水处理基础知识[1]

. 宁波禾元化学 有限公司水处理基础知识培训教材1版SKCC-007-T-0101第 1 页共90页水处理基础知识1供培训用许胜先孙可峰姜涛版次说 明编制人审核人批准人批准日期编制部门公用工程发布日期实施日期本文件知识产权属宁波禾元化学有限公司所有，未经授权许可或批准，不得对公司以外任何组织或个人提供；任何外部组织或个人擅自获取、使用、转让文件的行为均属侵权。.目 录一系统简介1系统简介32系统设计基础33系统设计原则4二除盐水、凝结水站1水站概述52生产工艺原理63工艺流程说明244主要设备简介255主要控制回路简介316三废排放简介35三循环水场1循环水场概述362技术分类及特点403设计基础464生产工艺原理465工艺流程说明536主要设备简介557主要控制回路简介56四污水处理场1污水场概述572生产工艺原理573工艺流程说明694工艺流程图885三废排放简介90一、一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、介十五、 一、系统简介1 系统简介禾元化学有限公司公用工程水处理系统为年产30万吨聚丙烯50万吨乙二醇项目的配套项目，装置内有除盐水、凝结水站、循环水场以及污水处理场。除盐水、凝结水站包括除盐水站、凝结水站、给水（及消防）加压站。除盐水站采用反渗透+两级混床处理工艺，水站设计能力为340 m3/h;凝结水站主要通过收集来自主装置的高温凝液，经换热降温后由活性炭+混床处理生产出合格的除盐水，设计能力 为400 m3/h。除盐水站、凝结水站为主装置、高温高压锅炉及化验室提供除盐水，供水压力为0.81.2MPa,出水水质pH值78，电导率0.2s/cm，SiO20.02 mg/L，Na10ug/L,Fe30ug/L,Cu5ug/L,硬度0 mg/L，油0.3mg/L。给水（及消防）加压站为全厂提供生产、生活及消防用水。循环水场主要供给主装置、公用工程及各用户循环冷却用水，统计水量为65960 m3/h，设计规模为68000 m3/h，循环冷却水给水温度33，循环冷却水回水温度43，供水压力0.45MPa，回水压力0.25MPa。循环水系统中氯离子含量600 mg/L。污水处理场包括污水处理系统、雨水系统（1#雨水泵站、2#雨水泵站、雨水检测排放池）污水处理系统处理来自主装置的生产废水,统计水量476.65 m3/h，全厂生活污水统计水量13 m3/h，污水处理厂规模按500 m3/h设计。全厂系统雨水管网采用暗管排水方式，雨水系统设2座雨水提升泵站。1雨水提升泵站设计规模14400 m3/h,2雨水提升泵站设计规模9000m3/h（其中雨水监控设施与2雨水提升泵站合建）.2系统设计基础本系统为宁波禾元化学有限公司年产30万吨聚丙烯50万吨乙二醇项目的配套的公用工程项目，本系统为项目提供全厂生产、生活用水和消防用水，循环冷却水以及全厂污水处理，其设计基础主要依据如下：2.1浙江天圣控股集团有限公司宁波禾元化学有限公司年产30万吨聚丙烯50万吨乙二醇项目可行性研究报告委托书；2.2专利商提供相关技术资料；2.3宁波禾元化学有限公司提供的可行性研究报告基础资料及双方往来传真、会议纪要及电子邮件等。2.4宁波禾元化学有限公司提供的与该项目有关的基础资料。2.5国家、行业、地方有关的标准规范；2.6浙江天圣控股集团有限公司宁波禾元化学有限公司与中国石化洛阳石化工程公司签订的设计合同；2.7 相关会议纪要；3系统设计原则3.1严格遵循国家、行业、地方的法律法规、标准规范和相关规定。3.2给排水及消防设计采用国内外先进可靠的工艺技术，在技术经济上达到世界先进、国内一流的水平。3.3满足安全、卫生、环保的要求，落实环境影响报告书及其批文对环保的要求；遵循项目业主的投资效益和当地的社会效益协调统一、经济效益和环境效益协调统一的原则。在做好主装置设计的同时，注重节能、环保、安全、消防、抗震、劳动安全及工业卫生的配套设计。“三废”排放必须符合国家有关标准的要求。