獨山子石化公司目前每年廢水產(chǎn)生量約為650萬(wàn)m3，其中乙烯廠(chǎng)300多萬(wàn)m3。夏季每年公司約有300多萬(wàn)m3達標污水用于廠(chǎng)區綠化，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，適應當前國家提出的節能減排要求。
1工程設計要求
1.1污水回用方向
工業(yè)企業(yè)的用水主要有4個(gè)方面：(1)生產(chǎn)工藝過(guò)程及鍋爐用的脫鹽水及軟化水，水質(zhì)要求較高；(2)循環(huán)水系統補充水，用水量較大；(3)生產(chǎn)輔助設施用水，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。
根據公司的統計資料：乙烯污水處理場(chǎng)達標污水及P3線(xiàn)假定清凈廢水排放總量為380～600m3/h，其中夏季用于廠(chǎng)區綠化水量為120～200m3/h，外排260～400m3/h。乙烯動(dòng)力車(chē)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(dòng)力車(chē)間和供排水車(chē)間一循，替代動(dòng)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(chǎng)工業(yè)污水處理場(chǎng)建成于1995年，處理能力為300m3/h，處理工藝采用國內外比較成熟的“老三套”處理法。根據公司環(huán)境監測站定期監測分析，污水處理場(chǎng)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(diǎn)為石油類(lèi)、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兩家污水深度處理技術(shù)比較成熟的單位開(kāi)展了中試工作，中試流程為：污水進(jìn)入原水箱后，經(jīng)提升泵進(jìn)入截流精度為100肛m的盤(pán)式過(guò)濾器，經(jīng)超濾(UF)膜過(guò)濾后，產(chǎn)水進(jìn)入中間水箱，再經(jīng)提升泵、保安過(guò)濾、高壓泵進(jìn)入反滲透(RO)系統，產(chǎn)水率75％。進(jìn)出水水質(zhì)及主要指標見(jiàn)表2。
UF+RO系統對COD的總去除率平均值為81.O％，油的去除率平均達95.7％，電導率的總去除率97.8％，二價(jià)離子去除率基本上100％，對異養菌的總脫除率為99.96％，脫鹽率平均97.82％。經(jīng)抗沖擊能力試驗，UF+RO對油的去除率較穩定，不因進(jìn)水油含量的變化而變化；沖擊試驗后，對RO進(jìn)行了化學(xué)清洗，系統運行參數能夠恢復。
超濾出水達到反滲透膜要求的進(jìn)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
借鑒國內各石化公司污水回用裝置實(shí)際運行情況，并結合乙烯廠(chǎng)排放水水質(zhì)特點(diǎn)及現場(chǎng)4個(gè)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(guò)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(jìn)水量為319m3/h，超濾系統產(chǎn)水量保證值為267m3/h，反滲透系統產(chǎn)水量保證值為200m3/h。
從乙烯污水處理場(chǎng)二沉池或清凈廢水管網(wǎng)來(lái)的待處理污水，經(jīng)提升后首先進(jìn)入曝氣生物濾池，然后進(jìn)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(guò)濾器的反沖洗。為了節省提升次數，在纖維過(guò)濾和微濾之間不設中間水池和二次提升，纖維過(guò)濾器的出水經(jīng)管道直接進(jìn)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(guò)管道混合器混合后，經(jīng)過(guò)保安過(guò)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(guò)濾器內滋生造成濾料板結，在曝氣生物濾池的出水總管上設有次氯酸鈉投加點(diǎn)，對曝氣生物濾池的出水進(jìn)行消毒。
3.2主要工藝單元及特點(diǎn)
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(fēng)充氧，利用生物膜降解有機物。床體內充填特殊的陶粒填料，具有巨大的比表面積，可附著(zhù)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)穩定。曝氣生物濾池采用上向流曝氣生物濾池，設計處理能力為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(jìn)入曝氣生物濾池～側的配水槽，經(jīng)虹吸配水管進(jìn)入濾池底部的配水室，配水管設“豐”字型穿孔管布水裝置，污水在配水室混合、均質(zhì)后，通過(guò)濾板進(jìn)入濾料層，濾板同時(shí)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(shí)的工藝曝氣和反洗時(shí)的反洗空氣布氣。濾池出水采用單側出水，反洗時(shí)的排水槽與正常運行時(shí)的出水槽在同一側，上下布置。正常運行時(shí)的產(chǎn)水通過(guò)出水槽、產(chǎn)水管排出，反洗時(shí)關(guān)閉產(chǎn)水閥，反洗水從排水槽回到調節池。反洗水從配水室進(jìn)入濾池，與濾板形成小阻力配水系統。
