伊犁新天煤化工公司 20 亿 Nm3/a 天然气项目，运行中出现污水处理产水指标 COD 和浊度高的情况，造成生化回用水装置的超滤、反渗透膜严重污染被堵，膜的化学清洗工作量大量增加。导致污水回用水装置一直高负荷运行，外送回用水水质超标的情况。为了降低污水处理装置出水指标、保证生化回用水的进水指标、延长膜的使用寿命、改善生化回用水水质、同时降低回用水装置生产负荷，确保水处理系统安全稳定运行。公司经过市场调研将现有活性焦过滤吸附技术改造为浸没式超滤装置，以减轻污水回用水装置生产压力，进一步改善循环水、生产水水质，从而更好地维持系统的安全稳定运行。
关键词：
超滤 反渗透 活性焦吸附 浸没式超滤 COD 浊度 电导率
1 引言
伊犁新天煤化工公司年产 20 亿 Nm3/a 天然气项目，污水处理装置工艺污水主要来自酚回收装置、低温甲醇洗装置、甲烷化装置、火炬废水；生活污水、厂区地面冲洗水、初期雨水、事故水，以及生化回用装置来的反洗水等含有机污染物。本系统设计处理水量规模为 1 200 m3/h，处 理 水 量 为 887 m3/h，实 际 处 理 最 大 水 量 为980 m3/h。污水处理工艺由四部分组成：第一部分：生化预处理段；第二部分：生化处理段；第三部分：生物强化深度处理段；第四部分：污泥脱水、干化处理段。污水回用装置选用石灰软化、核桃壳过滤器、过滤、反渗透保安过滤器、一级反渗透处理工艺、二级反渗透处理工艺。污水系统运行期间出现出水指标 COD 和浊度高，导致污水回用水装置的膜严重污染被堵，化学清洗工作量大大增加。因此污水系统深度处理段增加浸没式超滤装置。
2 污水处理及回用工艺流程叙述
2.1 污水主要工艺流程简述
污水处理系统由预处理部分、生化处理部分、后处理部分组成，预处理部分流程为：调节池→匀质罐→隔油沉 淀池→隔油气浮池→酸化水解→一级 AO→二级 AO→混凝沉淀→臭氧催化氧化→BAF 曝气生物滤池→活性焦过滤吸附→生化污水回用装置。
2.2 生化回用工艺流程简述
选用石灰软化→核桃壳过滤器→超滤过滤→反渗透保安过滤器→一级反渗透处理工艺→二级反渗透处理工艺（冬季回用水过剩，处理后补入清水池作为生产水使用）。
3 污水处理及回用运行存在的问题
随着化工装置负荷的逐年增加，污水及污水回用装置运行出现了一些问题，污水处理产水浊度和 COD 指标偏高。污水回用装置出现了膜污染和堵塞的情况。循环水水质指标超标。生产水质不良的情况。主要存在的问题如下。
（1）现有的一、二级活性焦吸附装置运行工况不良、运行周期短、运行不稳定，造成污水处理产水浊度和COD指标超标。
（2）污水回用装置的气水反冲洗滤池、核桃壳过滤器、超滤、一级反渗透、二级反渗透等设备运行负荷高、运行能耗高且各设备经常出现污染和堵塞降情况。
（3）污水回用装置核桃壳过滤器、超滤、一级反渗透、二级反渗透运行周期短、设备反冲洗、化学清洗频率增加。设备冲洗、化学清洗水量大。
（4）污水回用化学清洗消耗酸、碱量等化学药剂用量大量增加，化学清洗的药剂由原来的5t/d涨至15t/d。
（5）污水回用装置巡检、反洗、加药、切换设备的工作量增加。
（6）污水回用产水电导率超标，外送回用水水质不合格。各循环水水质电导率上升，现已超过设计指标 10 000 us/cm，为保证循环水水质不要继续恶化，只能加大了循环水的排污量。排 污 量 增 大 后 导 致 含 盐 回 用 装 置 运 行 负 荷增加。
（7）冬季回用水过剩情况。因冬季循环水蒸发量少，回用产水过剩，只能通过二级反渗透处理后送入清水池作为生产水使用。
4 污水处理出水指标 COD 和浊度高原因分析
本装置过滤吸附装置分为一级活性焦过滤吸附和二级活性焦过滤吸附装置，目前活性焦吸附过滤单元存在运行效果差，运行费用高等一系列的问题，做为生化处理的最后一道工序，保证不了污水处理产水指标。造成污水处理出水指标 COD 和浊度高，主要原因有以下几点。
（1）污水处理装置的一、二活性焦过滤吸附间运行工况 COD 去除仅有 50 mg/L 左右，去除率太低，满足不了现有的水质指标。
（2）运行周期 5～7 d，运行周期短，再生操作跟不上，造成部分水走短路未经去除浊度和COD直接送至生化回用装置。
（3）每年需更换活性焦时间长，更换期间水走短路，未经处理，造成生化回用装置进水浊度和COD高。
（4）活性焦采购来源不稳定，运输、存贮、换填等原因，造成运行工况不稳定、产水水质达不到设计要求。
（5）活性焦再生不彻底，运行一段时间后要进行活性焦再生，因采用燃料气热值高温度控制难度大等原因，再生效果差，影响装置长周期稳定运行。
5 技改方案
5.1 浸没式超滤系统和 MBR 系统工艺技术的选择
工艺技术方案的选择根据现场运行实际情况，污水处理出水指标 COD 和浊度高，导致回用水装置的膜严重污染被堵。根据目前存在的问题考虑将活性焦吸附改成出水效果更好、运行更加稳定的膜过滤系统。根据市场调研现有的膜过滤系统主要为浸没式超滤系统和 MBR系统，具体对比见表1。
