。
                    絮凝反應后的污水進入面積較大的預沉濃縮區后,大部分固體懸浮物在該區沉淀并濃縮。部分污泥回流,剩余污泥被濃縮區底部的刮泥機刮入泥斗,由排泥泵送至泥處理系統進行脫水處理。通過污泥排放泵控制池內的污泥量。濃縮污泥的濃度約為100 g/l。
                    斜管分離區對水中的殘余礬花進一步去除,澄清水由集水槽收集后進入后混凝反應區,進一步反應并調整pH值后,輸送至過濾系統。
                    3.2、多介質過濾器
                    多介質過濾器,即采用兩種或兩種以上的介質作為濾層的介質過濾器,在工業循環水處理系統中,用以去除污水中雜質、吸附油等,使水質符合循環使用的要求。過濾的作用,主要是去除水中的懸浮或膠態雜質,特別是能有效地去除沉淀技術不能去除的微小粒子和細菌等,BOD5和COD等也有某種程度的去除效果,作為高分子吸附裝置的預處理,降低吸附裝置的反洗周期并延長其使用壽命。
                    過濾器構成
                    多介質過濾器主要由過濾器、配套管線和閥門構成。
                    其中過濾器體主要包括以下組件:罐體;布水組件;支撐組件;反洗氣管;濾料;排氣閥(外置)等。
                    本體材質:碳鋼,內壁采用防腐處理。
                    內部管路應采用法蘭與本體連接,并考慮檢修和部件更換的便利。內部部件的材質應符合規定要求,緊固件等應等同內部管件材質相當。
                    內部部件應固定及加固,能承受水流的沖擊。
                    設備窺視鏡的材料是透明的、耐腐蝕的,它的厚度應能承受容器的設計壓力和試驗時的試驗壓力。窺視鏡的內表面應與容器的內表面平齊。
                    設備內部進水、進氣和集水、集氣裝置的布水、布氣應均勻,不應有偏流現象。并有足夠強度。集水裝置除保證均勻匯集水外,還能均勻分配反洗水流通過床層,反洗排水裝置應滿足設計大反洗水量。
                    容器的人孔應保證檢修人員的進出和更換部件的進出。人孔和人孔蓋的內表面應與容器的內表面平齊。人孔應配有人孔蓋、墊圈、螺栓、螺母和起吊桿等全套部件。
                    容器內部裝置、管件、部件等在發貨前在容器內安裝固定好,防止遺漏零件以及在運輸過程的損壞或丟失。
                    水處理設備上用于就地儀表的接管與測孔的位置應保證在流體介質穩定測量,且便于安裝維護的位置,并符合有關規定。

                    3.3、超濾裝置
                    經澄清池及多介質過濾器處理后的污水進入超濾裝置。通過膜表面的微孔篩選可截留分子量為103~5×105道爾頓的物質。當被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時,水分子和分子量小于300—500的溶質透過膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留,從而使水得到凈化。也就是說,當水通過超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時可去除大量的有機物等。為后續反滲透系統提供良好的進水條件。超濾系統錯流排放的水回流至    澄清池,反洗水可用來熄焦或回至生化前端。




