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膜法水處理技術在煉油污水回用中的應用

2009/4/27

膜法水處理技術在煉油污水回用中的應用

• 簡介：石化企業(yè)是一個用水大戶，近年來，隨著水資源日益匱乏，水源的供給已經(jīng)成為限制企業(yè)擴產(chǎn)、增產(chǎn)的制約因素。一方面水資源嚴重短缺，另一方面工業(yè)用水浪費問題嚴重、耗水量大，目前我國每加工一噸原油的取水量與發(fā)達國家相比還有相當?shù)牟罹啵庸嵱偷乃牧渴菄獾慕?倍）。
• 關鍵字：膜法，水處理技術，煉油污水，回用中的應用 

 

1 簡介

　　石化企業(yè)是一個用水大戶，近年來，隨著水資源日益匱乏，水源的供給已經(jīng)成為限制企業(yè)擴產(chǎn)、增產(chǎn)的制約因素。一方面水資源嚴重短缺，另一方面工業(yè)用水浪費問題嚴重、耗水量大，目前我國每加工一噸原油的取水量與發(fā)達國家相比還有相當?shù)牟罹啵庸嵱偷乃牧渴菄獾慕?倍）。

　　為了緩解水資源短缺，各石化企業(yè)作了兩方面的工作，一是節(jié)約用水，特別是提高工業(yè)用水的利用率；二是尋找新的可利用非傳統(tǒng)水資源（工業(yè)污水、生活污水、海水等），最為可行的途徑是實現(xiàn)污水回用。

　　使用非傳統(tǒng)水資源面臨的問題是水源水質(zhì)惡化、污染物更加復雜，常規(guī)的水處理工藝（包括生化處理、混凝、澄清、氣浮、活性炭吸附等）不能高效地去除這些污染物，只能實現(xiàn)污水的簡單回用，如沖廁、綠化等，不能實現(xiàn)真正意義的回用，如代替自來水、鍋爐用水、工業(yè)工藝用水等。作的最好的也只是回用于循環(huán)水補水。膜法水處理技術的應用可使大部分的工業(yè)污水得到回用。膜分離技術是近幾年來發(fā)展迅速的一種高新技術，具有分離效果好、占地小、操作簡單、安全環(huán)保優(yōu)點。

　　本文主要闡述煉油廠利用其污水廠處理后的外排污水做為原水，經(jīng)合理的深度處理后，達到一定的水質(zhì)標準，回用至煉油廠鍋爐補給水系統(tǒng)。特別是在石化工業(yè)污水回用的膜深度處理技術方面，燕山石化公司與浙江歐美環(huán)境工程有限公司合作做了大量的試驗工作，在此基礎上建成了燕山石化煉油廠410 m3/h的 “超濾+反滲透”膜法回用污水除鹽裝置，將污水經(jīng)除鹽后回用于鍋爐補給水，實現(xiàn)了真正意義的污水回用。

2 “全膜法”水處理工藝

　　全膜法(Integrated Membrane Technology, IMT)水處理工藝，是浙江歐美環(huán)境工程有限公司基于多年的工程實踐經(jīng)驗，圍繞先進的膜科技而提出的全新的水處理工藝設計理念。它將不同的膜工藝有機地組合在一起，以經(jīng)過生化、過濾等常規(guī)處理后達標排放的市政污水、工業(yè)廢水為進水，采用“超濾→反滲透→EDI”的組合工藝，達到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的，滿足各種用途的水質(zhì)要求。

　　超濾是專為中水回用、污水/廢水處理、反滲透預處理設計的膜分離產(chǎn)品。它采用親水性PVDF材質(zhì)，抗氧化、耐酸堿，具備優(yōu)良的抗污染性能以及大通量的保證，適應最復雜的水質(zhì)，已經(jīng)達到國際先進水平，在國內(nèi)外廢水回用領域已獲得了廣泛的應用。

　　反滲透作為脫鹽系統(tǒng)的核心，已廣泛應用于各種廢水回收利用。采用反滲透脫鹽較經(jīng)濟，原水含鹽量越高，反滲透經(jīng)濟性越明顯，尤其是當含鹽量超過300mg/L，反滲透脫鹽比離子交換更經(jīng)濟實用。

　　EDI系電滲析技術(ED)和離子交換技術(DI)有機結(jié)合，它既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點，又彌補了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足，把離子交換、離子遷移、樹脂再生融為一起，達到連續(xù)除鹽的目的，而且運行維護簡便，沒有酸堿排放污染。螺旋卷式結(jié)構(gòu)電除鹽器(EDI)，具有獨特的可拆卸式結(jié)構(gòu)，更寬的進水指標，獨特的同心圓電極結(jié)構(gòu)以及獨特的整體密封結(jié)構(gòu)等技術特點和優(yōu)勢，其技術含量領先國內(nèi)同行的水平，達到國際先進水平，填補了國內(nèi)空白，打破了國外公司筑起的技術保護屏障，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲得中美多項專利。

