鄂爾多斯某煤化工廠循環(huán)水場(chǎng)補(bǔ)水量約占總新鮮水用水量的70%，其補(bǔ)水若全部用新鮮水補(bǔ)充，將造成水資源的極大浪費(fèi)。若能對(duì)該廠產(chǎn)生的廢水進(jìn)行深度處理與回用，不僅能有效地節(jié)約運(yùn)行成本，且能實(shí)現(xiàn)較大的環(huán)境和社會(huì)效益。基于此，鄂爾多斯某煤化工廠采用勻質(zhì)池+高效澄清器+多介質(zhì)過(guò)濾器+超濾及反滲透的組合工藝對(duì)其產(chǎn)生的廢水進(jìn)行了深度處理與回用。  

有效的預(yù)處理+超濾（UF）+反滲透膜（RO）的組合工藝，不僅能高效、穩(wěn)定地去除污染物，而且可避免反滲透膜的污堵，確保出水符合回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)〔1,2,3,4〕，其在回用水處理的工程設(shè)計(jì)中得到了一定的應(yīng)用。  

1設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)  

鄂爾多斯某煤化工廠回用水處理裝置進(jìn)水水源主要分為以下幾類(lèi)：一是污水處理裝置出水，其出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；二是循環(huán)水場(chǎng)排污水；三是脫鹽水站排污水。本回用水處理裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為160m3/h，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1，設(shè)計(jì)出水要求執(zhí)行《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335—2002）中再生水用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。  

從進(jìn)水水質(zhì)可以看出，本回用水處理裝置的水源較為復(fù)雜，其有機(jī)污染物、微生物、生物黏泥、膠體類(lèi)、重金屬、硬度等物質(zhì)的污染較常規(guī)的純水要復(fù)雜和嚴(yán)重的多，對(duì)超濾前的預(yù)處理效果要求較高。  

根據(jù)上述水質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用勻質(zhì)池+高效澄清器+多介質(zhì)過(guò)濾器+超濾及反滲透的組合工藝。  

2工藝流程及主要設(shè)計(jì)參數(shù)  

2.1工藝流程  

本回用水處理裝置主要工藝流程見(jiàn)圖1。  

圖1回用水處理裝置工藝流程  

2.2主要設(shè)計(jì)構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)  

2.2.1廢水勻質(zhì)池  

進(jìn)水水源中循環(huán)水場(chǎng)排污及脫鹽水站排污均為間斷進(jìn)水，需加強(qiáng)均質(zhì)化處理。勻質(zhì)池設(shè)計(jì)尺寸為37.9m×7.6m×3.5m。勻質(zhì)池配套設(shè)置廢水提升泵，廢水提升泵1用1備，單臺(tái)流量為160m3/h；配套設(shè)置2臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，功率為3kW。  

2.2.2高效澄清器  

高效澄清器是集混凝/反應(yīng)/沉淀于一體的鋼結(jié)構(gòu)廢水處理設(shè)備，單臺(tái)處理量為160m3/h，設(shè)計(jì)出水SS≤20mg/L，設(shè)計(jì)尺寸為D6000mm×7000mm。  

在高效澄清器前配套設(shè)置石灰乳加藥裝置，濃漿泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)加藥量為0～3t/h；絮凝劑加藥裝置，機(jī)械隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～120L/h；混凝劑加藥裝置，機(jī)械隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～44L/h。  

2.2.3多介質(zhì)過(guò)濾器  

多介質(zhì)過(guò)濾器用于去除水中的懸浮物和膠體，濾料采用無(wú)煙煤和石英砂。多介質(zhì)過(guò)濾器2臺(tái)，設(shè)計(jì)單臺(tái)處理量為80m3/h，設(shè)計(jì)濾速為10m/h，采用氣水反沖洗。多介質(zhì)過(guò)濾器設(shè)計(jì)尺寸為D3200mm×4200mm。  

2.2.4超濾系統(tǒng)  

超濾系統(tǒng)前配套設(shè)置1臺(tái)盤(pán)式過(guò)濾器，處理量為160m3/h，設(shè)計(jì)出水濁度≤3NTU，過(guò)濾精度為50μm，過(guò)濾器型式：以色列ARKAL3DF-8。  

超濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)回收率為90%，設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)：SDI≤3，濁度≤0.5NTU。裝置凈產(chǎn)水量為144m3/h，采用DOW公司生產(chǎn)的SFP2860DOWTMUF膜組件（外壓式中空纖維膜），單只膜面積為51m2，共60支。  

超濾系統(tǒng)及反滲透系統(tǒng)共同配套設(shè)置化學(xué)清洗裝置1套，含清洗保安過(guò)濾器1臺(tái)，能力為150m3/（h·套），濾芯過(guò)濾精度為5μm。  

