Водные потоки углехимического комплекса
Повторное использование и ZLD в углехимии
Начните с источников сточных вод, состояния предшествующей обработки, совокупных рисков загрязнения и отложений, а также общего водно-солевого баланса предприятия. Затем отдельно определите конечные направления для высокоорганических производственных стоков, воды повторного использования и RO-концентрата, маточных растворов и побочных потоков.
Прежде всего следует определить, обеспечивает ли предшествующая очистка от нефтепродуктов, биологическая обработка или окисление стабильный исходный поток для последующих мембранных ступеней
Определите участки мембранной системы с учетом задач по предотвращению отложений, повторному использованию, селективному разделению солей, а также по сокращению объёма концентрата.
Проведите оценку накопления примесей, возможности их рециркуляции, а также определите ответственность за обращение с солями, осадком и твердыми отходами.
Сначала разделите исходные потоки
Сначала разделите сточные воды по источникам
В углехимическом комплексе нельзя оценивать все стоки как один усреднённый поток. Для каждого потока следует оценивать его происхождение, предшествующие стадии, колебания расхода, эффективность существующей очистки и конечное назначение.
Производство жидкого топлива из угля
Необходимо подтвердить фактическое разделение технологической воды, сбросов охлаждающих систем, стоков систем обессоливания и высокосолевых концентратов.
Производство газа из угля
Определите интерфейсы с газоочисткой, биологической очисткой и установкой обессоленной воды.
Получение олефинов из угля
Проведите оценку стоков от каждого технологического блока, потребности в повторно используемой воде, концентрата обратного осмоса RO и последующих термических стадий.
Комплексные углехимические площадки и коксохимия
Перед смешиванием стоков необходимо проанализировать риски каждого источника. Коксохимические стоки с высоким содержанием кремнезёма и высокой жёсткостью следует рассматривать как отдельную задачу.
- 01Источник сточных водТехнологический блок, точка сброса и наличие предварительного смешивания потоков.
- 02Состояние предшествующих ступеней обработкиЭффективность удаления нефтепродуктов, биологической очистки, окисления и доочистки в существующих системах
- 03Риски возникновения мембранного загрязнения и образования отложенийСодержание твердых частиц, нефтепродуктов, органических веществ, жесткости, кремнезема и ионного состава
- 04Цель повторного использования очищенной водыПодача в системы охлаждения, технологические процессы или иные цели, определенные проектом
- 05Конечные точки сброса рассола и побочных продуктовСнижение объёмов отходов, селективное разделение солей, выпаривание, повторное использование или окончательная утилизация
Принцип разделения потоков по назначениюСмешивать два потока допустимо лишь в том случае, если цели очистки, риски загрязнения и требования следующих стадий совместимы. Перед смешиванием необходимо пересчитать баланс воды, солей и накопление примесей.
Матрица рисков комплексного воздействия
Одной характеристики «высокая соленость и органика» недостаточно
На этапе предварительной оценки необходимо проанализировать перечисленные риски и обеспечить прослеживаемость исходных данных. Это не означает, что все потоки сточных вод углехимических производств имеют одинаковый состав или концентрации.
- Риск мембранного загрязнения органическими веществами
- Провести анализНефтепродукты, COD/TOC, азот в виде аммиака, а также определяемые для проекта органические компоненты или вещества, вызывающие ингибирование.Сначала следует определить нагрузку и стабильность выходного потока на предшествующих стадиях: удаления нефти, биологической очистки или окисления.
- Риск образования осадка и мембранного загрязнения
- Провести анализSS, мутность, коллоиды, распределение частиц по размерам, эмульгированное масло и текущие показатели фильтрации.Определить, требуется ли применение трубчатой мембраны для разделения твердых частиц или иной этап предварительной обработки.
- Риск образования отложений и выпадения осадка.
- Провести анализCa, Mg, общая жесткость, кремнезем и его формы, щелочность, а также прочие ионы, способствующие образованию отложений.Определить параметры реакции и степень умягчения с учетом требований к RO, NF, концентрации и испарительному оборудованию.
- Риск негативного влияния ионного состава и невозможности извлечения ценных компонентов.
- Провести анализTDS, хлориды, сульфаты, целевые соли и примеси, влияющие на селективное разделение солей и их концентрирование.Провести оценку применимости селективного NF исключительно в тех случаях, когда ионный состав, цели производства и следующие стадии совместимы.
- Диапазон рабочих условий и риски, связанные с химическим воздействием
- ПодтвердитьИзменчивость потока, температура, pH, окислители, ингибиторы образования отложений, реагенты для умягчения или коагуляции, а также сведения об очистке.На основе этих данных определяют тип мембраны, методы предварительной обработки, стратегию очистки и предельные условия непрерывной эксплуатации.
