焦化厂循环水排污水预处理除硬效果分析

2020-05-15卢书春

化工设计通讯 2020年3期

卢书春

（临涣焦化股份有限公司化产车间，安徽淮北 235141）

循环冷却水系统的节水主要有两项措施：通过适当方式提高浓缩倍数；对循环水排污水进行回收处理[1]。循环水排污水直接排放不仅浪费宝贵的水资源还会对周围的环境造成影响。UF+RO 双膜法处理工艺在循环水排污水回用处理中具有广泛应用，循环水排污水水质复杂，对其直接进行反渗透脱盐处理，容易造成反渗透膜污堵、结垢，降低反渗透性能[2]，因此，前端预处理效果的好坏直接影响膜的使用寿命、产水水质及回收率等。

1 废水来源及水质水量

本项目废水来源为某焦化厂循环水排污水，主要来自甲醇车间、动力车间和化产车间，三股废水总量合计250m3/h，具体水质指标（平均值）见表1。

表1 循环水排污水水质参数表

2 预处理工艺说明

预处理部分主要功能是软化除硬，因此软化沉淀系统是核心工艺，本项目软化沉淀系统由混凝区、絮凝区、斜板沉淀区三部分组成，沉淀区出水自流至中间池，采用HCl 回调至中性后泵送至后续回用处理工艺。流程见图1。

图1 预处理流程

3 加药方式及加药量的确定

本项目加药方式主要是指药剂的选择、药剂的投加顺序及投加位置，加药量指的是满足后续双膜工艺进水水质要求的最低加药量，而非指硬度去除达到极限的加药量。本项目加药方式及加药量的确定是在小试的基础上进行的，小试结果表明：投加化学药剂NaOH、Na2CO3、PAM 除硬效果好，且药剂投加量相对较少；NaOH、Na2CO3投加顺序不影响除硬效果；NaOH、Na2CO3投加点为混凝区，PAM 投加点为絮凝区，HCl 投加点为中间池，各药剂投加点均设搅拌机。此外，当废水pH 调节至11.0～11.5时除硬效果明显，因此，实际运行过程中，NaOH 投加量以废水pH 达到该范围为准。

4 运行结果及分析

本项目开始调试时间为2019年9月，调试过程参考小试结果并根据实际情况灵活调整，9月底运行稳定，最终确定的药剂投加量为：Na2CO3投加量1.0t/d（约167mg/L），PAM 投加量8kg/d（约1.33mg/L），NaOH 投加量约10t/d，HCl 投加量约10t/d，在该条件下，出水总硬（以CaCO3计）＜80mg/L、总碱（以CaCO3计）＜150mg/L、总铁＜0.4mg/L，满足后续双膜工艺进水水质要求。本论文以2019年10月运行数据为分析对象，具体运行结果及分析如下。

4.1 总硬去除效果

进水总硬不稳定，波动范围500～900mg/L，平均值约654mg/L，出水总硬相对较稳定，一个月内运行数据均在100mg/L以内，平均值约74mg/L，总硬去除率达88.68%，除硬效果好。分析其原因：进水总硬主要是因来水水质不稳定而波动较大，出水总硬一方面与药剂投加量有关，另一方面投加絮凝剂PAM 可以有效改善Ca2+、Mg2+离子主要沉淀产物CaCO3、Mg（OH）2的沉淀效果，因此，总硬去除效果好且出水总硬波动幅度较小。

4.2 碱度去除效果

进水碱度不稳定，波动范围大，平均值约432mg/L，出水碱度相对较稳定，一个月内运行数据均在200mg/L 以内，平均值约149mg/L，碱度去除率达65.51%。分析其原因：进水碱度主要是因来水水质不稳定而波动较大，本项目进水碱度大部分为碳酸氢根碱度，除硬的过程中大部分碳酸氢根碱度以碳酸钙沉淀的形式被去除，且碳酸氢根碱度在一定程度上减少了Na2CO3的投加量。

4.3 Ca2+离子去除效果

进水Ca2+离子不稳定，波动范围大，平均值约101mg/L，出水Ca2+离子相对较稳定，一个月内运行数据均在25mg/L 以内，平均值约16mg/L，Ca2+离子去除率达84.16%，Ca2+离子去除效果好，且与总硬去除效果接近。分析其原因：进水Ca2+离子主要是因来水水质不稳定而波动较大，Ca2+离子主要以CaCO3沉淀的方式被去除，常规双碱工艺形成的CaCO3絮体较小，沉淀不彻底，投加絮凝剂PAM 可以有效改善CaCO3的沉淀效果，因此，Ca2+离子去除效果好且出水Ca2+离子波动幅度较小。

4.4 电导率变化趋势

进、出水电导率均在一定范围内波动，且两者的变化趋势基本一致，进水电导率平均值约3552μS/cm，出水电导率平均值约4807μS/cm，出水电导率比进水电导率提高35.33%。分析其原因：进水电导率主要是因来水水质不稳定而波动较大，出水电导率提高的主要原因是药剂尤其是NaOH、HCl的投加，因废水中Mg2+离子含量较高，因此沉淀最佳pH 为11.0～11.5，导致NaOH 投加量大，相应的HCl 回调投加量大。

5 药剂成本分析

本项目所投加的药剂为Na2CO3、NaOH、HCl、PAM，各药剂的投加量如表2所列，吨水药剂成本约2.024元。

表2 药剂投加成本表

参考小试结果并结合理论计算公式，采用双碱软化工艺所需投加的药剂量为Na2CO3投加量1.5t/d（约250mg/L）、NaOH 投加量约11t/d、HCl 投加量约11t/d，药剂投加成本为：（1.5×2000+11×800+11×200）/（250×24）=2.333 元/t。药剂投加量降低的主要原因是絮凝剂PAM 的投加可明显改善CaCO3、Mg（OH）2的沉淀效果，在除硬效果一致的前提下，双碱的投加量可适当减少，而不是过量投加。