气化灰水降磷技改实施方案
引言
2月4日，地方环保监测站对我公司外排园区污水站的污水进行了监测，发现其含磷(以P计)超标（1.12mg/L），现行有效的《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）规定此指标为≤1.0mg/L。2月5日，我公司系统性的对循环水、SBR污水、中水和气化废水进行磷含量检测，并通过对含磷药剂的排查，认为磷主要来源于气化灰水分散剂，气化废水是污水处理的最大废水来源。
现有企业自2017年7月1日起，水污染物和大气污染物排放控制按《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）执行，该标准要求外排污水含磷（以P计）≤0.5mg/L。为保护环境，回馈社会，我公司决定对气化灰水实施降磷技改。
1、 气化灰水降磷原理
灰水在沉降槽T-1401絮凝沉降后，清液出溢流堰自流入灰水槽T-1402中，为避免沉降槽后设备管线结垢堵塞，在灰水槽T-1402进水管道上添加灰水分散剂。
灰水槽T-1402灰水经灰水泵P1404A/B/C/D加压后分三股分别送灰水除氧器、锁斗冲洗水罐和SBR污水处理站。经分析，溢流堰处灰水含磷（以P计）为2.5mg/L，而加入分散剂后外排SBR的灰水含磷（以P计）通常在7～11mg/L。
在现阶段，使用低磷或无磷的灰水分散剂用于气化水系统并无成功运行的报道，究其原因，无磷或低磷灰水分散剂有效成分是有机膦，无法承受高达250℃的激冷水工况，易失去分散、缓蚀和阻垢的作用。
沉降槽T-1401的溢流灰水含磷仅为加分散剂后灰水的1/3～1/4，同时由于灰水温度不足50℃，低磷或无磷灰水分散剂中的有机膦能够发挥正常功效，减缓管道结垢堵塞。故从此处引出一股澄清灰水送SBR污水处理站，则可使外排污水中磷达标排放。 2、 技改工艺流程
技改工艺流程如下图，为方便论述，对新增设备命名了位号。
黑水经三级闪蒸成为45-50℃的灰水，进沉降槽T-1401前加入絮凝剂，细渣和溶解性固体（TDS）经絮凝沉降，底部浓密固液相经底流泵P-1403A/B送真空过滤机。沉降槽T-1401外环上升清液经溢流堰汇集，自流入至灰水槽T-1402中。
在沉降槽T-1401至灰水槽T-1402自流管线灰水分散剂接口前，增加DN200支管引澄清灰水至新增灰水槽V-1410，通过废水泵P-1410A/B加压后，经废水冷却器E-1405降温送入SBR污水处理站。
为防止废水管线结垢，在废水槽V-1410进口管线上处加入低磷或无磷分散剂，加药装置Y-1401为一撬装整体式计量设备。 3、 设备的工艺条件
气化灰水降磷技改方案共需设备6台，其中静设备2台，动设备4台，其工艺条件如下： 序号 设备名称 设备位号 数量 工艺需求参数 介 质：灰水 工作温度：40～50℃ 工作压力：常压 容积需求：5立方米 介 质：灰水 工作温度：40～50℃ 最小流量：60 m3/h 正常流量：90m3/h 最大流量：130 m3/h 进口压力：0.088MPaG 出口压力：≥0.67MPaG 介 质：灰水分散剂 工作温度：常温 工作压力：常压 容积需求：1立方米 介 质：灰水分散剂 工作温度：常温 进口压力：常压 出口压力：≥0.3MPaG 最小流量： 5L/h 正常流量：10L/h 最大流量：40L/h 备注 1 废水槽 V-1410 1台 介质温度设计为46.46℃ 2 废水泵 P-1410A/B 2台 3 分散剂贮槽 1台 Y-1401 4 计量泵 2台 废水槽和废水泵的接触介质为灰水，其理化指标如下（除pH值外，其他指标单位为mg/L）： 指标 2015年平均 指标 pH 7.96 Cl- COD 悬浮物 氨氮 4434.86 91.59 634.97 921.32 总磷 2.52 碱度 485.38 TDS 总硬度 2015年平均 1175.67 1549.65 指标 平均值 分散剂贮槽和计量泵接触介质为分散剂，其理化指标如下： PH(1%水溶液)≤3.0 密度（g/cm3）≥1.1 固含量%≥25.0 2.62 1.18 27.78 4、 设备的选型和替代（利旧）
根据设备的工艺条件，本着节约利旧的原则，考察了废水泵、计量泵及废水槽利旧的最佳方案，推荐设备配置见下表： 序号 设备名称 数量 工艺需求参数 介 质：灰水 工作温度：40～50℃ 工作压力：常压 容积需求：5立方米 介 质：灰水 工作温度：40～50℃ 最小流量：60 m3/h 正常流量：90m3/h 最大流量：130 m3/h 进口压力：常压 出口压力：≥0.5MPaG 介 质：灰水分散剂 工作温度：常温 工作压力：常压 容积需求：1立方米 设备选型（利旧和采购要求） 利旧设备： V-0002火炬气分液罐 1 废水槽 1台 设计压力：0.4MPa 设计温度：100度 容积：3.22M3 采购一台P-1404灰水泵 介 质：灰水 正常流量：138.9m3/h 最大流量：174 m3/h 进口压力：0.088MPaG 出口压力：≥0.67MPaG 2 废水泵 2台 扬 程：60m 暂无可代用设备 3 分散剂贮槽 1台 4 计量泵 2台 外购撬装式加药装置 介 质：灰水分散剂 介 质：灰水分散剂 工作温度：常温 工作温度：常温 储槽溶积：≥1立方米 进口压力：常压 计量泵吸入压力：常压 出口压力：≥0.3MPaG； 出口压力：≥0.3MPaG； 最小流量： 5L/h 最小流量： 5L/h 正常流量：10L/h 正常流量：10L/h 最大流量：40L/h 最大流量：40L/h 4.1. 废水槽 经过对现场勘查，硫回收装置有一台闲置的火炬气分液罐，其容积为3.22M3，基本上满足工艺上所要求的低磷灰水槽5M3的要求，可以考虑作为替代设备。
