王春燕， 朱耀斌

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

根據(jù)陽煤太化新材料有限公司循環(huán)水設計情況，結合園區(qū)目前存在的問題，比較分析不同運行方式的特點，提出了循環(huán)水系統(tǒng)運行方式的優(yōu)化方法，以實現(xiàn)循環(huán)水運行穩(wěn)定，提高經(jīng)濟效益及環(huán)保效益。

循環(huán)水；補水量；水質；穩(wěn)定運行

1 概述

陽煤集團太原化工新材料有限公司園區(qū)水系統(tǒng)設計為零排放。原水經(jīng)沉淀過濾，一部分經(jīng)脫鹽處理后供全園區(qū)循環(huán)用水，另一部分供化學水裝置?；瘜W水供全廠的生產用水及鍋爐用水。全園區(qū)的生產廢水、生活污水及初期雨水進行處理，處理后的合格產水送往中水回用系統(tǒng)，產水補入循環(huán)水系統(tǒng)，達到廢水的循環(huán)利用。水系統(tǒng)產生的濃鹽水送入零排放裝置，零排放產水用于循環(huán)水補水。

1.1 園區(qū)循環(huán)水站介紹

園區(qū)循環(huán)水站有空分循環(huán)水站、凈化合成硝酸硝銨循環(huán)水站、硫酸循環(huán)水站、己內酰胺循環(huán)水站、己二酸循環(huán)水站。

根據(jù)《GB/T50648-2011 化學工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設計規(guī)范》可計算出各循環(huán)水站在濃縮倍數(shù)為5時的需補水量[1]。詳見表1。

由表1可知，園區(qū)循環(huán)水站的設計補水量2 325 t/h；各裝置正常運行時，一般補水量是1 716 t/h。

1.2 循環(huán)水水質標準

參照《GB50050-2007 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》，循環(huán)水具體水質指標如表2[2]。

表1 循環(huán)水裝置循環(huán)量及補水量 t/h

表2 循環(huán)水水質指標

根據(jù)循環(huán)水水質要求，可以確定循環(huán)水補水的水質(濃縮倍數(shù)按5計算)。其中，循環(huán)水中氯離子質量濃度要求≤250 mg/L，則循環(huán)水補水要求氯離子質量濃度≤50 mg/L。以下均以氯離子質量濃度為例進行分析。

1.3 園區(qū)循環(huán)水站補水水源

園區(qū)水系統(tǒng)設計為零排放，故園區(qū)脫鹽水(4J)、生產水脫鹽濃水、三套中水回用產水、生產水脫鹽濃水零排放產水、化學水濃水零排放產水、三套中水回用零排放產水均作為循環(huán)水補水水源。以上系統(tǒng)產水量及產水中氯離子質量濃度見表3。

表3 循環(huán)水站補水水源情況

由表3可知，各裝置產水總量3 872 t/h，超出循環(huán)水站總補水量。若裝置的脫鹽率按90%計，生產水脫鹽濃水、全部零排放產水以及含泥污水的氯離子質量濃度指標超出了循環(huán)水補水要求指標。

2 理想運行方案

2.1 最經(jīng)濟補水方案

若生產水脫鹽裝置不運行，不產生反洗水，則含泥污水產水量612 t/h。從表1～表3看出，3套中水裝置、除脫鹽濃水零排放外的4套零排放裝置以及含泥污水總產量1 717 t/h，基本與循環(huán)水需補水量持平；氯離子質量濃度為78.44 mg/L，超出了循環(huán)水補水氯離子質量濃度指標50 mg/L的要求[3]。

在充分利用了回用水作為循環(huán)水補充水源且滿足循環(huán)水補水氯離子質量濃度要求的前提下，開2套生產水脫鹽系統(tǒng)，產水量330 t/h，脫鹽濃水產水量100 t/h；降低含泥污水回用量至335 t/h，零排放產水不補入循環(huán)水，則循環(huán)水可補水總量1 716 t/h，補水氯離子質量濃度為41.73 mg/L，滿足循環(huán)水補水氯離子質量濃度≤50 mg/L的要求。詳見表4。

