泸天化循环水系统排污水回收利用小结_强辉.pdf

收稿日期 修稿日期 作者简介 强 辉（），男，陕西宝鸡人，工程师，主要从事水处理技术管理工作。泸天化循环水系统排污水回收利用小结强 辉（四川泸天化股份有限公司，四川 泸州）摘 要 四川泸天化股份有限公司近年来总取水量已接近国家相关产品取水消耗定额标准，而同时循环水系统大量排污水直接排放至总排口又造成水资源浪费与环境污染。基于实际生产情况，对循环水系统排污水回收利用的必要性与可行性进行分析，提出实施循环水系统排污水回收利用技改。着重阐述本中水回用项目的技术方案，包括技术路线比选、项目实现方式及出水去向、系统处理能力的确定。中水回用装置在试运行稳定、现场缺陷处理完毕后，年 月进行了为期 的性能考核（反渗透系统回收率、脱盐率）并转入正常生产，各设备运行良好，达到了预期设计要求与节水减排目的，取得了良好的效益。关键词 循环水系统排污水；回收利用；技术方案；反渗透膜法；中水回用；运行情况；效益分析中图分类号.文献标志码 文章编号 （）引 言 年 月 日国务院正式发布 水污染防治行动计划（简称“水十条”），从全局和战略高度对水污染防治工作进行顶层设计和谋划，提出了工业节水和污染物排放总量控制等要求。年 月 日，国家发展改革委、水利部发布 关于印发 国家节水行动方案 的通知，对工业节水减排作出要求，大力推进工业节水改造，强化生产用水管理，推广废污水再生利用工艺和技术，支持企业开展节水技改及再生水回用技改，全面提升水资源利用效率。四川泸天化股份有限公司（简称泸天化）是一家大型氮肥企业，主要产品有合成氨、尿素、甲醇、硝酸、硝铵等，泸天化取水水源全部来自长江，总取水量已接近国家相关产品取水消耗定额标准，面临严峻的节水压力。年、年、年泸天化污水总排口监测排放量分别为 .、.、.。为减少总排口污水排放量，保护环境，最大限度地提高水资源利用效率，结合实际生产情况，泸天化提出并实施了循环水系统排污水回收利用技改 中水回用项目，将循环水系统排污水进行适当处理回用于生产系统。以下对有关情况作一总结。排污水回收利用的必要性与可行性分析泸天化污水总排口排放水中约 是泸天化、凉水塔排水和四川泸天化绿源醇业有限责任公司（简称绿源醇业）凉水塔、机械过滤器反洗、活性炭过滤器等排水，还有少量的砂滤池反洗水、工艺冷凝液排水，这些排水含污染物浓度低，非常适合进行回收利用。因此，选择合适的工艺技术，开发新的水处理流程，使这些排放水经过部分脱盐后回用于生产装置，从而可减少泸天化的污水排放量，减少取水量，达到节水减排的目的。.必要性分析实际生产中，泸天化循环水系统排放水主要包括：正常运行时将循环水浓缩倍数控制在指标范围内的连续排水，这部分水水量稳定、含盐量高、有机污染物少，为清洁排水；为控制循环水系统中的微生物而不定期进行杀菌灭藻后的置换排放水，这部分水水量较大（夏季置换排水至少 次 月），受外界因素影响大；为处理因工艺介质泄漏需要排放的置换水，这部分水水量大，主要含氨、硝酸盐等污染物，受外界因素影响较大；循环水系统开车期间化学清洗、预膜处理后的排放水（包括正常运行期间因各种原因进行补膜处理后的排放水），第 期 年 月中 氮 肥 .DOI:10.16612/ki.issn1004-9932.2023.02.001这部分水水量较大，排放水中有少量的有机磷；补充水滤池和旁滤池反冲洗排水，这部分水水浊度高、悬浮物和微生物含量高、瞬时水量大，进入污水处理系统处理后达标排放；循环水系统停车期间清扫水池的排放水，这部分水进入污水处理系统处理后达标排放。上述循环水系统排水中，除了、两项排污水直接进入污水处理系统外，其他排水在满足排放指标要求的前提下均直接排放至总排口外排，造成外排水量大、外排污染物总量高的状况，有必要对这部分排水进行回收利用。.可行性分析工业装置外排污水回收利用一般有两种途径：一种是污水收集后经去除悬浮物、杀菌、软化等简单处理后替代新鲜水用作循环水系统的补水；另一种是污水收集后经深度处理以制取脱盐水，用作锅炉补水。