電化學(xué)污水成套處理技術(shù)(0907)湯

1、循環(huán)水排污水處理回用成套技術(shù)湯小樂 肖東 （北京京潤新技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司 電摘要：焦化、煤化工企業(yè)循環(huán)水排污水、一次ro濃水、離子交換再生水，對其進(jìn)行降硬、降濁、適度脫鹽處理后再回用于循環(huán)水系統(tǒng)作為循環(huán)水補水，替代新鮮水是一種有效地節(jié)水、減排的途徑。采用獨特的成套處理工藝流程，即“三法凈水”技術(shù)與jr-edr（新型頻繁倒極電滲析）技術(shù)相結(jié)合的成套處理技術(shù)工藝，能夠有效的去除水中的硬度、濁度、ss、cod、膠體、重金屬離子、含鹽量等，成套處理工藝具有運行成本低、水回收率高、運行穩(wěn)定等特點，在工業(yè)污水回用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞： “三法凈水” 預(yù)處理 循環(huán)水、

2、ro濃水、離子交換再生水處理回用 jr-edr適度脫鹽設(shè)備 成套技術(shù)1背景焦化、煤化工企業(yè)為了進(jìn)一步實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)節(jié)水、減排的目標(biāo)，將循環(huán)水排污水、一次ro濃水、離子交換再生水等排污水進(jìn)行適度處理后回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為補水，替代部分新鮮水，同時達(dá)到節(jié)水、減排的目的。本文主要介紹“三法凈水”技術(shù)作為一種有效的電化學(xué)預(yù)處理技術(shù)與edr頻繁倒極式電滲析脫鹽技術(shù)組合工藝，可以有效的解決上述污水中存在超標(biāo)部分指標(biāo)，時期使其滿足回用要求，及該工藝在循環(huán)水排污水深度處理回用中應(yīng)用的范圍及實例。2成套技術(shù)研究根據(jù)焦化和煤化工企業(yè)的具體情況，無論是循環(huán)水還是ro濃水、；離子交換再生水回用需要解決的主要指標(biāo)為：硬

3、度（鈣硬、鎂硬）、堿度、濁度、膠體、sio2、cod、重金屬和一、二價可溶性鹽等指標(biāo)，據(jù)此我們把成套技術(shù)的重點放在上述指標(biāo)的處理上。在廣泛調(diào)研、反復(fù)應(yīng)用和總結(jié)各工業(yè)企業(yè)在循環(huán)水排污水和達(dá)標(biāo)排放污水深度處理回用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)以單獨的處理技術(shù)和設(shè)備都不能完成污水回用的任務(wù)，而必須是一套系統(tǒng)組合的工藝流程，所以我們把研究出一套切實可行的成套工藝技術(shù)流程作為我們的工作重點，而不僅僅是局部的、階段性的處理技術(shù)的應(yīng)用。從上述要解決的指標(biāo)分析，去除一、二價可溶性鹽必須使用脫鹽設(shè)備，而脫鹽設(shè)備無論是ro還是edr均是膜設(shè)備，在做污水處理回用時均需要較好的預(yù)處理來作為保護，所以成套處理技術(shù)必須同時兼顧脫

4、鹽設(shè)備的使用環(huán)境和預(yù)處理設(shè)備的可行性。據(jù)我們多年來在不同行業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗看，脫鹽設(shè)備的結(jié)垢是設(shè)備長周期運行的主要部分同類企業(yè)在進(jìn)行達(dá)標(biāo)污水回用時，采用進(jìn)一步生化處理與“雙膜法”脫鹽處理的工藝流程。一方面，在預(yù)處理工藝中期望經(jīng)過進(jìn)一步的生化處理解決達(dá)標(biāo)污水殘留的部分色度、bod、cod、石油類等污染，但由于水質(zhì)本身已經(jīng)過污水處理廠的厭氧、好氧等多級生化處理，水質(zhì)的可生化性較差，再進(jìn)行生化處理效果并不理想，同時，對于水中的重金屬離子、膠體、結(jié)垢性離子等難以去除，達(dá)不到為脫鹽設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理的目的。另一方面，脫鹽處理工藝采用“超濾+反滲透”技術(shù)工藝，對于有深度用水要求的企業(yè)來講（如回用水作為除鹽軟化水）

