中水回用装置在污水处理中的应用

中水回用装置在污水处理中的应用

李险峰

大庆石化公司水气厂污水联合车间装置技师

摘要：面对生产规模扩大带来水资源短缺的问题，大庆石化公司采用“生化处理+超滤+反渗透”的工艺路线，将工业污水处理成为第四循环冷却补充水和二脱盐水装置优质进水，有效解决了企业生产规模扩大所需的水资源瓶颈问题。工业污水对于保障化工厂安全生产、节省工业水消耗具有重要意义，对工业污水回用的工艺流程、设计情况、运行情况和存在问题进行了介绍，对同行业开发利用替代水资源提供了借鉴参考，同时也起到了开源节流的示范性作用。通过将工业污水进行深度处理回用，有效减轻了当地的水环境污染负荷，具有较好的经济效益和环保效益。

关键词：工业污水;循环冷却补充水;脱盐水进水;超滤;反渗透;

引言

随着现代社会经济的不断发展，水资源短缺已经成为制约企业发展的主要因素。工业污水回用为解决水源短缺提供了一条有效途径，不但可以缓解水资源紧张的矛盾，而且由于污水资源的有效利用，实现了可持续发展。根据中国石油总体发展规划，中国石油大庆石化公司四查四提升工作思路，由此循环水及工业水用量增加幅度较大。面对水资源严重短缺的状况，公司提出了开源节流的新举措，利用化工二污水处理装置二级出水作为水源，建成中水回用装置，将工业污水处理成为化工厂循环冷却补充水和脱盐水进水，以解决企业生产规模扩大所需要的水资源，同时也为化工厂水资源短缺问题开辟了新途径。

1 工艺介绍

1.1工艺流程

化工二污水装置采用“生化处理+超滤+反渗透”的工艺路线。装置曝气生物滤池出水由过滤器进水泵提升至中速过滤器，高效吸附和拦截污水中的悬浮物颗粒、胶体、菌藻、油类等杂质，去除水中COD、油，并降低浊度。过滤后进入臭氧接触池，进行O3混合强氧化，改变溶于水中有机物的分子结构，然后由泵提升进入盘式过滤器，深入降解水中尚存的微量COD、NH3-N等物，去色、去异味，净水进入超滤膜处理器，阻截水中存在的微量大分子有机物、胶体、蛋白质、细菌等杂质，在提升过程中先投加酸液调节pH值，防止在超滤膜出现碳酸盐沉淀。超滤膜处理器共有4组，每组处理能力为200 m3/h，总处理能力为800m3/h，超滤一部分超滤出水约450m3/h进入超滤产水池，作为中速过滤器和超滤的反洗水或者用于排放水稀释排放，另一部分出水300m3/h进入反渗透单元，由泵提升进入保安过滤器精滤（滤芯使用寿命不大于三个月），再投加阻垢剂，阻止在反渗透膜析出硫酸盐晶体。精滤后需要先投加还原剂，消除水中游离氯，再经高压泵提升压进入反渗透膜处理器，去除水中95%以上各类离子和极微量有机物，出水水质达到优质再生水水质指标。

1.2 工艺特点

(1)生化单元：在水解生化处理工艺中，不考虑硝化和反硝化作用，主要考虑到生产污水成分复杂，含有部分芳香烃类、长链聚合物、添加剂等难降解物质，为改善生产污水生物降解性，设置水解酸化段。通过兼氧菌作用，将污染物降解过程控制在水解和酸化阶段，大分子难降解物质破坏断链成小分子易降解物质，提高生化处理效率。

污水经A/O生化池、沉淀池工艺处理后其出水污染有机物指标CODcr将降至100 mg/L左右，NH4-N将降至50mg/L左右。污水到曝气生物滤池。污水经曝气生物滤池工艺处理后，其出水有机物指标CODcr将降至100mg/L以下，NH3-N将降至50mg/L以下。

(2)采用多介质过滤组合形成的一体化过滤技术，加药、气洗、反洗为一体化设计，高度结合，占地空间小、自动化程度高，超滤产水池能将水中SS降至3mg/L以下，出水浊度一般在0.1NTU，出水水质较好。

(3)采用“超滤+反渗透”的双膜法工艺，超滤和反渗透联合使用具有较好的优越性，超滤可有效去除水中微粒、胶体、高分子和病原体等杂质，反渗透膜可去除绝大部分离子、溶解性固体，由超滤和反渗透组成的系统可以保证进入反渗透膜的污染物最少，减少反渗透膜的清洗次数，延长反渗透膜的使用寿命。

