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浅析高效反渗透技术在煤化工废水零排放中的应用

2018-2-24 13:57| 发布者: candy| 查看: 377| 评论: 0|来自: 《煤炭加工与综合利用》

某煤化工项目是以煤为原料生产180万t/a甲醇,采用具有自主知识产权的SHMTO技术将甲醇转化为烯烃并进一步生产聚乙烯、聚丙烯等最终产品的大型一体化煤制烯烃项目。该项目包括煤气化、净化(含变换及酸性气脱除)、硫回收、甲醇合成、甲醇制烯烃及烯烃分离、C4烯烃转化、低密度聚乙烯、聚丙烯等8套工艺生产装置和3套空分装置,以及配套的自备电站(含化水站)、净水场、循环水场、污水处理场、罐区等公用工程、辅助设施及厂外工程等。该项目地处新疆,面临水资源紧张和缺乏纳污水体、排污受限等问题,因此项目实施了废水“零”排放方案,以破解当地水资源和水环境承载力对企业可持续发展的矛盾问题。该项目产生的废水成分复杂、污染物种类多、浓度高,废水处理充分贯彻清污分流、污污分治、一水多用、节约用水的原则,对不同水质的废水分别进行处理,最大限度地提高水的重复利用率及废水资源化率。根据来水水质的不同,该项目污水处理场优化集成了各种不同的组合工艺,主要包括污水生化处理装置、含盐废水膜处理装置、高效膜浓缩装置以及浓盐水蒸发结晶装置等,其中高效膜浓缩装置采用了高效反渗透(HEROTM)专利工艺技术,可以对常规反渗透浓液进一步浓缩,极大降低后续蒸发结晶装置的规模,有效降低废水处理的投资成本和运行成本,在废水“零”排放集成工艺中发挥了重要作用。本文详细介绍了高效反渗透工艺的技术特点和技术优势,并对高效膜浓缩装置采用该技术的设计与运行情况进行总结,给出了装置的实际运行效果,并对处理工艺流程及各处理单元工艺的主要设计参数和功能等进行了说明。

1.高效反渗透工艺(HEROTM)

HEROTM工艺(中国专利号:ZL97197289.3)是在上世纪90年代,在常规反渗透技术上发展起来的,它克服了单纯离子交换和反渗透各自的缺点,结合了离子交换和反渗透各自的优点,是目前较为先进的一种浓盐水处理技术。其核心的工艺原理是:采用离子交换将水中的硬度去除,大部分的盐分靠反渗透去除;同时,反渗透在高pH条件下运行,硅主要是以离子形式存在,不会污染反渗透膜并可通过反渗透去除;而水中的有机物在高pH条件下皂化或弱电离,不会造成膜的有机物和生物污染。相对于常规反渗透技术,高效反渗透技术具有更高的水回收率,在高浓缩倍率情况下,抗有机物污染、生物污堵和结垢性污染的能力显著增强。

1.1高效反渗透工艺的技术特点与技术优势:高效反渗透工艺具有如下技术特点与优势。①抗有机物污染强;②抗生物污染强;③抗颗粒性/胶体污染型强;④无硅的污染并有极高的去除率;⑤无难溶盐的污染。

1.2高效反渗透与常规反渗透:高效反渗透与常规反渗透的各项指标差异详见表1。


2.装置设计基础

2.1设计进水水量与水质:高效膜浓缩装置设计处理量为375m3/h,废水来源于含盐废水膜处理装置的常规反渗透浓缩液,含盐废水膜处理装置主要处理循环冷却水排污水、化学水处理站排污水以及污水生化处理装置的产水。设计进水水质条件详见表2,盐分质量浓度约6000mg/L。


2.2设计产水水量与水质:高效膜浓缩装置的产水水质好,称为优质再生水,系统设计水回收率90%以上,可替代生产给水作为除盐水站的原水、循环水系统补充水、冲洗用水、采暖热网补充水、工艺用水等,其水质控制指标见表3。


经膜浓缩后的浓水盐分质量浓度在60000mg/L左右。

3.装置的工艺设计

3.1处理工艺流程:高效膜浓缩装置的处理工艺如图1所示。


该装置主要包含化学软化澄清、深度除硬/脱碳预处理、超滤/高效反渗透系统、产品水精处理系统等。

上游含盐废水膜处理装置产生的RO浓水进入高效膜浓缩进料水罐后进行水量和水质的调节。根据废水硬度很高的特点,设置石灰、纯碱软化处理。向原水中投加石灰和纯碱以去除水中的硬度,经高效沉淀池去除固体悬浮物后,泵入剩余硬度去除系统去除水中的剩余硬度,硬度去除采用两级离子交换,一级采用强酸钠离子软化器,在此去除大部分的剩余硬度,二级采用弱酸阳离子交换器,去除剩余的所有硬度,脱除硬度后的软水送至脱气塔,以脱除水中大部分的CO2,产水中CO2小于5mg/L。脱碳后产水经超滤成套设备过滤后,由反渗透进水泵提升至保安过滤器,去除水中可能存在的直径大于5μm的颗粒,然后由反渗透高压泵增压后送入高效反渗透单元。反渗透的产水送至反渗透HERO产水—再生水池。然后将该池中的反渗透产水再泵入强酸阳床交换器(SAC)除氨系统,经过最终的精处理后,出水进入优质再生水回用水罐(SAC产品水水箱)。经反渗透(HERO)浓缩后的浓水储存于HERO浓水中间池,再通过反渗透浓水泵送至后续的蒸发结晶单元。

钠离子软化器和弱酸阳离子交换器再生废液均送至再生废水池,经再生废水泵送到蒸发结晶单元。强酸阳离子交换器再生废液进入到SAC强酸阳床再生废液水池,经SAC再生废水泵送到设置在生化装置臭气处理单元的SAC再生废水脱氨塔处理,处理后的废水再送至蒸发结晶单元处理。

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