由于循环水系统运行过程中不断地蒸发浓缩，含盐量也随着循环水浓缩倍数的提高而进一步增加，第一种回收利用方式可以去除部分钙、镁离子，但对循环水系统有害的离子如氯离子不能除去，会在循环水系统运行过程中不断累积，在现有药剂配方下往往不能有效减缓系统的腐蚀，会造成循环水系统腐蚀加剧，危及工业装置的正常生产，因此其应用受到很大的限制；第二种回收利用方式通过脱盐技术将水中绝大部分的阴、阳离子去除后再进行后续利用，只需选择合适的脱盐技术路线即可，不存在技术风险，其运行管理经验成熟，切实可行。目前，污水处理主流的脱盐技术有阴阳离子交换法、电渗析法、反渗透膜法等。阴阳离子交换法再生废水量大，要消耗大量酸、碱，设备占地面积大，且泸天化现有污水处理系统能力有限，不适合采用；电渗析法和 反渗透膜法设备占地面积小，运行过程中产生的废水量少，但电渗析法装置投资大、运行电耗高，反渗透膜法在经济性方面有优势。因此，对泸天化来说选用反渗透膜法处理循环水系统排污水较为理想。循环水系统及排污水水质概况.循环水系统概况泸天化循环水系统根据生产装置的分布情况主要分为 个区域，分别位于合成氨 尿素装置区、绿源醇业甲醇 二甲醚装置区、硝酸 硝铵装置区。其中，合成氨 尿素装置区有、凉水塔分别单独供应合成氨装置新系统、合成氨装置老系统、尿素装置老系统；绿源醇业凉水塔与甲醇 二甲醚装置单独配套；硝酸 硝铵装置区有 套循环水系统，分别供应硝、间硝和硝生产装置。循环水系统总保有水量约 ，循环水处理能力为 ，配备补充水滤池、旁滤池共计 套；缓释阻垢剂配方为无磷配方，循环水浓缩倍数控制在 倍左右，排污水总量约 。.循环水系统排污水水质循环水系统排污水包括凉水塔水池底部排污水和滤池反洗水排放水（滤池反洗水排放量占比较小，本中水回用项目设计时参考循环水水质分析数据即可），凉水塔水池底部排污水水质与循环水日常水质监测分析数据一致。由于硝酸硝铵装置区循环水系统排污量较小，因此排污水水质主要参照合成氨 尿素装置区和绿源醇业醇醚装置区循环水的分析数据（见表）。表 循环水水质分析数据（平均值）项 目凉水塔循环水凉水塔循环水凉水塔循环水绿源醇业循环水.电导率 .浊度.悬浮物 .总铁 .钙硬度 .镁硬度 .总碱度 .生物粘泥 .异养菌 个 注：钙硬度、镁硬度、总碱度均以 计。由表 可以看出，最大总硬度（以 计）为 凉水塔循环水的 ，第 期强 辉：泸天化循环水系统排污水回收利用小结 最大总碱度（以 计）为 凉水塔循环水的 ，循环水系统排污水总硬度（以 计）平均值为.、总碱度（以 计）平均值为 ，基本上属于高硬度中等碱度污水。中水回用项目技术方案.中水回用项目技术路线比选据泸天化循环水系统排污水属高硬度中等碱度污水的特性，对其进行回收利用，须通过脱盐工艺降低含盐量，因此本中水回用工艺技术主要考虑脱盐技术的选择。综合考虑目前主流脱盐技术及运行维护过程中产生废料的处理问题等，本中水回用项目脱盐水系统采用反渗透膜法，膜组件选用抗污染能力强的反渗透膜。经分析与论证，其具体技术路线主要有如下两种。方案一：各循环水系统排污水收集池水泵澄清池清水池清水泵多介质过滤器活性炭过滤器保安过滤器高压泵反渗透系统淡水箱淡水泵用水单元。方案二：各循环水系统排污水收集池水泵澄清池清水池清水泵超滤膜系统保安过滤器高压泵反渗透系统淡水箱淡水泵用水单元。循环水中存在一定数量的微生物，易造成反渗透膜的污堵，需在上述方案中的澄清池或清水池内加入杀菌剂以抑制水中微生物的生长；清净水进入反渗透系统前投加还原剂和阻垢剂，防止膜组结垢和氧化。中水回用技术方案对比见表。可以看出，方案一投资适中、阻垢剂用量较少、固体废弃物易处置，相较而言更优。表 中水回用技术方案对比项 目方案一方案二总投资适中较大占地面积适中适中药剂消耗量较少适中新增污染物情况反渗透用阻垢剂超滤、反渗透用阻垢剂其他废弃物膜组件，石英砂、活性炭膜组件反洗水量适中较小.中水回用项目实现方式及出水去向泸天化有闲置澄清池 座，设备设施修复后可利用；有闲置的检修厂房 座，可作为反渗透系统设备安装场地，仅需占用少量土地新建多介质过滤器、活性炭过滤器、清水池、收集池。反渗透系统产水水质较好，已除去大部分盐类物，回用至泸天化公用工程车间脱盐水处理装置经现有的浮动床阴阳离子交换器、混床离子交换器深度脱盐处理后，用作蒸汽锅炉补水；反渗透系统运行产生的浓盐水、化学清洗产生的废水则排入泸天化污水处理系统处理后达标排放。.