冷却循环水排水及电厂化水浓水中水回用项目

  • 发布日期: 2017-03-04
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1、工艺流程的确定

中水处理工艺的选择是中水处理处理工程成败的关键,处理工艺是否合理直接关系到中水处理设施的处理效果、回用的水体水质、运转的稳定性、投资、运行成本和管理水平等。因此中水处理工艺的选择首先应结合工厂的实际情况,综合考虑厂内各种作用因素,慎重选择适合本厂的中水处理工艺,以达到中水处理设施的最佳处理效果及最好的经济、社会和环境效益。

2、工艺流程选择的思路

根据工厂的实际情况,选择工艺流程应满足污水回用的要求同时适应工厂的实际需要,目前工厂内排放废水为冷却循环水排水和电厂化水浓水,两股水含有一定的盐分、硬度高、钙离子、COD、电导率等污染物质。
目前常见的回用处理工艺有活性炭吸附、膜分离、混凝、光化学氧化、臭氧氧化、生物活性碳法等。

1)、活性炭处理工艺具有操作简单、脱色性能良好、COD去除效果好的优点,然而该处理工艺由于活性炭机械强度差、再生困难,常常导致运行费用较高;
2)、膜分离处理工艺是目前较为先进的处理工艺,该工艺无需投加药剂,易于自动控制,对于较大分子量的有机物具有较好的去除效果,出水水质好,占地面积小,而且能避免了回用水的循环利用循环水含盐量的逐渐提高,然而膜分离工艺的正常运转需要较为严格的预处理措施,一次性投资费用较高;
3)、强化混凝工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、对疏水性染料脱色效率高的特点,然而对印染废水生化尾水的处理,其对亲水性染料处理效果差,运行费用较高、泥渣量多,脱水困难;
4)、臭氧氧化工艺用于印染废水回用处理具有脱色效果较好,并可对废水进行杀菌消毒,然而该工艺对硫化、还原、难溶解性染料的脱色效果较差,且该工艺电耗较大,运行成本较高;
5)、生物活性碳工艺可对印染废水生化尾水中的水溶性有机物进行去除,可延长活性炭再生周期,然而该工艺对处理水质的稳定性要求较高,操作运行控制苛刻,运行费用也较高;
6)、光化学氧化工艺是目前印染废水回用处理的研究热点,其对作用对象无选择性,并且最终可使有机物完全矿化,然而该工艺处理成本较高,目前尚处于研究阶段。

中水处理项目立足于处理后的水再送回车间循环使用,由于废水的高盐分和一定的硬度,根据我公司多年的科研研究以及工程实践经验,针对废水的回用,对两股废水采用石灰软化+超滤 +DTRO反渗透+高水反渗透的脱盐浓缩方法处理是较为稳妥的处理方法,出水进行回用,高浓度反渗透的浓水蒸发或排至生活污水处理系统。

3、预处理工艺

根据工厂内污水的排放情况,工厂两股水排放总量2000吨/天。污水中含有一定的无机悬浮物质、有机氯、微生物、有机物(COD)、硬度高等,因此对污水必须进行必要的预处理并将硬度降低。以使主体处理工艺正常稳定运行。为确保反渗透装置的运行安全稳定和正常的使用寿命,防止胶体有机物、微生物、悬浮固体微粒及钙镁等微溶盐等在膜面结垢堵塞,须采取必要的预处理设备,在原水进入RO装置前除去,预处理具体措施如下:石灰软化+自清洗过滤器+超滤装置等两个处理过程。
超滤是以压力为驱动的膜分离过程,它能够将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在0.01~0.1微米之间,对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。应用在废水的再处理流程中,超滤膜除对有机物及色度有一定的去除作用外,最主要的作用是去除可能污堵反渗透膜的胶体、细菌、病毒等杂质,延长反渗透膜的清洗周期和寿命,降低总体运行成本;反渗透膜可去除98%的盐离子,完全去除硬度、同时对COD、色度也具有极高的去除作用,从而确保回用水水质。

4、石灰软化法

使用石灰软化硬水的方法称为石灰软化法,又称石灰纯碱软化法,在硬水中加入消石灰,使水中的镁生成氢氧化镁沉淀,这样,加入碳酸钠使水中的钙生成碳酸钙而沉淀,硬水即变为软水,利用这种方法可使水中钙浓度降低。其化学反应式如下:

CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2CO3
MgCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓

生石灰+PAC+PAM对硬度的去除效果,为了增加絮凝的效果,提高矾花的形成和密实程度,在投加PAC后在投加助凝剂聚丙烯酰胺PAM,PAM是一种有机高分子絮凝剂,由丙烯酰胺聚合而成,在其分子的主链含烯酰胺PAM,PAM是有大量侧基----酰胺基,酰胺基的化学活性很强,可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物,其分子链集团可在较远的各个颗粒间形成聚合物桥,增多了相互碰撞的次数,使部分中和胶粒迅速被吸附和桥接,能大大加强混凝絮状物的形成和沉淀。

