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磷酸鹽加藥裝置產(chǎn)品優(yōu)化改造說明

2024/2/5 11:14:17　字體：大中小　瀏覽 159

     磷酸鹽加藥裝置產(chǎn)品優(yōu)化改造說明，介紹了原水磷酸鹽加藥裝置系統(tǒng)存在的加藥裝置選取不合理、所加藥劑反應(yīng)時(shí)間較短、藥效難以充分發(fā)揮作用等一系列問題，生產(chǎn)中通過改變加藥裝置的措施方法對(duì)磷酸鹽加藥系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的改造。全自動(dòng)加藥裝置系統(tǒng)改造完成后，提高了磷酸鹽加藥裝置系統(tǒng)的工作效率，保證了藥劑的穩(wěn)定供應(yīng)，促進(jìn)了藥劑充分溶解，穩(wěn)定了磷酸鹽的濃度，節(jié)約了生產(chǎn)用水成本，有效提高了原水的處理效果及處理能力。
     煤化公司是年設(shè)計(jì)能力為30萬t合成氨、58萬t尿素的化工企業(yè)。主要生產(chǎn)裝置有氣化、合成、尿素、鍋爐、水處理等裝置，其中水處理裝置共分為五個(gè)系統(tǒng)，包括原水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)、脫鹽水系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)以及污水處理系統(tǒng)。原水系統(tǒng)運(yùn)行的好壞直接影響到后續(xù)水系統(tǒng)及生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。為了改善原水產(chǎn)水的各項(xiàng)指標(biāo)，保證原水系統(tǒng)的出水水質(zhì)，決定對(duì)原水磷酸鹽加藥裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，其目的是延長磷酸鹽在原水中的反應(yīng)時(shí)間，使其達(dá)到佳的凝聚效果。使原水產(chǎn)水的各項(xiàng)指標(biāo)控制在合格范圍內(nèi)，保證后續(xù)循環(huán)水、脫鹽水、生活水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，終使各生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行。
2工藝流程簡介
     原水系統(tǒng)大處理能力約為1200m3/h，由廠區(qū)附近的水庫供水，原水系統(tǒng)設(shè)有加藥裝置三套、管道混合器二套、氧化反應(yīng)器一套，一體化凈水器四套。其中三套加藥裝置包括磷酸鹽加藥裝置（聚合氯化鋁，簡稱PAC）、助凝劑加藥裝置（聚丙烯酰胺，簡稱PAM）、氧化劑加藥裝置（高錳酸鉀，即KMnO4）。原水工藝流程為：將來自小鶴立河水庫的原水經(jīng)廠外加壓泵站加壓后輸送至凈化站界區(qū)內(nèi)，先經(jīng)1＃管道混合器投加高錳酸鉀氧化后進(jìn)入氧化反應(yīng)器，水中的氨氮及部分有機(jī)物被氧化，從而原水中的BOD、COD、氨氮含量被降低；然后在2#管道混合器中加入聚合氯化鋁、陰離子型聚丙烯酰胺，藥劑和廠外來水在2＃管道混合器中充分混合后進(jìn)入一體化凈水器；再經(jīng)2＃管道混合器投加磷酸鹽和助凝劑混合處理后進(jìn)入一體化凈水器，在一體化凈水器內(nèi)經(jīng)混凝、沉淀、過濾后進(jìn)入生產(chǎn)消防水池儲(chǔ)存，后由生產(chǎn)消防水泵送往廠區(qū)內(nèi)供給脫鹽水、循環(huán)水及生活水等用戶使用。改造前原水處理工藝流程見圖1。