中水回用项目处理能力的确定据泸天化循环水系统排污水总量约 及水质情况，污水回收率按 考虑，反渗透系统的淡水产量为 。由于 个生产装置区每年需停车大修，循环水系统也同步停车大修，为便于运行管理及负荷调整，中水回用装置设计按每组 淡水产量来配置膜组，共计 套，即中水回用装置总的淡水产量按 设计。中水回用项目实施及运行情况.中水回用项目实施概况泸天化 年 月底成立中水回用项目组，经过项目招投标、签订合同、土建施工等，于 年 月进入主体设备安装阶段，所有机械、电气、仪表设备安装就位并单体试车完成后，于 年 月进行系统总流程的联调联试并消缺，之后进入试运行阶段。.中水回用装置运行情况中水回用装置在试运行稳定、现场缺陷处理完毕后，年 月对、四组反渗透膜组进行了为期 的性能考核，其考核数据见表。表 反渗透系统性能考核数据项 目反渗透膜组 最大进水量 最小进水量 平均进水量.最大浓水量.最小浓水量 平均浓水量.最大产水量.最小产水量.平均产水量.回收率.脱盐率.中 氮 肥第 期 由表 可以看出，中水回用装置性能考核期间反渗透系统回收率、脱盐率，满足 反渗透水处理设备（）以及 环境保护产品技术要求反渗透水处理装置（）中脱盐率的要求。中水回用装置转入正常运行以来，各设备运行良好，达到预期设计要求，减少了泸天化污水排放量。年 月中水回用装置主要运行参数及消耗见表。表 中水回用装置主要运行参数及消耗统计项 目 月 月 月 月 月 月 月进水量 产水量 浓水量 回收率.电 阻垢剂 杀菌剂 还原剂.运行问题及解决措施中水回用装置投运以来，反渗透膜前的保安过滤器滤芯污堵较为严重，更换频率较高，基本上每个月需更换 次；拆开滤芯检查，发现微生物粘泥较多，有明显的生物腐败气味，也存在少量的活性炭粉末。分析认为是预处理阶段杀菌处理不当造成微生物较多繁殖，微生物被保安过滤器滤芯截留而造成污堵，而杀菌不彻底的原因在于原设计的次氯酸钠杀菌剂投加点位于清水池进口处致杀菌剂停留时间较短。解决措施：将次氯酸钠杀菌剂的投加点改在澄清池进口处，以延长杀菌剂的停留时间，并根据水量变化及时调整次氯酸钠杀菌剂的投加量，控制清水池清水余氯在.左右。杀菌剂投加点调整后，保安过滤器运行周期有所延长，约.个月更换 次滤芯。后续还将对活性炭过滤器的填料进行更换，并增设石英砂垫层拦截细小的活性炭粉末，以延长保安过滤器滤芯的使用周期。效益分析（）直接效益。据表 数据，年 月中水回用装置电费 电价按.元（）计 为 .元，各种药剂费用为 .元，共回收淡水 ，则中水 回 用 装 置 正 常 运 行 时 的 平 均 单 耗 为（.）.元，工业用水价格按.元 计，年 月中水回用项目产生的经济效益为（.）.元。（）间接效益。泸天化蒸汽锅炉系统使用的脱盐水是由公用工程车间脱盐水处理装置生产的，其主要生产工艺为工业原水预处理、浮动床阴阳离子交换器脱盐处理、混床离子交换器脱盐处理；中水回用装置反渗透系统的淡水回收至浮动床阴阳离子交换器进口段后，对于原有的脱盐水处理装置来说，工业原水预处理水量减少了约，如此一来，浮动床阴阳离子交换器制水周期可由 延长至 ，降低了再生频率，节约了酸、碱消耗，脱盐水制备成本下降，且减少了再生废水量，减轻了污水处理系统的负荷，会带来一定的间接效益。结束语节水减排是各化工企业目前面临的挑战，通过各种经济、可行的技术手段实现零排放，是广大水处理技术人员及管理人员等需研究的重要课题。而循环水系统排污水回用是近年来化工企业节水减排关注的重点环节，泸天化将循环水系统排污水经中水回用装置处理后回收至脱盐水系统深度处理后加以利用，达到了节水减排的目的。实践表明，利用反渗透技术处理循环水系统排污水，回收至脱盐水系统深度处理是一条成熟的技术路线，其操作维护简单，可减少污水排放量、降低水资源消耗；随着反渗透膜制备技术及其抗污染能力的提高，反渗透膜成本不断下降，其应用领域也将不断扩大；反渗透处理技术在中水回用领域具有一定的经济性和实用性，选用抗污染膜及膜组件，优化操作条件，延长膜的使用寿命，降低处理成本，对于工业节水领域而言具有重要意义。参考文献 周正立.反渗透水处理应用技术及膜水处理剂 北京：化学工业出版社，.第 期强 辉：泸天化循环水系统排污水回收利用小结