表4 最經(jīng)濟循環(huán)水站補水水源情況

2.2 脫鹽水補水優(yōu)先

將循環(huán)水水源之一生產水脫鹽裝置滿負荷運行，保證循環(huán)水水質合格，則脫鹽水及脫鹽濃水產水總量1 724 t/h，已滿足循環(huán)水補水需求；補水氯離子質量濃度為35.47 mg/L，滿足循環(huán)水補水氯離子質量濃度≤50 mg/L的要求。表5為優(yōu)先脫鹽水補入循環(huán)水情況。

表5 優(yōu)先脫鹽水補入循環(huán)水情況

2.3 補水水質最優(yōu)方案

經(jīng)計算，開4套生產水脫鹽系統(tǒng)，零排放產水及含泥污水產水不作為循環(huán)水補水利用，保證循環(huán)水水質最優(yōu)，使循環(huán)水在良性狀態(tài)下運行，則脫鹽水、脫鹽濃水產水及3套中水回用產水總量1 811 t/h，已滿足循環(huán)水補水需求；補水氯離子質量濃度為21.38 mg/L，滿足循環(huán)水補水氯離子質量濃度≤50 mg/L要求。第67頁表6為補水水質最優(yōu)情況。

以上3種方案前提是各裝置產水量及產水水質滿足設計要求，根據(jù)園區(qū)水系統(tǒng)各裝置現(xiàn)狀，循環(huán)水站運行方案需作出適當調整。

表6 補水水質最優(yōu)情況

3 園區(qū)水系統(tǒng)現(xiàn)狀

3.1 園區(qū)水源現(xiàn)狀

目前，園區(qū)水源為應急水源。經(jīng)過統(tǒng)計計算，2017年5月平均指標值見表7。

表7 應急水源2017年5月分析指標

3.2 循環(huán)水補水水源現(xiàn)狀

目前，園區(qū)3套中水裝置、5套零排放裝置及含泥污水裝置，由于來水水質不穩(wěn)定，導致其產水水質、水量均無法滿足設計值。循環(huán)水站補水水源實際情況如表8。

表8 循環(huán)水站補水水源實際情況

4 實際運行方案

為了保障循環(huán)水站良性運行，保證補水水量及水質符合要求，生產水脫鹽裝置需開7套，產水量達1 155 t/h，生產水脫鹽濃水裝置產水350 t/h，含泥污水不補入循環(huán)水量中。此時，循環(huán)水補水總量達到1 797 t/h，滿足補水水量要求。通過計算，補水中氯離子質量濃度為22.44 mg/L，滿足補水水質要求。詳見表9。

表9 循環(huán)水站實際補水方案

5 結論

各循環(huán)水站在濃縮倍數(shù)為5的情況下，可計算出其循環(huán)水定向排污水量及旁濾器反洗排水水量。詳見表10。

表10 循環(huán)水排污水水量 t/h

在今后運行過程中，循環(huán)水站良性運行，兩項循環(huán)水排污水氯離子質量濃度指標控制在250 mg/L，原水氯離子質量濃度指標控制在120 mg/L以下(化學水、生產水脫鹽裝置反洗水氯離子指標與原水一樣)時，含泥污水水量及水質得到有效控制。含泥污水氯離子濃度若接近設計指標，即可參考《理想運行方案》，根據(jù)各裝置實際產水氯離子濃度指標運行循環(huán)水站。表11為含泥污水水源水量及氯離子質量濃度。

表11 含泥污水水源水量及氯離子濃度

循環(huán)水站除了氯離子濃度需時時關注外，還應控制其硬度、Ca2+離子等指標。否則，換熱器等設備出現(xiàn)內部結垢，影響設備換熱效果，提高能耗，降低產能，影響生產裝置長周期穩(wěn)定運行。

循環(huán)水實際運行過程中，應注意保持定向排污，利用旁濾器，優(yōu)化循環(huán)水水質，使循環(huán)水站保持良性運行狀態(tài)。

[1] 中國工程建設標準化協(xié)會化工分會.化學工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設計規(guī)范：GB/T50648-2011[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[2] 中國工程建設標準化協(xié)會化工分會.工業(yè)循環(huán)冷卻水設計規(guī)范：GB50050-2007[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[3] 夏媛,夏榮海,張衛(wèi)寶,等.中水回用于循環(huán)水冷卻水的處理措施和成效[J].中國高新技術企業(yè),2012(29):80-85.