天津石化水务部 天津 300270
摘要：水务部水处理五车间原工艺流程中，市政中水需经阴离子交换器和混合离子交换器处理后，输送至后续装置使用。近年来，随着市政中水水质逐渐稳定，已符合一级除盐水的水质要求，故可直接增压输进混合离子交换器。经此方法优化后，能至少减少2台中间泵与5到6台阴离子交换器运行。改造后，可降低再生次数与再生泵的使用频次；同时，此举措也能减少水、电、碱液和盐酸的消耗量。
关键词：市政中水；水质稳定；阴离子交换器停运；降低酸碱耗；节水节电
1、装置基本概况：
水务部水处理五车间化学水制水装置于2013年之前采用宝坻深层地下水作为源水，采用离子交换方法，通过阴、阳离子交换器与混合离子交换器后，制取二级除盐水；
2013年12月起，按照公司总体节水减排要求，停运宝坻水，以市政中水作为主要补充水源，不再经过阳离子交换器，而直接输入中间水箱，通过中间泵输送，分别经过阴离子交换器和混合离子交换器的处理，制取二级除盐水。
直至改造前，装置流程如下图所示。
2、改造理由
车间自2013年起开始接收市政中水。最初，市政中水的水质不稳定，不能随时满足本车间对于一级除盐水的水质要求。为保证车间供水水质稳定，决定将市政中水先通入中间水箱，经过阴离子交换器处理，水质达标后，才能进入混床制取二级除盐水。
但经过近几年来的调整与观察发现，市政中水水质逐渐稳定，其主要水质指标与混床进水、一级除盐水的指标要求对比数据如表1所示：
表1
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从表1中的水质控制指标对比可以看出，市政中水供水水质指标已满足混床进水要求，可直接进入混床制取二级除盐水。
而目前市政中水还需要先进入中间水箱，再通过阴离子交换器后进入混床制取二级除盐水。同市政中水直接进混床相比，现流程增加了中间泵运行的电耗、阴离子交换器运行的碱耗以及自用水消耗。
为达到节能减排的目的，车间决定将现市政中水改造，直接将其输入至混床。
3、改造流程
3.1改造方法：
由于现市政中水来水压力为0.1MPa左右，而混床入口压力为0.2MPa~0.6MPa，市政中水压力低于混床入口压力，故无法将其直接输入至混床，需要在市政中水供水母管流量计之后增加管道泵，将市政中水加压，并加增管道，将水引至#4混床入口母管。与此同时，增加在线仪表与管道泵联锁。
3.2改造过程
3.2.1投运前-设备确认及相关试验
施工全部结束后，电气、仪表、机务及生产工艺联合确认具备调试条件；压力、流量等远传仪表控制室内正常显示，就地表计完好；电机测试合格具备试转条件，联系热电部值长送电；关闭P112A和P112B增压泵出入口门，就地点试P112A和P112B除盐泵，确认转向正确，同时检查远程、调频等操作是否正常，确认正常后增压泵具备启动条件（控制试运频次，单台泵不超过3次/2小时）；
P112A和P112B增压泵状态完好，附属阀门、管路无缺陷，入口门处于开启状态，出口门处于关闭状态；市政中水水源正常，市政中水至中间水箱调节阀状态正常；水务部水处理五车间人员培训到位，岗位操作人员就位；应急预案齐全，安全措施到位，消防设施齐全。
3.2.2投运前-管线冲洗及仪表联校
安排对2台增压泵的出口管线解开连接管线，缓慢开启泵入口门，对入口管线进行冲洗，冲洗合格后关闭泵入口门；按顺序缓慢开启市政中水至1-3组混床入口门，反向冲洗增压泵至混床入口管线，至水清澈后关闭市政中水至1-3组混床入口门；冲洗过程中对压力等仪表进行联合调试确认，确保仪表完好显示正常。
3.2.3正式投运：