(4)装置自动化程度高，可实现全自动运行、重要工艺和电气参数连续检测和记录、任何故障的随机处理、应急情况下的手动运行等功能。

2 设计情况

2.1 设计水质

中水回用装置采用符合《污水综合排放标准》（GB8978－96）二类污染物二级指标的污水作为原水。结合第四循环水装置、二脱盐水装置用水要求，在处理过程中主要考虑COD、钾、电导率、浑浊度、油类等污染物的去除，COD、NH3-N、悬浮物通过生化、混凝和气浮过滤进行去除，TDS、Cl-、总硬度通过膜系统进行去除。

2.2 主要膜片

2.2.1超滤

采用内压式多孔纤维超滤膜（每支膜内约有10000支膜丝），过滤通量为80～170L/(m2·h)，反洗通量为100～200L/(m2·h)，每支膜件的面积为50m2，采用错流过滤方式，过滤精度为0.1μm，允许进水的p H值在6～9，允许最大的透膜压差为0.08MPa。超滤系统设有碱液清洗、酸液清洗、反冲洗、正冲洗四种操作模式。在自动运行状态下，超滤系统进出水压差>0.05MPa,产水量降低进行化学清洗。

2.2.2反渗透

反渗透系统采用一级二段串联组合方式，一段反渗透浓水作为对二段反渗透进水通过二段膜再作进一步处理，反渗透产水进入产水池，反渗透浓水排放至臭氧接触池。系统投加次氯酸钠-阻垢剂-还原剂-杀菌剂药剂等

3 运行情况

3.1 超滤

超滤产水SDI约为2～4，超滤压差在20～50k Pa。超滤压差过高可造成进水压力上升，产水量下降，化学清洗频繁。在运行过程中，需加强超滤压差的监控，如果其上升较快，应及时检查NaOH 和HCl加药泵避免因药剂无法正常投加，造成超滤压差上升。

3.2 一段反渗透

一段反渗透进水压力约为600～1200k Pa，产水电导率平均值为50～200μS/cm，产水水质较好，进水p H值控制在6.5～8.0，进水余氯控制在0.1mg/L以下，ORP值控制在200m V以下，回收率控制在75%～80%左右。中水回用装置相关运行情况表明，超滤产水SDI升高可直接造成反渗透运行压差快速上升：正常情况下，压差在200～300k Pa，但当超滤产水SDI大于5时，压差则会快速上升至500k Pa，影响装置运行。超滤为反渗透的屏障，在运行中需加强管理，定期进行超滤膜断丝测试，防止超滤膜断丝造成产水SDI升高。  

3.3 二段反渗透

二段反渗透进水压力约为400～800k Pa，产水电导率平均为50～200μS/cm。二段反渗透设计回收率为80%左右，在实际运行中控制在60%～80%，这是因为回收率过高可导致反渗透浓差极化，压差升高，加速膜污染，造成膜性能下降，缩短使用寿命。

3.4 常见污染物及处理工艺

3.4.1悬浮物固体和胶体

悬浮物颗粒和胶体是污堵反渗透的主要因素，也是SDI值超标的主要原因，污染严重影响反渗透和超滤膜元件运行性能，主要表现在产品水流降低，膜系统压差增大，影响反渗透脱盐率。主要为污水处理中人工添加的絮凝剂、助凝剂等，另外还要注意终水中带正电荷的聚合物与反渗透系统中带负电荷的阻垢剂结合沉淀污堵膜元件。化工污水二装置在终水进入超滤前采用盘式过滤器进行膜处理前预处理，基本能够去除悬浮物、胶体。

3.4.2难溶碳酸盐沉积

当难溶盐在反渗透系统中不断被浓缩并超过其溶度积是，这些难溶盐就会在反渗透膜表面上不断析出沉积而结垢，碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅是产生诟类的主要难溶盐。一些特殊地区也有硫酸钡、氟化钙产生。化工二污水装置通过投加阻垢剂方式解决此问题。它可以有效控制硫酸盐、碳酸盐、和氟化钙等物质形成。本装置阻垢剂多为有机盐类和聚丙烯酸类阻垢剂，效果较好

3.4.3游离余氯

膜片对游离余氯较为敏感，大于0.1mg/L就能使它性能恶化。本装置通过精确控制还原剂和次氯酸钠的比例的方式，保证游离余氯指标合格。

4 结论

通过该装置将工艺污水进行深度处理后回用于化工工业用水，可减少CODCr排放量、NH3-N排放量，有效减轻了当地的水环境污染负荷，为城市可持续发展减轻了环境压力，同时对同行业积极开发利用替代水资源，起到了开源节流的示范性作用，具有广泛的社会效益和环保效益。