3磷酸鹽加藥裝置改造前生產(chǎn)運(yùn)行情況
3.1磷酸鹽的原理
     我廠使用的磷酸鹽為聚合氯化鋁（PAC），聚合氯化鋁具有吸附、凝聚、沉淀等性能。主要用于污水處理、廢水處理、飲用水處理、循環(huán)水處理等生產(chǎn)水處理。優(yōu)點(diǎn)是用量小，成本低，在水處理行業(yè)是較常用的水處理劑之一，當(dāng)和聚丙烯酰胺配合使用效果更好。其凈化絮凝機(jī)理為：高分子混凝劑溶于水后，會(huì)產(chǎn)生水解和縮聚反應(yīng)而形成高聚合物，這種高聚合物的結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu)，在相聚較遠(yuǎn)的兩個(gè)微粒之間起著粘結(jié)架橋作用，使得微粒逐步變大，變成了大顆粒的磷酸鹽（俗稱鋁礬花），因此這種由于高分子物質(zhì)的吸附架橋而使微粒相互粘結(jié)的過程稱為絮凝。
3.2磷酸鹽加藥裝置存在的問題
     原有磷酸鹽加藥裝置將藥劑加在廠區(qū)原水系統(tǒng)的2#管道混合器處，加藥點(diǎn)與凈水器距離較近（約3m），藥劑與水混合后直接進(jìn)入凈水器進(jìn)行處理，反應(yīng)時(shí)間短，無法完全發(fā)揮磷酸鹽的作用，影響絮凝效果；另一方面攪拌不充分，原有磷酸鹽加藥裝置系統(tǒng)在藥劑攪拌后仍呈黏稠狀，天氣寒冷或濃度過高時(shí)易在管道內(nèi)結(jié)晶，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響藥劑的正常輸送，并且磷酸鹽中經(jīng)常出現(xiàn)大顆粒絮團(tuán)等現(xiàn)象，降低了藥效，絮凝效果不好。
     這樣就直接增加了藥劑使用量，原有磷酸鹽加藥系統(tǒng)為提高絮凝效果，使用無機(jī)高分子磷酸鹽聚合氯化鋁（PAC）與助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）配合使用，藥劑用量大、價(jià)格高，增加了生產(chǎn)成本。

3.3絮凝效果的影響
見表1。
表1處理后原水工藝參數(shù)對(duì)比
項(xiàng)目指標(biāo)值實(shí)際檢測(cè)值
凈水器出水濁度/NTU =3 4.5
COD/（mg·L-1） =20 25
BOD/（mg·L-1） =4 5.1
色度/度 =70 85
NH3-N/（mg·L-1） =1.0 0.85
鐵/（mg·L-1） 0.3 1.20
錳/（mg·L-1） 0.1 0.12
砷/（mg·L-1） 0.01 0.03
鎘/（mg·L-1） 0.005 0.005
處理后的原水水質(zhì)長期不合格，會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的循環(huán)水、脫鹽水及生活水系統(tǒng)，通過表中的數(shù)據(jù)看出，鐵離子和濁度超過正常指標(biāo)很多。

