电吸附除盐技术在炼油污水回用中的设计应用_崔海云

CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工设计2009,19(6)电吸附除盐技术在炼油污水回用中的设计应用崔海云＊万志强山东齐鲁石化工程有限公司淄博255400黄斌中石化齐鲁分公司研究院淄博255400摘要齐鲁分公司胜利炼油厂第二污水处理场排海水深度处理回用工程在国内首次应用电吸附除盐技术。基于电吸附除盐技术的特点,优化深度处理组合工艺,根据实际运行情况对各单元进行改进,工艺指标达到设计要求。关键词电吸附除盐炼油污水回用在炼化企业中,污水回用的用户主要为用水量较大的循环水系统和锅炉水系统。针对北方水质较硬的特点,炼化企业实现污水回用就必须增设除盐设施,目前除盐技术主要有离子交换除盐工艺、电渗析除盐工艺、反渗透除盐工艺、电去离子技术以及电吸附除盐技术。因受炼油污水水质因素限制,在炼油污水回用领域内应用较为广泛的技术主要为反渗透除盐工艺。近几年来,从反渗透除盐技术在国内多家炼化企业污水回用的实际运行效果来看,存在运行费用高、耐冲击性差、维护管理复杂等缺点。究其原因是:①反渗透除盐装置中的核心部分———反渗透膜的污染得不到完善的解决,需加大清洗维护力度;②因其盐浓度高、有机物难以降解,导致反渗透浓水的处理难以达标排放,成为制约反渗透除盐技术在炼油污水回用应用的瓶颈。电吸附除盐技术是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术。2007年3月,电吸附除盐技术首次应用于炼油污水回用工程,经过两年多的运行,电吸附除盐装置各项运行技术指标均达到设计要求,并且装置所产生浓水水质指标达到国家污水排放二级标准,可直接排放。1电吸附除盐原理及特点1.1原理电吸附除盐技术基本原理是基于电化学中的双电层理论,利用带电电极表面的电化学特性来实现水中离子的去除、有机物的分解等目的。电吸附水处理技术的工作原理示意见图1。图1电吸附水处理原理示意图当含有一定量盐类的水经过由阴、阳电极组成的模块时,在直流电场的作用下,水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移,并被电极(多孔状物质)吸附,储存在电极表面的双电层中。随着离子/带电粒子在电极表面富集浓缩,通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低,从而实现了水的除盐及净化。电极逐渐吸附达到饱和后,出水电导率将升高,系统可进入再生阶段。将直流电源切断,由于直流电场的消失,吸附储存在双电层中的离子就会从电极表面解吸下来。用进水反洗时,解吸下来的离子随水流排出,电极也由此得到再生。离子需要有一个扩散穿越电极材料的过程,所以再生需要一定的时间,当再生排水电导率与进水电导率基本相当时,则可认为再生结束。1.2特点电吸附除盐技术的特点:①电极的吸附材料由非金属多孔状物质制成,能够耐酸、碱和氧化46＊崔海云:高级工程师。1987年毕业于山东建筑大学给水排水专业。现从事给水排水设计工作。联系电话:(0533)7534084,E-mail:cuihy@qpec.cn。DOI:10.15910/j.cnki.1007-6247.2009.06.0092009,19(6)崔海云等电吸附除盐技术在炼油污水回用中的设计应用剂的侵蚀,使用寿命长;②每对电极间距为1～3mm,不使用膜类元件,工作压力小于0.15MPa;③电极间施加的直流电压略大于水的分解电压,吸附在电极中的有机物会被分解掉,因而电吸附时污水中的有机物并不浓缩;④电极材料只有在通电时才具有吸附能力,电极再生时不通电并且使用原水再生,因此排污水中有机物可以达标排放。2工艺流程设计2.1炼油外排污水水质回用要求齐鲁分公司炼油污水经过二级生化处理后的COD约100mg/L,石油类污染物≤5mg/L,悬浮物≤60mg/L,电导率约为1400～3300μs/cm,氯离子及硫酸根离子浓度约为300mg/L。根据目前工业循环水补水水质的现状,确定污水回用到循环水系统需满足以下指标:COD≤30mg/L,电导率≤800μs/cm,氯离子≤100mg/L,硫酸根离子≤100mg/L。2.2电吸附组合工艺流程齐鲁分公司胜利炼油厂第二污水处理场排海水深度处理回用工程,设计规模100m3/h,产水75m3/h。设计针对排污水水质、回用用户要求,结合目前炼油系统污水回用现状以及电吸附除盐技术特点,确定污水回用处理工程主要工艺流程为生物深度处理单元—絮凝过滤单元—电吸附除盐单元。生物深度处理单元采用生物载体流化床(MBBR)工艺,该工艺的实施利用系统原有接触氧化池改造而成。工程为电吸附除盐技术在炼油系统污水回用方面的首次应用,为保证电吸附除盐单元的稳定运行,设计强化了对污水中悬浮物的去除,对生物深度处理单元出水的过滤首先采用流砂过滤+纤维球过滤,可以有效去除污水中悬浮物。并采用过滤精度高的滤芯式保安过滤器,以减少电吸附除盐模块发生污堵。由于污水中的重碳酸根在极板上的吸附和解吸