3.4坚持工厂设计模式改革，优化工艺方案，合理设置操作岗位，尽量做到节约占地，节省工程投资、减少定员。3.5采用集中管理监视、分散控制的控制手段，提高自动化水平，降低劳动强度.3.6力求运行可靠，操作简单，维修方便。3.7优化用水工艺，一水多用、重复利用。如采用酸性水汽提净化水替代新鲜水，用作装置注水和洗涤水等。并采用污水回用技术，节约淡水资源，减少排污。3.8设备、材料选型可靠，降低能耗，降低生产成本，节省能源。3.9充分依托利用宁波化学工业区公用工程及辅助设施，以节省工程投资、提高经济效益。3.10“预防为主，防消结合”的消防工作方针，依托工业园区现有消防站. 二、除盐水、凝结水站1水站概述1.1简介除盐水、凝结水站为宁波禾元化学有限公司年产30万吨聚丙烯50万吨乙二醇项目配套的除盐水系统，由中国石化集团洛阳石油化工工程公司设计。站内包括除盐水站、凝结水站，给水（及消防）加压站。除盐水、凝结水站为DMTO等主装置、高温高压锅炉及化验室提供除盐水，给水（及消防）加压站为全厂提供生产生活用水及全厂的消防用水。1.2设计能力1.2.1除盐水站除盐水站设计能力为340m3/h,主要由预处理系统、反渗透装置及二级混床离子交换系统及配套的加药装置以及化学清洗装置组成;其中预处理系统有多介质过滤器、活性炭过滤器、自清洗过滤器组成。本站原水是宁波碧海公司供给的工业水，在原水进入预处理系统前管道中加入絮凝剂，在管道混合器中均匀混合后，水中的胶状物凝聚，降低了悬浮物含量，提高了过滤效果，减轻了反渗透膜污染。预处理出水在列管式换热器中与蒸汽换热后由反渗透高压泵进入反渗透膜除去大部分盐类。反渗透产水在脱碳塔中去除水中的二氧化碳后至中间水池，然后由中间水泵升压至二级混合离子交换器深度除盐后送达除盐水箱。除盐水站内预处理出水水质：SDI4，浊度1NTU,余氯0.1mg/L,Fe0.05 mg/L;混床出水水质：pH 7-8，Cond0.2s/cm, SiO20.02 mg/L，铜5g/L,Fe0.03 mg/L。1.2.2凝结水站凝结水站的设计能力为400m3/h,来自主装置的高温凝液在换热器中与送往用户的二级除盐水换热后，进入凝液缓冲水箱，然后通过凝液提升泵经过除铁过滤器去除水中的水中悬浮物及氧化铁颗粒物质，然后再经过活性碳过滤器，混合离子交换器，到除盐水箱，凝结水站来水指标：总铁250 mg/L，Cond10s /cm，SiO20.1 mg/L，COD10 mg/L，SS5 mg/L；凝结水站产水指标：Cond0.2s/cm, SiO20.02 mg/L，铜5g/L,Fe0.03 mg/L 。 1.2.3给水（及消防）加压站 给水站内生产给水设计规模1850m3/h，正常用水量为1025 m3/h，最大用量为1802 m3/h，生产给水泵的能力为620 m3/h（三用一备）生产水泵0515-P-04AD基本参数：流量Q：620m3/h，扬程H：40m，电机功率：110KW。消防供水系统采用独立的稳高压环状供水系统，系统压力为0.7 1.2Mpa，消防水设计规模450L/S，厂区最大一处消防火灾时用水量450L/S，消防系统保有水量12000 m3，消防水泵设置为一台电动消防泵，两台柴油泵，两台稳压泵，在平时由消防稳压泵维持消防管网压力。本消防水给水泵由1台电动消防给水泵、2台柴油机消防给水泵、2台消防稳压泵组成，基本参数如下：序号位号名称型号单位数量10515-P-01电动消防泵Q=225L/S，H=120m，N=400KW台120515-P-02A/B柴油机消防泵Q=225L/S ，H=120mN=450KW台230515-P-03A/B消防稳压泵Q= 15L/S，H=80m， N=22KW台2生活用水有两台无负压增压泵（一用一备）供给。生活水泵0515-MP-01基本参数：流量Q：40m3/h，扬程H：40m，电机功率：7.5KW。2生产工艺原理2.1除盐水处理单元2.1.1多介质过滤器多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤两种滤料去除原水中的悬浮物，滤料高度为1200mm属于普通快滤设备。