CN101734816A - 一种循环冷却系统排污水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种循环冷却系统排污水的处理方法，包括电絮凝-沉淀、超滤、反渗透等处理过程。该方法针对化工装置循环冷却系统排污水的特点，采用电絮凝等预处理措施和双膜处理流程，配合超滤出水调酸工艺和反渗透浓水侧反冲工艺，反渗透产水接近一级脱盐水的水质标准，可以直接回用或做进一步的脱盐处理。该处理方法具有处理效果好、运行稳定、工艺简洁、经济可行等特点。

Description

一种循环冷却系统排污水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水的处理方法，特别是涉及一种化工装置循环冷却系统排污水的处理方法。
背景技术
为了提高水资源的利用率，实现节水减排的目标，目前主要采用污水经处理后回用的方法。一般循环冷却系统排污水的处理回用潜力较大，但是对于化工装置的循环冷却系统排污水，由于具有水质差、水质复杂、胶体及阳离子含量高的特点，采用常规的处理方法或或者运行成本昂贵，或者难以实现系统长期稳定运行，其产水水质难以保证，无法实现污水回用和节水减排的目标。
目前，化工装置循环冷却系统排污水(例如烯烃装置循环冷却排污水)，一般直接或经污水处理厂处理后外排。这种做法不仅向外环境排放了大量的化工污水，而且浪费了宝贵的水资源。虽然化工装置循环冷却系统排污水的成分复杂，但其污染物来源比较明确，相对稳定，可以针对性地开发处理工艺，实现水资源的重复利用、减少污染环境。
化工装置循环冷却系统排污水的常规处理方法主要有：(1)采用过滤分离去除大颗粒污染物，然后经过药剂控制，废水重新回到循环冷却水体系。这种方法对换热设备及管路存在腐蚀或结垢隐患，单纯地依靠药剂稳定水质，不仅药剂费用增加，而且水体被进一步污染。(2)循环冷却系统排污水经过加碱或絮凝等方法部分脱盐后回用。这种方法不仅水的回用率低，而且无法去除水中的Cl-等具有腐蚀性的低价态离子，水体存在腐蚀隐患。
膜技术在水处理领域已经得到广泛的应用。现有技术中，针对烯烃等化工装置循环冷却系统排污水一般以超滤、反渗透作为主要处理过程，其膜前预处理一般以过滤分离为主，常见的预处理方法主要有：絮凝沉淀、砂滤、高效纤维过滤、活性炭过滤、多介质过滤等。膜分离技术成功的关键在于采用具有针对性、高效、稳定、简便的预处理技术。
现有技术中，给水排水Vol.33No.22007“UF-RO组合工艺处理循环冷却排污水的研究”，工业水处理，Vol.25No.11Nov.，2005“火力电厂循环冷却排水回用处理工艺研究”，介绍了以超滤、反渗透为主要处理过程，并且采用多种过滤装置作为膜前预处理的技术方法。这些方法虽然具有一定的处理效果，但是由于废水的特性，特别是烯烃装置循环水系统排污水的特性，使得膜前预处理的效果受到很大影响，膜处理系统难以长期、稳定、高效运行。
发明内容
为了提高循环系统排污水，特别是化工装置循环冷却系统排污水的处理回用效果，保证膜分离系统高效、稳定运行，本发明针对污水的特点，采用电絮凝作为膜前预处理，配合超滤出水调酸、反渗透膜浓水侧反冲工艺，实现污水膜处理的高效、稳定运行。本发明循环冷却系统排污水的处理方法是这样实现的：
一种循环冷却系统排污水的处理方法，该方法依次包括以下步骤：
a.电絮凝处理，首先在所述污水中加入碱，调节其pH为10～12；然后在所述污水中通入电流进行电极反应；然后对所述污水进行混凝沉淀、固液分离处理，得到清液；
b.超滤处理，对固液分离得到的所述清液进行超滤处理，得到超滤产水；
c.反渗透处理，在所述超滤产水中加入酸，调节其pH为7～8；然后对所述超滤产水进行反渗透处理，在所述反渗透处理中进行浓水侧反冲洗操作。所述浓水侧反冲洗即冲洗水从反渗透系统的浓水口进入、冲洗反渗透膜表面后从进水口处排出的冲洗过程。
在具体实施时，所述循环冷却系统排污水的COD小于100mg/L、总硬度以CaCO3计小于1200mg/L、钙硬度以CaCO3计小于550mg/L、电导率小于4000μS/cm、总铁小于5mg/L、总硅小于20mg/L。