5、，選用反滲透工藝脫鹽是必然選擇，但對于處理水回用僅作為循環(huán)水系統(tǒng)補水或其它雜用水的企業(yè)來講，將水中的鹽份脫除99%以得到“純水”是完全沒有必要的，而且其作為循環(huán)水系統(tǒng)的補水是具有一定的腐蝕性的，不宜直接補入循環(huán)水系統(tǒng)，還需參雜其它水質(zhì)達(dá)到比較合適的含鹽量再補入循環(huán)水系統(tǒng)，同時，又增加了水質(zhì)的處理成本和總體投資；更為重要的是，反滲透膜由于本身材質(zhì)的特點，其對于污水中的油、cod、細(xì)菌、重金屬離子、膠體、結(jié)垢性離子等指標(biāo)均較為敏感，對進(jìn)水水質(zhì)條件要求較高，一般的簡單預(yù)處理工藝難以達(dá)到其進(jìn)水水質(zhì)要求，尤其是對于cod的控制要求，很多企業(yè)為了能夠達(dá)到反滲透膜的進(jìn)水要求，需要增加流程很長的預(yù)處理工藝，有

6、時甚至是“束手無策”，從而導(dǎo)致一部分企業(yè)的污水回用項目由于投資額度過高或是技術(shù)工藝不可行等問題而不能投產(chǎn)實施。 根據(jù)上述現(xiàn)狀，我們提出一個理念“適度脫鹽”。 用適度脫鹽技術(shù)代替反滲透技術(shù)，其優(yōu)點在于以下幾個方面：1.“處理適度”，處理出水水質(zhì)滿足循環(huán)水系統(tǒng)的補水要求，可直接補入循環(huán)水系統(tǒng)。2.“成本適度”，用較低的運行成本和投資成本達(dá)到處理出水要求。增強了項目經(jīng)濟上的可行性。3.“進(jìn)水要求適度”，適度的進(jìn)水要求而不是苛刻的要求，從而降低了預(yù)處理的難度和工藝要求，增強了項目技術(shù)上的可行性。3.電化學(xué)成套處理技術(shù)介紹 根據(jù)上述分析，選擇“三法凈水”電化學(xué)預(yù)處理技術(shù)與jredr頻繁倒極電滲析脫鹽技術(shù)

7、成套組合工藝，對于工業(yè)企業(yè)循環(huán)水排污水或達(dá)標(biāo)排放污水適度處理回用，在滿足了“適度脫鹽”的理念前提下，充分發(fā)揮了該成套處理技術(shù)的優(yōu)勢。該套工藝已在多家煉化企業(yè)成功推廣應(yīng)用，并取得了良好的效果。以下分別對成套處理工藝中的預(yù)處理技術(shù)和脫鹽技術(shù)進(jìn)行介紹：3.1.“三法凈水”技術(shù)的原理及作用3.1.1技術(shù)原理 “三法凈水”技術(shù)指的是微氣浮氧化法、微電解絮凝法、沉淀過濾法。微氣浮氧化法采用惰性金屬作為電極材料，通過對電極加電并在電場作用下，水分子離解產(chǎn)生h+和oh-并發(fā)生定向遷移，在陰陽兩極分別生成h2和o2。反應(yīng)產(chǎn)生的h2和o2是非常微小的氣泡，可以作為非常良好的載體攜帶水中的雜質(zhì)共同上浮至水面。同時，

8、反應(yīng)新生成的活性o和羥基自由基有著極強的氧化作用，可以氧化水中部分溶解性有機物。微電解絮凝法采用以金屬鐵、鋁為基材的金屬材料作為電極，在直流電的作用下，陽極電解析出fe2+或al3+進(jìn)入水中，再經(jīng)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，與水中溶解的oh-結(jié)合生成fe(oh)3或al(oh)3以及其它單核羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物等，新生成的配合物作為一種高活性的吸附基團，有著極強的吸附性，再利用吸附架橋作用和網(wǎng)捕卷掃作用吸附水中的膠體顆粒、懸浮物、高分子有機物等雜質(zhì)顆粒共同沉降。沉淀過濾法電解絮凝所形成的沉渣密實，澄清效果好，通過沉淀與過濾對反應(yīng)生成的大量絮體進(jìn)行沉淀及機械過濾，其出水濁度可以達(dá)到3