在生石灰投加量和最佳PAC投加量反应后再加入PAM进行试验研究,得出生石灰+PAC+PAM对硬度、浊度去除明显,最佳PAM投加量为10-20mg/L,小于10mg/L时,颗粒的碰撞机会少,絮凝体形成速度和沉降速度慢,去除率较低,但当PAM投加量大于20mg/L时,由于絮凝剂粒子的吸附点被迅速占领,减少了架桥的可能性,使得絮凝效果反而下降。

5、超滤膜系统

与传统滤料过滤工艺相比,超滤工艺是一种过滤精度更高的水处理技术,它可有效地去除细菌、病毒、大分子有机物、胶体和颗粒物。具有抗污染、药剂用量少、水回收率高、占地面积小的特点。

(1)、简介
中空超滤为外压式膜组件,中空丝材质为亲水性PVDF,公称切割分子量15万道尔顿,使用时原水进入中空膜丝外,产水径向透过膜壁外腔,对内径向透过膜壁,产水浊度不大于0.2NTU。
膜组件可以按全量过滤方式操作,也可以按错流过滤方式操作。全量过滤操作中所有原水全部转化成产水,而在错流方式中还有一部分原水从浓水出口排出,成为浓缩液。过滤时水在中空膜组件内的流动方式为外进内出,即给水经组件端面分布,同时进入各中空膜丝外部,沿中空丝管内流动,沿途经中空膜丝壁面透入,各中空丝内表面透出的产水汇集到中心管后流出膜组件。膜丝的材质为亲水性PVDF,耐污染、耐余氯、耐化学清洗。超滤膜的截留分子量为15万道尔顿,膜分离孔径约为25nm,可有效去除微小颗粒、胶体、细菌和病毒等。超滤膜对>1μm的颗粒物的去除率为96%,比传统过滤器的过滤精度高,占地面积小。

由于在膜上形成固体物质积累时膜通量会衰减,膜组件采用周期性频繁反冲洗的方式恢复通量。膜自身具备的良好化学稳定性,能够满足进行化学清洗和化学增强反洗的需求。

(2)、产品技术规格

冷却循环水排水及电厂化水浓水中水_回用项目

(3)超滤要求

(1)超滤膜元件按膜元件制造厂商允许通量范围的低值进行超滤系统设计,保证设计年限内超滤膜元件正常运行、合理的反洗间隔和化学清洗周期,以尽可能提高系统的水的利用率。
(2)超滤采用中空纤维膜,要求抗污染能力强、化学稳定性好、机械强度好的膜,膜使用寿命在四年以上。
(3) 系统配置一套超滤装置的反洗装置,该装置能满足各种情况下超滤膜的反洗和化学加强反洗的要求。超滤装置不单独设化学清洗系统,与反渗透装置共用1套清洗装置。
(4)膜设计形式按错流过滤模式运行。
(5)超滤装置的反洗或化学清洗都是在线进行的。
(6)超滤装置各进水(或出水)及反洗管路上都配置流量显示,以便控制超滤装置的正常安全运行。超滤装置安装必要的现场仪表以监视系统的正常运行,所配仪表的性能、配置点及数量等满足本系统的安全、稳定、可靠运行的需要。
(7) 超滤膜组件竖直安装在支架上,膜壳与膜壳之间有完整的管道及相应不可缺少的阀门(包括自动阀门)将它们连接成一体。组合架上配备全部管道及接头,还包括所有的支架、紧固件、夹具等其它附件。管道、法兰采用耐腐蚀的塑料材质,阀门采用耐腐蚀产品。超滤装置产品水管设取样点,取样点的数量及位置能有效地诊断并确定系统的运行状况。
(8) 超滤组合架的设计满足厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。
(9) 超滤系统测量配置点和数量等满足本系统的安全、稳定、可靠运行的需要。
(10) 超滤装置设有程序启停装置,停用后能延时自动反洗或化学加强反洗。
(11) 超滤浓水排水装流量控制阀,以控制水的回收率。
(12) 超滤装置采用程序控制,自动监控,其监控功能由除盐水处理系统程控系统完成。超滤装置的运行、反洗以及化学加强反洗等步骤由PLC进行顺序控制。
(13)超滤装置配有就地控制盘,且配有气动或电动控制元器件。

(4)、超滤装置加药系统

(1) 超滤系统配备有加杀菌剂、加碱、加酸等系统,各类药品溶液箱的容积满足至少三天的药品用量。溶液箱、计量泵及所有与被输送药液相接触的金属及非金属部件采用耐相应药液腐蚀的材料。各类药品溶液箱设置支脚。
(2) 我方负责推荐各种药剂供买方选择,并提供详细的说明用途、价格、供货厂商等。
(3) 加药计量泵进口设滤网,药品注入点设在管式混合器的上游。计量泵实现与超滤反洗水泵联锁控制。
(4) 各类加药系统分别设计成单元型式,每种药品的溶液箱、加药计量泵、管道、阀门和附件等组装在一个底盘上,并考虑配药的便捷及维修的方便。
(5)超滤装置的反洗和清洗

