煤化工裝置污水和城市污水再生利用及優(yōu)化

裴廷記

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

近年來,隨著煤化工行業(yè)的高速發(fā)展，其已成為當(dāng)前工業(yè)活動(dòng)中的用水大戶，面對(duì)巨大的資源消耗壓力和環(huán)境保護(hù)壓力，如何解決水資源的循環(huán)利用已成為該行業(yè)發(fā)展中刻不容緩的重大問題。污水再生利用是將水資源的節(jié)約和廢棄資源綜合利用統(tǒng)籌考慮，達(dá)到節(jié)水、降耗、增效的目的。河南龍宇煤化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱龍宇煤化工)再生利用的水源由工業(yè)污水和城市污水兩部分組成，通過不同的工藝處理滿足循環(huán)水系統(tǒng)回用要求，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定回收利用。

1 再生利用系統(tǒng)流程

龍宇煤化工一期50萬t/a甲醇、二期40萬t/a醋酸及20萬t/a乙二醇主體工藝裝置，產(chǎn)生的工業(yè)污水經(jīng)一、二期污水站處理后，混合流入配水井，在配水井內(nèi)與城市污水充分混合,之后進(jìn)入旋流沉砂池，由沉砂池初步沉淀后,重力自流進(jìn)入 CASS池，有機(jī)物在CASS池內(nèi)充分降解后,經(jīng)過CASS池內(nèi)部的潷水器匯集進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，通過加藥進(jìn)行絮凝沉淀并充分反應(yīng)后,在輻流沉淀池內(nèi)二次沉淀，沉淀后的澄清水流入排水池，由泵加壓一部分直接送入循環(huán)水池作為循環(huán)水補(bǔ)水；另一部分進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，進(jìn)一步去除水中的懸浮物、膠體等物質(zhì)，然后在活性炭過濾器內(nèi)吸附水中的有機(jī)物，經(jīng)超濾裝置深度處理，除鹽水站反滲透原水滿足要求后，回用循環(huán)水池作為循環(huán)水補(bǔ)充水(主要指標(biāo)見表1)，回用水經(jīng)超濾過濾后能進(jìn)一步去除有機(jī)物、膠體等，減少了循環(huán)水系統(tǒng)的藥劑消耗和排污量；原水緊缺狀態(tài)下進(jìn)入除鹽水站制備精制除鹽水使用。再生利用系統(tǒng)處理能力為600m3/h，工藝流程見圖1。

表1 循環(huán)補(bǔ)充水水質(zhì)控制指標(biāo)

圖1 再生利用系統(tǒng)工藝流程

2 再生利用系統(tǒng)

2.1 配水井和旋流沉砂池

配水井用于均衡水質(zhì)的濃度、溫度、pH值等，避免水質(zhì)出現(xiàn)較大反差、水量出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，造成對(duì)后續(xù)處理系統(tǒng)的沖擊；旋流沉沙池主要作用是去除污水中大顆粒的物質(zhì)，從而滿足后續(xù)處理裝置的進(jìn)水要求。

2.2 CASS池

CASS池共有2座，每池可分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)2部分。CASS池每天工作4個(gè)周期，每周期工作時(shí)間為6 h。每個(gè)CASS池設(shè)進(jìn)氣電動(dòng)閥門及配套的DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)曝氣階段的自動(dòng)切換控制。在2座CASS池的預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)分別配置攪拌機(jī)2臺(tái)，使污水與預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥充分混合，在厭氧菌的作用下將大分子有機(jī)物分解成小分子物質(zhì)，有利于后續(xù)主反應(yīng)區(qū)好氧菌的生化降解；在預(yù)反應(yīng)區(qū)與主反應(yīng)區(qū)之間設(shè)回流污泥泵，以保持污泥濃度，控制污泥回流比為30%。

2.3 絮凝反應(yīng)池和輻流沉淀池

絮凝反應(yīng)池共有6格，串聯(lián)組合，每格配備機(jī)械動(dòng)力攪拌機(jī)1臺(tái)，CASS池出水與絮凝藥劑，在機(jī)械攪拌機(jī)的作用下充分地接觸反應(yīng)，使藥劑與水中的懸浮物、溶解性的磷形成大的礬花顆粒，從而保證后續(xù)的可靠沉淀；反應(yīng)池出水通過底部設(shè)置的4個(gè)進(jìn)水方孔流入沉淀池，該方式對(duì)水體局部擾動(dòng)小，布水均勻，有利于水量的均衡。采用頂部機(jī)械負(fù)壓刮泥機(jī)抽吸方式間歇排泥，工作狀態(tài)時(shí)，刮泥機(jī)繞圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠真空泵將排泥管路抽吸為負(fù)壓區(qū)域，從而將底部積泥順利排出，達(dá)到良好的排泥效果；配套PLC系統(tǒng)，根據(jù)時(shí)間設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)周期，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作。

2.4 多介質(zhì)過濾器

多介質(zhì)過濾器共有6臺(tái)，內(nèi)部裝填濾料為無煙煤和石英砂，主要是去除水中的懸浮或膠態(tài)雜質(zhì)，依靠累積運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)來判斷過濾器是否失效，采用“氣洗+水洗”的反洗模式恢復(fù)過濾器的過濾能力。使用循環(huán)水系統(tǒng)回水作為反洗水源，目的是減小循環(huán)水系統(tǒng)的排污量，節(jié)約原水；配套壓縮空氣儲(chǔ)罐，利用工廠空氣減壓后作為過濾器氣洗氣源。

