寧海文， 周 鵬， 何 勇， 謝長(zhǎng)福， 靳延峰

(山西豐喜華瑞煤化工有限公司 山西運(yùn)城 043100)

山西豐喜華瑞煤化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱山西華瑞煤化工公司)利用山西省新絳縣煤化工業(yè)園區(qū)焦化企業(yè)排放的焦?fàn)t煤氣為主要原料生產(chǎn)合成氨和尿素，經(jīng)過2012年節(jié)能挖潛改造后，合成氨和尿素的生產(chǎn)規(guī)模分別達(dá)到229.8 kt/a、385.8 kt/a。在節(jié)能挖潛改造項(xiàng)目實(shí)施過程中，為了節(jié)約水資源，建成1套中水回用裝置，污水處理場(chǎng)處理后的水部分送至中水回用裝置，產(chǎn)生的清水用作循環(huán)水補(bǔ)水，以提高水資源的利用率。

中水回用裝置投入運(yùn)行后，2套反滲透系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱RO系統(tǒng))因進(jìn)水水質(zhì)較差(數(shù)據(jù)見表1)，只能1開1備，系統(tǒng)水處理能力只能達(dá)到約36.5 t/h，產(chǎn)水量約20 t/h，回收率為55%左右。由于RO系統(tǒng)產(chǎn)水率低、回收率差，決定對(duì)中水回用裝置進(jìn)行改造。

1 中水回用系統(tǒng)改造

1.1 進(jìn)水水質(zhì)分析

改造前RO系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

由表1可知：改造前RO系統(tǒng)進(jìn)水含鹽量、總硬度、全堿度均較高，屬易結(jié)垢水質(zhì)；進(jìn)水中殘余有機(jī)物(即COD)含量高，極易在RO膜表面聚集，使出水量降低、進(jìn)水壓力升高，同時(shí)有機(jī)物的清洗難度大，清洗后RO膜恢復(fù)程度差；氨氮對(duì)RO膜材質(zhì)有破壞作用，應(yīng)盡量降低。

表1 改造前RO系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

1.2 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況分析

(1)膜生物反應(yīng)器(MBR)的出水與RO系統(tǒng)進(jìn)水色度差別很小，表明活性炭過濾器中的濾料已失效。

(2)機(jī)械過濾器過濾精度達(dá)不到RO系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求,經(jīng)檢測(cè)SDI15為5～8(指標(biāo)要求SDI15<5)，表明保安過濾器污堵嚴(yán)重。

(3)目前選用的RO膜不適用中水回用系統(tǒng)。

(4)MBR膜過濾精度為10～100 nm，系統(tǒng)出水無需投加聚合氯化鋁(PAC)，而且殘留的PAC會(huì)影響RO膜的性能。

(5)系統(tǒng)配套設(shè)置了在線ORP監(jiān)測(cè)儀，但缺少相應(yīng)的殺菌劑、還原劑投加系統(tǒng)，而臭氧的殺菌效果有限，導(dǎo)致RO膜附著微生物較嚴(yán)重。

1.3 升級(jí)改造內(nèi)容

(1)移除2臺(tái)活性炭過濾器和2臺(tái)石英砂過濾器，剩余1臺(tái)活性炭過濾器和1臺(tái)石英砂過濾器更換新填料，填料的填裝方式為砂層+活性炭(多介質(zhì))。

(2)增設(shè)2套超濾系統(tǒng)，要求超濾系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)到RO膜進(jìn)水預(yù)處理要求。

(3)更換RO系統(tǒng)所有膜元件，選擇中水回用專用RO膜，型號(hào)為TF31-8040。

(4)移除臭氧殺菌系統(tǒng)，投加YNK-200型中水預(yù)處理專用殺菌劑。

(5)系統(tǒng)升級(jí)后，無需投加PAC。

(6)使用YNK-225型阻垢殺菌復(fù)合藥劑，防止膜元件結(jié)垢、污堵，以減少膜清洗頻次。

1.4 改造流程

中水回用裝置現(xiàn)場(chǎng)改造前后的設(shè)備布置見圖1，改造后的中水回用裝置工藝流程見圖2。

圖1 中水回用裝置現(xiàn)場(chǎng)改造前后的設(shè)備布置

圖2 改造后的中水回用裝置工藝流程

1.5 新增設(shè)備及材料

改造后新增了2套超濾系統(tǒng)，主要配置見表2。

表2 新增超濾系統(tǒng)主要配置

2 改造后指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 RO系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

SDI為RO系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)之一，可準(zhǔn)確反映水中懸浮物質(zhì)、膠體等污染物的含量，指標(biāo)要求RO系統(tǒng)進(jìn)水的SDI15<5。增設(shè)超濾系統(tǒng)前后RO系統(tǒng)進(jìn)水SDI15變化情況見表3。

由表3可看出，增設(shè)超濾系統(tǒng)后，大幅降低了SDI值，可有效解決因進(jìn)水水質(zhì)差對(duì)膜元件造成的污染，使RO系統(tǒng)可保持在高回收率下穩(wěn)定運(yùn)行。

表3 增設(shè)超濾系統(tǒng)前后RO系統(tǒng)進(jìn)水SDI15變化情況

2.2 產(chǎn)水指標(biāo)

改造前后產(chǎn)水指標(biāo)見表4。

表4 改造前后產(chǎn)水指標(biāo)

3 經(jīng)濟(jì)核算

改造后，清水產(chǎn)量由20 t/h提高至45 t/h，年增產(chǎn)中水約200 kt。按水價(jià)3.7元/t計(jì)，年節(jié)省水費(fèi)74萬元。

4 結(jié)語(yǔ)

改造前2套R(shí)O系統(tǒng)只能1開1備且產(chǎn)水率低，每月需清洗膜1次。改造后，不僅減少了RO膜的清洗頻次，增加產(chǎn)水量25 t/h，而且使水資源得到了最大限度的利用。