國內石油化工行業的含鹽廢水主要由循環冷卻水系統的排污水和鍋爐補給水系統膜處理后濃水組成。循環冷卻水系統耗水量普遍占全廠總耗水量的80%以上，其中循環冷卻水系統的排污水量約占循環冷卻水系統水量的20%以上，所以回收利用好這部分水，對于節約水資源、減少廢水排放具有重要的意義。石油化工行業的含鹽廢水含有一定量的懸浮物但顆粒細小，濁度低，水中成垢的離子Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-含量較高，有機物濃度較高，水質、水量波動大，不能直接排放，需進行有針對性的處理，否則將會對環境造成污染。但是，若工藝設計不合理，系統也很難連續穩定運行。

    1、工程概述

    銀川市西夏區工業園內某石油化工廠含鹽廢水回收裝置處理能力為180m3/h，包括80m3/h的循環排污水和100m3/h的除鹽水站反滲透濃水。排污水中含有大量懸浮物、各種鹽類、金屬氧化物以及藥劑等，除鹽水站反滲透濃水中含有大量的成垢離子Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-及二氧化硅，而且pH值高、堿度大。全廠采用敞開式循環冷卻水系統，因受季節影響，循環排污水水質、水量波動非常大，工程設計時必須給予充分考慮。按照該石油化工廠生產要求，系統需滿足負荷50%～100%。為了適應水量波動，系統設計分為兩條線，每條線設計進水量為90m3/h。

    該項目要求嚴格執行*，進水經過處理后回用于生產給水;處理過程中產生的濃水回收至污水深度處理系統進行濃縮處理;脫水污泥送至廠內焚燒爐焚燒發電。

    2、設計水質及工藝流程

    2.1設計水質

    本項目進水由循環排污水和除鹽水站反滲透濃水組成且Q排污水∶Q濃水=4∶5，檢測兩部分的水質，然后通過加權平均計算得出設計進水水質，主要指標如表1所示。

    1.jpg

    設計出水水質要求達到《石油化工給水排水水質標準》(SH3099—2000)的給水標準，濁度≤3NTU，pH值為6.5～8.5，CODMn≤2mg/L，Cl-≤20mg/L，TDS≤70mg/L。

    2.2工藝流程

    進水主要污染物為懸浮物和各種鹽分，宜采用纖維過濾/超濾/反滲透工藝為主要手段，工藝流程如圖1所示。含鹽廢水首先進入調節池，調節水質和水量，池內設攪拌器以強化調節功能。通過混凝沉淀去除大顆粒懸浮物和纖維過濾器不能去除的懸浮物，以保護后續膜處理裝置，起到保安過濾器的作用。超濾采用外壓式超濾膜，反滲透采用抗污染卷式反滲透膜，反滲透出水回用于生產給水，濃水回收至污水深度處理系統進行濃縮處理，污泥送至廠內焚燒爐焚燒發電。

    2.jpg

    各單元設計去除效果如表2所示。

    3.jpg

    3、主要處理單元與設計參數

    ①調節池

    采用全地下鋼筋混凝土結構，1座，總有效池容為150m3，HRT為50min。調節池設水力攪拌，設提升泵2臺(1用1備)，單臺流量為180m3/h，揚程為150kPa，功率為15kW。

    ②混凝沉淀系統

    采用多級穿孔旋流式反應池，12格，每條線6格，單格尺寸(L×W×H)為1.3m×1.9m×5.0m，HRT為30min;絮凝池2格，每條線1格，單格尺寸(L×W×H)為1.0m×4.0m×5.0m，HRT為10min;沉淀池采用斜管沉淀，2格，每條線1格，單格尺寸(L×W×H)為4.0m×4.0m×5.0m，液面上升流速為2mm/s，斜管為三元乙丙材質，直徑為25mm，厚度為0.4mm，長1m。反應池、絮凝池、沉淀池均采用地上鋼筋混凝土結構，內壁環氧樹脂防腐。絮凝池前端設管道靜態混合器，通過變頻隔膜式計量泵投加10%堿式氯化鋁溶液和0.1%聚丙烯酰胺溶液。混凝劑計量泵2臺(1用1備)，單臺流量為9L/h，揚程為1.2MPa，功率為0.25kW。絮凝劑計量泵2臺(1用1備)，單臺流量為22L/h，揚程為1.2MPa，功率為0.25kW。

    ③纖維過濾系統

    纖維過濾器2臺(1用1備)，單臺設備直徑為2700mm，設計出力為175m3/h，采用彗星式纖維濾料，濾料填充高度為1.5m，逆流水過濾流速為30m/h，反洗周期為72h，采用氣水聯合反洗，氣洗強度為50L/(m2•s)，上向水洗強度為3～5L/(m2•s)，下向水洗強度為6～10L/(m2•s)。

    過濾器進水泵2臺(與反洗水泵共用，1用1備)，單臺流量為175m3/h，揚程為400kPa，功率為37kW。反洗風機為三葉羅茨風機，2臺(1用1備)，單臺風量為1030Nm3/h(常溫常壓)，風壓為58.5kPa，功率為30kW。

    ④超濾系統

    超濾系統2套，單套產水量為87.5m3/h，超濾膜20支。超濾膜公稱孔徑為0.03μm，每支膜有效面積為77m2。在超濾裝置前端設置管道靜態混合器，通過隔膜式計量泵投加殺菌劑(10%次氯酸鈉溶液)。殺菌劑計量泵2臺(1用1備)，單臺流量為22L/h，揚程為1.2MPa，功率為0.25kW。超濾反洗水泵，2臺(1用1備)，單臺流量為200m3/h，揚程為200kPa，功率為22kW。

