炼油回用水论文（共4篇）
炼油回用水论文 篇1
在工业生产中, 解决水资源缺乏的研究主要集中于外排污水回用于冷却水系统, 这样可以达到节约用水的目的。但是, 冷却水在重复使用过程中, 水中溶解的盐、工艺介质对水质的污染等因素加快了设备的腐蚀与结垢, 从而影响了生产装置的正常运行及使用寿命。工业上, 通常采用加磷系水处理剂[1]的方法来缓解这一问题, 然而随着环保意识的增强, 许多国家陆续出台了禁磷或限磷的政策[2]。因此, 回用水中低磷或无磷缓蚀阻垢剂的应用已成为今后发展的方向[3]。本工作选用3326型无磷缓蚀剂, 对炼油厂回用水中Cl-, Ca2+, SO42-, 碱度 (HCO3-) 、p H值等缓蚀效果进行了研究, 评价了该无磷水处理剂对炼油回用水的缓蚀效果。
1 实验部分
1.1 原材料
单因素实验用水样取自茂名某炼油厂回用水, 水质分析结果见表1。
注:控制指标为中国石化Q/SH 0104—2007标准, 下同。
多因素实验用水样取自上述炼油厂回用水, 水质分析结果见表2。
3326型无磷缓蚀剂标题物由广东茂名众和国颂精细化工有限公司生产。本工作缓蚀剂实际质量浓度为100 mg/L。
试片采用A 3碳钢片 (50 mm×25 mm×2 mm) , 密度为7.85 g/cm3, 不预膜, 由江苏江都建华仪器仪表厂生产。
1.2 静态腐蚀实验方法
根据GB/T 18175—2000旋转挂片法分析不同离子对碳钢片的腐蚀程度及水处理剂的缓蚀效果。实验条件为:水温度 (38±1) ℃, 试片旋转速率90 r/min, 时间72 h, 溶液体积与试片表面积之比36 m L/cm2。
1.3 分析方法及仪器
在江都建华仪器仪表厂制造的RCC-Ⅲ型旋转挂片腐蚀仪上, 采用失重法测定碳钢片的腐蚀率。在江苏姜堰华晨仪器有限公司制造的HCA-100型化学需氧量 (COD) 消解器上, 采用重铬酸钾法测定水样的COD。在日本电子公司制造的JSM-6510 LV型扫描电子显微镜 (SEM) 上, 观察碳钢片表面的腐蚀形貌。在美国YSI公司制造的YSI 100 A型便携式p H值测定仪上, 采用电极法测定水样的p H值。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验
根据单因素实验用水样的水质情况, 本工作选择Cl-, SO42-, HCO3-, p H值进行实验, 分别研究了3326型无磷缓蚀剂的缓蚀效果。
2.1.1 Cl-质量浓度对腐蚀的影响
Cl-是回用水中普遍存在的一种离子, 也是引起金属孔蚀的重要因素。本工作Cl-质量浓度变化以Na Cl调节。由图1可知, 在未添加3326型无磷缓蚀剂的条件下, 当Cl-质量浓度低于700 mg/L时, 腐蚀速率提高相对缓慢, 这是由于前者尚未到达足以破坏碳钢表面钝化膜的程度;大于700 mg/L时, 腐蚀速率呈上升趋势, 说明此时Cl-具有活化碳钢片氧化反应的能力, 可破坏钝化膜;达到1 500 mg/L时, 腐蚀速率变化趋于稳定且略有下降, 这是因为出现了阳极极化现象。
由图1还可知, 加入缓蚀剂后, 腐蚀速率较未添加者明显降低, 在Cl-质量浓度为1 000 mg/L时, 腐蚀速率为0.073 mm/a, 低于炼油厂回用水的腐蚀速率控制标准 (0.075 mm/a) ;但是随着Cl-质量浓度继续提高, 腐蚀速率却无法达到标准要求。
由图2可知, 实验前碳钢片表面纹路规则, 清晰可见;实验后, 碳钢片外部较光亮的一层已大面积脱落, 呈不规则纹路, 并且有明显的腐蚀坑。这说明Cl-对碳钢片的腐蚀很严重, 所以必须控制冷却水中的Cl-质量浓度。本工作最佳Cl-质量浓度应低于700 mg/L。
2.1.2 SO42-质量浓度对腐蚀的影响
SO42-也是腐蚀性离子, 相比其他离子较难形成钝化膜, 并且形成的膜结构不稳定, 因此腐蚀性较强, 仅次于Cl-[4]。本工作SO42-质量浓度的变化用Na2SO4调节。