3.3.1鐵離子高的影響
（1）鐵離子超標(biāo)后，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的影響為明顯。鐵離子在水中對(duì)設(shè)備和管道有腐蝕作用，反應(yīng)方程式為：Fe3+與單質(zhì)鐵反應(yīng)生產(chǎn)Fe2+：Fe3++Fe→Fe2+，當(dāng)Fe2+在涼水塔暴空時(shí)與氧反應(yīng)再次生產(chǎn)Fe3+：Fe2++O2→Fe3+如此循環(huán)，造成了系統(tǒng)的腐蝕事故，因此在循環(huán)水中總鐵離子越低越好，一般情況下控制在=0.5mg/L，高不超過1.0mg/L。鐵離子是反映循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的重要指標(biāo)之一，當(dāng)水中含有2mg/L的鐵離子時(shí)，會(huì)使碳鋼換熱器年腐蝕率增加6～7倍，且加劇局部腐蝕。當(dāng)循環(huán)水中鐵離子含量＞0.5mg/L，會(huì)使鐵細(xì)菌繁殖加快，微生物會(huì)大量的附著在換熱器部位的金屬表面上，降低循環(huán)水的冷卻效果，同時(shí)也會(huì)降低緩蝕與阻垢效果；另一方面這些粘泥覆蓋在金屬表面上，會(huì)形成差異腐蝕原電池，引起設(shè)備的電化學(xué)腐蝕。
（2）鐵離子超標(biāo)后對(duì)脫鹽水系統(tǒng)及用戶也會(huì)產(chǎn)生不利影響。當(dāng)原水產(chǎn)生做為脫鹽水給水時(shí)，如果鐵離子以膠態(tài)懸浮體出現(xiàn)的話，它會(huì)從過濾器中漏過而污染陽離子交換樹脂。如果鐵以Fe2+形式交換到樹脂上，隨后被氧化成Fe3+，從而在樹脂顆粒上形成凝膠狀的不溶于水的鐵的氫氧化物。可能交換到樹脂上Fe2+在樹脂的交換基團(tuán)上直接轉(zhuǎn)化為Fe3+，但在再生過程中不能被完全除去而殘留在樹脂中。這樣會(huì)導(dǎo)致離子交換床的運(yùn)行周期短且產(chǎn)水水質(zhì)差，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致樹脂中毒無法再生，降低樹脂使用壽命。水質(zhì)較差的脫鹽水進(jìn)入鍋爐后導(dǎo)致鍋爐腐蝕、結(jié)垢，受熱不均勻浪費(fèi)能源，嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐停車。當(dāng)原水產(chǎn)生做為生活水水源時(shí)，水中鐵離子過高會(huì)引起食欲不振，嘔吐、腹瀉、胃腸道紊亂、大便失常等病癥。

3.3.2濁度高的影響
     增加循環(huán)泵的負(fù)荷，使泵的工作壓力增大；降低冷卻效果，濁度大的水質(zhì)帶走的熱量較差，使降溫效果不明顯，對(duì)產(chǎn)量有一定的影響；同時(shí)對(duì)管道不利，管道內(nèi)沉積占據(jù)了很多雜質(zhì)，影響冷卻水的流量；并且容易損壞水泵葉輪，污泥濁水增大了水泵葉輪的摩擦力，導(dǎo)致水泵的使用壽命，增加生產(chǎn)成本；嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞閥門管線，導(dǎo)致閥門不能正常的開啟，影響工藝控制參數(shù)，從而影響生產(chǎn)。
     而脫鹽水的給水濁度過高，使活性炭過濾器因截留過量的沉渣、懸浮物等機(jī)械雜質(zhì)而板結(jié)，使進(jìn)出口壓差增大，從而影響其正常截污、除氯能力。經(jīng)活性炭過濾器處理的水如濁度超標(biāo)會(huì)使懸浮物微粒會(huì)包圍在離子交換樹脂的顆粒表面、堵塞孔道，從而隔絕了樹脂的離子交換過程，使樹脂受污染，尤以陽樹脂為嚴(yán)重。另外，還會(huì)導(dǎo)致樹脂床壓差增高，影響離子交換周期和產(chǎn)水量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致樹脂破碎。濁度對(duì)飲用水微生物指標(biāo)有明顯的影響。它干擾細(xì)菌和病毒的測(cè)定，更重要的是濁度會(huì)促進(jìn)細(xì)菌的生長繁殖，因?yàn)闋I養(yǎng)物質(zhì)吸附在顆粒的表面上，因而使附著的細(xì)菌較那些游離的細(xì)菌生長繁殖更快。
4磷酸鹽加藥裝置改造
     改造磷酸鹽加藥裝置之前，生產(chǎn)上嘗試提高PAC的加入量，以使原水產(chǎn)生的濁度、色度和鐵離子等指標(biāo)達(dá)標(biāo)濃度，即由2.0×10-6提高至2.5×10-6，起初各項(xiàng)指標(biāo)有所改觀，但是隨著磷酸鹽的加入量逐漸提高，當(dāng)藥劑量濃度提高到3.0×10-6時(shí)水質(zhì)并沒有得到預(yù)期效果，并且沒有充分反應(yīng)的藥劑進(jìn)入凈水器，堵塞濾料孔隙，加大了濾料的反洗率，降低了濾料的使用壽命，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率及水質(zhì)。為使磷酸鹽能充分發(fā)揮其絮凝作用，上半年，我廠與天津某設(shè)計(jì)院經(jīng)過前期調(diào)研與后期實(shí)驗(yàn)后決定，對(duì)原有的原水磷酸鹽加藥裝置進(jìn)行改造，即將磷酸鹽加藥裝置由原來廠區(qū)內(nèi)2#管道混合器處改為廠外加壓泵出口管線處。改造后原水處理工藝流程見圖2。
     12月4日開始在廠外加壓泵站進(jìn)行加藥，將廠區(qū)內(nèi)PAC加藥裝置停運(yùn)，加壓泵站采取臨時(shí)加藥，人工配備濃度為12.5%的PAC溶液，攪拌均勻后用加藥泵將藥液加至廠外加壓泵出口管線處，與水混合后送至廠區(qū)。調(diào)整加藥泵沖程，控制加藥量在50L/h左右（加藥濃度在1.8×10-6～2.0×10-6），加藥濃度與廠區(qū)加藥濃度一致，運(yùn)行8h后對(duì)凈水器產(chǎn)水進(jìn)行加樣分析。通過數(shù)據(jù)比較后，加壓泵出口處添加磷酸鹽具有良好的效果。改造完成后對(duì)原水廠內(nèi)和廠外取樣分析分別見表2、表3。
5磷酸鹽加藥裝置改造后的效果
5.1磷酸鹽加藥裝置工藝效果

