炼化企业工业锅炉排污水除磷及回用技术

周家伟

摘 要：炼化企业中，锅炉排污水主要作为循环水场补水使用，但我国环保意识不断提升，要求外排的循环水总磷需单独处理达标，必须对锅炉排污水除磷。通过实验室实验及放大实验，采用反渗透法工艺可以高效除磷，且经济环保。

关键词：锅炉水;循环水;除磷;环保

在炼化企业锅炉系统运行当中，锅炉排污水主要回用于循环水系统。由于锅炉炉水采用磷酸盐药剂，一般磷酸根含量5～15mg/l，实际废水中磷酸根平均含量约为10mg/l，连续排放入循环水系统后，导致循环水系统磷酸根含量较高，严重影响循环水水质。同时由于循环水排污水磷酸根超标（磷酸盐>0.5mg/l），不符合排放标准。目前国内对于生活水除磷已有很多成熟经验[1]，但锅炉排污水除磷及回用无相关成熟技术。生活水除磷主要采用生化除磷的方式，处理完的水质可以达到排放标准，但无法满足回用要求，增加后处理设施投资将非常大。因此我们选用反渗透法和离子交换法进行了实验室对比实验，找到了相对经济可行的技术路线和方案，并进行了工业放大实验，证明了方案的可行性，其中处理完的水质，可以回用至除盐水系统，盐分脱水制泥。

1 背景

锅炉的排污水直接排放：

一是水中的磷含量超标，不满足《污水综合排放标准》GB8978一级排放标准：磷酸盐（以P计）的最高允许排放浓度为0.5mg/L（转化成PO43-为1.53mg/L）的规定要求;

二是不符合节能减排的要求;

三是除了磷含量超标，其他水质指标都比较好，排放则浪费资源;

四是國家针对各地对有冷却循环水使用的新建工业项目（锅炉排污水一般回用至循环水系统），要把控制磷排放纳入环境影响评价和“三同时”管理。

因此，将锅炉含磷废水进行处理回用是十分必要的，缓解了日益恶化的水资源状况，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

2 锅炉排污水除磷工艺路线比选

2.1 小试装置的流程（见下图）

2.2 实验数据与结论

实验共进行了10天，每天运行8个小时，进水压力控制在0.7MPa（150PSI）以下，实验数据如下：

实验过程中在进水磷酸根含量4～8mg/l的范围内，反渗透产水磷酸根含量基本小于0.1mg/l，满足水质回用的要求。在进水电导率基本不变的情况下，反渗透产水电导率开始值为6us/cm，在半个月内迅速上升至近20us/cm，另一方面反渗透膜两端压差增大较快，膜通量迅速下降，产水流量减小，说明反渗透污染比较严重。本试验反渗透膜污染严重，分析原因有两种：一是进水pH值太高，为9～11，而反渗透比较适宜的运行pH应小于7.5;二是当初为了降温，原水中勾兑了悬浮物比较高的生水。根据实际工程经验，此原水比较干净，且不含有易结垢的物质，比较适宜采用反渗透法处理。

3 反渗透法锅炉排污水除磷放大实验

采用反渗透工艺，建成一套处理能力为10t/h的撬装除磷设施，包括预处理单元、除磷单元以及浓水处理单元。

放大实验处理工艺的选择直接关系到各项出水指标能否达到处理要求，能否长期稳定运行，管理是否方便及运行成本的高低，因此慎重选择适当的处理工艺是含磷废水处理工程的关键。含磷废水处理技术的选择原则为：

①技术先进成熟，运行稳妥可靠，剩余污泥量少;②符合循环经济和清洁生产的原则;③具有较好的技术经济指标;④利用装置现有场地进行布置;⑤运行维护管理方便，运转灵活，对进水量、水质的变化有相应的抗冲击能力及适应能力。

技术路线：锅炉排污水经过板式换热器降温，之后送至锅炉排污水除磷处理装置原水箱，原水箱废水由增压泵提升进入保安过滤器后进入反渗透装置，在压力作用下，大部分水分子和微量其他离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备;水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。经膜脱盐之后，生产出合格的水。合格的水被收集在产水箱里，通过泵输送到生水罐。浓水经浓水箱收集后通过泵输送至沉淀池，投加药剂后磷大量沉淀与污泥中，通过叠螺压泥机将污泥进行浓缩脱水。

反渗透系统运行负荷稳定在10t/h（根据最大的锅炉排污量及反渗透膜建议流量设定），反渗透系统进水压力为0.4MPa～0.5MPa，进水电导率均值45us/cm，磷酸根10.5mg/l，产水pH值在6.5～8.5，淡水产量为8t/h，浓水产量为2t/h，即膜系统回收率约80%。产水电导率稳定小于2us/cm，磷酸根一直小于0.5mg/l，后期装置稳定后，能持续稳定小于0.1mg/l，脱盐率稳定在95%以上。

4 结论

试验得出的结论如下：

①离子交换法和反渗透法，在工艺方法上均可满足除磷的工艺要求;②渗透法和离子交换法处理后的水可用作一级除盐水的补充水，可减少水处理单元相关处理成本，节约水资源。反渗透工艺产水的水质更好，产水电导率小于10us/cm，符合一级除盐水的水质标准;③通过一定的技术摸索与探讨，形成了先对含磷排污水进行浓缩，再对少量浓缩水进行化学沉淀处理的共识。直接使用化学沉淀法时，处理水量较大，且处理后的水直接外排不回用，不利于节能减排且成本较大，考虑离子交换法产生的废树脂为危险废弃物，处理成本和难度大，因此在放大实验中，采用反渗透法;④通过放大实验，反渗透法装置可以稳定达到除磷效果，产水水质达到一级除盐水指标，能够实现回用目标。浓水经过处理后能够成泥，通过固废处理。

参考文献：

[1]赵静.污水脱磷脱氮的几种方法[J].科技创新导报，2014 （17）：88-88.

[2]王文明，危建新，刘耘东.日本污水脱氮除磷深度处理工艺分析[J].环境工程学报，2015，9（3）：1194-1200.