焦化废水深度处理回用技术

成果概要：
　  焦化废水深度处理回用技术，在解决疑难化工废水领域上做出了重大突破，此工艺是一种新型组合工艺，采用超滤装置+反渗透装置+浓水回收装置组合工艺，此工艺在高效经济的基础上，降低运行费用，实现焦化废水零排放。 
　  其中超滤采用错流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，当进水水质改变时可调节系统回收率来适应不同的进水水质。同时反渗透膜元件采用抗污染膜元件，可降低膜污染速度，可耐受频繁的化学清洗。
　  同时浓水回收反渗透负责对反渗透排出的浓水进行处理，采用抗污染海水膜元件，使废水得到充分回用再利用。
　  本技术具有出水水质稳定，占地面积小，自耗水量低，维修简便，适用范围广泛，运行管理容易等特点。
　  一、前言
　  秦皇岛禹君环境工程有限公司，坐落在环境优美的海滨城市秦皇岛，是一家专业从事环保技术研发和承接项目工程的科技型环保企业。
　  公司与燕山大学环境与化学工程学院合作，具有雄厚的研发、设计能力和经验。在工业废水、疑难化工废水处理及无规则粉尘治理中，研发出多项实用型新技术，其中焦化废水深度处理回用技术和化肥高氨氮废水深度处理回用技术，已居国内领先水平。
　  焦化废水成分复杂，不仅含有大量的酚类、联苯、吡啶等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。随着工业化进展的加快，焦化废水排放量的增加，我国正面临着日益加剧的水质污染和水生态环境恶化问题。为合理利用水资源，现对焦化废水进行深度处理,使之达到再次利用的目的。
　  对焦化废水的深度处理技术主要包括：混凝沉淀法、吸附法、高级氧化技术（Fenton氧化、O3氧化、催化湿式氧化等）以及反渗透技术。然而上述单一的处理方法并不能满足不同特性水质的回用要求，且存在二次污染、稳定性差、工艺运行费用较高等缺陷。 
　  二、成果内涵及实施方法
　  2.1 成果内涵
　  焦化废水深度处理回用技术是一种新型组合工艺，采用超滤装置+反渗透装置+浓水回收装置组合工艺，此工艺在高效经济的基础上，降低运行费用，实现焦化废水零排放。 
　  2.2 技术关键
　  焦化废水深度处理回用技术采用超滤装置+反渗透装置+浓水回收装置组合工艺。超滤采用错流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，当进水水质改变时可调节系统回收率来适应不同的进水水质。同时反渗透膜元件采用抗污染膜元件，可降低膜污染速度，可耐受频繁的化学清洗。
　  浓水回收反渗透负责对反渗透排出的浓水进行处理，采用抗污染海水膜元件，使废水得到充分回用再利用。
　  同时本工艺具有出水水质稳定，占地面积小，自耗水量低，性能不衰减，维修简便，适用范围广泛，运行管理容易等特点。
　  2.3设计原则
　  1） 技术先进性：采用最佳的工艺线路和控制方案，选择性能优异的设备，关键设备选用进口，以保证工艺系统的水质、水量和消耗比最优。
　  2） 设备可靠性：保证设备连续稳定运行。
　  3） 运行安全性：设计科学、合理，所选用的设备质量可靠，在工作参数异常时及时报警或停机。
　  4） 成本经济性：设备成本低，降低投资费用及运行费用。
　  2.4 创新点
　  1） 该工艺是一种采用超滤装置+反渗透装置+浓水回收装置组合工艺。
　  2）焦化废水深度处理一体化设备具有简单高效、技术先进、安全经济等优势。
　  3）该工艺投资费用省，易于运行管理,运行成本低，无二次污染。
　  2.5 实施细节
　  2.5.1 反渗透前处理系统
　  预处理系统我们采用多介质过滤器+超滤装置可完全满足反渗透进水水质要求。
　  整个预处理系统包括中水调节池、中水泵、多介质过滤器、超滤装置、超滤水箱、反洗系统等。
　  2.5.2 超滤装置
　  超滤装置主要目的是去除水中0.002-0.1 微米之间的大分子物质和杂质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等的通过，同时截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。
　  1）、本设计中超滤装置采用错流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，当进水水质改变时可调节系统回收率来适应各种不同的进水水质。
　  2）、超滤膜元件的设计通量根据水质情况，选择合理的设计通量，设计通量不大于膜元件制造厂商《导则》规定的最大通量值的95%，保证设计年限内膜元件正常运行和合理的清洗周期。
　  3）、超滤装置设有化学清洗接口及阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连。
　  4）、超滤装置产品水管和进、排水管设取样点和必须的检测表计， 数量和位置能有效地诊断并确定系统的缺陷。
　  5）、超滤膜组件安装在组合架上，组合架的设计满足其厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求，组合架上配备全部管道阀门及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件。
　  6）、超滤装置配全套气动阀门。