由图3可知, 随着SO42-质量浓度的提高, 腐蚀速率的变化趋势与Cl-相似, 并且高于后者。这是由于回用水的硬度较大, SO42-与Ca2+, Mg2+等反应结垢, 并引发垢下腐蚀, 导致腐蚀速率提高;SO42-吸附在金属表面的钝化膜上, 引起钝化膜的去极化作用[5];另外, 硫酸盐还是某些细菌的营养源, 形成的生物黏泥也会直接或间接的加速腐蚀[6]。
由图3还可知, 加入3326型无磷缓蚀剂后, 缓蚀效果明显, 腐蚀速率下降, 且较相应的Cl-腐蚀速率低;当SO42-质量浓度达到2 350 mg/L时, 腐蚀速率仅为0.052 mm/a。因此, 3326型无磷缓蚀剂对SO42-的缓蚀效果要优于Cl-。
2.1.3 HCO3-质量浓度对腐蚀的影响
HCO3-是工业回用水的重要控制指标之一, 同时也是导致系统结垢的主要因素之一。炼油回用水的碱度主要以重碳酸盐形式存在。因此, 本工作采用Na HCO3配置不同质量浓度的溶液进行挂片实验, 结果见图4。
由图4可知, 在不加缓蚀剂条件下, 随着HCO3-质量浓度的增加, 碳钢的腐蚀速率迅速下降;当前者达到200 mg/L时, 腐蚀速率即可低于回用水控制指标。这是因为随着HCO3-质量浓度的提高, 有利于水中Ca2+与其形成Ca CO3沉积膜, 同时也可与Fe2+形成牢固的、附着力较强的Fe (HCO3) 2膜, 对碳钢起到保护作用;此外, 在高质量浓度Na HCO3溶液中, 碳钢易发生钝化反应[7]。在有缓蚀剂的条件下, 只需加入少量Na HCO3, 即可使碳钢的腐蚀速率降至很低。因此, 在回用水中, 保持一定质量浓度的HCO3-有利于减缓腐蚀速率。本工作HCO3-质量浓度以高于100 mg/L为宜。
2.1.4 p H值对腐蚀的影响
目前, 循环冷却水处理技术主要包括自然p H值碱性技术和加酸控制p H值技术。前者适用于中低硬度水质, 后者适用于中高硬度水质。p H值对腐蚀速率的影响较大, 除了影响阴阳极反应速率外, 还影响腐蚀产物膜的形成。实验采用HCl溶液和Na OH溶液调节介质p H值, 结果见图5。
由图5可知, 在不加3326型无磷缓蚀剂的条件下, 于酸性环境中, 腐蚀速率随p H值的降低而提高, 这是因为酸性越强, H+质量浓度就越高, 碳钢片阴极产生H+去极化腐蚀, 此外金属表面覆盖的氧化膜被溶解, 使金属表面与酸性介质直接接触, 加快了腐蚀;当p H值大于7.5时, 腐蚀速率逐渐降低且趋于平稳, 这是由于p H值升高, H+去极化作用受到抑制, 在碳钢表面形成氧化性保护膜及Fe CO3, Ca CO3, Fe (OH) 3沉积膜的趋势增大, 碳钢片的腐蚀电位升高而进入钝化区, 降低了腐蚀速率。
由图5还可知, 在同等条件下, 加入3326型缓蚀剂后, 腐蚀速率降低;在偏酸性条件下, 缓蚀效果仍然显著;当p H值大于6时, 腐蚀速率低于控制标准。
2.2 多因素实验
炼油回用水中离子种类众多, 在不断浓缩的过程中, 各离子间存在协同作用与阻抗作用。本工作察了Cl-, SO42-, Ca2+, HCO3-之间的相互作用。由于多因素实验水样的碱度很低, 因此为了考察水处理剂对超低碱度水质的缓蚀效果, 实验前没有用Na HCO3调节碱度。
2.2.1 Cl-与SO42-的协同腐蚀效应
在多因素实验用水样中加入1 000 mg/L的Na Cl, 以Na2SO4质量浓度为变量, 模拟浓缩倍数约为6.5时Cl-与SO42-间的相互作用, 以及水处理剂的缓蚀效果 (见图6) 。由图6可知, 在不加3326型无磷缓蚀剂的条件下, 随着SO42-质量浓度的增加, 腐蚀速率略有上升。对于不锈钢而言, SO42-的加入可以减缓Cl-的点蚀作用[8];但对于碳钢, 在碱性条件下, SO42-质量浓度的增加, 使得点蚀电位和再钝化电位向负方向移动, 有利于孔蚀成核, 表明SO42-比Cl-腐蚀性更强;而且高质量浓度的SO42-能够阻止碳钢表面钝化膜的形成[9]。加入缓蚀剂后, 腐蚀速率略有下降, 但仍无法达到回用水的控制标准。
