磁翻板液位计在焦化废水中水回用工艺设计

 [摘 要]针对内蒙古某煤化企业产生焦化废水经生化处理后中水的特点，采用“高密度沉淀-多介质过滤-超滤-反渗透”作为主体工艺，对产生的中水进行深度处理后，实现系统回用率100 %的效果，工程设计规模3600 m3/d，本文着重介绍了工程工艺的选择、工程设计参数、设备配置情况。

 

1 工程概况 

1.1 背景介绍 

内蒙古某煤化企业主要从事煤炭、化工产品生产，生产过程中主要产生焦化废水。焦化废水是在煤高温干馏、煤制焦炭、煤气净化、化工产品精制与回收过程中产生的高浓度、难降解、有毒的工业废水[1]。其成分主要取决于原煤性质、碳化温度、生产工艺、煤气净化工艺、焦化产品回收工序和方法等因素[2]。 内蒙古、陕西、新疆等地区为我国煤炭主产区，而这些地区水资源占有量不到全国20 %，水环境容量严重不足，煤化工产业快速发展导致该区域面临地下水过度开采和水环境严重污染的危险[3]，煤化工项目废水95 %回用、“零排放”是未来煤化工行业废水处理的趋势。焦化废水是一种较难处理的工业废水，按国内现有处理工艺很难达到一级排放标准。若根据不同的工业水质要求，将生化处理后废水直接回用，或进行深度处理后回用，既解决了废水外排造成的环境污染问题，又提高了水的重复利用率，进而为焦化废水的零排放创造了有利条件[4]。本文主要针对煤焦化废水经生化处理后，中水回用工艺进行探讨。 

 

1.2 设计水量、水质 

废水总水量3600 吨/天。废水进水水质指标见表1。 

2 处理工艺及流程 

2.1 工艺选择 

目前，对于焦化废水的深度处理工艺主要有生化法、物理吸附法、化学絮凝法、高级氧化法、膜分离法等组合工艺[5]，从实验结果及工程实践来看各有利弊。本工程根据进水水质及出水水质要求，本工程采用“生化出水-高密度沉淀池-多介质过滤-超滤-反渗透-出水”作为主体处理工艺。 

 

2.2 工艺简介 

废水首xianjin入生化废水调节池，调节水量、均匀水质，调节池中的废水经泵提升至高密度沉淀池，向高密度沉淀池投加混凝剂和助凝剂，去除废水中部分有机物，沉淀出水至高密度沉淀池产水池；再经多介质过滤器过滤，去除大部分SS，过滤后进入多介质过滤器产水池；再经超滤装置处理，去除废水中色度、浊度及部分COD，处理后至超滤产水池；再经反渗透装置处理，去除水中溶解性盐类、胶体和大部分有机物杂质，产水至回用水池。高密度沉淀池内污泥经厢式压滤机处理后，上清液至废水收集池，泥饼外运。 

 

3 工程设计 

3.1 调节池系统 

废水首xianjin入调节池，调节水量、均匀水质。生化废水调节池主要用于收集生化产水、废水收集池出水。有效容积500 m3，钢砼结构，池顶为钢筋混凝土结构，在调节池内设置磁翻板液位计1 套，液位计信号与生化废水提升泵连锁。设置潜水搅拌机 1台，加强搅拌功能，防止颗粒物沉淀。 

 

3.2 高密度沉淀池处理系统 

高密度沉淀池共2 座，每座处理规模均为120 m3/h。每座高密度沉池包括前混合区、混凝絮凝区、沉淀区、pH 调节区。高密度沉淀池将混合、絮凝、沉淀分离、pH 调节功能集于一体，各区域均设有排空管，排空废水经地沟收集至地坑后，由自吸泵提升至废水收集池。根据进水水质条件，系统需考虑石灰、碳酸钠、PAM、PAC 的投加。在高密度沉淀池混合区投加石灰、PAC，用于沉淀及形成絮体的架桥，在絮凝区投加PAM、碳酸钠，进行絮体形成及捕集剩余的石灰；在pH 调节区进行zui终pH 调节后进入后续处理工艺。高密度沉淀区的泥水由污泥螺杆泵提升至污泥池，再经污泥池螺杆泵提升至脱水机进行脱水处理。 高密度沉淀池具有一体多区多功能的优势，实现沉淀池，混凝絮凝池，pH 调节池的集成功能，既节省占地又能实现混合、沉淀、调节硬度的功能，为后续工艺减轻悬浮物，硬度等指标负荷。高密度沉淀池产水1 座，有效容积150 m3，钢砼结构，池顶为钢筋混凝土结构，在高密度沉淀池内设置磁翻板液位计 1 套，液位计信号与生化废水提升泵连锁。 

 

3.3 多介质过滤器处理系统 

多介质过滤器主要将沉淀池残留的胶体、悬浮物等小颗粒杂质去除，共5 台，处理规模相同，均为50 m3/h，直径3000 mm，滤料为无烟煤及石英砂，定期进行反洗，采用气水联合反冲洗，反洗废水排至反洗水收集池。多介质过滤器处理后出水至多介质过滤器产水池，产水池有效容积150 m3，钢砼结构，池顶为钢筋混凝土结构，在多介质过滤器产水池内设置磁翻板液位计 1 套，液位计信号与超滤产水提升泵连锁。 

