獨山子石化公司目前每年廢水產(chǎn)生量約為650萬m3，其中乙烯廠300多萬m3。夏季每年公司約有300多萬m3達標污水用于廠區(qū)綠化，其余排入獨山子工業(yè)凈化水庫，冬儲夏排，污水回用率約為40％。為此，公司提出了污水深度處理回用工程項目，以提高水資源的綜合利用率，適應(yīng)當前國家提出的節(jié)能減排要求。
1工程設(shè)計要求
1.1污水回用方向
工業(yè)企業(yè)的用水主要有4個方面：(1)生產(chǎn)工藝過程及鍋爐用的脫鹽水及軟化水，水質(zhì)要求較高；(2)循環(huán)水系統(tǒng)補充水，用水量較大；(3)生產(chǎn)輔助設(shè)施用水，一般達到工業(yè)新水水質(zhì)要求；(4)生活用水及其它雜用水。
根據(jù)公司的統(tǒng)計資料：乙烯污水處理場達標污水及P3線假定清凈廢水排放總量為380～600m3/h，其中夏季用于廠區(qū)綠化水量為120～200m3/h，外排260～400m3/h。乙烯動力車間脫鹽水站新水用量為150～250m3/h；乙烯一循新水補充量為200-.-,400m3/h。因此確定污水深度處理后回用于乙烯動力車間和供排水車間一循，替代動力鍋爐原水和部分循環(huán)水補充水。
1.2污水水質(zhì)水量及回用水標準
乙烯廠工業(yè)污水處理場建成于1995年，處理能力為300m3/h，處理工藝采用國內(nèi)外比較成熟的“老三套”處理法。根據(jù)公司環(huán)境監(jiān)測站定期監(jiān)測分析，污水處理場出水水質(zhì)及鍋爐補水和循環(huán)冷卻補水標準列于表1。
該水源的主要特點為石油類、COD、濁度高且變化范圍大，BODs/COD比值只達到O.20左右，還具有較高的鹽含量，相比于工業(yè)新鮮水其電導率可達到2--,3倍(獨山子地區(qū)工業(yè)新鮮水電導率一般為300～500斗S/cm)。
2工程預選工藝的中試
2004年，獨山子石化公司選擇國內(nèi)兩家污水深度處理技術(shù)比較成熟的單位開展了中試工作，中試流程為：污水進入原水箱后，經(jīng)提升泵進入截流精度為100肛m的盤式過濾器，經(jīng)超濾(UF)膜過濾后，產(chǎn)水進入中間水箱，再經(jīng)提升泵、保安過濾、高壓泵進入反滲透(RO)系統(tǒng)，產(chǎn)水率75％。進出水水質(zhì)及主要指標見表2。
UF+RO系統(tǒng)對COD的總?cè)コ势骄禐?1.O％，油的去除率平均達95.7％，電導率的總?cè)コ?7.8％，二價離子去除率基本上100％，對異養(yǎng)菌的總脫除率為99.96％，脫鹽率平均97.82％。經(jīng)抗沖擊能力試驗，UF+RO對油的去除率較穩(wěn)定，不因進水油含量的變化而變化；沖擊試驗后，對RO進行了化學清洗，系統(tǒng)運行參數(shù)能夠恢復。
超濾出水達到反滲透膜要求的進水水質(zhì)SDI<3，lMtO出水水質(zhì)可達到產(chǎn)水mpdL，COD№<2mg/L，電導率<30斗S/cm。
3污水處理工程
3.1工藝流程
借鑒國內(nèi)各石化公司污水回用裝置實際運行情況，并結(jié)合乙烯廠排放水水質(zhì)特點及現(xiàn)場4個月的中試情況，該化工廢水深度處理及回用工藝采用曝氣生物濾池+(微絮凝)纖維過濾+微濾+RO工藝。工藝流程如圖l所示。
油含量<03正常情況下裝置總進水量為319m3/h，超濾系統(tǒng)產(chǎn)水量保證值為267m3/h，反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量保證值為200m3/h。