     濁度：廠外去除率平均為68%，廠內(nèi)去除率平均為45%；色度：廠外去除率平均為21%，廠內(nèi)去除率平均為14%；總鐵：廠外去除率平均為65%，廠內(nèi)去除率平均為54%；COD：廠外去除率平均為23%，廠內(nèi)去除率平均為20%；反洗率：廠外加藥反洗率4.91%，廠內(nèi)加藥反洗率5.4%。通過以上廠外加藥與廠內(nèi)加藥的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，磷酸鹽加藥裝置改造后各項(xiàng)指標(biāo)明顯降低，處理效果明顯。有效打破了固有的原水加藥模式，延長了磷酸鹽與原水的接觸反應(yīng)時(shí)間，使磷酸鹽的作用能充分發(fā)揮出來，提高絮凝效果。同時(shí)改造后的磷酸鹽加藥裝置借助加壓泵出口壓力的作用使藥劑攪拌后即使呈黏稠狀態(tài)或濃度過高也不會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，使藥劑能正常輸送，提高了藥效，絮凝效果較好。
5.2磷酸鹽加藥裝置經(jīng)濟(jì)效益
     磷酸鹽加藥裝置改造前，為提高絮凝效果，需配合使用的助凝劑聚丙烯酰胺。改造后由于絮凝效果較好，已不再需要加入助凝劑。原來助凝劑的理論投加量為0.25mg/L，即1200t/h的水量投加為0.3kg/h，一年的投加量為0.3kg/h×24h/d×365d=2628kg，即2.628t，按助凝劑19625元/t計(jì)算，19625元/t×2.628t=51574元。
     對(duì)于水處理系統(tǒng)中的各個(gè)工段，原水作為凈化和提高水質(zhì)的一步驟，其系統(tǒng)運(yùn)行的好壞直接影響到后續(xù)系統(tǒng)是否能穩(wěn)定。磷酸鹽加藥裝置的改造實(shí)現(xiàn)了加藥系統(tǒng)的優(yōu)化，促進(jìn)了藥劑溶解，延長了藥劑反應(yīng)時(shí)間，穩(wěn)定了藥劑的濃度，減少了大顆粒絮團(tuán)，降低了藥劑用量及成本。磷酸鹽加藥裝置改造后運(yùn)行三年，磷酸鹽加藥裝置系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，原水產(chǎn)生的總鐵及濁度等水質(zhì)指標(biāo)均控制在合格范圍內(nèi)，為后續(xù)水系統(tǒng)及其他生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

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