9、ntu以下。3.1.2技術(shù)作用能有效去除水中總硬度、總堿度、濁度、膠體、懸浮物、重金屬離子、cod、油類等，為膜脫鹽設(shè)備提供良好的預(yù)處理，延長膜的使用壽命，減少膜清洗或更換的頻率，降低運行成本。濁度、懸浮物、膠體的去除率在90%以上總硬度、總堿度的去除率在60%以上cod的去除率在30%50% （根據(jù)不同水質(zhì)）油的去除率可達(dá)90%以上總磷的去除率可達(dá)90%以上sio2去除率可達(dá)60%以上fe、mn等重金屬離子，去除率可達(dá)90%以上3.2“三法凈水”一體化設(shè)備根據(jù)“三法凈水”技術(shù)原理設(shè)計的一體化設(shè)備，分為反應(yīng)、沉淀、過濾三個處理單元，并將三個處理單元進(jìn)行合理有效的組合形成鋼結(jié)構(gòu)的一體化整體設(shè)備，

10、具有（1）占地面積小；（2）應(yīng)用范圍廣，進(jìn)水水質(zhì)適應(yīng)性強；（3）可去除的污染物廣泛；（4）適用的ph范圍廣；（5）所形成的沉渣密實，澄清效果好等特點?？赏瑫r去除水中有機物、細(xì)菌、有毒重金屬和其它毒物，降低濁度，可廣泛應(yīng)用于高濁、高硬、含有膠體、sio2、難于生化cod、油、重金屬等水質(zhì)的污水處理，可以作為膜脫鹽設(shè)備有效的預(yù)處理設(shè)備等。3.2.1“三法凈水”一體化設(shè)備在ro、edr脫鹽設(shè)備預(yù)處理中的應(yīng)用3.2.1.1影響膜的因素影響膜的因素可主要分為兩大類：一類是對膜材料本身產(chǎn)生物理和化學(xué)損傷的物質(zhì)，破壞并氧化膜材質(zhì)，使膜本身失效，如溫度、極端酸堿性、余氯、重金屬離子等。另一類是使膜表面結(jié)垢污堵

11、的物質(zhì)，導(dǎo)致脫鹽系統(tǒng)壓差增加，產(chǎn)水率降低，如難溶性的鹽、膠體、濁度、有機物等。達(dá)標(biāo)排放污水及煉化循環(huán)水排污水其水質(zhì)的主要特點是懸浮物、cod、硬度、重金屬離子、膠體物質(zhì)等含量較高，若直接進(jìn)入膜脫鹽設(shè)備必然對膜本身造成嚴(yán)重的影響，所以預(yù)處理工藝主要以降低上述指標(biāo)為目的，既使上述指標(biāo)達(dá)到膜脫鹽設(shè)備的進(jìn)水要求。3.2.1.2 “三法凈水”電化學(xué)技術(shù)在膜脫鹽設(shè)備預(yù)處理中的主要應(yīng)用去除懸浮物和膠體物質(zhì)懸浮物和膠體物質(zhì)是造成膜污堵的重要原因，也是造成sdi超標(biāo)的主要原因。其主要組成為細(xì)菌、粘土、膠體硅、鐵的氧化物、腐植酸產(chǎn)物、高分子有機物等。 對于水中的懸浮物可以通過簡單過濾除去，但對于水中的膠體顆粒則必

12、須經(jīng)過混凝的方法使膠體顆粒增大至幾微米至幾十微米后沉淀濾除。 “三法凈水”一體化設(shè)備即具有絮凝、沉淀澄清、過濾三種作用，可以有效的去除水中的膠體和懸浮物。而且由于其采用微電解絮凝的獨特電化學(xué)處理技術(shù)，具有絮凝效果好，無需藥劑，出水水質(zhì)穩(wěn)定的特點，產(chǎn)生的高效絮凝核比投加的絮凝劑具有更好的絮凝效果，能夠提高對水中膠體物質(zhì)的去除率。去除有機物cod有機物可以在膜表面形成有機物薄膜層，而且由于大部分有機物帶電荷，能夠牢固的吸附在膜的表面。有機物的污染導(dǎo)致膜性能嚴(yán)重?fù)p壞，而且污染后極難于清洗。工業(yè)污水中的有機物種類繁多，成分也非常復(fù)雜，往往是各生產(chǎn)工藝段裝置泄露造成的。根據(jù)其溶解性的不同，可以分為溶解性

