除盐水站浓水回收处理及再回用

Posted 2023-01-12 盐水

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中海石油中捷石化有限公司通过水平衡测试后对企业用水进行了潜力分析及优化方案研究。结合公司实际情况，决定首先实施除盐浓水回收处理及再回用项目，通过利旧原污水处理中水回用系统的部分除盐设施，节省了大量投资。项目完成后，实现了对公司除盐水站所排浓水的回收处理，回用至循环水系统作补水，节约了大量新鲜水，为公司节水减排工作做出巨大贡献。
[中图分类号]X703.1[文献标识码]B[文章编号]1005-829X(2013)07-0094-03
中海石油中捷石化有限公司(简称中捷石化公司)开展的“水平衡测试及节水优化方案研究"项目，目的是对全厂用水进行水平衡测试，对用水数据进行研究分析并提出可行的节水优化方案，降低总体水耗量，提高整体用水水平，以期使企业从管理节水走向系统节水〔1〕，并使用水指标达到国家对炼化企业规定的先进水平。
根据水平衡测试结果，中捷石化公司以把整个工厂用水当成一个水网络的优化配置问题，进行总体规划为思路，尽可能将进入系统的水进行多次利用、清污分流、分散再生、污水回用。中捷石化公司的用水系统优化遵循“整体优化、重点优化、科学优化、分步实施"的原则：
“整体优化"，就是针对企业实施全方位优化，充分考虑部门之间、装置之间、系统之间、本企业与外转供单位之间的用水网络的有机联系，做到全面考虑，合理设计，经济改造。
“科学优化"，就是在实施用水优化过程中，应遵循“水平衡测试———用水优化———污水回用"工作步骤。在水平衡测试完成后进行用水优化设计；用水优化设计要依据水夹点技术和数学规划方法的基本原理，选取适合本企业的方法进行用水系统的网络设计和经济评价；并选择合理的水处理技术，作好污水处理回用导向性方案研究。
“重点优化"，就是对企业的主要用水装置，即关键用水单元，进行用水优化：结合中捷石化公司具体情况，优化循环水系统运行，提高给水系统水的利用率，做好冷凝水的回收，最大限度降低污水处理负荷，进行污水深度处理和中水回用，解决关键问题和主要矛盾。
根据以上优化原则，该厂提出了包括管网系统、制水系统、工艺水系统、循环水系统、蒸汽及冷凝水系统、污水系统、生活水系统在内的7大系统的节水优化方案共计12个，其中制水系统优化方案中有涉及对于除盐水站浓水回收改造的项目。
由于中捷石化公司污水处理装置正值升级改造，部分中水回用设施计划拆除报废，然而考虑到此部分准备拆除的设备才使用1a左右，完全可以再利用于除盐水站浓水回收改造的项目中，并且除盐水站浓水回收处理项目投资小、见效快，节约水量较多，因此，中捷石化公司决定首先对脱盐水站浓水回收处理项目实施改造优化。
1.除盐水站浓水回收处理项目介绍
1.1除盐水站简述
中捷石化公司除盐水站是锅炉装置的配套装置，由1#除盐水站和2#除盐水站组成，年产除盐水210万t，其将来自水场的新鲜水在进行净化、除盐后送往二催、三催和动力锅炉作为锅炉的补给水源。
除盐水站由预处理、反渗透和离子交换三部分组成，1#除盐水站预处理系统由2台石英砂过滤器和2台活性炭过滤器组成，反渗透系统由2台高压泵和2套产水60t/h的RO设施组成，离子交换由2台阳离子交换器和2台阴离子交换器组成。2#除盐水站预处理系统由4台双滤料过滤器组成，反渗透系统由2台高压泵和2套产水60t/h的RO设施组成，离子交换由2台阳离子交换器和2台阴离子交换器和2台混合离子交换器组成。
辅助设施包括预处理的反洗系统(反洗水箱、反洗水泵等)，预处理及混合离子交换器的气洗系统，反渗透膜的清洗系统(清洗箱、清洗泵等)，阳、阴、混合离子交换器的酸碱再生系统(酸碱储罐、酸碱计量箱、射流器及流量检测装置等)，废液中和排放系统(中和水池、废液泵等)。
除盐水站出水满足中压锅炉给水水质要求，浓水则全部排放至厂区消防水池，浓水水质见表1。