首先确认市政中水来水水源正常，各项水质指标合格；提前将除盐水箱蓄水至高位，以保证改造临时停运时的二级除盐水源补给；通知水务调度具备市政中水增压泵投运条件；接调度通知允许投用后，启动P112A（或P112B）增压泵，调整至合适频率；关闭或关小市政中水至中间水箱电动阀门，开始市政中水至混床流程制水，同时停止#1-6中间泵，停止阴离子交换器、阴浮床运行。
4、改造效果
4.1改造需增加的主要设备及器材：
市政中水增压改造需要在现有市政中水管线上，增加管道增压泵2台（P112A，P112B，一用一备），DN250低压蝶阀2台，DN250止回阀1台，DN450开关阀1台，DN250开关阀1台，变频器1台，DN450不锈钢管5m，DN450不锈钢法兰2片，DN250不锈钢管线50m，DN250不锈钢法兰10片，DN250不锈钢弯头6个，DN250×DN450异径三通1个。同时包括电气、结构和仪表等相关专业的工程设计。
4.2改造前期投资估算：
管道泵费用：40万元；变频器费用：30万元；阀门费用：30万元；管线及管件费用：20万元；电缆及其辅材费用：5万元；施工费用：30万元；DCS组态调试费用：10万元；其他费用：32.51万元；
建设总投资：222.52万元（含增值税），增值税：25.01万元。
4.3投运后可节约资金预估：
市政中水现供水量为400~600吨每小时，若按平均500吨每小时计算,年消耗量为500t/h×24h×365天=438万吨。按照每台阴离子交换器平均每个周期制水1.2万吨、每运行10个周期阴离子交换器大反洗一次、每天运行3台中间泵来计算：
可节约阴离子交换器运行台次数=438万吨÷1.2万吨≈365台次/年；
减少大反洗次数=365台次/年÷10周期≈37次/年；
每年可少运行中间泵台数=3台×365天=1095台次/年。
改造后，将停运阴离子交换器与中间泵，以上述条件来计算，减少的投入项目如下列所示：
1)碱：按每台阴离子交换器再生用碱1吨，大反洗用碱1吨计算，阴离子交换器停运后节约用碱量为：
再生用碱量=365台次/年×1吨=365吨/年
大反洗用碱量=37次/年×1吨=37吨/年
合计节约用碱量=365吨+37吨=402吨液碱/年
2)新鲜水：每台阴离子交换器再生一次用水80吨，大反洗一次用水30吨。故停运阴离子交换器后：
节约新鲜水量=365台次/年×80吨+37次/年×30吨=30310吨/年
3)电：中间泵功率按55kW计算。
中间泵用电量=1095台/年×24h×55kW=144.54万kWh（度）/年
现液碱的价格为1400元/吨，新鲜水为4元/吨，电费为0.57元/度，按此金额计算，
共可节约阴离子交换器运行费用
=碱+新鲜水+电
=（402吨/年×1400元/吨）+（30310吨/年×4元/吨）+（144.54万度/年×0.57元/度）=150.79万元/年
增加的管道泵计算负荷为67kW,按每天运行1台计算：
每年用电量产生的电费=67kW×24h×365天×0.57元/度≈33.45万元
由此可得到每年净效益=150.79万元-33.45万元=117.34万元
5、结语
水处理五车间本此改造不会产生废水、废气及固体废弃物等对环境的不良影响。且通过上述改造，省略了原市政中水中间输送的一系列环节。
此举措省去了阴离子交换器的碱耗、自用水耗以及中间泵的电耗，还实现了市政中水的良好利用。既节约了新鲜水，还能够降低生产成本，同时能够减少废碱等污染物的排放，实现了节能减排创效的目的。这此改造对企业的长远发展也具有非常重要的现实意义，为进一步持续攻坚创效奠定了基础。
参考文献
[1]王倩.城市中水回用系统技术经济分析与研究[D].2013.