天然气净化厂循环水排污除磷工艺研究与应用

2021-03-02

四川化工 2021年1期

(中原油田天然气处理厂，四川达州，635000)

1 前言

天然气净化厂循环水厂设计总规模54139m3/h，循环水分为两部分，其中一循设计规模21750 m3/h，二循设计规模32389 m3/h，循环水场排污有旁滤设备的反冲洗排水和冷却塔集水池排污，均为间歇性排水，通过自流进入高浓度污水池。净化厂循环水补充水由新鲜水、锅炉排污水、酸水汽提水和污水回用组成。循环水系统的磷主要来源于锅炉排污水(投加磷酸三钠，维持浓度3.3—4.0mg/L，以P计)、循环水自身加药(缓蚀阻垢剂，维持浓度1.0-1.5mg/L，以P计)。其中一循磷浓度1.3—1.8 mg/L(锅炉排污贡献0.3—0.4 mg/L，占比约20%)；二循磷浓度1.6—2.2 mg/L(锅炉水排污贡献0.6—0.8 mg/L，占比约40%)，循环水排污水的总磷平均2-3 mg/L。原设计排放标准执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996),水质完全满足该标准，但随着环保要求的逐步提高，根据川环办法(2015)17号文相关要求，循环冷却水按《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)处置排水，总磷单独处理达标，即要求循环水排污水中总磷(以P计)浓度需小于0.5mg/L，其他水质仍执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。

表1 排放指标

2 工艺研究

2.1 工艺优选

废水除磷方法有化学法、点解发、微生物法和膜技术处理方法等，应用较多且效果比较好的仍是化学法，本文主要对两种化学法进行分析研究，以确定适合天然气净化厂除磷的工艺。

2.1.1 工艺方案1：一体化快速沉淀

循环排污水接进一体化快速沉淀池，该设备有除磷剂和絮凝剂加药装置，按照比例加入除磷剂和絮凝剂，然后进入设备后半部分的斜管沉淀池中进行絮凝沉降。絮体在斜管沉淀池中快速沉降，絮体经污泥泵排出，一部分污泥进入到一体化快速沉淀池前部分进行回流，增强絮凝效果；另一部分污泥排出固化处理。斜管沉淀池上方清水泵入到过滤器中进行过滤，过滤后的出水进入排污池或雨水排水沟。

图1 工艺流程示意图

2.1.2 工艺方案2：除磷剂预反应+混凝沉淀分离

循环排污水首先进入调节池，进行水质水量的调节，然后经提升泵进入预反应罐；加药装置将除磷剂以及絮凝剂加入预反应器中；除磷剂先与污水进行反应，形成悬浮的细小泥粒，同时在絮凝剂的作用下形成大的絮体；预反应罐出水进入旋流分离器，在离心力的作用下，水向上运动，絮体污泥向下运动，达到泥水分离，进而实现总磷的去除目的。

图2 工艺流程示意图

2.2 实验运行情况

2.2.1 方案1运行情况

采用该工艺方案进行14天实验，每天运行一定时间，运行数据如表2。

表2 实验运行数据表

通过表2可见，总共运行83h，总处理水量585 m3，平均处理量7.05m3/h。运行期间共排泥4次共10m3。除磷剂总用量75kg，平均128g/m3，絮凝剂总磷3.49kg，平均用量为5.96 g/m3。

2.2.2 方案2运行情况

采用该工艺方案进行14天实验，每天运行一定时间，运行数据如表3。

通过表3可见，总共运行82h，总处理水量820m3，平均处理量10m3/h，运行期间排泥1次共2m3。除磷剂总用量1270g，平均1.55g/m3，絮凝剂总磷3.95kg，平均用量为6.04 g/m3。

表3 实验运行数据表

2.3 总磷去除对比

运行期间每天分别对两种实验方案进出水进行分析，分析数据如表4。

表4 实验分析数据对比

从表4数据可见，实验期间进水总磷平均值为0.91(mg/L以P计)，通过方案1处理后总磷平均值为0.074 (mg/L以P计)，平均去除率86.26%；方案2处理后总磷平均值为0.070(mg/L以P计)，平均去除率89.25%。

2.4 其余指标对比分析

在运行期间不定期抽取三次样品，对实验装置进出水其余指标进行对比分析，分析数据如表5。

表5 其他指标分析数据

从表5中可以看出，两种除磷实验方案都能改善水质其他指标，COD、氨氮、悬浮物等指标均有所下降。

现场实验结论：

(1)两套实验工艺运行平稳，除磷效果明显，处理后总磷平均值低于0.1mg/L，满足低于0.5 mg/L的要求，工艺方案2除磷效果优于方案1。

(2)通过比对两种工艺方案加药量，工艺方案1除磷剂加药浓度约128g/m3，絮凝剂加药浓度5.96 g/m3；工艺方案2除磷剂加药浓度1.55g/m3，絮凝剂加药浓度6.04 g/m3。运行成本工艺方案2更低。

3 现场应用

根据现场实验结果分析结合除磷工艺原理，采用高密度沉淀池+V型滤池，具体工艺流程图如图3。

图3 工艺流程示意图

废水池内废水通过泵提升进入混凝池与混凝剂反应，经过混凝后的水进入絮凝池反应，同时投入聚合物和回流污泥的注入增强絮凝效果，产生能够快速沉淀的、较大的和均匀的矾花。混凝后的出水进入沉淀池，沉淀池采用斜管模块将矾花和水分离，逆向流水与污泥分离。沉积在池子底部的污泥借助刮泥机进行浓缩，部分污泥连续循环至絮凝池，同时利用污泥排放泵，定期将剩余污泥送至污泥浓缩池，并利用污泥脱水机进行脱水处理。

含磷污水经过上述化学絮凝作用，磷大部分沉淀于排放污泥中，为确保最终达标排放，高密度沉淀池集水槽出水进入后混凝池，加入少量混凝剂后自流至V型滤池，池内采用均粒滤料截留水中剩余的悬浮物。