焦化廠循環水排污水預處理除硬效果分析

盧書春

（臨渙焦化股份有限公司化產車間，安徽淮北 235141）

循環冷卻水系統的節水主要有兩項措施：通過適當方式提高濃縮倍數；對循環水排污水進行回收處理[1]。循環水排污水直接排放不僅浪費寶貴的水資源還會對周圍的環境造成影響。UF+RO 雙膜法處理工藝在循環水排污水回用處理中具有廣泛應用，循環水排污水水質復雜，對其直接進行反滲透脫鹽處理，容易造成反滲透膜污堵、結垢，降低反滲透性能[2]，因此，前端預處理效果的好壞直接影響膜的使用壽命、產水水質及回收率等。

1 廢水來源及水質水量

本項目廢水來源為某焦化廠循環水排污水，主要來自甲醇車間、動力車間和化產車間，三股廢水總量合計250m3/h，具體水質指標（平均值）見表1。

表1 循環水排污水水質參數表

2 預處理工藝說明

預處理部分主要功能是軟化除硬，因此軟化沉淀系統是核心工藝，本項目軟化沉淀系統由混凝區、絮凝區、斜板沉淀區三部分組成，沉淀區出水自流至中間池，采用HCl 回調至中性后泵送至后續回用處理工藝。流程見圖1。

圖1 預處理流程

3 加藥方式及加藥量的確定

本項目加藥方式主要是指藥劑的選擇、藥劑的投加順序及投加位置，加藥量指的是滿足后續雙膜工藝進水水質要求的最低加藥量，而非指硬度去除達到極限的加藥量。本項目加藥方式及加藥量的確定是在小試的基礎上進行的，小試結果表明：投加化學藥劑NaOH、Na2CO3、PAM 除硬效果好，且藥劑投加量相對較少；NaOH、Na2CO3投加順序不影響除硬效果；NaOH、Na2CO3投加點為混凝區，PAM 投加點為絮凝區，HCl 投加點為中間池，各藥劑投加點均設攪拌機。此外，當廢水pH 調節至11.0～11.5時除硬效果明顯，因此，實際運行過程中，NaOH 投加量以廢水pH 達到該范圍為準。

4 運行結果及分析

本項目開始調試時間為2019年9月，調試過程參考小試結果并根據實際情況靈活調整，9月底運行穩定，最終確定的藥劑投加量為：Na2CO3投加量1.0t/d（約167mg/L），PAM 投加量8kg/d（約1.33mg/L），NaOH 投加量約10t/d，HCl 投加量約10t/d，在該條件下，出水總硬（以CaCO3計）＜80mg/L、總堿（以CaCO3計）＜150mg/L、總鐵＜0.4mg/L，滿足后續雙膜工藝進水水質要求。本論文以2019年10月運行數據為分析對象，具體運行結果及分析如下。

4.1 總硬去除效果

進水總硬不穩定，波動范圍500～900mg/L，平均值約654mg/L，出水總硬相對較穩定，一個月內運行數據均在100mg/L以內，平均值約74mg/L，總硬去除率達88.68%，除硬效果好。分析其原因：進水總硬主要是因來水水質不穩定而波動較大，出水總硬一方面與藥劑投加量有關，另一方面投加絮凝劑PAM 可以有效改善Ca2+、Mg2+離子主要沉淀產物CaCO3、Mg（OH）2的沉淀效果，因此，總硬去除效果好且出水總硬波動幅度較小。

4.2 堿度去除效果

進水堿度不穩定，波動范圍大，平均值約432mg/L，出水堿度相對較穩定，一個月內運行數據均在200mg/L 以內，平均值約149mg/L，堿度去除率達65.51%。分析其原因：進水堿度主要是因來水水質不穩定而波動較大，本項目進水堿度大部分為碳酸氫根堿度，除硬的過程中大部分碳酸氫根堿度以碳酸鈣沉淀的形式被去除，且碳酸氫根堿度在一定程度上減少了Na2CO3的投加量。

4.3 Ca2+離子去除效果

進水Ca2+離子不穩定，波動范圍大，平均值約101mg/L，出水Ca2+離子相對較穩定，一個月內運行數據均在25mg/L 以內，平均值約16mg/L，Ca2+離子去除率達84.16%，Ca2+離子去除效果好，且與總硬去除效果接近。分析其原因：進水Ca2+離子主要是因來水水質不穩定而波動較大，Ca2+離子主要以CaCO3沉淀的方式被去除，常規雙堿工藝形成的CaCO3絮體較小，沉淀不徹底，投加絮凝劑PAM 可以有效改善CaCO3的沉淀效果，因此，Ca2+離子去除效果好且出水Ca2+離子波動幅度較小。

4.4 電導率變化趨勢

進、出水電導率均在一定范圍內波動，且兩者的變化趨勢基本一致，進水電導率平均值約3552μS/cm，出水電導率平均值約4807μS/cm，出水電導率比進水電導率提高35.33%。分析其原因：進水電導率主要是因來水水質不穩定而波動較大，出水電導率提高的主要原因是藥劑尤其是NaOH、HCl的投加，因廢水中Mg2+離子含量較高，因此沉淀最佳pH 為11.0～11.5，導致NaOH 投加量大，相應的HCl 回調投加量大。

5 藥劑成本分析

本項目所投加的藥劑為Na2CO3、NaOH、HCl、PAM，各藥劑的投加量如表2所列，噸水藥劑成本約2.024元。

表2 藥劑投加成本表

參考小試結果并結合理論計算公式，采用雙堿軟化工藝所需投加的藥劑量為Na2CO3投加量1.5t/d（約250mg/L）、NaOH 投加量約11t/d、HCl 投加量約11t/d，藥劑投加成本為：（1.5×2000+11×800+11×200）/（250×24）=2.333 元/t。藥劑投加量降低的主要原因是絮凝劑PAM 的投加可明顯改善CaCO3、Mg（OH）2的沉淀效果，在除硬效果一致的前提下，雙堿的投加量可適當減少，而不是過量投加。

6 小結

預處理除硬效果通過小試確定藥劑投加方式和投加量，同時，控制焦化廠循環水排污水中的堿度可以減少預處理軟化過程中Na2CO3的投加量，軟化后的污水電導率不至于上升太高，鹽酸使用量也會相對減少，藥劑成本得到有效控制，雙膜進水水質仍然能夠得到滿足。