对实验后的碳钢片进行分析可知, 在Cl-与SO42-共同作用下, 碳钢片的腐蚀程度较为严重。未加缓蚀剂的碳钢片表面腐蚀物疏松, 较易去除, 用毛刷处理后发现, 碳钢片表面原有的金属氧化膜已严重受损;而添加缓蚀剂的碳钢片表面的腐蚀物较密实, 不易去除, 用毛刷处理后发现, 表面覆盖有一层黄色的膜, 用酸洗液清洗后发现, 碳钢片表面氧化膜的受损程度较低, 说明缓蚀剂可减缓对碳钢片的腐蚀, 对其表面膜有较好的保护作用。
与Cl-单因素实验结果相比, 在相同条件下, 多因素水样中加入Cl-, SO42-及缓蚀剂后的腐蚀速率要高于单因素者, 说明在超低碱度 (低于50 mg/L) 水样中, 该水处理剂的缓蚀效果欠佳。
2.2.2 Cl-, Ca2+与HCO3-的协同腐蚀效应
在多因素实验用水样中, 加入1 000 mg/L的Na Cl及250 mg/L的Ca Cl2, 以Na HCO3质量浓度为变量, 模拟Cl-浓缩倍数为6.5时中低硬度 (低于200 mg/L) 水样随着HCO3-质量浓度变化的腐蚀情况, 结果见图7。由图7可知, 不加缓蚀剂的空白回用水的腐蚀速率为1.270 mm/a;加入Na Cl, Ca Cl2后, 腐蚀速率为1.300 mm/a, 略有升高, 这是由于溶液中离子质量浓度提高, 导致腐蚀速率增大的缘故;当Na HCO3加入后, 腐蚀速率下降, 这是因为生成的Ca CO3沉积于碳钢片表面, 阻碍了腐蚀的继续扩展;随着HCO3-质量浓度的继续增大, 腐蚀速率呈上升趋势, 原因在于Ca2+质量浓度较低, 生成的Ca CO3沉淀物无法完全覆盖在碳钢片表面, 造成大阴极和小阳极的电偶腐蚀, 而且阴阳极的面积比越大, 腐蚀程度越深[10]。观察实验后的碳钢片发现, 其表面的氧化膜已遭破坏。
■—未添加缓蚀剂;▲—添加缓蚀剂
■—未添加缓蚀剂;▲—添加缓蚀剂
由图7还可知, 加入3326型缓蚀剂后, 腐蚀速率下降, 随着Na HCO3的加入, 腐蚀速率均能维持在较低水平 (小于0.02 mm/a) 。这表明在低硬度、高碱度的水中, 水处理剂具有较强的缓蚀效果。
2.2.3 Cl-, SO42-, Ca2+与HCO3-的协同腐蚀效应
在多因素实验用水样中, 分别加入Na Cl, Ca Cl2, Na2SO4, 三者质量浓度依次为800, 800, 850 mg/L, 以Na HCO3质量浓度为变量, 模拟Cl-, SO42-浓缩倍数分别为6.5, 6.0时水样随碱度质量浓度变化的腐蚀情况 (见图8) 。
▲—Na Cl+Na2SO4+Ca Cl2+Na HCO3+炼油回水;■—Na Cl+Na2SO4+Ca Cl2+Na HCO3+炼油回水+添加缓蚀剂;○—Na Cl+Na2SO4+炼油回水;●—Na Cl+Na2SO4+炼油回水+添加缓蚀剂
由图8可知, 在不加缓蚀剂的条件下, 加入Na Cl, Na2SO4后试样的腐蚀速率较空白试样 (1.634 mm/a) 有所提高, 再加入Ca Cl2后, 腐蚀速率略有下降, 这是因为生成的Ca CO3覆于碳钢片表面, 对腐蚀有一定阻碍作用;在此基础上加入Na HCO3, 腐蚀速率大幅下降, 随着HCO3-质量浓度的继续增大, 腐蚀速率下降趋势渐缓, 这是因为加入的Ca Cl2质量浓度较高, 可生成一定量的Ca CO3, Ca (HCO3) 2沉淀, 在碳钢片表面形成电阻极化, 减缓了对金属的腐蚀速度。
由图8还可知, 在加入3326型缓蚀剂的条件下, 对于低硬度、低碱度的水样, 缓蚀剂的效果不佳, 腐蚀速率达不到控制标准。若保持钙硬度和碱度均达到250 mg/L时, 腐蚀速率能够保持在较低水平, 缓蚀效果很好。因此, 控制好水样中各种离子的质量浓度, 可使缓蚀剂的缓蚀效果达到最佳。