- Риски на следующих стадиях и варианты утилизации отходов
- ОпределитьМесто повторного использования продукта, объём рассола, параметры выпаривания и кристаллизации, маточный раствор, осадок, побочные соли и способы утилизации твердых отходов.Не следует назначать проекту код ZLD исключительно на основе данных по мембранной секции до того, как будут определены все конечные этапы технологической схемы.
Три водные линии
Разделите три водные линии и сведите баланс воды и солей
В последующих разделах описана возможная оценка; это не обязательная последовательность действий для всех проектов. Типы мембран, реагенты, параметры циркуляции и гарантии определяют по фактическим данным проекта.
Поток сточных вод с высоким содержанием органики
Перед подбором мембран для повторного использования или обессоливания необходимо подтвердить эффективность предшествующих ступеней очистки от органики и стабильность качества воды
- 01Классификация источниковТехнологические установки, точки сброса и степень изменчивости параметров
- 02Контроль содержания нефти и твердых частицВыбор метода обработки в зависимости от типа загрязнений
- 03Предшествующие биологическая очистка и окислительная обработкаОпределение параметров на основе качества исходной воды и распределения ответственности
- 04Отделение твердых частиц и доочистка при необходимостиОбеспечение стабильного исходного потока для последующих мембранных ступеней
- 05Взаимодействие между системой повторного использования и мембранамиПереход к использованию UF/NF/RO допускается лишь после подтверждения пригодности исходного потока
Линия очищенной воды и RO-концентрата
Оцените пригодность мембран для очищенной воды и RO-концентрата с учётом риска отложений, ионного состава и конечной точки концентрата.
- 01Очищенные сточные воды для повторного использования / концентрат обратного осмоса ROПредоставить отдельные данные по каждому из потоков
- 02Целенаправленное умягчение и подготовка исходной водыПараметры определяются уровнем риска образования отложений на следующих стадиях
- 03Трубчатая мембрана PEKОтделение твердых частиц после реакции и защита следующих стадий
- 04Использовать NF или RO в зависимости от требованийПроверьте возможность селективного разделения солей или применимость методов обессоливания для повторного использования
- 05HRCC и другие элементы системы концентрирования и подключенияПодключайте к установкам выпаривания, к процессам извлечения и полезного использования компонентов либо к любым другим элементам технологической схемы проекта
Маточный раствор и побочные потоки
Возврат потока не означает автоматического извлечения ценных компонентов. Необходимо оценить накопление примесей в цикле, ответственность за качество солей и способы их окончательной утилизации
- 01Маточный раствор и концентрированные побочные продуктыУточните источник поступающего потока и его состав
- 02Рассчитайте уровень примесей и их накопление в результате циркуляции потокаКонтроль содержания органических веществ, кремнезема, металлов и смешанных солей
- 03Регулирование уровня примесей в соответствии с требованиямиПроведение реакций, разделение с помощью мембран или иные этапы технологической схемы проекта
- 04Оценка возможности повторного использования материалов и экономической эффективностиУчет баланса воды, солей, химических реагентов и энергии на всех стадиях процесса
- 05Завершающие этапы выпаривания, обработки солей или твердых отходовДля каждого проекта согласовать ответственность за оборудование и конечное обращение потоков
Данный раздел не является стандартным для проектовСелективное разделение солей, использование HRCC, возврат маточного раствора, а также выпаривание или кристаллизация — все эти этапы требуют отдельной проверки с учетом качества исходной воды, целей проекта, подтвержденных данных и объёма поставок. Упоминание этих этапов здесь не означает, что они автоматически предусмотрены в проекте.
Обязанности по применяемым технологиям
Разделяйте функции удаления органики, твердых веществ, солей и концентрирования
Ни одна отдельная мембранная ступень не удаляет одновременно все органические вещества, твердые примеси, ионы, вызывающие отложения, и растворенные соли из сточных вод углехимических производств. Для каждой ступени должны быть определены входной поток и требуемый результат.
Удаление масла, биологическая или окислительная обработка
Необходимо контролировать содержание нефтепродуктов, биоразлагаемых органических веществ и отдельных стойких компонентов в исходной воде. Ответственность за технологический процесс и его показатели определяется по согласованному разделению функций с предшествующими системами.
По умолчанию данная установка не заменяет использование PEK трубчатой мембраны.Умягчение и трубчатая мембрана PEK
Реакция приводит к изменению формы образующихся отложений; трубчатая мембрана PEK отделяет образовавшиеся твердые частицы и защищает следующие стадии.
Ознакомьтесь с технологическим решением для умягчения на основе PEK → 03 · Селективное разделение солейСелективная нанофильтрация
Оценку возможности селективного разделения солей или контроля примесей следует проводить лишь в тех случаях, когда ионный состав, селективность, целевые продукты и последующая технологическая схема позволяют это.