在具体实施时，在步骤a，加入的碱可以是NaOH或碱石灰，所述电极反应的电压为2～10V、电流强度为10～100A、电极反应停留时间为20～60min；所述固液分离处理采用沉淀池，所述污水在沉淀池中的停留时间为0.5～2h。
在具体实施时，在步骤b，在超滤处理之前对所述清液进行多介质过滤处理，多介质过滤器通常采用石英砂-无烟煤等多种滤料组合的介质过滤器，过滤精度通常为100μm左右；所述超滤处理的过滤周期20～60s，加酸反洗周期1～3h，加酸反洗时间30～60s，加酸反洗水的pH为2～4，加酸浸泡时间1～5min，加酸漂洗时间10～50s，加氯反洗周期1～3h，加氯反洗时间30～60s，加氯反洗水的余氯为7～8mg/L，加氯浸泡时间1～5min，加氯漂洗时间10～50s，前正向冲洗时间10～30s，后正向冲洗时间10～30s。
在具体实施时，在步骤c，加入酸可以是HCl，所述超滤产水在进行反渗透处理之前加入阻垢剂和还原剂，阻垢剂可以选用硅300(GE公司)、还原剂可以选用亚硫酸氢钠；所述浓水侧反冲洗的冲洗周期为2～8h。
本发明的处理方法主要包括膜处理和膜前预处理两个过程，在膜前预处理中有效去除膜污染物，优化膜分离的操作条件，可以实现膜系统的高效、稳定运行。化工装置循环冷却系统排污水中，硬度、铁等含量较高，且含有较高浓度的有机硅污染物，可能存在阳离子表面活性剂，这些污染物可以通过合适的絮凝沉降工艺得以有效去除。本发明采用电絮凝/加碱絮凝的方法，在降低硬度、铁等污染浓度的同时，有效地去除有机硅、阳离子这两种膜处理关键污染物。
污水处理采用超滤/反渗透结合的双膜系统。超滤单元作为反渗透系统的保障处理单元，采用合理的运行参数及化学加强反洗工艺，能够保证超滤系统的长周期稳定运行，并且出水水质稳定；在超滤单元后进行调酸，能够提高超滤的处理效果，充分满足反渗透系统的进水要求。在反渗透处理中增加浓水侧反冲洗过程，可以使膜前端截流的少量污染物通过反冲从进水端排出，对缓解反渗透处理中胶体有机物污染起到作用很大。配合定时正冲工艺，能够实现反渗透系统长周期稳定运行。
本发明的处理方法，预处理单元进水COD的去除率可以达到40％左右、有机硅等胶体的去除率达到60％左右、总铁的去除率达90％左右；超滤产水的SDI值小于3；反渗透产水的各项有机污染物未检出，在原水电导3000μS/cm情况下产水电导小于80μS/cm。整个系统稳定运行周期在1个月以上，通过常规化学清洗，膜系统可以基本完全恢复到初始运行值。该方法能够有效的去除污水中的全部细菌、绝大部分有机污染物、胶体、阳离子及无机离子，产水水质接近一级脱盐水指标，可以直接供给脱盐水站或与新鲜水勾兑后作为工业循环冷却水补充水使用，该方法具有运行成本低、系统运行稳定、产水水质好等特点。
附图说明
图1是循环冷却系统排污水处理方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。
实施例1
1、原水水质
原水为某烯烃厂循环冷却系统排污水，其水质指标见表1：
表1
  分析项目   单位   平均值   最高值   最低值
  pH   8.4   8.5   8.2
  总磷   mg/L   4.3   6.3   0.7
  电导率   μS/cm   2600   3300   2200
  总硬   mg/L以CaCO3计   875   1056   511
  钙硬   mg/L以CaCO3计   440   528   390
  氯离子   mg/L   242   283   131
  硫酸根   mg/L   544   734   235
  总铁   mg/L   1.43   4.16   0.77
  浊度   NTU   6.8   12.0   2.9
  余氯   mg/L   0.04   6.60   0.01
  总硅   mg/L   8.33   15.70   2.20
  COD   mg/L   52   64   33
  含油量   mg/L   N.D.   N.D.   N.D.