2.2.4 Cl-, SO42-, HCO3-与Ca2+的协同腐蚀效应
在多因素实验用水样中, 分别加入700 mg/L的Na HCO3和700 mg/L的Na2SO4, 以Ca Cl2质量浓度为变量, 并加入相应的Na Cl以维持各溶液中Cl-量相等, 模拟Cl-, SO42-浓缩倍数分别为6.5, 6.0时水样随硬度 (Ca2+) 变化的腐蚀情况 (见图9) 。
■—Na Cl+Na2SO4+Ca Cl2+Na HCO3+炼油回水;▲—Na Cl+Na2SO4+Ca Cl2+Na HCO3+炼油回水+添加缓蚀剂;○—Na Cl+Na2SO4+炼油回水;●—Na Cl+Na2SO4+炼油回水+添加缓蚀剂
由图9可知, 在加入Na Cl, Na2SO4的基础上添加Na HCO3后, 腐蚀速率从1.605 mm/a降低至0.970 mm/a;在此基础上加入Ca Cl2, 腐蚀速率大幅降低, 随着Ca2+质量浓度的继续增加, 腐蚀速率趋于平缓。这是因为水样中的Ca2+, SO42-, HCO3-相互作用, 形成致密的沉积膜覆于碳钢片表面, 此外溶液中大量的Ca2+会富集在金属表面出现阳极极化现象, 使腐蚀速率降低。另外, 在加入3326型缓蚀剂的条件下, 当水样中存在一定质量浓度的碱度, Ca2+质量浓度的高低对缓蚀效果的影响不大, 缓蚀效率均较高。
3 结论
a.Cl-, SO42-及p H值对炼油回用水的腐蚀速率影响较大, 加入3326型无磷缓蚀剂后, 腐蚀速率均大幅降低。当Cl-质量浓度低于1 000 mg/L, SO42-质量浓度低于2 350 mg/L, p H值为5.5~9.5时, 缓蚀剂均表现出较强的缓蚀效果。该缓蚀剂对SO42-的缓蚀效果要高于对Cl-者。
b.当Cl-与SO42-共同存在时, SO42-对Cl-的腐蚀有一定促进作用;对于低硬度高碱度及高硬度高碱度水质, 该缓蚀剂均能表现出较高的缓蚀效果;而对于低碱度水质, 该新型水处理剂的缓蚀性能欠佳, 因此在使用过程中应注意对碱度的控制。
参考文献
[1]张慧鑫, 包伯荣, 葛红花, 等.一种低磷阻垢剂缓蚀的缓蚀性能[J].腐蚀与防护, 2006, 27 (12) :611-613.
[2]Baraka S, Sorbie K S, Poisson N, et al.Application of environmentally friendly scale inhibitors in carbonate core ooding experiments[C]//International Symposium of the Society of Core Analysts:Abu Dhabi, 2008:29.
[3]苏文娜, 靳晓霞, 滕厚开.环境友好型缓蚀剂的研究进展[J].工业水处理, 2009, 29 (3) :16-18.
[4]黄洁, 张忠智, 季凌.炼厂外排污水回用于循环冷却水腐蚀影响因素初探[J].工业水处理, 2002, 22 (2) :8-11.
[5]殷勤.玉米深加工企业再生水回用于循环冷却系统的可行性研究[D].北京:中国环境科学研究院, 2011.
[6]张禺页, 侯盾, 李雨松, 等.污水回用于循环冷却水系统腐蚀影响因素的研究[J].工业水处理, 2001, 21 (3) :1-3.
[7]赵景茂.碳钢在NaHCO3-NaCl体系中的局部腐蚀行为与机理研究[D].北京:北京化工大学, 2001.
[8]曲秀华, 许淳淳, 吕国诚, 等.低硬度循环冷却水中Cl-、SO2-4及水处理剂对304不锈钢腐蚀行为的影响[J].中国腐蚀与防护学报, 2009, 29 (3) :187-190.
[9]姜涛.碳钢在碱性溶液中孔蚀电化学研究[D].北京:北京化工大学, 2000.
[10]胡艳华, 郦和生.Ca2+浓度和碱度对循环水结垢和腐蚀的影响[J].石化技术, 2012, 19 (2) :9-11.