为保证超滤系统的长期稳定运行,需配置反洗系统、化学分散清洗系统、化学清洗系统。一般情况下,反洗和气擦洗系统对于超滤是必需的,通常还配备一个杀菌剂加药系统以控制微生物等繁殖对超滤膜的影响。而化学清洗系统则在水质较差时配备。

①反洗系统

反洗工艺:清水池 反洗泵 超滤膜
酸、碱及杀菌剂
反洗水量:膜组件反洗通量100-150L/ m2h,每30-60分钟反洗一次,反洗30-60秒。
反洗时配合气擦洗技术可以大大提高超滤的反洗效果。最大进气压力2.5bar,单支组件进气量5-12Nm3/h。

②化学分散清洗系统
加酸装置
系统配置加酸加药装置,超滤进水中可能含有铁、铝等高价金属的胶体或者悬浮物,也可能存在硬度等结垢倾向,这些杂质可能造成超滤膜的无机物污染。在此情况下,在化学分散清洗过程中加一定浓度的酸溶液进行化学分散清洗,所用的酸可根据具体情况选用盐酸、草酸或柠檬酸等。
加碱装置
原水中的有机物是造成超滤膜污染的重要原因,为防止由有机物及活性生物引起的超滤膜组件的污染,在化学分散清洗过程中加一定浓度的碱溶液进行化学清洗,所用的碱溶液推荐采用浓度为0.1%NaClO+0.05%NaOH溶液。

③化学清洗系统
超滤系统最终是需要进行清洗的,当超滤系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行常规保养时,建议清洗超滤系统。当出现下列污染特征(跨膜压差比初始运行压力上升了1.0bar,标准化后产水量下降10-15%,标准化后产水水质下降10-15%)时,表明超滤系统需要清洗了。

本系统配置一套化学清洗装置,其流程如下:
清洗水箱 → 清洗泵 → 清洗过滤器 → 超滤系统

6、主体处理工艺

本项目原水水温随季节性波动较大,为保证反渗透装置长期稳定运行,反渗透装置前设置原水加热系统—板式换热器。热源:低压蒸汽。
主体工艺采用一级反渗透+浓水反渗透。
一级反渗透装置进水量90m3/h,产水量67.5m3/h,浓水排放量22.5m3/h,水利用率75%,脱盐率≥97%。
一级浓水属于结垢型水质,由于4倍浓缩的缘故,其含盐量高、硬度高、水质稳定、基本不发生pH的显著波动,属于高矿化度咸水。根据现有RO工艺的运行管理经验,确定一级RO浓水回收工艺仍为RO工艺,即浓水反渗透工艺再处理一级反渗透排放浓水方案。

7、反渗透浓水处理思路

A、排至生活污水系统
由于高浓度反渗透浓水由于盐分高,处理难度高,建议排至生活污水处理系统一起合并处理或者排至灰场进行浇灰。
B、机械蒸汽再压缩循环蒸发技术
根据物理学的原理,等量的物质,从液态转变为气态的过程中,需要吸收定量的热能;当物质由气态转为液态时,会放出等量的热能。这种热能称为“潜热”(Latent Heat)。传统的蒸发设备,无论是单级或多级闪蒸,在运作过程中,终会有部分潜热流失。强制循环压缩蒸汽结晶器是热效率最高的结晶系统。系统所需的热能,由一台蒸汽压缩机提供,是目前世界上用作处理含有高盐分或TDS废水最有效、最经济的设备。用这种蒸发器处理废水时,蒸发废水所需的热能,由蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放的热能所提供。在运作过程中,没有潜热的流失。运作过程中所消耗的,仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵、和控制系统所消耗的电能。为了抵抗废水对蒸发器的腐蚀,保证设备的使用寿命,蒸发器的主体和内部的换热管等,通常用高级钛合金制造。蒸发器的一般使用寿命长达30年或以上。蒸发器在用晶种法技术运行时,也称为卤水浓缩器(Brine Concentrator)。

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  • 待处理浓卤水被泵打入进结晶器。
  • 和正在循环中的卤水混合,然后进入壳管式 (Shell and Tube) 换热器 (加热器)。
  • 因换热器管子注满水,卤水在加压状态下不会沸腾并抑止管内结垢。
  • 循环中的卤水以特定角度进入蒸汽体,产生涡旋;小部分卤水被蒸发。
  • 水分被蒸发时,卤水内产生晶体。
  • 大部分卤水被循环至加热器,小股水流被抽送至离心机或过滤器,把晶体分离。
  • 蒸汽经过除雾器,把附有的颗粒清除。
  • 蒸器经压缩机加压,压缩蒸汽在加热器的换热管外壳上冷凝成蒸馏水,同时释放潜热,把管内的卤水加热。
  • 蒸馏水供需要高质蒸馏水的工艺使用。在某些条件下,结晶器产生的晶体,可能是有很高商业价值的化工产品,如食盐,硫酸氨化肥等。

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