13、有機物和非溶解性有機物；根據(jù)其生化性又可分為易于生物降解有機物和難于生物降解有機物。根據(jù)煉化企業(yè)的特點，其排污水中的有機物組分一般以長鏈烴類化合物和苯環(huán)類芳香族化合物為主。生物法對于直鏈烴類化合物可以有較好的處理效果，但對于苯環(huán)類芳香族化合物則處理效果非常差，無法滿足處理要求。對于煉化達(dá)標(biāo)排放污水，由于其已經(jīng)經(jīng)過了污水處理廠多級生化處理，能夠生物法去除的有機物已經(jīng)得到有效去除，一般出水bod/cod的值小于0.3，其水質(zhì)的可生化性很差。再利用生物法處理，其對于cod的去除率較低。而對于煉化循環(huán)水排污水，由于原水中存在大量的殺菌劑，必然會對生物的生長繁殖造成沖擊和影響，利用生物法處理存在菌群生長

14、受限不易掛膜等問題?！叭▋羲奔夹g(shù)中的高效微電解絮凝作用，利用物理化學(xué)的方法無論對于長鏈高分子有機物還是苯環(huán)類芳香烴類有機物都有較好的去除效果，而且與微氣浮氧化作用相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高其對于有機物的去除率。該技術(shù)針對于生化性較差的水質(zhì)尤為適用，去除率在30%以上。難溶性鹽在膜設(shè)備產(chǎn)生的濃水中，難溶性鹽達(dá)到一定濃度時就會析出沉積在膜表面，從而污堵膜。煉化污水中難溶性鹽主要為caco3、caso4、mgco3、mg(oh)2等。對于鈣鎂離子的控制，可根據(jù)lsi指數(shù)來確定原水的結(jié)垢傾向，選擇加酸或是投加阻垢劑來防止結(jié)垢，但實際運行中存在藥劑費用過高的問題。 “三法凈水”技術(shù)的另一大特點就是可以有

15、效的去除水中的硬度，通過調(diào)節(jié)原水ph值形成鈣、鎂離子易于析出的環(huán)境，再利用微電解產(chǎn)生的高效絮凝核吸附鈣、鎂離子化合物顆粒，共同沉降去除，從而保護后續(xù)膜的正常運行。使得膜不易結(jié)垢，減少清洗頻率。重金屬離子影響膜的重金屬離子主要有鐵離子和錳離子。它們與氧氣接觸后會形成非常難溶的鐵錳氫氧化物膠體，在濃水中極易達(dá)到飽和而沉積于膜表面，嚴(yán)重污堵膜。 “三法凈水”技術(shù)在反應(yīng)池中即有加壓溶氧的過程結(jié)合后續(xù)的高效過濾設(shè)備可以有效的去除水中的重金屬離子。其處理出水重金屬離子含量可達(dá)到0.2mg/l以下。sio2膜脫鹽系統(tǒng)對于sio2比較敏感，因為在飽和狀態(tài)下sio2能聚合為非常難溶的膠體硅沉積于膜表面而且無法清

16、洗。sio2在濃水中的濃度允許值取決于其溶解度，而溶解度與水溫、ph值有關(guān)。一般溫度越高溶解度越大，ph值為堿性環(huán)境時sio2為溶解態(tài)硅酸，主要以離子狀態(tài)存在。所以可通過提高水溫，調(diào)整ph值為78來控制sio2，而且利用絮凝也可以去除約40%的sio2?！叭▋羲奔夹g(shù)中高效微電解絮凝作用對sio2的去除率可達(dá)到60%以上。3.3.jredr設(shè)備3.3.1 jredr設(shè)備介紹jredr設(shè)備是由北京京潤新技術(shù)公司研發(fā)的新型頻繁倒極電滲析設(shè)備，它針對于傳統(tǒng)電滲析器的常見問題進(jìn)行改進(jìn)，采用新型半導(dǎo)體復(fù)合材料作為電極，抗腐蝕性強，電極使用壽命長久，并且設(shè)計采用大孔徑中性半透膜，具有較強的耐氧化、耐酸堿

17、、抗腐蝕、抗水解的能力，不易堵塞，抗污染性強，膜的使用壽命長久。而且由于采用了頻繁倒極的運行方式，有效解決了電滲析設(shè)備濃差極化的問題，設(shè)備自動化程度高，運行更加穩(wěn)定可靠。jredr設(shè)備具有進(jìn)水水質(zhì)要求寬泛、膜抗污染性強、運行成本低（噸水耗電0.30.8度）、水回收率高（可達(dá)到75%以上）、脫鹽效果穩(wěn)定、無需阻垢劑還原劑等特點。3.3.2 jredr設(shè)備與ro設(shè)備比較在應(yīng)用于工業(yè)污水脫鹽處理回用領(lǐng)域，jredr設(shè)備與ro設(shè)備相比較具有以下優(yōu)缺點：優(yōu)點; jredr設(shè)備投資低，運行成本低；膜的抗污染性更強，使用壽命更長，膜的更換成本低；水回收率較高，無需超濾設(shè)備作為預(yù)處理，節(jié)省整體投資；與“三法凈