主要用于滤除原水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质，保证预处理出水浊度1NTU，保证RO系统进水的污染指数(SDI)4。含有悬浮物颗粒的水在管道混合器中与絮凝剂充分混合，使水中形成胶体颗粒的双电层被压缩。当水从上流经滤料时，水中部分的固体悬浮物进入上层滤料形成的微小孔眼，受到吸附和机械阻留作用被滤料的表层所截留。同时，这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥等作用，就好象在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤着水中的悬浮物质，这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有，而当水进入中间滤层也有这种截留作用，为区别于表面层的过滤，称为渗透过滤作用。此外，由于滤料彼此之间紧密地排列，水中的悬浮物颗粒流经滤料层中那些曲曲弯弯的孔道时，就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触，于是，水中的悬浮物就在滤料表面粘附，即接触过滤 。当胶体颗粒流过多介质过滤器的滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于截留在滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内石英砂及无烟煤层悬浮松动，从而使粘附于石英砂及无烟煤表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。正常情况下，当进出口压差达到一定值时停止运行进行反冲洗，反洗后再通过正洗投入运行，反洗采用反渗透浓水，反洗时，在进水同时送入压缩空气，擦洗滤料，压缩空气强度为1825升/秒米保证了多介质过滤器的反洗质量，有利于排除滤层中的沉渣、悬浮物等，并防止滤料板结，使其充分恢复截污能力。过滤器底部布水装置采用多孔板水帽，内装填料，使用的双层滤料是在过滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤，下部为大比重的小颗粒石英砂。石英砂滤层高度800mm，无烟煤滤层高400mm，这样可以充分发挥整个滤层的效率、提高截污能力保证良好的过滤效果，且不会在反洗过程中出现乱层现象。本装置选用7台多介质过滤器（6用1备），单台正常出力80m3/h，平均运行流速7.0m/h。2.1.2活性碳过滤器活性炭可以吸附水中的有机物、余氯和少量油污，降低COD含量，去除水中的臭味、色度以及残留的浊度，防止余氯对复合膜的氧化。活性碳过滤器运行一段时间后活性炭表面被吸附质所占据，吸附量就达到了极限状态，以后吸附量就不在随吸附质浓度的提高而增加了,这时将通过逆流反洗和气水擦洗的方式把吸附在活性炭表面的，反洗水也是采用反渗透浓水，本装置由5台活性炭过滤器（4用1备），单台正常出力120m3/h，平均运行流速12.0m/h。2.1.2.1 吸附的机理溶质从水中移向固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的结果。引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力。溶质的溶解程度是确定第一种原因的重要因素。溶质的溶解度越大，则向表面运动的可能性越小。相反，溶质的憎水性越大，向吸附界面移动的可能性越大。吸附作用的第二种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或键力所引起。与此相对应，可将吸附分为三种基本类型：交换吸附、物理吸附、化学吸附。在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在，难于区分。