 

3.4 超滤处理系统 

超滤单元主要作用是截留微小颗粒，降低悬浮物和浊度，去除细菌和部分有机污染物等。为保证超滤膜安全、稳定、连续运行，避免超滤膜元件被大颗粒物质堵塞或者被划伤，从而延长超滤膜的使用寿命，为每套超滤膜装置配置 1 套自清洗过滤器，过滤精度100 μm，对原水进一步过滤，截留前段水处理单元可能流失的细小砂砾和大悬浮物，保证超滤膜的安全运行。超滤装置共3 台，处理规模相同，每台 77 m3/h，膜元件水通量不大于 45 L/(m2·h)，超滤膜采用具有良好的抗污染能力和反洗、清洗恢复能力外压式中空纤维超滤膜，设计每30 分钟反洗、快冲一次，反洗水源采用超滤产水，反洗所需压缩空气来自压缩空气储罐。超滤处理后出水至超滤产水池，超滤产水池有效容积150 m3，钢砼结构，池顶为钢筋混凝土结构，在超滤产水池内设置磁翻板液位计1 套，液位计信号与超滤产水提升泵连锁。 为了恢复超滤膜的过滤通量，延长化学清洗周期，在超滤膜反洗时不定期向反洗水中投加化学药剂 NaClO，实现化学加强反洗的作用。 

 

超滤膜在长时间运行后，超滤装置无法通过加强化学反洗恢复过滤通量，此时需要进行化学清洗，在化学清洗水箱中配置化学清洗药剂，一般采用 NaClO，NaOH，HCl 作为超滤化学清洗药剂，用化学清洗泵将药剂送入超滤系统，进行浸泡和循环清洗。

 

3.5 反渗透系统 

反渗透系统主要用于去除水中溶解盐类、胶体、细菌、病毒和大部分有机物等杂质。本工程设置 2 套反渗透装置，处理规模相同，单套进水量为75m3/h，单套产水量为52.5 m3/h，平均运行通量17 L/ m2·h。本工程采用卷式复合结构膜组件，自下而上由三层组成，第一层为聚酰胺材料超薄分离层，约0.2 μm 厚，第二层为聚砜材料多空中间支撑层，约40 m 厚，第三层为聚酯材料增强无纺布，约120 μm 厚。 

 

每套反渗透装置各设置 1 套保安过滤器，确保反渗透装置连续稳定运行。反渗透装置出水至回用水池，回用水池有效容积150 m3，钢砼结构，池顶为钢筋混凝土结构，回用水池设置1 套磁翻板液位计，与回用水池外送提升泵连锁控制。回用水用于锅炉补水、循环水站补水；反渗透装置浓盐水用于湿法熄焦，从而实现废水全部回用的效果。 

 

3.6 污泥脱水系统 

 

本工程设置 1 座污泥收集池，用于收集高密度沉淀池产生的污泥，污泥池设置 1 套磁翻板液位计，2 台潜水搅拌机。污泥池液位计与污泥输送泵连锁。潜水搅拌机加强搅拌功能，防止污泥沉淀。污泥经过污泥输送泵提升至厢式压滤机入口，加入阳离子絮凝剂以调理污泥特性。厢式压滤机产水的上清液及冲洗排水排入废水收集池，泥饼外运。处理后的污泥，含水率不高于65 %。 

 

3.7 加药系统 

本工程根据水质设置的药剂投加装置有：HCl，NaOH，NaClO，还原剂，阻垢剂，石灰，碳酸钠，PAM(阴/阳离子)，PAC的药剂投加储罐及相对应的加药计量泵。 

 

由于本项目来水硬度较高，又有明显结构倾向，因此在高密度沉淀池工艺段投加碳酸钠、HCl 降低硬度，另外再进入反渗透装置设阻垢剂加药点。为防止膜元件被氧化，在反渗透进水管路设置还原剂投加点，投加量根据氧化还原电位自动调整投加量。由于膜系统不可避免存在膜元件污染，从而导致膜通量下降，因此设计超滤化学清洗装置及反渗透清洗装置各1 套。 

 

4 运行费用 

本计算方法按设备每天运行24 h 计算，进水量为150 t/h，产水量为 105 t/h，吨水费用按进水量计算。能耗费为 0.38 元/m3；吨水药剂费0.45 元/m3；按4 班制，每班3 人，按5000 元/月的平均工资标准计算，人工费折合吨水费用为：0.56 元/m3；备品备件维修费(含膜更换费用)为：0.34 元/m3；污泥处置费为1.02 元/m3。合计水费用为：2.75 元/吨。 

 

5 结论 

本工程采用“高密度沉淀-多介质过滤-超滤-反渗透”处理焦化废水经生化处理后的中水，提高中水回用水的品质，从而使70 %的中水回用于锅炉补水，30 %的浓盐水用于熄焦，使产生的废水更有效的用于生产回用而非生产消耗。