炼油厂污水回用处理探讨 篇2
一、炼油厂污水的特点
炼油厂的污水中汇集了常减压、电脱盐与催化裂化等工作程序产生的废弃水, 其中包含了乳化油、悬浮油和溶解有机物等多种物质。
二、炼油厂污水的治理现状
炼油厂污水一般的处理工艺是:
含油污水→集水池→平流式隔油池→调节池, 聚合氯化铝, 工业风→浮选池→生化曝气池→排放→净化水装置源水。
各个生产工序所产生的污水全部集中到到集水池中, 再通过提升泵转至隔油池。
污水在经过隔油处理后, 流入调节池中, 调节池的水力停留10小时后, 来调节水质和水量, 并且在池中借助工业风开展预曝气, 去除硫化物与挥发酚等挥发性污染物。然后, 将水转入浮选池中处理, 并且添加絮凝剂-聚合氯化铝, 并且在污水中添加压缩空气, 让污水中比重在1.0的乳化油浮到水面成为浮渣后去除。
之后, 再将这些污水排入生化曝气池中生化处理, 使用活性污泥法去除污水中的有机污染物, 直至达到相关排放指标。
1. 隔油池处理
一般的隔油池都是平流式隔油池。隔油池中的污水保持缓慢流动状态, 如此一来, 污水中的大颗粒油就因为油水比重差跟水分离, 悬浮至水面, 对这部分使用收油设施回收;而比重>1的颗粒就沉在了池底, 对于这部分应该每隔一段时间进行排泥。
2. 浮选池处理
浮选池所使用的是加压溶气浮选。此工序能去掉污水中的乳化油, 要有效提高去除效果, 需要增加聚合氯化铝, 数量以25-40mg/L为宜。这样会让乳化油的稳定性受到破坏, 并且让微小悬浮物迅速变成大颗粒, 迅速上浮或沉淀。
3. 生化曝气池处理
曝气池使用活性污泥法来处理池中的污水。曝气池主要是利用有氧环境, 使得微生物变成活性污泥来氧化分解有机物, 进而净化污水。
三、炼油厂污水回用处理分析
污水的回用往往需要采用深度处理 (即三级处理) 除掉二级处理 (生化处理) 中没有去除的污染物和COD、BOD、颜色及气味。
1. 炼油厂污水回用处理几种主要形式
(1) 直接回用
这个步骤就是炼油厂最初的污水回用, 是把处理后能达到国家污水排放标准的那部分污水跟新鲜水混合在一起, 用来补充循环系统的水。
(2) 深度处理后回用于循环水
因为将外排污水用在循环水中的效果不太好, 因此, 各炼油厂常常是将污水进行深度处理后, 再用在循环水方面。
(3) 深度处理回用于锅炉水
锅炉系统的补水是炼油生产中用水最多的一项, 并且锅炉系统对于补水的水质要求比较高, 只有将污水深度处理后才能用在锅炉补水上, 才能回用污水。这一部分的重点就是去除水中的氨氮和离子物质, 研究经验表明, 这项处理需要花费较多的成本。但是, 随着膜分离技术制造工艺的逐渐进步, 慢慢延长了运行寿命, 取得的经济效果也越来越明显, 炼油污水深度处理中膜技术地位不断得到提升, 反渗透膜技术变成了炼油污水深度处理回用于锅炉补水的主要技术。
2. 回用水深度处理方法
从原理上看, 深度处理技术主要包括物理、化学及生物处理法。单纯的深度处理技术只能除掉单一的污染物, 只有综合运用几种技术才能使得水质满足相关要求。
(1) 物理处理法
物理处理法主要涉及到沉淀、过滤、吸附、空气吹脱、膜分离等工序。沉淀主要是用来实现固液分离, 最终除去大颗粒悬浮物。过滤是为了澄清水质, 有效的除掉3μm以上的悬浮物。此法中常使用到褐煤、石英砂和活性炭等过滤介质。可以利用活性炭或粘土类材料的巨大表面吸附力, 除掉色度, 降低COD与某些无机离子。污水深度处理中的膜分离技术使用时间并不长, 但是用途却是相当广泛的。
(2) 化学处理法
化学处理法主要有絮凝、化学氧化、消毒、离子交换、石灰处理、电化学和光化学处理等。絮凝是指投加无机或有机化学药剂使胶体脱稳, 去除悬浮物和胶体, 跟沉淀、过滤结合使用。化学氧化能去除COD、BOD、色度等还原性物质, 如O3氧化、H2O2+Fe SO4氧化等, 常与其它方法结合使用。
消毒是指利用C12、Cl O2、O3等杀生剂、UV和电化学方法杀灭细菌、病毒或虫卵。离子交换能去除水中的阴、阳离子, 用于咸水或半咸水脱盐。石灰处理用于沉淀钙、镁离子, 降低水硬度, 防止结垢。电化学和光化学处理能去除水中的难降解物质, 并且常跟化学氧化结合应用。
(3) 生物处理法
生物法被广泛用于污水的深度回用中, 可以有效降解多种污染物, 不仅处理成本不高、运行起来稳定可靠, 还具有很强的抗冲击能力。一般常用到的生物处理法主要有生物过滤法、生物接触法、氧化法与地层生物修复。
摘要：炼油厂的污水回用问题相当重要。本文主要分析了炼油厂污水的特点, 并就炼油厂污水的治理现状进行了分析, 并探讨了炼油厂污水回用处理措施。
关键词：炼油厂,污水,回用,处理
参考文献
[1]黄斌, 张方银.炼油污水深度处理及再利用[J].齐鲁石油化工.1998, 26 (3) :166-169.