　  7）、超滤系统的运行及反洗实现自动控制，设有程序启停、反洗切换功能。超滤装置的运行根据超滤产品水箱的水位自动控制运行。每套超滤装置设置一台就地仪表操作盘，并能通过水处理系统的PLC+CRT实现自动和手动操作整个系统的功能。
　  8）、系统所配仪器、仪表的性能、配置点及数量等将满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。
　  超滤反洗泵
　  为保证超滤装置的长期运行，需对超滤进行定期的反洗，反洗装置配备反洗水泵。
　  超滤产水箱
　  系统设置超滤产水箱，水箱采用混凝土材质，内部防腐，配置进水口、出水口、排污口、溢流口、人孔、液位计等附件。
　  2.5.3 反渗透系统
　  由于原水是处理后中水，为了防止反渗透的结垢与污堵，设计使用单段式反渗透装，。设计独立的系统，系统由阻垢剂加药装置、保安过滤器、高压泵、反渗透膜组件、化学清洗装置及配套仪表、管道、阀门等组成。
　  2.5.4 阻垢剂加药装置
　  为了保证反渗透系统在高回收率下长期、稳定的运行，必须防止膜的结垢和污染。对本系统水质而言，主要是防止CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiO2及氧化铁的结垢和污染。当反渗透装置在回收率≥75%条件下运行时，由于膜对离子的截留率均大于98%，在反渗透膜浓水侧的离子浓度几乎增加到进水浓度的4倍，此时必须做防垢处理，一般采用在水中加入阻垢剂的方法来防止结垢。
　  阻垢剂加药装置由计量箱、计量泵及配套管道等组成。计量箱采用PE材质，计量泵选用电磁式隔膜泵，具备手动双调功能。
　  2.5.5 高压泵
　  高压泵是反渗透系统的主要运转设备，为反渗透装置的运行提供动力来源。配置高压泵，每台高压泵对应一套反渗透装置。
　  每台高压泵进水口设置低压保护开关，当进水压力低于设定值（0.05MPa）时，停止高压泵，防止高压泵抽空损坏。
　  每台高压泵出水口设置高压保护开关，当出口压力持续高于设定值（3MPa）时，停止高压泵，保护高压泵、膜组件不受损坏。
　  2.5.6 反渗透装置
　  反渗透装置由膜元件、压力容器、仪表、管道、阀门、控制箱、仪表箱、电气控制系统、机架等组成。
　  1）、反渗透膜元件采用抗污染膜元件，可降低膜污染速度，可耐受频繁的化学清洗。
　  2）、反渗透系统中电导仪表均采用安装方便、可靠性高的产品，可满足客户各种工艺要求，具备信号输入输出功能，便于实现系统自动化。
　  3）、开机/停机自动低压冲洗：反渗透装置开机前/停机后，用产品水自动进行低压冲洗。
　  4）、反渗透淡水侧设置不合格排放电动阀，当淡水电导率不符合要求时，自动打开排放阀冲洗。
　  5）、反渗透淡水侧设置超压爆破膜，当淡水背压超过限值，自动爆破，防止膜元件损坏。
　  6）、反渗透装置设有就地操作盘、就地仪表盘和集中取样装置。在就地操作盘上可启动/停止每台泵及电动阀；在就地仪表盘上可方便地读出流量、电导等运行参数；集中取样装置可对每支压力容器淡水取样，便于故障检测。
　  7）、反渗透装置的机架采用碳钢材料焊接，外涂环氧树脂漆防腐。
　  8）、配套高压管道采用不锈钢材料；低压管道采用UPVC材料。
　  9）、反渗透装置的运行采用PLC+上位机集中控制，包括系统的正常运行、所有保护、报警、自动低压冲洗、浓水定时冲洗等。
　  2.5.7化学清洗装置
　  系统设置一套膜元件化学清洗装置，在正常运行条件下，当反渗透装置产水量下降10%，盐透过率增加10%或进水与浓水压差增加15%时，说明膜已被污染。为了恢复良好的水通量和脱盐性能，需要对膜进行化学清洗。一般清洗周期为3~12个月一次。反渗透膜的化学清洗是根据膜受到的不同污染情况而选择相应的清洗药剂。大致来说，清洗分为酸性清洗与碱性清洗两大类，酸性清洗主要是除去膜表面的氧化铁、Ca2+、Mg2+垢类，碱性清洗则主要应用于有机物、微生物污染的清洗。
　  化学清洗装置由清洗箱、清洗泵、清洗过滤器、清洗流量计及配套的管道、阀门等组成。清洗箱采用PE材质，清洗泵选用标准化工泵，清洗过滤器壳体采用SS304不锈钢材质，外表面抛光处理，滤芯采用PP熔喷式，过滤精度5μ。
　  2.5.8浓水回收反渗透
　  浓水回收反渗透负责对反渗透排出的浓水进行处理，采用单段式排列。反渗透膜元件采用抗污染海水膜元件。
　  
　  三、项目应用效果
　  3.1 经济效益
　  焦化废水处理回用技术的运用，在改善环境的同时，节约了水资源。从经济层次上看，通过此项技术使废水达到零排放，从而节省废水排污费0.6元/吨水；另外废水处理后产水可以替代地表水用于生产中，即节约地表水3.5元/吨，同时每吨污水处理成本为3.5元/吨纯水，因此最终可创造经济效益为0.6元/吨水。
　  3.2 社会效益
　  焦化废水处理回用技术的应用，阻断了焦化废水对环境的污染，同时节约了水资源。 
　  四、持续改进措施
　  随着焦化废水深度处理回用技术的不断优化，日趋走向成熟。其技术拥有更高的先进性、操作更见简便、同时实现运行全自动控制。 其主要改进点为：
　  1）、反渗透淡水侧设置超压爆破膜，当淡水背压超过限值，自动爆破，防止膜元件损坏。
　  2）、反渗透装置的运行采用PLC+上位机集中控制，包括系统的正常运行、所有保护、报警、自动低压冲洗、浓水定时冲洗等。
　  3）、运行更安全：设计科学、合理，所选用的设备质量可靠，在工作参数异常时及时报警或停机。