2.5 活性炭過濾器

活性炭過濾器共有6臺(tái)，濾料全部采用椰殼活性炭，孔隙率高，具有較大的比表面積，吸附容量大且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易于再生，對(duì)工業(yè)和城市污水具有良好的適應(yīng)能力。其目的是進(jìn)一步吸附水中一部分不溶性雜質(zhì)及部分有機(jī)物，去除水中異味，降低水體中色度，滿足后續(xù)裝置水質(zhì)要求。

2.6 超濾裝置

超濾裝置共3套，每套配備48支膜，膜通量55L/(m2·h)。正常工況下2用1備。采用全流過濾運(yùn)行方式，進(jìn)水透過膜絲全部轉(zhuǎn)化成產(chǎn)水。由于原水中含有較多的殘留有機(jī)物，為防止細(xì)菌滋生對(duì)膜產(chǎn)生有機(jī)污染，選用次氯酸鈉氧化去除。周期運(yùn)行中設(shè)置有水反洗、加藥反洗及化學(xué)清洗步驟，能夠有效減緩膜污堵，延長(zhǎng)膜絲的使用壽命，從而保障系統(tǒng)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。該部分的主要作用是去除水中懸浮物、顆粒、細(xì)菌、病毒、膠體及大部分有機(jī)物等，滿足出水SDI<3的指標(biāo)，為循環(huán)水系統(tǒng)提供更優(yōu)的補(bǔ)充水或?yàn)橄掠畏礉B透系統(tǒng)提供最佳的水質(zhì)。

3 回收利用問題分析及優(yōu)化調(diào)整

3.1 輻流沉淀池排泥導(dǎo)致真空泵頻繁故障

3.1.1 運(yùn)行過程中泥水進(jìn)入對(duì)真空泵造成的影響

沉淀池排泥系統(tǒng)使用真空泵實(shí)現(xiàn)排泥管道抽真空，從而將底部沉淀污泥由排泥管道排出，實(shí)際運(yùn)行中,吸附在管道壁上的泥水通過進(jìn)氣口進(jìn)入真空泵，從而導(dǎo)致真空泵頻繁故障，需要定期更換濾網(wǎng)和置換內(nèi)部油路系統(tǒng)，對(duì)排泥系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的隱患，嚴(yán)重時(shí)排泥系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，造成出水懸浮物超標(biāo)，無法滿足回用水質(zhì)要求。

3.1.2 優(yōu)化調(diào)整措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及實(shí)驗(yàn)，采用水泵+水射器抽真空方式代替原有真空泵，不僅達(dá)到抽真空效果，使底部積泥有效排出，而且形成真空的時(shí)間比原有設(shè)備縮短30 s，水泵抽吸的清水返回到排泥池底部，使底部空間產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，減少了底部污泥的局部沉積。

3.2 多介質(zhì)過濾器濾料板結(jié)

3.2.1 進(jìn)水懸浮物高

輻流沉淀池如果不能及時(shí)排泥，出水懸浮物就會(huì)顯著升高，高含量懸浮物的水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，使多介質(zhì)過濾器的運(yùn)行周期大大縮短，若不能及時(shí)反洗，就會(huì)造成濾料板結(jié)、過濾器出水超標(biāo)。

3.2.2 優(yōu)化調(diào)整措施

將排泥由原來的4 h/次調(diào)整到2 h/次，從而降低沉淀池底部污泥的沉積；多介質(zhì)過濾器運(yùn)行周期由原來的72 h調(diào)整到48 h，減少運(yùn)行時(shí)間，增加反洗頻次，防止懸浮物在多介質(zhì)過濾器內(nèi)部堆積，造成濾料板結(jié)。

3.3 多介質(zhì)過濾器壓差上升快

3.3.1 多介質(zhì)過濾器

多介質(zhì)過濾器反洗水壓力不足，反洗強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致反洗不徹底，多介質(zhì)過濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到0.1MPa(g)，表明其已失去過濾能力。觀察反洗出水及反洗時(shí)過濾器內(nèi)部濾料的擾動(dòng)，發(fā)現(xiàn)過濾器反洗時(shí)頂部出現(xiàn)大面積的死角區(qū)域，無法形成有效的動(dòng)力擾動(dòng)，夾雜在濾料中的雜質(zhì)不能通過反洗排出，從而使運(yùn)行壓差不斷升高，過濾器失去過濾截污能力。

3.3.2 優(yōu)化調(diào)整措施

將反洗的用水由循環(huán)水回水改成循環(huán)水給水，反洗壓力由原來的0.2MPa(g)提升至0.4MPa(g)，增加反洗強(qiáng)度，過濾器運(yùn)行周期由原來的24 h提高到48 h。

3.4 幅流沉淀池池壁內(nèi)產(chǎn)生大量菌藻

3.4.1 殺菌劑投加點(diǎn)不合理

再生利用系統(tǒng)選擇的殺菌劑投加點(diǎn)是在輻流沉淀池的出水端，由于沉淀池內(nèi)的溫度及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，所以造成池內(nèi)壁菌藻的生成，出水水質(zhì)變渾濁。

3.4.2 優(yōu)化調(diào)整措施

將殺菌的投加點(diǎn)變更至接觸池和沉淀池的進(jìn)水端，使藥劑隨水流在池子內(nèi)部充分均勻混合，抑制微生物在池內(nèi)的生長(zhǎng)，從而使池子內(nèi)部的菌藻得到有效控制，實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)的良性循環(huán)。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，經(jīng)過改造調(diào)整后，該套污水再生利用系統(tǒng)產(chǎn)水能夠滿足循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水和除鹽水系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求，而且經(jīng)過幾年的運(yùn)行，再生利用系統(tǒng)工藝能達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定供水，系統(tǒng)中各設(shè)備及水處理構(gòu)筑物能夠達(dá)到長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。針對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的一系列問題，通過認(rèn)真分析、研究判斷,提出了切實(shí)可行的解決措施，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。