  异养菌   个/mL   -   6×103   0
2、预处理过程
采用“电絮凝-沉淀-过滤”流程，进行原水的膜前预处理，预处理装置的运行参数见表2，预处理的产水水质见表3。
表2
Figure G2008102259424D0000041
Figure G2008102259424D0000051
表3
  项目   COD   硬度   总Fe   Si  浊度(NTU)
  进水平均值mg/L   54   740   1.00   18.6  16
  产水平均值mg/L   33   337   0.01   7.2  0.2
  平均去除率％   38   55   89   59  99
3、超滤处理
超滤装置的主要运行参数见表4。
表4
  项目   控制指标
  过滤方式   全量过滤
  通量   80L/m2·h
  运行膜数   1支
  项目   控制指标
  产水量   3.7t/h
  过滤周期   30s
  加酸反洗周期   2h
  加氯反洗周期   2.5h
  回收率   86％
  前正向冲洗时间   20s
  常规上向流反洗时间   45s
  常规下向流反洗时间   20s
  后正向冲洗时间   25s
  加氯反洗时间   45s(反洗水余氯8mg/L左右)
  加氯浸泡时间   1min
  加酸反洗时间   55s(反洗水pH至3.5左右)
  加酸浸泡时间   2min
  加氯漂洗时间   25s
  加酸漂洗时间   25s
  反洗流量设定   9m3/h
经过一个月的运行，超滤装置运行稳定，运行压力保持在0.04～0.06MPa；超滤进水的pH为10左右、浊度0.2NTU左右；超滤产水的COD在30mg/L左右(超滤进水的不溶性COD较低，因此超滤对COD的去除率较低)，SDI值均值为0.99，浊度为0.03～0.05NTU。
4、反渗透处理
反渗透装置主要运行参数见表5。
表5
  项目   控制指标
  产水通量   18L/m2·h
  项目   控制指标
  运行膜数   1支
  产水量   0.7t/h
  冲洗周期   6h
  回收率   70％
  浓水循环流量   7.5t/h
  酸及加入量   盐酸，控制pH7.5左右
  阻垢剂及加入量   硅300(GE公司)，3mg/L
  还原剂及加入量   亚硫酸氢钠，余氯值小于0.1mg/L
反渗透装置的运行压力及TMP相对平稳，TMP维持在0.02MPa左右。连续运行一个月，反渗透装置运行压力及TMP未发生明显变化，整个系统运行稳定，反渗透装置产水水质见表6。
表6
  项目   指标
  产水电导(μS/cm)   45
  系统脱盐率(％)   ＞98
  产水pH   7.2
  产水CODMn(mg/L)   ＜0.2
  浓水CODCr(mg/L)   ＜100
实施例表明：采用本发明的方法处理烯烃装置循环冷却系统排污水，过程简单、产水水质好，并且可以实现长周期稳定运行。

Claims (5)

1.一种循环冷却系统排污水的处理方法，该方法依次包括以下步骤：
a.电絮凝处理，首先在所述污水中加入碱，调节其pH为10～12；然后在所述污水中通入电流进行电极反应；然后对所述污水进行混凝沉淀、固液分离处理，得到清液；
b.超滤处理，对固液分离得到的所述清液进行超滤处理，得到超滤产水；
c.反渗透处理，在所述超滤产水中加入酸，调节其pH为7～8；然后对所述超滤产水进行反渗透处理，在所述反渗透处理中进行浓水侧反冲洗操作。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：
所述循环冷却系统排污水的COD小于100mg/L、总硬度以CaCO3计小于1200mg/L、钙硬度以CaCO3计小于550mg/L、电导率小于4000μS/cm、总铁小于5mg/L、总硅小于20mg/L。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于：
在步骤a，所述电极反应的电压为2～10V、电流强度为10～100A、电极反应停留时间为20～60min；所述固液分离处理采用沉淀池，所述污水在沉淀池中的停留时间为0.5～2h。
4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于：
在步骤b，在超滤处理之前对所述清液进行多介质过滤处理，所述多介质过滤处理的过滤精度为100μm；所述超滤处理的过滤周期20～60s，加酸反洗周期1～3h，加酸反洗时间30～60s，加酸反洗水的pH为2～4，加酸浸泡时间1～5min，加酸漂洗时间10～50s，加氯反洗周期1～3h，加氯反洗时间30～60s，加氯反洗水的余氯为7～8mg/L，加氯浸泡时间1～5min，加氯漂洗时间10～50s，前正向冲洗时间10～30s，后正向冲洗时间10～30s。
5.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于：
在步骤c，所述超滤产水在进行反渗透处理之前加入阻垢剂和还原剂；所述浓水侧反冲洗的冲洗周期为2～8h。
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