1 項(xiàng)目背景
石油化工資源是人類發(fā)展非常重要的一種資源，給人類社會(huì)帶來了巨大的發(fā)展動(dòng)力，在石油化工產(chǎn)品的化學(xué)加工過程中，勢必會(huì)產(chǎn)生廢水等污染物，其廢水具有成分復(fù)雜、含鹽量高等特點(diǎn)，能夠?qū)ζ渥畲笙薅然赜茫瑢?shí)現(xiàn)廢水零排放的目標(biāo)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2 工程概況
2.2 工藝流程
本工程結(jié)合中試試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)之前的中試工藝路線進(jìn)行了調(diào)整，具體設(shè)計(jì)說明如下：
將濃鹽水通過化學(xué)除硬裝置去除大部分硬度、硅和部分有機(jī)物，之后再經(jīng)過樹脂軟化裝置進(jìn)一步脫硬，以降低后續(xù)工藝裝置結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)；澄清池可高效率的絮凝沉淀水體中顆粒雜志，具有對(duì)進(jìn)水波動(dòng)不敏感、承受較大范圍流量變化的特點(diǎn)，為后續(xù)膜系統(tǒng)提供了有效屏障；針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水TDS 較高的特點(diǎn)，采用 ED 離子膜濃縮裝置對(duì)濃水進(jìn)行濃縮；濃縮產(chǎn)水再經(jīng)過臭氧-活性炭生物濾池吸附裝置去除大部分 COD，最后進(jìn)入反滲透裝置。
ED 濃水再經(jīng)分質(zhì)結(jié)晶裝置形成氯化鈉固體單鹽、硫酸鈉固體單鹽，及少量蒸發(fā)結(jié)晶母液產(chǎn)生的雜鹽。分質(zhì)結(jié)晶裝置產(chǎn)生的冷凝液回用，母液經(jīng)干燥后委托有資質(zhì)的單位處理。
本系統(tǒng)反滲透產(chǎn)生的濃水回到系統(tǒng)調(diào)節(jié)池，產(chǎn)水作為新水供全廠回用，結(jié)晶產(chǎn)生的氯化鈉達(dá)到工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，通過圖 1 所示工藝流程，使?jié)恹}水得到全部消納。
 
2.1 進(jìn)水水質(zhì)
本工程原水來自未經(jīng)生化處理的催化劑廢水，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為 200 m3/h，通過“軟化澄清→ED 離子膜→臭氧活性炭→反滲透”等核心工藝，將產(chǎn)品水回收再利用，供全廠使用；ED 濃水經(jīng)分質(zhì)結(jié)晶裝置形成氯化鈉固體單鹽、硫酸鈉固體單鹽及少量雜鹽，干燥后委托有資質(zhì)的單位處理。通過以上集成處理裝置，實(shí)現(xiàn)濃鹽水全部回收利用。系統(tǒng)進(jìn)水質(zhì)設(shè)計(jì)條件見表 1。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備規(guī)格
3.1 軟化裝置
為降低膜污堵風(fēng)險(xiǎn)，保證濃鹽水反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需對(duì)水中硬度進(jìn)行控制。因此本工程設(shè)置軟化結(jié)晶反應(yīng)池，通過投加石灰和純堿達(dá)到去除水質(zhì)暫時(shí)硬度和永久硬度的目的，同時(shí)，石灰的投入也可起到殺菌消毒的作用，有效防止藻類在后續(xù)沉淀池與濾池中繁殖生長。
 
3.2 高密度澄清池
澄清池設(shè)計(jì)正常進(jìn)水SS≤300 mg/L，短時(shí)內(nèi)進(jìn)水濁度不大于 3000 NTU 時(shí)，出水濁度不大于 10 NTU。
3.3 臭氧-生物炭(O3-BAF)
臭氧-生物活性炭(O3-BAF)深度處理工藝由兩部分組成：臭氧預(yù)氧化和生物活性炭的物理吸附、生物降解。利用臭氧氧化作用，初步氧化分解水中的一部分簡單有機(jī)物及其還原性物質(zhì)，使之變?yōu)镃O2 和H2O，以降低生物活性炭濾池的有機(jī)負(fù)荷，提高活性炭處理能力。活性炭可以富集水中大量的微生物，使微生物在活性炭表面形成生物膜，二者互相促進(jìn)，共同吸收降解低分子有機(jī)物。
 