该设备为一立式罐，原设计为侧进顶出，接口法兰为DN150，带液位计接管和底部DN40排液接管。用作废水槽时，可考虑顶进侧出接管方式，并采用DN200的管道以减少泵的吸入阻力。
4.2. 废水泵
A. 闲置的预热水泵P-1308 废水泵如用P1308代用，该泵的出口压力和泵运行介质基本满足要求，但其正常流量为340m3/H，远大于130m3/h的最大外排废水量，泵在此流量下运行不经济，长期低流量下运行对泵磨蚀也较大。另外，该泵为闭式叶轮，长期运行应考虑叶轮结垢问题。
其次，已经有2台预热水泵P-1308（新位号P-1404E/F）用作备用灰水给水系统的泵，故不再考虑用P-1308作为新增废水泵P-1410A/B。
B. 灰水泵P-1404
该泵专为输送低压灰水设计，单台泵正常流量为174M3/H，出口压力为0.6MPa，较符合工艺专业对废水泵P-1410A/B的参数要求。
该泵现有4台（3开1备），但废水泵P-1410A/B需要2台（1开1备），如将2台灰水泵P-1404用作废水泵P-1410A/B，则剩下的2台灰水泵即使全开（无备泵），也无法满足系统灰水输送量的需要。
尽管2台P-1308和2台P-1404可组成2套灰水给水系统，这样理论上可节约出2台灰水泵作为废水泵，但实际泵之间的管道阀门配管太为复杂，且P-1308和P-1404并行时不好调节，易出现偏流，也可能出现无法满足系统灰水输送量的需要。
故不推荐节约出2台灰水泵P-1404用作废水泵P-1410A/B。
但如能新购置一台P-1404灰水泵，这台新泵与现4台灰水泵组成3+2运行模式，3台灰水泵组成一套灰水给水系统，2台灰水泵作为新增废水泵P-1410A/B运行。
新购1台P-1404灰水泵虽有一定的投资，但泵利用率最高，故予以推荐。 C. 文丘里洗涤泵P-1305
自激冷水泵P-1306A/B/C及管线技改后，有3台文丘里洗涤泵P-1305闲置。该泵是高温高压离心耐磨黑水泵，其参数如下：
介 质：黑水
工作温度：最大248℃ 最小流量：85 m3/h 正常流量：171m3/h 最大流量：190 m3/h 扬 程：80米 入口压力：6.46MPaG 出口压力：7.08MPaG
该泵正常流量高达171m3/h，与工艺要求偏差较大。如用于输送50℃的常压灰水，需要设备专业咨询制造商，泵低压状态下运行，其流量变化情况，还有是否会发生汽蚀现象。
4.3. 计量泵和分散剂储槽
现分散剂泵P-1408A/B仅有2台（1开1备），絮凝剂泵P-1409A/B/C/D有4台（2台储槽各有2台泵，但同时刻仅1台运行），但絮凝剂泵打量高达2.5m3/h，而新增计量泵要求流量最小5 L/h，正常10 L/h，最大40L/h，故现分散剂泵和絮凝剂泵都无法用作新增计量泵。
煤浆制备工段还有2台碱液泵P-1201A/B，但其流量也高达1000L/h，该泵用于强碱性介质，但最主要的还是流量太大，也无法用作新增计量泵。
分散剂储槽暂未找到合适的代用容器，灰水分散剂是酸性介质，故需外购或用不锈钢自制，鉴于计量泵也无可代用设备，故考虑外购一套一套撬装式加药装置作为新增计量泵和低磷分散剂储槽。 5、 设备布置的初步方案
经现场查看，气化灰水降磷技改设备可布置在过滤机厂房北侧空地上，设备布置如下图云线中所示： 6、 管道布置
至新增废水槽V-1410支管管径不宜低于DN200且不设阀门，支管自沉降槽T-1401至灰水槽T-1402的自流管底部接入，以保证废水槽V-1410及其前后管道
始终充满水，防止泵抽空。
废水泵P-1410A/B泵出口管线接入废水冷却器E-1405，且通过阀门与原灰水泵P-1404A/B/C/D管线隔离，以保证废水泵P-1410A/B故障时不影响外排废水的输送。
7、 仪表控制
新增废水槽V-1410无需液位控制，但可在液位计接口增加液位开关以防抽空。
外排废水流量控制方式不变，为单回路流量控制模式，不增加调节阀。 外购撬装式加药装置的泵启停信号及出口压力、流量接入DCS控制系统，以方便操作。
废水泵P-1410A/B泵进出口配置压力表，泵密封水压力表及泵保护监测仪表按泵运行要求配置。 8、 安全环保
新增分散剂加药装置位于过滤机厂房北侧，但变换含硫氨水也排入过滤机渣池东北侧的地沟内，加药时操作环境较差，故变换含硫氨水不再排入此地沟。
在不改变气化灰水系统稳定性的情况下，通过有选择的使低磷灰水排入SBR污水处理站，来达到外排污水磷达标，属于环保创新，造福社会。
长青能化 2016-5-13