1.2原中水回用系统介绍
原中水回用系统为原污水处理装置的一部分，设计处理量为50m3/h，工艺流程为：污水(经生化等处理后)→原水箱→提升泵→多介质过滤器→超滤→中间水箱→增压泵→保安过滤器→反渗透高压泵→反渗透装置→产品水池→回用。
由于公司生产装置新建和扩建后污水量增加，水量波动大、水质波动频繁、污染物成分非常复杂，其中含有大量的油、硫化物、挥发酚等有毒有害物质，COD、BOD和TDS的值也较高，因此出现了生化处理后的污水达不到进中水回用系统要求的现象，故中水回用装置一直未投运，设备闲置，直至公司对污水处理装置升级改扩建，而原中水回用装置占用污水处理装置扩建平面，公司计划对其报废拆除。
1.3除盐水站浓水回收处理采用工艺
为节省投资，在2#水处理站西侧，利用部分原污水中水回用设备(除盐系统)，实施了除盐浓水回收处理项目，其工艺流程为：浓水收集箱(200m3利旧)→增压泵(2台其中1台利旧)→机械过滤器(1台利旧)→中间水箱(利旧)→RO给水泵(1台利旧)→RO保安过滤器(1台利旧)→RO高压泵(1台利旧)→RO装置→RO产水箱(利旧)→回用水泵(利旧)→循环水场。系统设计出水水质见表2。

1.4改造工程介绍
改造内容包括：
(1)原有系统设计配备阻垢剂加药装置，增容后利旧；
(2)原机械过滤器搬迁、利旧；
(3)原有原料水泵搬迁、利旧，并新增1台原料水泵；
(4)原RO给水泵配置设施搬迁、利旧；
(5)反渗透膜系统，搬迁、利旧，新增15只；
(6)新建厂房1座，尺寸为26m×12m×6m。
1.5设备明细
原料水泵：利旧1台，流量120m3/h，扬程0.28MPa；新增1台，流量93m3/h，扬程0.28MPa。
多介质过滤器，利旧1台，D=2600mm，设计正常流量55m3/h，设计正常运行流速10m/h。
RO清洗装置，利旧1套，清洗箱容积3000L，清洗泵流量90m3/h、扬程30m。
RO给水泵，利旧1台，流量60m3/h，扬程38m。
阻垢剂加药装置，利旧1套，额定流量3.8L/h，最大压力760kPa。
压力式保安过滤器，利旧1台，D=600mm，安装滤芯36支，设备运行流量50m3/h，过滤精度≤5μm。
RO高压泵，利旧1台，流量60m3/h，扬程144m。
反渗透装置，利旧1套，膜元件数量45支，每支产水量40m3/h，新增膜元件15支，美国陶氏膜，回收率65%，脱盐率97%。
2.浓水回收处理站运行情况
改造后浓水回收处理站出水水质达到了设计值，满足循环水场补水水质要求。由于催化裂化等生产装置通过技改技措节省蒸汽耗用，除盐水耗用也相应减小，除盐水站进水和所产浓水量变小，约28.28t/h，这些浓水全部进入浓水回收处理站，制取15.55t/h的脱盐水，全部回用至循环水场补水。由于脱盐水水质较新鲜水水质好，可作为循环水补水使用，不仅使循环水浓缩倍数由原来的2.5提高至2.7，还节省了大量的地下水资源。
3.费用
3.1投资费用
设备搬迁及厂房、工程建设费用为29万元，新增设备费用为79万元，合计108万元。
3.2运行成本
运行成本包括电费、药剂(包括阻垢剂、柠檬酸、NaOH)费用、耗件(包括RO膜元件、保安滤芯等)耗损更换费用，全年按300d运行时间计，处理水量为300×24×28.28=203616t。设备全年耗用总功率为75kW，电价为0.65元/(kW.h)；阻垢剂为4万元/t，用量为0.78t/a；柠檬酸为5000元/t，用量为0.08t质量分数为30%的NaOH溶液为800元/t，用量为0.01t；RO膜元件为5200元/支，使用寿命5年；保安滤芯为47元/个，3个月更换一次，每次50支。电费=总功率×使用率/效率×电费=70×0.7×0.65=31.85元/h×24×300=229320元；药剂费用=12×65×40+4×20×5+4×25×0.8=31200+400+80=31680元；维修费用=5200×60/5+4×50×47=62400+9400=71800元；每年总费用=229320+31680+71800=332800元；吨水单耗=332800/203616=1.634元/t。
4.产生效益
除盐水站浓水回收处理项目实施后，可节约新鲜水量15.55t/h，年节水量12.44万t，合计节约新鲜水费用43.54万元。同时，中捷石化公司化学水制水比可从测试期间的1.39下降至1.17，经济效益与社会效益大幅提高。