3.4ED 離子膜濃縮裝置
ED  離子膜技術(shù)在零排放工藝中用于實(shí)現(xiàn)高鹽水的高倍濃縮及提純，利用離子交換膜對(duì)陰陽離子的選擇透過性，在直流電場的作用下，使陰陽離子發(fā)生定向遷移，從而達(dá)到電解質(zhì)溶液的分離、提純和濃縮的目的。系統(tǒng)濃鹽水TDS 可達(dá) 200000 mg/L，且動(dòng)力學(xué)能耗利用率高，處理能耗≤6 kWh/噸水。
 
3.5 RO 反滲透裝置
反滲透裝置是本水處理系統(tǒng)中最主要的脫鹽裝置，利用反滲透膜的選擇透過性除去水中大部分可溶性鹽分、有機(jī)物及微生物等。
 
3.6 分質(zhì)蒸發(fā)結(jié)晶裝置
ED 高濃度鹽濃縮液在本階段依次經(jīng)過硫酸鈉蒸發(fā)段、冷卻結(jié)晶段、氯化鈉蒸發(fā)段、二次結(jié)晶母液處置等階段進(jìn)行分質(zhì)。通過控制硫酸鈉蒸發(fā)段最高溫度約 110~120  ℃，使硫酸鈉析出；經(jīng)過冷卻結(jié)晶段的母液以氯化鈉為主，對(duì)之進(jìn)行低溫蒸發(fā)，可析出氯化鈉；通過控制蒸發(fā)殘液量，可得到較為純凈的氯化鈉。
以上集成處理裝置最終分質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)生的氯化鈉滿足 GB/T5462-2015《工業(yè)鹽》日曬工業(yè)鹽Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，硫酸鈉滿足 GB/T6009-2014《工業(yè)無水硫酸鈉》Ⅲ類一等品標(biāo)準(zhǔn)，分質(zhì)結(jié)晶系統(tǒng)冷凝液TDS≤300 mg/L，可直接回用于工藝洗滌用水，最終實(shí)現(xiàn)資源重復(fù)利用的目標(biāo)。
4 工藝特點(diǎn)
(1)本系統(tǒng)處理的廢水具有含鹽組成復(fù)雜、總鹽濃度高等特點(diǎn)，采用 ED 離子膜工藝包將廢水濃縮至 TDS＞200000 mg/L，大大降低了蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的規(guī)模，從而節(jié)省工程投資和運(yùn)行成本。
(2)活性炭自身比表面積巨大，能夠迅速吸附水中的溶解性有機(jī)物，也能富集水中大量的微生物，這樣在活性炭表面便生長出了具有生物降解和生物吸附雙重作用的生物膜，變?yōu)樯�物活性炭。生物活性炭具有可再生的�?yōu)點(diǎn)，且對(duì)COD 降解的效果顯著。
(3)ED  離子膜技術(shù)在零排放工藝中用于實(shí)現(xiàn)高鹽水的高倍濃縮及提純，該技術(shù)在高濃度鹽水濃縮過程中，依然可保持較高離子動(dòng)態(tài)交換容量及較低的膜面電阻。針對(duì)系統(tǒng)濃鹽水 TDS  達(dá)到 200000  mg/L 的水質(zhì)，處理電耗≤6  kWh/噸水，具有動(dòng)力學(xué)能耗利用率高、處理電耗低的特點(diǎn)。
5 運(yùn)行效果
本工程調(diào)試完成并投產(chǎn)后，運(yùn)行狀態(tài)始終良好，產(chǎn)水連續(xù)外供，水質(zhì)穩(wěn)定可靠。進(jìn)出水水質(zhì)情況見表 7。
 
6 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
經(jīng)實(shí)際測算，本工程總投資 14600 萬元，噸水直接運(yùn)行成本為 19.58 元。
7 結(jié)語
(1)本系統(tǒng)處理的廢水具有含鹽組成復(fù)雜、總鹽濃度高等特點(diǎn)，采用軟化澄清、ED 離子膜、臭氧活性炭、反滲透、分質(zhì)結(jié)晶等作為核心處理工藝，反滲透產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到全廠新水回用標(biāo)準(zhǔn)，污泥經(jīng)干化后定期外運(yùn)，結(jié)晶固態(tài)單鹽作為工業(yè)鹽回用，廢水得以全部資源化利用，真正實(shí)現(xiàn)了廢水的“零排放”。

作者：申校忠