Ознакомьтесь с технологией селективной нанофильтрации → 04 · КонцентрацияНепрерывное RO-концентрирование HRCC
Дальнейшее сокращение объёма рассола и интеграцию с последующими ступенями следует рассматривать только при надлежащей предобработке и допустимых осмотическом давлении и риске загрязнения мембран.
Ознакомьтесь с технологией концентрирования HRCC →Трубчатая мембрана PEK не предназначена для непосредственного удаления TDS, хлоридов и иных растворенных солей; она также не заменяет биологическую или окислительную обработку органических веществ. В этих технологических схемах основная функция трубчатой мембраны PEK — отделение твердых частиц, образующихся в ходе реакции, а также взвешенных и иных удерживаемых мембраной компонентов.
Исходные данные для проектирования
Для каждого потока нужны отдельные данные
TDS и общего расхода смешанного потока недостаточно для решений о раздельной обработке, фракционировании солей или возврате маточного раствора.
- Исходная вода и её расход
- Места сброса, средний и пиковый расход, непрерывность потока, характер смешивания, а также полный водный баланс для каждого технологического блока.
- Основные условия
- Температура, значение pH, удельная электропроводность, TDS и SS, мутность и график эксплуатации.
- Органические вещества и нефтепродукты
- Показатели COD/TOC, содержание аммонийного азота, нефтепродукты, биологически очищенные или окисленные стоки, а также известные загрязнители, определяемые для проекта.
- Образование отложений и ионный состав.
- Ca, Mg. Определяются общая жесткость, содержание кремнезема, щелочность, хлориды, сульфаты и прочие важные ионы
- Действующие системы
- Очистка от нефти, биологическая обработка, фильтрация, использование UF/NF/RO, химические реагенты, очистка оборудования, сведения о сбоях и возможность повторного применения оборудования
- Цели и конечные параметры очистки
- Назначение повторного использования, задачи по минимизации объёма рассола или фракционированию солей, точки взаимодействия с процессами выпаривания, а также направления утилизации материнского раствора, осадка, солей и твердых отходов
Исторические данные по проектам, результаты испытаний и гарантируемые параметры для новых проектов должны рассматриваться как отдельные категории информации Степень водоизвлечения, показатели разделения солей, качество сбросной воды и солей, энергопотребление или удельный поток пермеата, полученные в рамках существующего проекта, не могут автоматически применяться к новому проекту
Границы проектирования и поставки.
Полную схему и гарантии согласуют по участкам
Plum разрабатывает технологическую схему, поставляет комплектные мембранные системы и сопровождает масштабирование мембранных участков. Предшествующая очистка от органики, термические процессы и окончательная утилизация не входят в объём поставки автоматически
- Предварительная оценка характеристик исходной воды, водного баланса и возможных технологических схем применения мембран
- Выбор методов умягчения, трубчатой мембраны PEK, а также модулей NF, RO/HRCC и прочих мембранных компонентов
- Поставка мембранных систем, циркуляционного оборудования, CIP, КИП и управления
- Испытания проб воды, пилотные испытания и поддержка масштабирования при необходимости
- Ввод в эксплуатацию мембранных участков, обучение персонала и согласование интерфейсов с заказчиком, проектной организацией и EPC
- Предварительная очистка от нефтепродуктов, биологическая обработка, методы глубокой очистки и распределение ответственности за их показатели
- Строительные работы, возведение зданий, обеспечение электроэнергией, паром, сжатым воздухом и другими инженерными ресурсами
- Оборудование для выпаривания, кристаллизации, сушки и упаковки, а также ответственность за выпуск солевой продукции
- Окончательная утилизация маточного раствора, осадка, побочных солей, смешанных солей и твердых отходов
- Общая производительность завода, уровень автоматизации, экологические показатели и обязанности каждого подрядчика
ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ
Два обезличенных проектных примера
Здесь не приводятся наименования заказчиков, годы реализации и результаты эксплуатации. Публикуются лишь подтвержденные показатели производительности, направления проектирования и сведения по технологическим этапам с применением мембранных технологий
Повторное использование воды и обработка RO-концентрата
В этом примере показаны повторное использование очищенной воды и умягчение RO-концентрата. Применяется PEK трубчатая мембрана, а также разделы проектирования NF и RO. Здесь не приводятся степень водоизвлечения, показатели разделения и качества солей или объём поставки.