再生水回用处理方案研究 篇3
新疆某电厂建设2×350MW间接空冷发电机组, 配2×1200t/h超临界、一次中间再热燃煤锅炉。全厂水源为污水处理厂来再生水。再生水主要水质指标为:溶解固形物1286.6mg/L, 重碳酸根离子333.2mg/L, 氯离子135.4mg/L, 磷酸根离子5.9mg/L, 氨氮26.6mg/L, 钙离子180.4mg/L, 镁离子47.1mg/L。
2 再生水处理系统方案
电厂建设一套再生水处理系统, 根据再生水水质指标, 拟采用以下两种再生水深度处理方案:
方案一:石灰法;方案二:膜生物反应法 (MBR) 。
3 技术比较
3.1 再生水处理系统出水用途
再生水处理系统产水不仅作为循环冷却水系统补充水和机组的工业水, 还用作锅炉补给水处理系统的水源。其用户用水量见表3-1。
3.2 再生水处理系统设计出水水质
由上可知, 锅炉补给水处理系统及循环水系统作为再生水的主要用户, 其对进水的水质要求决定了再生水的处理方案。
3.2.1 锅炉补给水处理系统对进水水质要求
锅炉补给水处理系统采用超滤、反渗透、一级除盐和混床系统, 其中, 反渗透的设计回收率为75%, 被处理水在反渗透内将浓缩4倍。根据再生水水质, 经过膜软件计算, 当反渗透的回收率为75%时, 即使使用阻垢剂也不能阻止磷酸钙和碳酸钙的结垢, 当反渗透的回收率降至70%时, 使用阻垢剂的情况下, 磷酸钙仍有结垢倾向, 所以锅炉补给水处理系统要求必须对原水采取除磷措施。
3.2.2 循环水系统对补充水水质要求
GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定, 再生水作为间冷开式循环系统补充水时, 其总磷应小于1mg/L;根据循环水的运行工况, 其浓缩倍率为4, 经过计算, 磷酸钙和碳酸钙在浓缩4倍的循环水中有严重的结垢倾向, 所以循环水补充水要求必须对再生水采取除磷和降低暂硬措施。
3.3 再生水深度处理方案的选择
综上所述, 再生水深度处理系统不仅要降低再生水的暂硬, 还要有效降低再生水中的总磷, 并且要求磷的残留尽量低 (原水中钙离子含量较高, 达180.4mg/L) , 以便符合后续系统进水水质要求。
3.3.1 石灰法深度处理系统的功能
石灰法主要用作除去原水中的暂时硬度、总磷、重金属离子和悬浮物, 同时辅以杀菌剂, 可以达到有效除去有机物的效果, 能对再生水污染物进行更为全面的净化, 满足设计出水水质要求。其出水水质如下:
碱度≤50mg/L (以Ca CO3计) ;总磷≈0;SS≤2mg/L。
结合再生水水质分析报告和系统设计出水水质得知, 再生水深度处理系统需要除去再生水中的碱度、硬度、总磷, 石灰法正好可以满足这些要求。
3.3.2 MBR深度处理系统的功能
MBR是由高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型污水处理工艺。它采用膜分离取代传统的重力沉降过程, 实现了高效的固液分离效果。MBR对水中COD、BOD、SS、氨氮的去除效果可以达到90%、93%、95%和90%, 但是它只有在一定氨氮含量的情况下才能部分除去碱度。采用生物法除磷时, 磷一般以生物质的方式储存在污泥中, 最终通过排泥才能除去, 而MBR的特点是泥龄长, 排泥量少, 反而不利于磷的排出, 造成磷在水中二次溶解, 最终除磷效果一般;而且MBR不能除去硬度, 所以MBR方案不能很好满足锅炉补给水处理系统和循环水系统的补水要求。
3.3.3 再生水处理方案的选择
综上所述, 石灰法处理系统能有效去除再生水中的暂硬、总磷、重金属离子和悬浮物, 满足后续水处理系统的运行要求, 而MBR法只能除去部分碱度, 不能有效除去再生水中的总磷, 造成后续反渗透设备易结垢, 回收率降低等, 故推荐再生水采用石灰法深度处理方案。
具体工艺流程如下:污水厂来再生水→机械搅拌加速澄清池→双室过滤器→循环水系统和补给水处理系统
4 经济比较
方案一初投资约580万元, 年运行费用约70万元;方案二初投资约950万元, 年运行费用约139万元。
5 结论
在技术上, 方案一比方案二更能有效去除再生水中的暂硬、总磷、重金属离子和悬浮物, 满足后续水处理系统的运行要求。
在经济上, 方案一比方案二节省投资约370万元, 而且其运行费用远低于方案二。
综上所述, 方案一在技术上可行, 在经济上合理, 因此本工程的再生水推荐采用石灰软化处理方案。
摘要：新疆某电厂采用再生水作为全厂用水水源, 本文根据再生水水质, 结合锅炉补给水处理系统中反渗透装置的运行要求, 将石灰法和膜生物反应法 (MBR) 进行技术经济综合比较, 确定一种技术可靠、经济合理的再生水回用处理方案。
关键词：再生水,石灰法,MBR,磷酸钙垢,碳酸钙垢
参考文献
[1]戴建强, 郑敏.城市中水回用于电厂循环冷却水的处理技术实例[J].环境科学与管理.2008 (08) :108~111.
