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焦化廢水深度處理回用技術

成果概要：
　  焦化廢水深度處理回用技術，在解決疑難化工廢水領域上做出了重大突破，此工藝是一種新型組合工藝，采用超濾裝置+反滲透裝置+濃水回收裝置組合工藝，此工藝在高效經濟的基礎上，降低運行費用，實現焦化廢水零排放。 
　  其中超濾采用錯流過濾、頻繁反洗的全自動連續運行方式，當進水水質改變時可調節系統回收率來適應不同的進水水質。同時反滲透膜元件采用抗污染膜元件，可降低膜污染速度，可耐受頻繁的化學清洗。
　  同時濃水回收反滲透負責對反滲透排出的濃水進行處理，采用抗污染海水膜元件，使廢水得到充分回用再利用。
　  本技術具有出水水質穩定，占地面積小，自耗水量低，維修簡便，適用范圍廣泛，運行管理容易等特點。
　  一、前言
　  秦皇島禹君環境工程有限公司，坐落在環境優美的海濱城市秦皇島，是一家專業從事環保技術研發和承接項目工程的科技型環保企業。
　  公司與燕山大學環境與化學工程學院合作，具有雄厚的研發、設計能力和經驗。在工業廢水、疑難化工廢水處理及無規則粉塵治理中，研發出多項實用型新技術，其中焦化廢水深度處理回用技術和化肥高氨氮廢水深度處理回用技術，已居國內領先水平。
　  焦化廢水成分復雜，不僅含有大量的酚類、聯苯、吡啶等有機污染物，還含有氰、無機氟離子和氨氮等有毒有害物質，污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水。隨著工業化進展的加快，焦化廢水排放量的增加，我國正面臨著日益加劇的水質污染和水生態環境惡化問題。為合理利用水資源，現對焦化廢水進行深度處理,使之達到再次利用的目的。
　  對焦化廢水的深度處理技術主要包括：混凝沉淀法、吸附法、高級氧化技術（Fenton氧化、O3氧化、催化濕式氧化等）以及反滲透技術。然而上述單一的處理方法并不能滿足不同特性水質的回用要求，且存在二次污染、穩定性差、工藝運行費用較高等缺陷。 
　  二、成果內涵及實施方法
　  2.1 成果內涵
　  焦化廢水深度處理回用技術是一種新型組合工藝，采用超濾裝置+反滲透裝置+濃水回收裝置組合工藝，此工藝在高效經濟的基礎上，降低運行費用，實現焦化廢水零排放。 
　  2.2 技術關鍵
　  焦化廢水深度處理回用技術采用超濾裝置+反滲透裝置+濃水回收裝置組合工藝。超濾采用錯流過濾、頻繁反洗的全自動連續運行方式，當進水水質改變時可調節系統回收率來適應不同的進水水質。同時反滲透膜元件采用抗污染膜元件，可降低膜污染速度，可耐受頻繁的化學清洗。
　  濃水回收反滲透負責對反滲透排出的濃水進行處理，采用抗污染海水膜元件，使廢水得到充分回用再利用。
　  同時本工藝具有出水水質穩定，占地面積小，自耗水量低，性能不衰減，維修簡便，適用范圍廣泛，運行管理容易等特點。
　  2.3設計原則
　  1） 技術先進性：采用最佳的工藝線路和控制方案，選擇性能優異的設備，關鍵設備選用進口，以保證工藝系統的水質、水量和消耗比最優。
　  2） 設備可靠性：保證設備連續穩定運行。
　  3） 運行安全性：設計科學、合理，所選用的設備質量可靠，在工作參數異常時及時報警或停機。
　  4） 成本經濟性：設備成本低，降低投資費用及運行費用。
　  2.4 創新點
　  1） 該工藝是一種采用超濾裝置+反滲透裝置+濃水回收裝置組合工藝。
　  2）焦化廢水深度處理一體化設備具有簡單高效、技術先進、安全經濟等優勢。