3.2.2高效纖維過(guò)濾器
從BAF出來(lái)的水中含有大量的微生物和細菌，會(huì )在后續的過(guò)濾器中繼續存在，并被大量截留在濾料中，很容易造成濾料的板結。因此在BAF之后設置高效纖維過(guò)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(guò)濾精度受濾料粒徑限制等問(wèn)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(huì )和濾料的吸附能力，從而提高了過(guò)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(lèi)等有明顯的去除作用，且具有過(guò)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(diǎn)。
3.2.3微濾系統
由于化工廢水水質(zhì)復雜、水量變化大，所選用的微濾設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(xué)性能穩定、機械強度高、可恢復性好、對水質(zhì)適應范圍寬、系統安全可靠、運行成本低、綜合經(jīng)濟效益高等特點(diǎn)。根據原水水質(zhì)條件，本系統設兩套微濾裝置，單套設備出力為133m3/h，每套裝內裝44根直徑160mm長(cháng)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，其纖維內徑為0.7mm，過(guò)濾孔徑在0.002----0.1斗m之間，截留分子量為10萬(wàn)，單支膜組件的膜過(guò)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(mǎn)足反滲透系統的進(jìn)水水質(zhì)。
3.2.4反滲透系統
反滲透系統是脫鹽的關(guān)鍵，反滲透膜采用美國海德能低污染反滲透膜元件LFC3.LD，它是在傳統芳香族聚酰胺基礎上，在膜表面進(jìn)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(jìn)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。本系統設兩套反滲透裝置，每套均采用一級二段14：8排列，壓力容器選用進(jìn)口6組件高壓玻璃鋼容器，每根壓力容器內裝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(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4工程調試及運行
4.1工程調試
該工程于2007年10月11日開(kāi)始進(jìn)水調試，產(chǎn)水水質(zhì)全面合格并外送到乙烯廠(chǎng)動(dòng)力車(chē)間作為鍋爐原水補水。
在調試前先要對BAF池內的陶粒濾料進(jìn)行浸泡，并利用氣沖和水洗，徹底將濾料上附著(zhù)的臟污沖洗干凈后再開(kāi)始微生物培養掛膜。調試初期小流量進(jìn)水，加大停留時(shí)間并適當悶曝，使微生物逐漸接種在陶粒上。根據進(jìn)水COD負荷逐步加大進(jìn)水流量直到設計值，每天監測進(jìn)出水的COD，當COD去除率穩定在30％(進(jìn)水COD>45mg/L)或出水COD值穩定在。<30mg/L時(shí)，即可認為掛膜完成。微生物培養時(shí)間約需要10d左右，與水溫有較大的關(guān)系。調試和運行時(shí)應保持較為穩定的進(jìn)水負荷和曝氣強度，以達到穩定的去除效果。后續纖維過(guò)濾、微濾、反滲透系統的調試必須要用上一級的合格產(chǎn)水對下一級管路、閥門(mén)、設備等進(jìn)行徹底清洗后再開(kāi)始調試。
4.2工程運行
調試結束后正式出水。工程處理效果見(jiàn)表3。進(jìn)水SS和濁度經(jīng)過(guò)BAF+纖維過(guò)濾后，能夠得到有效去除，進(jìn)雙膜之前的SS；<2mg/L，濁度≤0.2mg/L，進(jìn)RO的濁度≤0.1NTU，SDI值正常情況下<2。BAF對COD1>45mg/L的進(jìn)水去除效率能夠達到30％以上，去除效果明顯。但在低COD來(lái)水情況下，去除率下降，這主要與進(jìn)水的B/C值有關(guān)。
從表3可以看出，產(chǎn)水pH值有所超出設計指標，這主要是由于進(jìn)水pH值較高，經(jīng)過(guò)BAF工藝后有所升高(目前升高原因尚未詳細分析)，而該套系統設計中又未考慮加酸設施，由此導致RO系統在運行15d左右后出現結垢現象，啟動(dòng)化學(xué)酸洗清除結垢。為此，在今后的生產(chǎn)運行中必須控制進(jìn)水的pHi<8.5。經(jīng)過(guò)本套工藝后，電導率、TDS、總硬度去除效果明顯，能夠滿(mǎn)足鍋爐原水補充水的要求。
5效益分析
該項目實(shí)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(huì )效益。每年(按360天計)可回收外排污水172.8萬(wàn)m3，節約新水172.8萬(wàn)m3，按獨山子地區新水1.9元/m3、污水排放費O.15元/m3計算，運行成本1.61元/m3，可節約76.032萬(wàn)元/a由于本裝置的出水電導率遠遠小于新水(500'---001山S/cm)。每年可節約制水費用17萬(wàn)元。動(dòng)力車(chē)間使用該水后，離子交換的反洗頻率大大減少，由原來(lái)的1.5.--.2d反洗一次減少到5".-6d反洗一次，節約大量反洗藥劑和新水，降低了勞動(dòng)強度。合計每年節約費用93.032萬(wàn)元。