從乙烯污水處理場二沉池或清凈廢水管網(wǎng)來的待處理污水，經(jīng)提升后首先進入曝氣生物濾池，然后進入曝氣生物濾池出水貯存池暫存，可用于曝氣生物濾池和纖維過濾器的反沖洗。為了節(jié)省提升次數(shù)，在纖維過濾和微濾之間不設(shè)中間水池和二次提升，纖維過濾器的出水經(jīng)管道直接進入微濾裝置。微濾產(chǎn)水水箱中的水經(jīng)RO給水泵升壓，投加還原劑和阻垢劑并經(jīng)過管道混合器混合后，經(jīng)過保安過濾器和高壓泵升壓送入反滲透裝置。反滲透濃水排放，反滲透水送往產(chǎn)品水池。為了防止微生物在纖維過濾器內(nèi)滋生造成濾料板結(jié)，在曝氣生物濾池的出水總管上設(shè)有次氯酸鈉投加點，對曝氣生物濾池的出水進行消毒。
3.2主要工藝單元及特點
3.2.1曝氣生物濾池(BAF)
BAF作為雙膜前的第一道預處理工藝，采用粒徑為3-、一5mm的陶粒填料作為微生物載體，鼓風充氧，利用生物膜降解有機物。床體內(nèi)充填特殊的陶粒填料，具有巨大的比表面積，可附著很大的生物量。
對于低濃度有機污染廢水具有較好的凈化效果，因而可以達到很好的出水水質(zhì)，而且出水水質(zhì)穩(wěn)定。曝氣生物濾池采用上向流曝氣生物濾池，設(shè)計處理能力為319mVh，其中考慮了5％的自用水量(用于自身的反沖洗)，分為4格，每格面積25m2。
污水由二次沉淀池進入曝氣生物濾池～側(cè)的配水槽，經(jīng)虹吸配水管進入濾池底部的配水室，配水管設(shè)“豐”字型穿孔管布水裝置，污水在配水室混合、均質(zhì)后，通過濾板進入濾料層，濾板同時起到對反洗水的配水作用和對濾料、承托層的支撐作用。承托層采用級配卵石，環(huán)形布氣管安裝在承托層中，提供正常運行時的工藝曝氣和反洗時的反洗空氣布氣。濾池出水采用單側(cè)出水，反洗時的排水槽與正常運行時的出水槽在同一側(cè)，上下布置。正常運行時的產(chǎn)水通過出水槽、產(chǎn)水管排出，反洗時關(guān)閉產(chǎn)水閥，反洗水從排水槽回到調(diào)節(jié)池。反洗水從配水室進入濾池，與濾板形成小阻力配水系統(tǒng)。
3.2.2高效纖維過濾器
從BAF出來的水中含有大量的微生物和細菌，會在后續(xù)的過濾器中繼續(xù)存在，并被大量截留在濾料中，很容易造成濾料的板結(jié)。因此在BAF之后設(shè)置高效纖維過濾器，纖維濾料的纖維絲可以做得很細，解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量，可有效地去除水中的懸浮物，并對水中的有機物、膠體、鐵、錳、油類等有明顯的去除作用，且具有過濾速度快、精度高、截污容量大、操作方便、運行可靠、不需特殊維護等優(yōu)點。
3.2.3微濾系統(tǒng)
由于化工廢水水質(zhì)復雜、水量變化大，所選用的微濾設(shè)備必須具有抗污染能力強(特別是對有機物和生物污染)、化學性能穩(wěn)定、機械強度高、可恢復性好、對水質(zhì)適應(yīng)范圍寬、系統(tǒng)安全可靠、運行成本低、綜合經(jīng)濟效益高等特點。根據(jù)原水水質(zhì)條件，本系統(tǒng)設(shè)兩套微濾裝置，單套設(shè)備出力為133m3/h，每套裝內(nèi)裝44根直徑160mm長度2200mm的膜元件。膜元件采用采用Mieroza壓力式PVDF(聚偏氟乙烯)外壓微濾膜，型號為UNA.620A，其纖維內(nèi)徑為0.7mm，過濾孔徑在0.002----0.1斗m之間，截留分子量為10萬，單支膜組件的膜過濾面積為50m2，能有效去除水中的生物污染物、顆粒物、膠體、濁度、細菌，以滿足反滲透系統(tǒng)的進水水質(zhì)。
3.2.4反滲透系統(tǒng)
