2022年石化行業(yè)廢水排放量占全國工業(yè)廢水總排放量的14.9%，石化企業(yè)生產(chǎn)中循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水耗水量占總量的60%，制備純水耗水量約占30%，剩余工藝用水不足10%，提高企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)和脫鹽水系統(tǒng)回收率是企業(yè)節(jié)水減排的有效措施。通常使用膜系統(tǒng)作為循環(huán)水補(bǔ)水和排污水脫鹽處理工藝，膜處理會(huì)產(chǎn)生大量含有Na+、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、HCO3-等多種離子的濃水，隨著國家環(huán)保要求不斷提升，膜濃水的處理及零排放成為石化企業(yè)水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。膜濃水一般由預(yù)處理、一級處理以及深度處理3個(gè)工藝段組成，其中預(yù)處理目前常采用化學(xué)藥劑沉淀法、離子交換法以及電化學(xué)法等去除水中硬度、堿度以及濁度等污染物質(zhì)。

江蘇某石化企業(yè)使用機(jī)械澄清池工藝對膜濃水進(jìn)行預(yù)處理，通過堿性藥劑和混凝藥劑的作用達(dá)到軟化除濁目的。該工藝實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定，但存在藥劑投加量大、藥劑投加操作復(fù)雜、水質(zhì)水量適應(yīng)性差以及產(chǎn)生的廢物難以處理等問題。造粒流化床工藝近年來被廣泛用于工業(yè)廢水處理、市政飲用水處理、熱電廠循環(huán)排污水處理等諸多領(lǐng)域并取得了良好的處理效果。常用的造粒流化床工藝主要包括用于去除水中硬度、氟以及其他無機(jī)離子的化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒流化床設(shè)備和用于去除水中懸浮物、有機(jī)物等物質(zhì)的循環(huán)結(jié)團(tuán)造粒固液分離流化床設(shè)備。化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒流化床是一種以誘導(dǎo)結(jié)晶為機(jī)理，通過流化床反應(yīng)器進(jìn)行水質(zhì)軟化和去除其他無機(jī)離子的水處理設(shè)備。循環(huán)結(jié)團(tuán)造粒固液分離流化床設(shè)備以結(jié)團(tuán)絮凝機(jī)理為理論基礎(chǔ)，通過流化床裝置對結(jié)團(tuán)絮凝的水力學(xué)、化學(xué)條件等因素進(jìn)行控制，使絮凝顆粒之間有序結(jié)合形成具有良好沉降性能的絮凝顆粒，從而獲得良好的固液分離效果。

使用造粒流化床工藝替代機(jī)械澄清池，對膜濃縮廢水進(jìn)行預(yù)處理并對該工藝的處理效果進(jìn)行研究驗(yàn)證，形成膜濃縮廢水預(yù)處理工程案例。

1、工藝設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模及水質(zhì)指標(biāo)

該企業(yè)進(jìn)廠原水脫鹽水生產(chǎn)工藝中膜系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的膜濃縮廢水量為350m³/h，因此造粒流化床系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理規(guī)模確定為400m3/h。膜濃縮廢水水質(zhì)典型值見表1。

1.2 工藝流程及主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

采用化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒床設(shè)備與循環(huán)結(jié)團(tuán)造粒固液分離流化床設(shè)備聯(lián)用工藝對膜濃縮廢水進(jìn)行處理，水量平衡及工藝流程如圖1所示。

膜濃水由提升泵送至化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒流化床進(jìn)行軟化除硬處理，再進(jìn)入循環(huán)結(jié)團(tuán)造粒固液分離流化床進(jìn)行除濁處理，最終在系統(tǒng)出水管道上加酸調(diào)節(jié)出水pH。主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

造粒流化床處理工藝主要構(gòu)筑物包括化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒流化床設(shè)備和循環(huán)結(jié)團(tuán)造粒固液分離流化床設(shè)備，均為碳鋼材質(zhì)立式柱形容器。將2臺化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒流化床反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行，4臺固液分離流化床反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行（3用1備）。

2、系統(tǒng)運(yùn)行效果及技術(shù)對比分析

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行效果

對處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月的進(jìn)、出水進(jìn)行取樣測定，硬度變化如圖2所示。

系統(tǒng)進(jìn)水總硬度為1818~2000mg/L，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行工況下，出水硬度可穩(wěn)定控制在200mg/L以下，平均去除率約92.8%，出水Ca2+穩(wěn)定在40mg/L以下，出水濁度可持續(xù)穩(wěn)定在3NTU以下。系統(tǒng)進(jìn)水總堿度為787~1101mg/L，出水總堿度為344~744mg/L。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均滿足接管水質(zhì)要求，系統(tǒng)對水質(zhì)及水量變化具有良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

2.2 技術(shù)對比分析

改造前機(jī)械澄清池穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)進(jìn)、出水硬度和堿度變化如圖3所示。系統(tǒng)進(jìn)水總硬度平均值為1802mg/L，出水總硬度平均值為600mg/L；進(jìn)水總堿度平均值為679mg/L，出水總堿度平均值為400mg/L；出水濁度穩(wěn)定在3NTU以下。

綜合改造前后處理工藝的運(yùn)行情況，對比分析結(jié)果如表3所示。

3、結(jié)論

①以化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒流化床和循環(huán)結(jié)團(tuán)造粒固液分離流化床為主要處理裝置的造粒流化床系統(tǒng)在石化行業(yè)中膜濃縮廢水的軟化和除濁處理中應(yīng)用效果良好。該系統(tǒng)具有良好的水質(zhì)、水量適應(yīng)能力，硬度去除率可穩(wěn)定保持在90%以上，出水濁度可穩(wěn)定在3NTU以下。

②工業(yè)企業(yè)膜濃縮廢水預(yù)處理案例中，造粒流化床系統(tǒng)處理負(fù)荷可達(dá)到60~100m3（/m2·h），直徑為2400mm的單體設(shè)備處理水量最大可達(dá)到452m3/h，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，適合推廣使用。（來源：江蘇方洋水務(wù)有限公司）