    ⑤反滲透系統

    反滲透系統2套，單套產水量為55.5m3/h，每套反滲透系統均為一級兩段，10∶5排列，每段配置6支膜。反滲透膜采用卷式膜，每支膜有效面積為37m2，系統產水率為65%。高壓泵為立式多級離心泵，2臺(1用1備)，單臺流量為85m3/h，揚程為1.25MPa，功率為45kW。在反滲透裝置前端設置管道靜態混合器，通過變頻隔膜式計量泵投加酸(30%鹽酸溶液)、還原劑(10%亞硫酸氫鈉溶液)和阻垢劑(100%有機膦酸鹽溶液)。酸計量泵2臺(1用1備)，單臺流量為9L/h，揚程為1.2MPa，功率為0.37kW。還原劑計量泵2臺(1用1備)，單臺流量為25L/h，揚程為1.2MPa，功率為0.37kW。阻垢劑計量泵2臺(1用1備)，單臺流量為4.5L/h，揚程為1.2MPa，功率為0.37kW。

    ⑥污泥系統

    污泥處理系統設備包括1臺普通廂式自動壓濾機及相應配藥系統、加藥系統和污泥輸送系統，脫水污泥送至廠內焚燒爐焚燒發電。實際運行表明，脫水污泥含水率為65%～75%，脫水性能良好。

    4、調試與運行

    該系統自2014年4月25日開始調試，因調試期間進水量為50%負荷運行，故只調試一條線。原水直接從調節池進入混凝沉淀池調試，然后再進入纖維過濾器、超濾系統和反滲透系統調試。

    4.1混凝沉淀池的調試運行

    混凝沉淀池前端混凝劑和絮凝劑的加藥量對沉淀池的處理效果起到決定性的作用。系統實際進水濁度為50NTU。當不投加絮凝劑，混凝劑投加量<3mg/L時，出水濁度隨著混凝劑投加量的增大而減小;混凝劑加藥量為3mg/L時，混凝沉淀池內極短時間形成微細礬花，水體變得更加渾濁，15min后觀察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層，出水濁度維持在24NTU左右。通過反復調試，確定在混凝劑加藥量為3mg/L的前提下，絮凝劑加藥量<1mg/L時，出水濁度隨著混凝劑加藥量的增大而減小;絮凝劑加藥量為1mg/L時，在混凝沉淀池內大量礬花加速聚集并下沉，形成表面清晰層，出水濁度維持在18NTU左右。

    經過7天的調試最終確定，混凝劑投加量為3mg/L、絮凝劑投加量為1mg/L時，混凝沉淀池出水濁度為18NTU，平均去除率為64%。

    4.2纖維過濾器的調試與運行

    調試期間纖維過濾器進、出水濁度變化如表3所示。

    4.jpg

    纖維過濾器于2014年5月5日進行調試，經過4d的調試，纖維過濾器出水濁度穩定。

    纖維過濾器穩定運行后，系統進水量增加，恢復至設計進水量100%負荷運行。

    4.3超濾的調試與運行

    超濾系統于2014年5月10日進行調試，兩條線同時調試，進水pH值為8.0左右，溫度為25～30℃，凈產水膜通量為55L/(m2•h)，采用全流過濾的運行方式。經過7天的調試，超濾裝置出水濁度穩定。

    調試期間超濾進、出水濁度變化見表4。

    5.jpg

    4.4反滲透的調試與運行

    調試期間反滲透出水水質見表5。

    6.jpg

    反滲透系統于2014年5月18日進行調試，兩條線同時進行，酸計量泵調節進水pH值在6.5～7.5之間，還原劑計量泵調節進水氧化還原電位(ORP)值在-180mV～+180mV之間，阻垢劑加藥量為5mg/L，產水膜通量為16.67L/(m2•h)。經過10d調試，系統出水水質穩定，所有參數均滿足《石油化工給水排水水質標準》(SH3099—2000)的給水標準。

    滿負荷連續長期運行數據表明，該系統運行穩定。系統各單元實際處理效果見表6，各單元基本達到設計處理效果。系統最終出水水質符合《石油化工給水排水水質標準》(SH3099—2000)的給水標準。

    7.jpg

    5、投資與運行成本

    該工程總投資約為660萬元。直接運行成本(不含人工、設備折舊、維修維護)約2.5元/m3，其中電費約0.8元/m3，藥劑費約1.2元/m3，膜更換費約0.3元/m3，化驗、自來水等其他費用約0.2元/m3。

    6、結論

    ①采用絮凝沉淀+纖維過濾器+超濾+反滲透組合工藝處理含鹽廢水，實踐證明該工藝可行、運行穩定，反滲透產水水質達到《石油化工給水排水水質標準》(SH3099—2000)的給水標準。

    ②針對混合多水源含鹽廢水預處理需設置調節池，且保證足夠的停留時間以使原水充分混合，保證水質均一穩定，降低對后續處理的影響。

    ③纖維過濾器是目前石油化工廠含鹽廢水預處理工藝的核心設備，其過濾速度快，處理水量大，占地面積小，反洗周期長，納污能力強，對懸浮物微細顆粒雜質等去除效果好，出水水質穩定。