从技术可行性、实际案例考察来看，将活性焦吸附工艺改造为 MBR 或浸没式超滤，都能保证回用处理反渗透的正常运行，即延长化学清洗周期、减缓膜的老化和脱盐率下降，确保产水量达到设计值和产水水质达到预期。由于处于污水处理装置最末端（装置前端有臭氧氧化+曝气生物滤池），MBR 更多的起到浸没式超滤的作用，而浸没式超滤因设计目的单一、工艺简单，基本不存在改造风险。从工期和投资、运行费用方面比较，浸没式超滤优势明显。
综上所述，采用浸没式超滤的改造能够有效利旧，节省投资和缩短工期，技术相对可靠，能确充分保证回用处理反渗透进水浊度合格。
同时通过提高混凝工艺、臭氧氧化和曝气生物滤池运行效果的方式来满足回用处理反渗透进水的 COD 要求。
5.2 浸没式超滤装置工艺原理
浸没式超滤装置作用是对生化处理出水进行精处理，滤除水中的细菌、污泥、胶体等大分子物质，保证污水处理出水水质合格。
浸没式超滤膜处理原理是膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对污水的净化、分离和浓缩的目的。
5.3 浸没式超滤装置工艺流程概述
来自生化系统的污水，通过曝气生物滤池提升泵进入自清洗过滤器，去除＞300μm 杂质后经进水管线进入浸没式超滤膜池中，通过膜元件去除大分子的颗粒及胶体，透过液经透过液泵抽吸汇集产水管送入清水池。膜池的反洗排水经排水管排至排水沟，在潜水泵作用下进入废水池，经废水泵送往二级生化后混凝系统进行降浊排出系统。浸没式超滤膜系统包括0.5 mm 自清洗过滤器或细格栅和配有自动清洗系统的直接膜过滤工艺。膜系统的出水可以直接作为 RO 系统的进水，超滤膜系统的工艺流程见图1。
技术改造实施经过现场场地踏勘及工艺管线的设计，公司分析研究决定在现有的一级活性焦吸附厂房内安装浸没式超滤装置。制定了技术改造方案。先停运一级过滤吸附装置，二级活性焦吸附装置运行。等新增浸没式超滤装置安装完成投运后，停二级活性焦过滤吸附装置。新增浸没式超滤，利用一级活性焦吸附装置厂房，拆除现有的一级活性焦吸附设备，安装新增浸没式超滤设备。
7 改造后运行效果
见表2。
浸没式超滤清改造投运后，出水指标 COD和浊度明显降低，污水回用装置运行状况很稳定，污水回用水出水浊度可降至＜1 NTU，无超指标现象发生。各循环水站的水质也得到了很好的控制，运行状态好转。污水回用水装置的生产压力明显减少，从而还起到了节能减排的效果。具体效果如下。
（1）污水装置、污水回用装置出水 COD、浊度指标下降明显，远远优于设计指标。
（2）污水回用装置核桃壳过滤器、气水反冲洗滤池、超滤、二级反渗透等设备停用，降低了运行成本，减少了员工的工作量。
（3）污水回用一级反渗透运行周期增加，化学清洗频率减少。改造前一套反渗透装置化学清洗7次/d、改造后2次/d。
（4）污水回用化学清洗消耗酸、碱量等化学药剂用量大量减少。化学清洗的药剂由原来的15 t/d降至4 t/d。
（5）污水回用装置巡检、反洗、切换设备的工作量大量减少。
（6）污水回用回用水电导率指标恢复正常，外送回用水水质合格。循环水水质电导率逐步下降，现已将至 10 000 μs/cm 以内，符合循环水水质控制指标范围内。
（7）解决了冬季回用水过剩问题，因冬季循环水蒸发量少，一级反渗透产水有过剩的情况，经过二级反渗透处理后产水水质达到生产水指标要求后送入清水池做为生产水使用。
浸没式超滤改造投运后，污水处理出水指标 COD 和浊度指标远远优于设计指标。根据生化回用进水设计指标于现污水处理出水指标对比。污水处理产水满足一级反渗透进水水质指标要求。经过车间分析研究决定停运生化回用装置的澄清池、核桃壳过滤器、气水反冲洗池、超滤装置。二级反渗透装置根据回用水系统负荷及一级反渗透产水水质决定是否运行，根据现运行情况分析判断仅在冬季气温低时候循环水蒸发量低的时候投运。改造后工艺流程如下。
污水处理系统流程为：调节池→匀质罐→隔油沉淀池→隔油气浮池→酸化水解→一级AO→二级 AO→混凝沉淀→臭氧催化氧化→BAF 曝气生物滤池→浸没式超滤→生化污水回用装置。
污水回用系统：污水处理产水 → 一级反渗透处理工艺→ 二级反渗透处理工艺（冬季回用水过剩，处理后补入清水池作为生产水使用）。
8 结束语
浸没式超滤自 2021 年 9 月系统大检修投运后污水处理产水水质明显好转，浊度和 COD 指标下降明显，已远超设计最低产水指标。因来水水质好，污水回用运行停运部分设备，运行设备明显减少。污水回用产水大部分作为循环水补水、冬季一部分做为生产水补水。随着回用装置产水水质好转，各循环水水质也逐步好转，电导率指标控制在 10 000 us/cm，已达到循环水设计控制指标以内。减小了污水回用装置的生产压力，改善了循环水、生产水水质。解决了回用装置核桃壳过滤器、超滤、反渗透污染堵塞的问题。
原标题：煤制天然气污水回用污堵问题分析
原作者：李永亭
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