2022年石化行業廢水排放量占全國工業廢水總排放量的14.9%，石化企業生產中循環冷卻水系統補水耗水量占總量的60%，制備純水耗水量約占30%，剩余工藝用水不足10%，提高企業循環冷卻水系統濃縮倍數和脫鹽水系統回收率是企業節水減排的有效措施。通常使用膜系統作為循環水補水和排污水脫鹽處理工藝，膜處理會產生大量含有Na+、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、HCO3-等多種離子的濃水，隨著國家環保要求不斷提升，膜濃水的處理及零排放成為石化企業水處理領域的研究熱點。膜濃水一般由預處理、一級處理以及深度處理3個工藝段組成，其中預處理目前常采用化學藥劑沉淀法、離子交換法以及電化學法等去除水中硬度、堿度以及濁度等污染物質。

江蘇某石化企業使用機械澄清池工藝對膜濃水進行預處理，通過堿性藥劑和混凝藥劑的作用達到軟化除濁目的。該工藝實際運行穩定，但存在藥劑投加量大、藥劑投加操作復雜、水質水量適應性差以及產生的廢物難以處理等問題。造粒流化床工藝近年來被廣泛用于工業廢水處理、市政飲用水處理、熱電廠循環排污水處理等諸多領域并取得了良好的處理效果。常用的造粒流化床工藝主要包括用于去除水中硬度、氟以及其他無機離子的化學結晶循環造粒流化床設備和用于去除水中懸浮物、有機物等物質的循環結團造粒固液分離流化床設備。化學結晶循環造粒流化床是一種以誘導結晶為機理，通過流化床反應器進行水質軟化和去除其他無機離子的水處理設備。循環結團造粒固液分離流化床設備以結團絮凝機理為理論基礎，通過流化床裝置對結團絮凝的水力學、化學條件等因素進行控制，使絮凝顆粒之間有序結合形成具有良好沉降性能的絮凝顆粒，從而獲得良好的固液分離效果。

使用造粒流化床工藝替代機械澄清池，對膜濃縮廢水進行預處理并對該工藝的處理效果進行研究驗證，形成膜濃縮廢水預處理工程案例。

1、工藝設計

1.1 設計規模及水質指標

該企業進廠原水脫鹽水生產工藝中膜系統運行時產生的膜濃縮廢水量為350m³/h，因此造粒流化床系統設計處理規模確定為400m3/h。膜濃縮廢水水質典型值見表1。

1.2 工藝流程及主要構筑物設計

采用化學結晶循環造粒床設備與循環結團造粒固液分離流化床設備聯用工藝對膜濃縮廢水進行處理，水量平衡及工藝流程如圖1所示。

膜濃水由提升泵送至化學結晶循環造粒流化床進行軟化除硬處理，再進入循環結團造粒固液分離流化床進行除濁處理，最終在系統出水管道上加酸調節出水pH。主要構筑物設計參數見表2。

造粒流化床處理工藝主要構筑物包括化學結晶循環造粒流化床設備和循環結團造粒固液分離流化床設備，均為碳鋼材質立式柱形容器。將2臺化學結晶循環造粒流化床反應器串聯運行，4臺固液分離流化床反應器并聯運行（3用1備）。

2、系統運行效果及技術對比分析

2.1 系統運行效果

對處理系統穩定運行1個月的進、出水進行取樣測定，硬度變化如圖2所示。

系統進水總硬度為1818~2000mg/L，連續穩定運行工況下，出水硬度可穩定控制在200mg/L以下，平均去除率約92.8%，出水Ca2+穩定在40mg/L以下，出水濁度可持續穩定在3NTU以下。系統進水總堿度為787~1101mg/L，出水總堿度為344~744mg/L。各項水質指標均滿足接管水質要求，系統對水質及水量變化具有良好的適應性和穩定性。

2.2 技術對比分析

改造前機械澄清池穩定運行時進、出水硬度和堿度變化如圖3所示。系統進水總硬度平均值為1802mg/L，出水總硬度平均值為600mg/L；進水總堿度平均值為679mg/L，出水總堿度平均值為400mg/L；出水濁度穩定在3NTU以下。

綜合改造前后處理工藝的運行情況，對比分析結果如表3所示。

3、結論

①以化學結晶循環造粒流化床和循環結團造粒固液分離流化床為主要處理裝置的造粒流化床系統在石化行業中膜濃縮廢水的軟化和除濁處理中應用效果良好。該系統具有良好的水質、水量適應能力，硬度去除率可穩定保持在90%以上，出水濁度可穩定在3NTU以下。

②工業企業膜濃縮廢水預處理案例中，造粒流化床系統處理負荷可達到60~100m3（/m2·h），直徑為2400mm的單體設備處理水量最大可達到452m3/h，系統自動化程度高，適合推廣使用。（來源：江蘇方洋水務有限公司）