2.1.2.2 影响吸附的因素 影响吸附的因素是多方面的，吸附剂结构、吸附剂性质、吸附过程的操作条件等都影响吸附效果。2.1.2.2.1吸附剂的性质由于吸附现象发生在吸附剂的表面上，所以吸附剂的比表面积越大，吸附能力就越强，吸附容量也就越大，因此比表面积是吸附作用的基础，在能满足吸附质分子扩散的条件下，吸附剂比表面积越大越好。例如，粉状活性炭比粒状活性炭性能好，主要原因就在于它的比表面积比粒状活性炭的大。吸附剂的种类不同，吸附效果就不同。一般来说，极性分子型吸附剂易吸附极性分子型吸附质，非极性分子型吸附剂易吸附非极性的吸附质。另外，吸附剂的颗粒大小、孔隙结构及表面化学性质对吸附也有很大影响。2.1.2.2.2吸附质的性质某种吸附剂对不同的吸附质的吸附能力是不同的。吸附质在水中的溶解度对吸附有较大影响。一般吸附质的溶解度越低，越容易被吸附，而不易被解吸。通常有机物在水中的溶解度是随着链长的增长而减小的，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加，因此活性炭在原水中对有机物的吸附容量随着同系物分子量的增大而增加。如活性炭从水中吸附有机酸的吸附容量的次序是：甲酸乙酸丙酸Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+H+Li+（2）弱酸性阳离子交换树脂的选择顺序为： H+Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+ Li+（3）强碱性阴离子交换树脂的选择顺序为： Gr2O72-SO42- Gr2O42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-HsiO3-（4）弱碱性阴离子交换树脂的选择顺序为： OH- Gr2O72-SO42- Gr2O42-NO3-Cl-HCO3-a、软化与除碱 含有硬度成分（Ca2+和Mg2+）的水常用Na和H离子交换器软化。如果原水中碱度不高，软化的目的只是为了降低Ca2+、Mg2+含量，则可以采用单级或二级Na离子交换系统。一级钠离子交换可将硬度降至0.5mmol/L，二级则可降至0.005 mmol/L以下。当原水碱度比较高，必须在降低Ca2+、Mg2+的同时降低碱度。此时，多采用H-Na离子联合处理工艺。当对原水进行除盐处理时，则流程中既要有阳离子交换器，又要有阴离子交换器。以去除所有的阳离子和阴离子。原水依次经过一次阳离子交换器和一次阴离子交换器处理，称为一级除盐。通过一级除盐处理，出水电导率可达10s/cm m以下，SiO20.1mg/L。当处理水质要求更高时，则需要二级复床处理。除盐系统都采用强碱型树脂。弱碱性树脂只能交换强酸阴离子，而不能交换弱酸阴离子（如硅酸根），也不能分解中性盐。但它对OH-的吸附能力很强。因此极易用碱再生，不论用强碱还是弱减作再生剂，都能获得满意的再生效果。因此含强酸阴离子较多的原水，采用弱碱性树脂去除强酸阴离子，再用强碱性树脂去除其它阴离子，不仅可以减轻强碱性树脂的负荷，而且还可以利用再生强碱性树脂的废碱来再生弱碱性树脂，既节省用碱量（25%50%），又减少了废碱的排放量。再生系统有酸、碱贮槽，酸、碱计量箱，再生水泵，酸碱喷射混合器，热交换器及废水中和池所组成。再生剂贮槽容积各两台40m3，并配有卸料泵可进行药品之传送。再生用稀释水由脱盐水供水管线供应，在NaOH 稀释水混合前设有1 套热交换器以维持阴离子再生温度在3040，提高再生效率。废水中和池有效容积按2次再生废水量以上考虑，中和池内设有空气搅拌混合管及酸碱投加管，使再生废水排放能维持在PH：69 之间。再生废水经过PH 调整后以泵提升至污水处理系统。2.1.9自动加氨装置在脱盐水管上投加氨溶液调整pH，以防止后续设备、管道内腐蚀、结垢。本加药装置全套组装在一个平台上，全套加药装置由减速机、搅拌机、搅拌槽、溶液贮液槽、进口液压型计量泵、Y型管式过滤器、控