Посмотреть схему повторного использования воды и обработки RO-концентрата
40 m³/h: умягчение стоков с высокой жесткостью и кремнеземом
Описанные этапы включают умягчение и удаление кремнезёма, после чего осуществляется разделение твёрдых частиц с помощью трубчатой мембраны PEK. Это подтверждает накопленный опыт по контролю рисков на начальных стадиях технологической схемы для водных потоков с высоким содержанием кремнезёма и жёсткостью, используемых в коксовом производстве.
Приведённые значения производительности отражают лишь опыт работы Plum с водными потоками, отдельно выделяемыми в рамках химических производств по переработке угля, а также с участками умягчения сточных вод коксового производства. Для любого нового проекта требуется независимый расчёт с учётом фактического состава воды, расхода и конечных требований и условий технического соглашения.
Испытания образца и пилотные испытания
Неизвестные примеси, ионы или возврат маточного раствора требуют испытаний
Ресурсы для проектирования
Подготовьте данные по каждому углехимическому потоку
Сопутствующая технологическая схема.Повторное использование очищенной воды и ZLD для RO-концентрата
Предварительная стадия проектированияУмягчение с помощью PEK и разделение твёрдых частиц.
Возможности проведения валидацииИспытания образца и пилотные испытания
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ
Частые вопросы по сточным водам углехимии
Почему исходный поток сточных вод углехимических производств следует сначала разделять по источнику?
Состав органических веществ, нефтепродуктов, жесткости, кремнезема, ионного состава и назначения исходного потока может сильно различаться в зависимости от стадии. Преждевременное смешивание может привести к утрате возможности самостоятельного повторного использования отдельных потоков и переносу рисков от одного потока на всю систему.
Можно ли напрямую подавать высокоорганический поток на NF или RO?
Не следует делать такого предположения. Сначала необходимо проверить содержание нефтепродуктов, COD/TOC, специфические органические соединения, показатели SS, а также стабильность существующих биологических или окислительных процессов. Подбор мембран для повторного использования следует проводить лишь после подтверждения пригодности исходного потока.
Способна ли трубчатая мембрана PEK удалять как COD, так и растворенные соли?
Такое утверждение не является общим правилом. Трубчатая мембрана PEK в первую очередь предназначена для отделения твердых частиц реакции, взвешенных веществ и других компонентов, которые можно удерживать. Для контроля растворённых органических веществ и солей нужны подходящая предобработка и отдельно подобранные стадии NF, RO или другие процессы.
Нужна ли селективная NF во всех проектах по обработке сточных вод углехимических производств?
Нет. Использование селективных мембран NF оправдано лишь в случае совместимости ионного состава, целевых солей, селективности мембраны и следующих стадий в виде выпаривания или кристаллизации. Анализ воды и испытания образца определяют границы их применимости.
Нужны ли выпаривание и кристаллизация во всех проектах ZLD?
Это зависит от конечного состава концентрата, рамок проекта и требований к концентрату и солевым продуктам. Здесь описывается взаимосвязь с системами выпаривания и кристаллизации, однако эти элементы не входят в стандартный перечень поставляемого оборудования.
В каких случаях требуются испытания образца или пилотные испытания?
Испытания необходимы при неопределенности характера органических веществ или нефтепродуктов, сложной комбинации силикатов и ионов, вызывающих отложения, при необходимости селективного разделения солей или работы с высокими концентрациями, при планируемом возврате маточного раствора, а также при отсутствии аналогичных эксплуатационных данных. В таких случаях рекомендуется проведение непрерывных пилотных испытаний.
Какую информацию необходимо предоставить для предварительной оценки?
Необходимо указать источник каждого потока, расход и его колебания, температуру, pH, SS, COD/TOC, содержание нефтепродуктов и аммонийного азота, показатели TDS, Ca, Mg, жесткость, содержание кремнезёма, щелочность, хлоридов и сульфатов, а также описать текущую технологическую схему, водный баланс, эксплуатационные данные по RO, требования к повторному использованию и требования к конечному концентрату или солям.
Могут ли старые каталоги или данные по ранее реализованным проектам служить гарантией для нового проекта?
Публикуемые, испытательные и гарантийные данные имеют разные границы применимости. Для нового проекта их подтверждают отдельно.
Необходимо предоставить сведения о характеристиках сточных вод углехимических производств.
Передайте данные по отдельным потокам сточных вод
По возможности укажите источник, состав воды, расход и существующую очистку, цели повторного использования, а также конечные направления рассола, маточного раствора, солей и твёрдых отходов для каждого потока. Plum сначала проанализирует полноту предоставленной информации и те участки технологической схемы, где возможна оценка с применением мембранных технологий.
Предоставленная информация используется исключительно для первичной оценки. Она не подразумевает каких-либо обязательств по степени водоизвлечения или качеству очищенной воды, параметров фракционирования соли, её качества, энергопотребления, объёма поставок или сроков реализации проекта.