炼油回用水论文 篇4
我国是一个水资源短缺的国家, 高耗水量行业发展集中, 生产管理水平低, 生产用水浪费严重。然而人们对于水的思想认识模糊, 缺乏危机感, 节水意识差, 城市生活用水、家庭用水浪费现象普遍。为节约用水, 充分发挥现有水资源的利用率, 有些城市相继指定了中水回收利用的有关规定, 将淋浴、洗涤、盥洗等轻度污染的污水, 经处理后用于冲洗厕所、洗车、绿化等。
1 中水及中水回用的概念
“中水”一词是相对于上水[给水]、下水[排水]而言的。中水回用技术系指将小区居民生活废[污]水 (沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所) 集中处理后, 达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等, 从而达到节约用水的目的。中水因用途不同有3种处理方式:一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中, 即实现水资源直接循环利用, 这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区, 但投资高, 工艺复杂;另一种是将其处理到非饮用水的标准, 主要用于不与人体直接接触的用水, 如便器的冲洗, 地面、汽车清洗, 绿化浇洒, 消防, 工业普通用水等, 这是通常的中水处理方式。第三种是在工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理, 一般会加上混床等设备使其达到软化水水平, 可以进行工业循环再利用, 达到节约资本, 保护环境的目的。
2 中水的水质特征
生活污水包含的主要有害成分为:BOD、COD、悬浮固体、N和P等。小区污水不同于城市污水 (常包括部分工业废水) , 属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为:水质水量变化较大, 属于间歇性排水 (一般早中晚水量较大) , 污染物浓度偏低, 即比城市污水低, 污水可生化性良好, 处理难度小。但是废水的处理也有一定的困难, 因为其水质组成的变化较大[2]。其中最主要的污染物为洗涤用水中含有的磷, 容易造成水体富营养化, BOD、COD也是造成水体污染的重要原因。此外, 还有致病性微生物等。
3 中水回用处理技术与工艺
中水回用处理一般包括初级处理、二级处理和深度处理。初级处理一般为格栅 (也用小孔径毛发收集器, 来截留原水中的毛发等大的颗粒物) 和调节池, 去除水中的大的悬浮颗粒物和均和水质, 以保护后续设备的正常运行。二级处理为主要处理设备, 来处理原水中的可溶性污染物。深度处理以过滤、消毒为主, 保证出水达标。
中水回用的处理技术主要包括生化法、物化法和膜处理法。生化法是利用水中的好氧或厌氧微生物来分解水中的有机物, 有时也联合运用, 以达到净化水质的目的, 以活性污泥法和生物接触氧化法为主。物化法主要有混凝沉淀、过滤、活性炭吸附和离子交换法等, 主要处理优质杂排水。膜处理技术一般采用超滤 (微滤) 或反渗透膜处理, 其优点是SS去除率很高, 占地面积少等优点, 但费用较高。目前常用的是膜生物反应器, 它处理效率高、出水水质好, 设备紧凑、占地面积小, 易实现自动化。
3.1 生化处理技术
3.1.1 生物接触氧化法
这是目前采用较多的工艺, 其主要流程:
原水→格栅→曝气调节池→接触氧化池→二沉池→过滤→消毒→出水
实践证明, 该设施CODCr去除率达90.7%, BOD5去除率达97.4%, SS去除率达97%, NH3-N去除率达70%, PO43--P去除率达85%, 其成本也较合适[1]。
生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池, 是在生物滤池的基础上发展起来的, 是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的生物处理技术, 有以下特点[2]:
1) 具有较高的容积负荷, 处理效率高, 出水效果好;
2) 对冲击负荷有较强的适应力, 不需要污泥回流, 不存在污泥膨胀问题, 运行管理方便;
3) 但是它的填料易于堵塞, 布气、布水不均匀。
采用二级生化处理时, 多采用A/O和A2/O。它不但有很好的脱氮除磷功能, 还能去除一部分有机污染物, 对于轻度污染的废水, 有很好的效果。
3.1.2 生物接触氧化工艺与曝气生物滤池工艺相结合
其工艺主体为:
化粪池→厌氧水解→生物接触氧化→曝气生物滤池→消毒[3]