                    3.4、納濾裝置
                    考慮到生化系統污染物濃度較高,同時焦化廢水中含有大量的難降解有機物,生化系統已無法通過降低負荷或提高停留時間等手段來進一步降低COD濃度,所以需要采用物化處理的方式來進行處理,本處設計一套納濾處理系統,納濾處理系統主要處理來自超濾系統產水。本項目采用的納濾為卷式納濾膜,其屬于致密膜范疇,優點是過濾級別高,出水水質好,納濾設計用于處理UF系統的產水,出水無色無味。納濾分離作為一項新型的膜分離技術,技術原理近似機械篩分,但是納濾膜本體帶有電荷性,因此其分離機理只能說近似機械篩分,也有溶解擴散效應在內。這是它在低壓力下仍具有較高的大分子與二價鹽截留效果的重要原因。
                    納濾集成設備采用濃水循環四段式膜系統,設計清液產率90%。
                    納濾采用集成化裝置設備,即納濾相關的水泵、膜殼等設備均集成在集成架上,所有系統管路和設備在出廠前已經完成設備運轉測試、管路壓力測試以及電氣測試,運至現場后只需連接進出口管線、動力電源以及自控電纜即可投入使用,節省現場施工和調試周期。
                    3.5、反滲透裝置
                    反滲透是一種借助選擇透過(半透過)性膜的功能,以壓力為推動力的膜分離技術,膜元件由反滲透膜導流布和中心管等制作而成,將多根RO膜元件裝入耐壓殼體,組成RO組件。本工藝是脫鹽系統的關鍵,成熟的工藝設計和合理的操作,控制及管理,直接決定著系統的正常、穩定出水。并關系到反滲透膜的使用壽命,透過反滲透膜元件的出水,去除了絕大部分無機鹽和幾乎    的有機物,微生物(細菌、熱源等)從而確保了本系統產品水的高質量、高品質。
                    完成預處理后的水其出水由淤積密度指數SDI測試儀監測,當SDI值<3時,即可進入RO系統,由一級高壓泵增壓后進入反滲透(RO),RO出水進入產品水箱,濃水由管道匯集后(主要含鹽份、機械雜質、膠體有機物)用于熄焦,儲存在濃水池中也可用于過濾器的反洗用水。
                    反滲透主體設備選用美國陶氏公司生產的低壓抗污染膜BW30-400/34i-FR芳香族聚酰胺膜元件,該膜元件屬抗污染型,是世界上先進的卷式RO膜元件之一,結構緊湊,產水量大,脫鹽率高(單支膜試驗脫鹽率達>99.5%),適用PH范圍廣(PH為1~13),采用縮短膜片長度,增加膜葉數的先進結構,大程度提高膜效率。配套使用的膜外殼采用玻璃鋼膜殼,適用于8英寸膜6支裝。反滲透裝置在水質分離過程中脫鹽率高,體積小,運行費用低、易于自控運行,適應范圍廣,無環境污染等優點,我公司選用的BW抗污染膜不但動力消耗小,且產水量大,試驗數據單支膜元件脫鹽率高達99.5%以上,三年內脫鹽率可達95%以上。
                    4、工藝特點介紹
                    4.1、高密度沉淀池除硬效果明顯、成本低廉
                    高密度沉淀池作為焦化廢水深度處理前段預處理系統,具備以下特點:
                    ①表面負荷高、占地面積??;
                    ②排泥濃度高;
                    ③對原水水質波動不敏感;
                    ④出水懸浮物含量低。
                    4.2、納濾作為脫除COD的處理手段不產生二次污染
                    焦化廢水中含有大量的難降解有機物,生化系統已無法通過降低負荷或提高停留時間等手段來進一步降低COD濃度,而這些COD將對反滲透系統正常運行帶來不利的影響,主要體現在反滲透系統中有機污堵,縮短了化學清洗的周期。納濾作為反滲透前處理工段,具有耐COD污染能力強,同時能夠針對大分子有機物、二價及多價鹽選擇性脫除。在這個過程中,單單是類似于一種機械截留,不會產生二次污染。
                    相比較于樹脂吸附工藝,后者雖然對原水中的COD能夠選擇性的吸附,但是樹脂在吸附飽和后需要通過強酸強堿再生,原先被樹脂吸附下來的COD隨著酸堿廢液排出系統。這部分酸堿廢液主要性狀為強酸強堿型的高有機物濃度廢液,處置起來極為麻煩。
                    4.3、納濾、反滲透產水按比例勾兌,減少系統投資
                    納濾、反滲透均具備脫鹽能力,所不同的是:納濾主要脫鹽對象為二價及多價的離子,對一價離子的脫出能力相對較低;反滲透的總脫鹽率高達95%以上,產品水水質很高。所以純粹用反滲透產水作為循環水補充水源相對比較浪費。本方案設計將納濾與反滲透串聯布置,在綜合考慮產水水質及系統投資后,決定采用勾兌方式,將部分納濾產水部分進入反滲透系統進一步脫鹽處理,另一部分直接與反滲透產水進行勾兌。這樣通過納濾相對較差的產水(總硬度為二價鹽類,滿足循環水補水要求)與反滲透較好的產水一勾兌,完全能夠滿足循環水補充水水質要求。

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