化學(xué)增強(qiáng)反洗系統(tǒng)含次氯酸鈉加藥裝置，電磁驅(qū)動(dòng)隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～1600L/h；加酸裝置，電磁驅(qū)動(dòng)隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～550L/h；加堿裝置，電磁驅(qū)動(dòng)隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～240L/h。  

2.2.5反滲透系統(tǒng)  

反滲透膜前設(shè)置保安過(guò)濾器，保安過(guò)濾器過(guò)濾精度為5μm，外殼采用耐腐蝕的316不銹鋼材質(zhì)，濾棒由聚丙烯噴熔制成，孔形呈錐形結(jié)構(gòu)，運(yùn)行流速≤10m3/（m2·h）。  

反滲透高壓泵采用臥式離心高壓泵，過(guò)流部分材質(zhì)為不銹鋼，Q=150m3/h，P=1.4MPa。  

反滲透裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為108m3/h，回收率為75%。1a內(nèi)設(shè)計(jì)脫鹽率≥98%，3a內(nèi)設(shè)計(jì)脫鹽率≥97%。反滲透膜采用美國(guó)DOW公司生產(chǎn)的BW30-400/34I-FR端面自鎖高產(chǎn)水量抗污染型苦咸水反滲透膜元件，設(shè)計(jì)通量為18LMH，選用膜元件162支，采用6芯裝美國(guó)CODELINE公司產(chǎn)品膜殼27支。一級(jí)二段，18∶9排列。  

反滲透系統(tǒng)配套設(shè)置還原劑加藥裝置，電磁驅(qū)動(dòng)隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～15.1L/h；阻垢劑加藥裝置，電磁驅(qū)動(dòng)隔膜泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為0～7.6L/h。  

2.2.6自控系統(tǒng)設(shè)置  

（1）超濾系統(tǒng)。正常操作情況下，超濾裝置需要每20~60min進(jìn)行氣擦洗、水力反洗（含正沖洗、反沖洗）至少各1次，單次氣水沖洗的時(shí)間約為1min，也就是說(shuō)需要在1min內(nèi)進(jìn)行約40次的不同閥門(mén)開(kāi)、關(guān)操作；而超濾裝置的常規(guī)化學(xué)加強(qiáng)反洗（CEB）需要至少24h1次，這在人工運(yùn)行時(shí)很難保證，所以超濾裝置的啟動(dòng)、運(yùn)行、氣擦洗、反洗、正洗、停機(jī)等過(guò)程均由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。  

超濾系統(tǒng)同時(shí)設(shè)置就地儀表盤(pán)和就地操作盤(pán)，在就地儀表盤(pán)上可讀出超濾的有關(guān)工藝參數(shù)，以及能在就地操作盤(pán)上操作相關(guān)的水泵和自動(dòng)閥門(mén)。  

（2）反滲透系統(tǒng)。反滲透系統(tǒng)的啟動(dòng)、運(yùn)行、沖洗、停機(jī)備用等過(guò)程也均由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)設(shè)置就地儀表盤(pán)和就地操作盤(pán)，在就地儀表盤(pán)上可讀出RO的有關(guān)工藝參數(shù)，如電導(dǎo)率、流量、壓力等；在就地操作盤(pán)上能啟停RO進(jìn)水高壓泵及相關(guān)的自動(dòng)閥門(mén)。  

3運(yùn)行效果  

本回用水處理裝置已經(jīng)建成運(yùn)行近1a，其水質(zhì)日常監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。運(yùn)行結(jié)果表明，出水穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335—2002）中再生水用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。  

4成本分析  

人工費(fèi)：定員按4人考慮，工資為5000元/（月·人），人工費(fèi)為667元/d；電費(fèi)：本裝置平均耗電量為5440kW·h/d，電價(jià)以0.75元/（kW·h）計(jì)，電費(fèi)為4080元/d；藥劑費(fèi)：藥劑費(fèi)以1500元/d計(jì)；損耗費(fèi)：石英砂濾料以200元/d計(jì)（按0.5a的使用壽命），超濾和反滲透膜以1610元/d計(jì)（按3a的使用壽命）。合計(jì)平均處理成本為2.10元/m3。鄂爾多斯工業(yè)水價(jià)為7.95元/m3，本裝置的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。具體參見(jiàn)http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。  

5小結(jié)  

鄂爾多斯某煤化工廠結(jié)合復(fù)雜的進(jìn)水水質(zhì)及回用水用戶的水質(zhì)要求，設(shè)計(jì)采用勻質(zhì)池+高效澄清器+多介質(zhì)過(guò)濾器+超濾及反滲透的組合工藝對(duì)廢水進(jìn)行深度處理與回用。運(yùn)行結(jié)果表明，運(yùn)行效果良好，脫鹽率及回收率均能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯，證明所選工藝是可行且經(jīng)濟(jì)的。

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