煤化工中水系统工程设计

李 峰

（上海泓济环保科技股份有限公司 上海 200082）

引言

我国能源结构的特点是煤炭资源相对丰富，现在紧张的石油国际形势以及煤化工技术的日趋成熟，表明我国发展现代煤化工企业是替代石油使用的必由之路[1]。煤化企业是用水大户，带来较大的环境压力。因此，水资源和水环境承载力是煤化工产业发展的制约性因素[2]。煤化工行业的发展势必会加剧我国的水危机现状。企业开展中水回用一定程度上减轻了企业的用水压力，为企业最终实现零排放夯下了坚实的基础，对节约工业用水具有重大意义[3]。

本文以山东某一煤化工企业的中水系统设计为例，给中水回用的设计进行了有益的探索。

1 工程设计方案

1.1 水源和水量

项目中水来水总共有四股废水，分别为脱盐水站排污水、循环水站排污水、锅炉排污水、污水处理站处理后的达标排放水。循环水系统排污水、脱盐水站排污水和锅炉排污水的混合水总硬度约1000mg/L（以CaCO3计），高硬度的水源在进入反渗透时，极易引成反渗透的结垢现象，造成膜通量下降，降低产水水量，因此需对水中的硬度进行预处理。污水处理站出水由于在废水处理过程中已经进行了软化处理，故硬度和悬浮物都较低，可直接进入后续膜处理系统，因此污水处理站出水单独设计、处理。因此根据各来水的性质基本上可以分为两系列，一系列废水包括循环水系统排污水、脱盐水站排污水和锅炉水，这股水需要经过软化、过滤及除盐后可作为循环水补充水。二系列废水是污水处理站处理后的出水，这股水经过过滤及除盐后可作为循环水补充水。一系列、二系列浓水反渗透的浓水排入浓水收集池，进行零排放处理，处理产水可作为循环水补充水，结晶盐另行处理。

本项目一系列设计规模进水600m3/h，二系列设计规模进水260m3/h，浓水处理系统设计规模进水111m3/h；一系列与二系列总回收率≥86.7%。

1.2 进出水水质标准

一系列处理脱盐水站排水、锅炉排水及循环水站排水等，二系列处理污水处理站来水，进水水质见下表：

表1 一、二系列进水指标

本工程回用水站出水作为循环水补充水，出水水质满足循环冷却水用再生水水质标准（GB 50050-2007工业循环冷却水处理设计规范）中的相关要求。

2 主要工艺流程设计

回用水站处理能力如下：

系统设计总进水：860m3/h；系统产水：834m3/h；总回收率：≥96.9%。

一系统设计进水：600m3/h；系统产水：525m3/h；回收率：≥87.5%；反渗透系统脱盐率：≥97%（三年内）。

二系统设计进水：260m3/h；系统产水：221m3/h；回收率：≥85%；反渗透系统脱盐率：≥97%（三年内）。

浓水处理系列设计进水：111m3/h；系统产水：88m3/h；回收率：≥79.29%；浓盐水排放：≤20m3/h。

3 性能指标

3.1 反渗透系统性能指标

装置指标浓浓水反渗透回收率 >70%（三年内）反渗透1反渗透2浓水反渗透1浓水反渗透2>81.5%（三年内）脱盐率 >98%（一年内）>70%（三年内）>60%（三年内）>50%（三年内）>97%（一年内）脱盐率 >97%（三年内）>98%（一年内）>98%（一年内）>98%（一年内）>97%（三年内）>97%（三年内）>97%（三年内）>96%（三年内）

3.2 产水水质

保证处理后的回用水质达到循环冷却水用再生水水质标准（GB 50050-2007工业循环冷却水处理设计规范）中的相关要求。

4 运行费用

各系列运行费用如下表：

运行费用 一系列 二系列 浓水处理系列药剂费用/(元/m3) 2.22 0.47 2.62耗材更换费用/(元/m3) 0.28 0.29 0.40动力费用/(元/m3) 0.89 0.73 1.91总处理成本/(元/m3) 3.39 1.49 4.93注:超滤、反渗透、海水淡化膜等均按照更换周期为3年核算,滤芯按更换周期为6个月，滤料更换周期为2年,其它为注明的耗材更换周期需满足正常生产需要。

结语

过去煤化工企业的废水经处理后全部直接外排，不但增大了投资，给企业带来经济负担，而且还造成了水资源的浪费。本项目的回用水站主要采用软化预处理+双膜法保证化工生产环保达标和节能降耗的有效措施该装置工艺流程短、效率高、运行成本低，能在恶劣的进水条件下确保反渗透系统的稳定运行，达到节水减排的目的。对保护环境和企业发展起到了双重推动作用。