18、水”一體化設(shè)備連用時，無需添加阻垢劑還原劑等。缺點：相對ro其脫鹽率較低，只有70%80%，處理出水水質(zhì)可滿足循環(huán)水補水的要求，但無法作為除鹽水等用水要求較高的水源。 在應(yīng)用于煉化污水脫鹽處理領(lǐng)域，jredr電滲析設(shè)備與ro設(shè)備相比較如下表：jredr設(shè)備ro設(shè)備膜材質(zhì)聚乙烯異相離子交換膜醋酸纖維素(ca)芳香聚酰胺(pa)脫鹽率70%80%96 %以上水回收率75%60%70%抗污染性較好化學(xué)清洗后膜性能恢復(fù)能力強， 較差膜污染后不易清洗恢復(fù) 對進(jìn)水水質(zhì)要求要求較寬泛要求十分嚴(yán)格對預(yù)處理的要求較低，預(yù)處理流程短，常規(guī)預(yù)處理流程即可達(dá)到要求較高，預(yù)處理流程長，常需與超濾設(shè)備連用 運行所需藥劑殺

19、菌劑，酸殺菌劑、還原劑、阻垢劑、酸、絮凝劑運行壓力較低進(jìn)水壓力0.20.3mpa較高1mpa耗電量0.30.8度/噸水2度/噸水直接運行成本電費藥劑費2元/噸水膜更換成本較低更換費用為ro膜的1/31/2較高4.“三法凈水”技術(shù)與jredr成套處理工藝在煉化污水回用領(lǐng)域的應(yīng)用4.1循環(huán)水處理回用應(yīng)用實例石家莊化纖公司循環(huán)水排污水回用工程中石化石家莊化纖公司排水車間循環(huán)水場設(shè)計供水量為20000噸/小時，系統(tǒng)保有水量為8000噸，共有機械通風(fēng)逆流冷卻塔5間，每間冷卻塔處理水量為4000噸/間。目前，循環(huán)水系統(tǒng)排污水量約100m3/h，水質(zhì)問題主要是硬度非常高，含鹽量較高。采用“三法凈水”技術(shù)與j

20、r-edr組合工藝，處理出水回用于廠內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)。裝置占地面積約為130m2。工藝流程處理水量設(shè)計處理水量：100m3/h水質(zhì)指標(biāo)項目單位循環(huán)水排污水一體化設(shè)備出水jr-edr設(shè)備出水總硬mg/l89015040鈣硬mg/l61010020電導(dǎo)率s/cm18861600-2000600-800氯離子mg/l11030運行成本直接運行費用：0.85元/噸水折舊費用：0.25元/噸水維修費用：0.12元/噸水“三法凈水”一體化設(shè)備jr-edr電滲析污水脫鹽設(shè)備4.2達(dá)標(biāo)排放污水處理回用應(yīng)用實例勝利油田石化總廠達(dá)標(biāo)污水回用工程中石化勝利油田石化總廠根據(jù)廠內(nèi)現(xiàn)有污水、循環(huán)水、鍋爐水質(zhì)等實際情況，結(jié)合中石化股份公司污水回用技術(shù)應(yīng)用情況，確定對污水進(jìn)行深度處理，回用于鍋爐補充用水。工藝采用“三法凈水”技術(shù)與uf+ro工藝相結(jié)合的技術(shù)?！叭▋羲碧幚碜鳛槲鬯赜玫念A(yù)處理工藝，處理出水進(jìn)入脫鹽系統(tǒng)進(jìn)行深度脫鹽處理。從而實現(xiàn)污水回用鍋爐的目的。工藝流程處理水量設(shè)計處理水量：80m3/h。水質(zhì)指標(biāo)項目單位達(dá)標(biāo)污水水質(zhì)一體化設(shè)備出水ro出水水質(zhì)硬度mg/l464.5163.61.5濁度ntu10.31.60codmg/l86.250.80.8ph值7.25757電導(dǎo)s/cm1800220018002200