曝气生物滤池与传统的活性污泥法相比容积小, 占地面积小, 且不需要二沉池, 出水质量高, 运行费用低, 易挂膜, 便于自动控制和后期少等优点, 但是曝气生物滤池对进水SS要求较高, 水头损失较大, 且除磷作用有限, 需要经过一定的预处理或与其他工艺组合使用, 用于污水回用的深度处理, 出水能够达到城镇建设杂用水水质标准 (CJ/T48-1999) 。若建在地下室内, 则空间受限制, 因此需增加中间水池, 使造价增加, 且施工难度大, 工期较长。
3.1.3 CASS工艺
CASS是间歇式活性污泥法的改进工艺, 连续进水, 间断排水, 在一个池内完成水质均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀, 是一个好氧—缺氧—厌氧交替运行的过程, 具有一定的脱氮效果[4]。池内用隔墙隔出生物选择区、兼性区和主反应区, 能够实现同步硝化反硝化。该工艺具有抗冲击负荷能力强、系统运行稳定可靠的特点, 特别适用于以生活污水为原水的小区中水。
3.2 物化处理技术
物化处理工艺是以混凝沉淀和活性炭吸附相结合的基本方式, 主要用于处理优质杂排水, 适用于小型的中水回用工程。主要工艺特点是流程较短, 占地面积相对较小, 管理比较简单, 但处理效果收混凝剂及活性炭种类和数量的影响, 有一定的波动性[5], 其运行费用也较高。其典型处理流程为:
原水→格栅→调节池→混凝沉淀 (气浮) →过滤→活性炭吸附→消毒→出水
原水→格栅→调节池→混凝沉淀 (气浮) →化学氧化→消毒→出水
在处理一些水质较复杂的生活污水时, 使用一种方法很难达到处理效果, 通常会采用生化和物化相结合的方法:
原水→格栅→调节池→生物接触氧化→沉淀→微絮凝→过滤→活性炭吸附→消毒→出水
3.3 膜处理技术
膜生物反应器 (MBR, Membrane Biological Reactor) , 是将生物的降解作用与膜的高效分离技术结合使用的新型水处理工艺。它以膜组件能将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住, 省掉二沉池, 在生物反应器中保持高活性污泥浓度, 减少污水处理设施用地[6], 并保持较高的出水水质, 膜生物反应器被认为是处理灰水工艺稳定, 并能消除病原体的新技术, 它分为浸没式生物反应器、分置是生物反应器和复合式生物反应器。近年来, 已逐步应用于城市污水和工业废水的处理中, 并在越来越广泛的应用于中水回用。MBR法应用于中水回用工程具有去除效率高、出水稳定、处理负荷高、剩余污泥少、操作方便, 占地面积少等特点, 不足之处在于膜表面易形成附着层, 使膜通量下降, 易产生膜污染, 清洗困难, 成本费用高, 在国内应用还不广泛。但由于其对细菌、有机物、氨氮等去除率高, 出水水质稳定, 处理后的水也能满足国家规范再生水做冷水的水质指标标准, 具有推广应用价值。
利用膜技术处理污水一般与其他工艺结合使用, 典型流程如下:
实践证明使用膜处理工艺在运行周期内, 出水CODCr去除率为88%, BOD5去除率95%, SS去除率为99%, 氨氮去除率为91%, 出水水质达到城市污水再生利用城市杂用水标准 (GB/T18920-2002) 的要求。
在国外, 有利用浸没型膜生物反应器的实例, 运行效果不错。浸没式生物反应器膜通量低于关键渗透通量, 但其通常在低压下运行, 较分置式节省。此外, 还有循环垂直流生物反应器, 适用于小规模水处理系统的有益补充。
4 结论
中水回用是实现水的资源化, 减少水污染的有效途径, 实现了经济效益与环境效益的统一。但由于目前人们的资源意识较差, 用水不节约, 相关法律不够完善, 资金及技术方面还不尽如人意, 加上水的价格偏低以及对回用中水的安全性的考虑, 中水回用的推广还未十分广泛。尽管中水回用对于一些地区来说是必要和可靠的选择, 但对于加大中水回用力度还是很有潜力的, 尤其对水资源缺乏的今天有着重要的意义。在国家相关政策及技术的支持和要求下, 中水回用必将成为今后发的趋势。
参考文献
[1]方晓莉, 赵朋.生活污水处理及中水回用工程设计[J].环境工程, 2007, 25 (1) :31-32.
[2]高廷耀, 顾国维, 周琪.水污染治理工程 (第三版) 下册[M].北京:高等教育出版社, 2007.
[3]陈俊, 张学洪, 莉海翔, 等.生活小区中水回用工程[J].水处理技术, 2007, 33 (8) :88-89.
[4]刘庆斌.绿色小区的中水回用[J].环境科学与管理, 2007, 32 (10) :42-44.
[5]龙其锦, 韦正乐.中水回用技术及效益分析[J].广东化工, 2007, 10 (34) :99-100.