反滲透系統(tǒng)是脫鹽的關(guān)鍵，反滲透膜采用美國海德能低污染反滲透膜元件LFC3.LD，它是在傳統(tǒng)芳香族聚酰胺基礎(chǔ)上，在膜表面進行PVA復合涂層，將膜表面的電性由通常的負電性改為電中性，從而使RO進水中的負電、正電、中性、兩性污染物在膜表面的吸附性大大減弱，使膜水通量保持穩(wěn)定。
此外，膜表面與水的接觸角由原先的62。降低到47。，增強了膜的親水性，提高了膜對膠體、有機物、金屬離子的抗污染能力。本系統(tǒng)設(shè)兩套反滲透裝置，每套均采用一級二段14：8排列，壓力容器選用進口6組件高壓玻璃鋼容器，每根壓力容器內(nèi)裝6只膜元件，每套裝置共22根壓力容器，132只膜元件，兩套裝置共“根壓力容器，264只膜元件。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4工程調(diào)試及運行
4.1工程調(diào)試
該工程于2007年10月11日開始進水調(diào)試，產(chǎn)水水質(zhì)全面合格并外送到乙烯廠動力車間作為鍋爐原水補水。
在調(diào)試前先要對BAF池內(nèi)的陶粒濾料進行浸泡，并利用氣沖和水洗，徹底將濾料上附著的臟污沖洗干凈后再開始微生物培養(yǎng)掛膜。調(diào)試初期小流量進水，加大停留時間并適當悶曝，使微生物逐漸接種在陶粒上。根據(jù)進水COD負荷逐步加大進水流量直到設(shè)計值，每天監(jiān)測進出水的COD，當COD去除率穩(wěn)定在30％(進水COD>45mg/L)或出水COD值穩(wěn)定在。<30mg/L時，即可認為掛膜完成。微生物培養(yǎng)時間約需要10d左右，與水溫有較大的關(guān)系。調(diào)試和運行時應(yīng)保持較為穩(wěn)定的進水負荷和曝氣強度，以達到穩(wěn)定的去除效果。后續(xù)纖維過濾、微濾、反滲透系統(tǒng)的調(diào)試必須要用上一級的合格產(chǎn)水對下一級管路、閥門、設(shè)備等進行徹底清洗后再開始調(diào)試。
4.2工程運行
調(diào)試結(jié)束后正式出水。工程處理效果見表3。進水SS和濁度經(jīng)過BAF+纖維過濾后，能夠得到有效去除，進雙膜之前的SS；<2mg/L，濁度≤0.2mg/L，進RO的濁度≤0.1NTU，SDI值正常情況下<2。BAF對COD1>45mg/L的進水去除效率能夠達到30％以上，去除效果明顯。但在低COD來水情況下，去除率下降，這主要與進水的B/C值有關(guān)。
從表3可以看出，產(chǎn)水pH值有所超出設(shè)計指標，這主要是由于進水pH值較高，經(jīng)過BAF工藝后有所升高(目前升高原因尚未詳細分析)，而該套系統(tǒng)設(shè)計中又未考慮加酸設(shè)施，由此導致RO系統(tǒng)在運行15d左右后出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，啟動化學酸洗清除結(jié)垢。為此，在今后的生產(chǎn)運行中必須控制進水的pHi<8.5。經(jīng)過本套工藝后，電導率、TDS、總硬度去除效果明顯，能夠滿足鍋爐原水補充水的要求。
5效益分析
該項目實施后，既有明顯的經(jīng)濟效益，也具有很好的環(huán)境效益和社會效益。每年(按360天計)可回收外排污水172.8萬m3，節(jié)約新水172.8萬m3，按獨山子地區(qū)新水1.9元/m3、污水排放費O.15元/m3計算，運行成本1.61元/m3，可節(jié)約76.032萬元/a由于本裝置的出水電導率遠遠小于新水(500'---001山S/cm)。每年可節(jié)約制水費用17萬元。動力車間使用該水后，離子交換的反洗頻率大大減少，由原來的1.5.--.2d反洗一次減少到5".-6d反洗一次，節(jié)約大量反洗藥劑和新水，降低了勞動強度。合計每年節(jié)約費用93.032萬元。