　  3）該工藝投資費用省，易于運行管理,運行成本低，無二次污染。
　  2.5 實施細節
　  2.5.1 反滲透前處理系統
　  預處理系統我們采用多介質過濾器+超濾裝置可完全滿足反滲透進水水質要求。
　  整個預處理系統包括中水調節池、中水泵、多介質過濾器、超濾裝置、超濾水箱、反洗系統等。
　  2.5.2 超濾裝置
　  超濾裝置主要目的是去除水中0.002-0.1 微米之間的大分子物質和雜質。超濾膜允許小分子物質和溶解性固體（無機鹽）等的通過，同時截留下膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物等妨礙后續反滲透運行的雜質。
　  1）、本設計中超濾裝置采用錯流過濾、頻繁反洗的全自動連續運行方式，當進水水質改變時可調節系統回收率來適應各種不同的進水水質。
　  2）、超濾膜元件的設計通量根據水質情況，選擇合理的設計通量，設計通量不大于膜元件制造廠商《導則》規定的最大通量值的95%，保證設計年限內膜元件正常運行和合理的清洗周期。
　  3）、超濾裝置設有化學清洗接口及閥門，以便清洗時與清洗液進出管相連。
　  4）、超濾裝置產品水管和進、排水管設取樣點和必須的檢測表計， 數量和位置能有效地診斷并確定系統的缺陷。
　  5）、超濾膜組件安裝在組合架上，組合架的設計滿足其廠址的抗震烈度要求和組件的膨脹要求，組合架上配備全部管道閥門及接頭，還包括所有的支架、緊固件、夾具及其它附件。
　  6）、超濾裝置配全套氣動閥門。
　  7）、超濾系統的運行及反洗實現自動控制，設有程序啟停、反洗切換功能。超濾裝置的運行根據超濾產品水箱的水位自動控制運行。每套超濾裝置設置一臺就地儀表操作盤，并能通過水處理系統的PLC+CRT實現自動和手動操作整個系統的功能。
　  8）、系統所配儀器、儀表的性能、配置點及數量等將滿足本系統的安全、穩定、可靠運行之需要。
　  超濾反洗泵
　  為保證超濾裝置的長期運行，需對超濾進行定期的反洗，反洗裝置配備反洗水泵。
　  超濾產水箱
　  系統設置超濾產水箱，水箱采用混凝土材質，內部防腐，配置進水口、出水口、排污口、溢流口、人孔、液位計等附件。
　  2.5.3 反滲透系統
　  由于原水是處理后中水，為了防止反滲透的結垢與污堵，設計使用單段式反滲透裝，。設計獨立的系統，系統由阻垢劑加藥裝置、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組件、化學清洗裝置及配套儀表、管道、閥門等組成。
　  2.5.4 阻垢劑加藥裝置
　  為了保證反滲透系統在高回收率下長期、穩定的運行，必須防止膜的結垢和污染。對本系統水質而言，主要是防止CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiO2及氧化鐵的結垢和污染。當反滲透裝置在回收率≥75%條件下運行時，由于膜對離子的截留率均大于98%，在反滲透膜濃水側的離子濃度幾乎增加到進水濃度的4倍，此時必須做防垢處理，一般采用在水中加入阻垢劑的方法來防止結垢。
　  阻垢劑加藥裝置由計量箱、計量泵及配套管道等組成。計量箱采用PE材質，計量泵選用電磁式隔膜泵，具備手動雙調功能。
　  2.5.5 高壓泵
　  高壓泵是反滲透系統的主要運轉設備，為反滲透裝置的運行提供動力來源。配置高壓泵，每臺高壓泵對應一套反滲透裝置。
　  每臺高壓泵進水口設置低壓保護開關，當進水壓力低于設定值（0.05MPa）時，停止高壓泵，防止高壓泵抽空損壞。
　  每臺高壓泵出水口設置高壓保護開關，當出口壓力持續高于設定值（3MPa）時，停止高壓泵，保護高壓泵、膜組件不受損壞。
　  2.5.6 反滲透裝置
　  反滲透裝置由膜元件、壓力容器、儀表、管道、閥門、控制箱、儀表箱、電氣控制系統、機架等組成。
　  1）、反滲透膜元件采用抗污染膜元件，可降低膜污染速度，可耐受頻繁的化學清洗。
　  2）、反滲透系統中電導儀表均采用安裝方便、可靠性高的產品，可滿足客戶各種工藝要求，具備信號輸入輸出功能，便于實現系統自動化。
　  3）、開機/停機自動低壓沖洗：反滲透裝置開機前/停機后，用產品水自動進行低壓沖洗。
　  4）、反滲透淡水側設置不合格排放電動閥，當淡水電導率不符合要求時，自動打開排放閥沖洗。
　  5）、反滲透淡水側設置超壓爆破膜，當淡水背壓超過限值，自動爆破，防止膜元件損壞。
　  6）、反滲透裝置設有就地操作盤、就地儀表盤和集中取樣裝置。在就地操作盤上可啟動/停止每臺泵及電動閥；在就地儀表盤上可方便地讀出流量、電導等運行參數；集中取樣裝置可對每支壓力容器淡水取樣，便于故障檢測。
　  7）、反滲透裝置的機架采用碳鋼材料焊接，外涂環氧樹脂漆防腐。
　  8）、配套高壓管道采用不銹鋼材料；低壓管道采用UPVC材料。
　  9）、反滲透裝置的運行采用PLC+上位機集中控制，包括系統的正常運行、所有保護、報警、自動低壓沖洗、濃水定時沖洗等。
　  2.5.7化學清洗裝置
　  系統設置一套膜元件化學清洗裝置，在正常運行條件下，當反滲透裝置產水量下降10%，鹽透過率增加10%或進水與濃水壓差增加15%時，說明膜已被污染。為了恢復良好的水通量和脫鹽性能，需要對膜進行化學清洗。一般清洗周期為3~12個月一次。反滲透膜的化學清洗是根據膜受到的不同污染情況而選擇相應的清洗藥劑。大致來說，清洗分為酸性清洗與堿性清洗兩大類，酸性清洗主要是除去膜表面的氧化鐵、Ca2+、Mg2+垢類，堿性清洗則主要應用于有機物、微生物污染的清洗。
　  化學清洗裝置由清洗箱、清洗泵、清洗過濾器、清洗流量計及配套的管道、閥門等組成。清洗箱采用PE材質，清洗泵選用標準化工泵，清洗過濾器殼體采用SS304不銹鋼材質，外表面拋光處理，濾芯采用PP熔噴式，過濾精度5μ。
　  2.5.8濃水回收反滲透
　  濃水回收反滲透負責對反滲透排出的濃水進行處理，采用單段式排列。反滲透膜元件采用抗污染海水膜元件。
　  
　  三、項目應用效果
　  3.1 經濟效益
　  焦化廢水處理回用技術的運用，在改善環境的同時，節約了水資源。從經濟層次上看，通過此項技術使廢水達到零排放，從而節省廢水排污費0.6元/噸水；另外廢水處理后產水可以替代地表水用于生產中，即節約地表水3.5元/噸，同時每噸污水處理成本為3.5元/噸純水，因此最終可創造經濟效益為0.6元/噸水。
　  3.2 社會效益
　  焦化廢水處理回用技術的應用，阻斷了焦化廢水對環境的污染，同時節約了水資源。 
　  四、持續改進措施
　  隨著焦化廢水深度處理回用技術的不斷優化，日趨走向成熟。其技術擁有更高的先進性、操作更見簡便、同時實現運行全自動控制。 其主要改進點為：
　  1）、反滲透淡水側設置超壓爆破膜，當淡水背壓超過限值，自動爆破，防止膜元件損壞。
　  2）、反滲透裝置的運行采用PLC+上位機集中控制，包括系統的正常運行、所有保護、報警、自動低壓沖洗、濃水定時沖洗等。
　  3）、運行更安全：設計科學、合理，所選用的設備質量可靠，在工作參數異常時及時報警或停機。