　　“全膜法”工藝中，超濾預處理可以截留原水中的各種懸浮物、膠體以及有機污染物，同時實現(xiàn)保護下游反滲透膜、延長反滲透膜壽命的作用；反滲透處理可進一步去除98%的無機離子、硅、有機物；而EDI則可去除剩余離子、硅等。

　　全膜法(IMT)水處理技術作為一種先進的膜法水處理工藝，現(xiàn)已成功應用于石化、電力、石油、冶金、制藥以及市政等多個領域，能夠?qū)⒑Ｋ?、苦咸水、市政及工業(yè)廢水等處理成符合各種要求的工業(yè)用水或者生活用水，產(chǎn)水水質(zhì)達到電子超純水、鍋爐補給水以及各種工藝用水、回用水的要求。IMT系統(tǒng)不僅使得廢水資源得到回用，而且該系統(tǒng)完全以物理分離的方式實現(xiàn)水的凈化，無需大量使用酸堿等化學藥劑，是工業(yè)純水制備的清潔生產(chǎn)工藝。

3 污水回用處理工藝流程

　　設計反滲透產(chǎn)水規(guī)模410m3/h，超濾產(chǎn)水規(guī)模560m3/h。

　　從西區(qū)輸來的回用污水進入300m3原水罐，再經(jīng)過原水提升泵進入超濾裝置，去除水中的細菌殘體、膠體微粒、大分子的有機物等，超濾出水水質(zhì)達到反滲透裝置的進水條件；超濾出水投加還原劑和阻垢劑經(jīng)高壓泵加壓進入反滲透裝置，反滲透裝置主要去除水中溶解鹽類、SiO2膠體等，反滲透產(chǎn)水再入原有離子交換系統(tǒng)進一步除鹽后用于鍋爐補給水。

4 原水水質(zhì)

　　原水是燕化西區(qū)輸送過來的回用污水，其水質(zhì)如下表所示。

　　燕化西區(qū)輸送過來的回用污水水質(zhì)參數(shù)

　　序號 項目 單位 數(shù)

　　1 PH 6.5-8.5

　　2 可溶性固體 mg/L 1083

　　3 懸浮性固體 mg/L 6.7

　　4 COD mg/L 34

　　5 總硬度 mg/L 385

　　6 總堿度 mg/L 68.5

　　7 鈣離子 mg/L 270

　　8 氯離子 mg/L 201

　　9 鉀離子 mg/L 4.3

　　10 氨氮 mg/L 1

　　11 電導率 μs/cm 1710

　　燕山石化運用歐美水處理系統(tǒng)后產(chǎn)水水質(zhì)參數(shù)

　　序號 項目 單位 數(shù)

　　1 PH 6.5

　　2 懸浮性固體 mg/L 0

　　3 COD mg/L 小于1.0

　　4 總硬度 mg/L 小于5

　　5 總堿度 mg/L 小于2

　　6 鈣離子 mg/L 小于5.4

　　7 氯離子 mg/L 小于4

　　8 鉀離子 mg/L 小于0.01

　　9 氨氮 mg/L 0

　　10 電導率 μs/cm 小于15

5 主要設備的設計參數(shù)

　　５.1 超濾裝置

　　系統(tǒng)設計超濾裝置10套，設計處理量560m3/h，產(chǎn)水SDI≤3.0，產(chǎn)水濁度≤0.2，自用水率≤5%。

　　系統(tǒng)采用全自動控制，10套超濾裝置可同時運行，也可單獨運行，根據(jù)用水量要求靈活投運。

　　在該項目中采用了親水性好、壽命長、過濾精度高的OMEXELLTMSFP超濾作為反滲透的前處理，高效地去除了懸浮物、膠體等，保證了反滲透的可*運行。

　　OMEXELLTMSFP系列超濾膜，采用聚偏氟乙烯（PVDF）材料，系雙皮層中空纖維結(jié)構(gòu)，可長期耐受高濃度的氧化劑，充分抑制微生物繁殖。采用不易堵塞的外壓式結(jié)構(gòu)，具有更高的截污量，更大的過濾面積，使清洗更簡便、徹底。采用全流過濾方式，自用水量小。

　　５.2 反滲裝置

　　系統(tǒng)設計反滲透裝置4套，設計產(chǎn)水量410m3/h，每套產(chǎn)水103m3/h脫鹽率≥98%，回收率≥75%。

　　反滲透采用DOW的BW30-365FR抗污染膜，一級二段排列，抗污染反滲透膜且具有親水性，對有機物的吸附性小，膜元件和系統(tǒng)運行壽命長，可延長膜的清洗周期，降低清洗費用。

　　５.3 工藝輔助系統(tǒng)

　?。?）氧化劑加藥裝置，用于向超濾進水和反洗水中投加氧化劑，防止細菌等微生物在超濾膜繁殖并去除部分有機物。

　?。?）還原劑裝置，用于向反滲透進水投加還原劑，還原水中的氧化性物質(zhì)，保護反滲透膜。

　?。?）阻垢劑加藥裝置，用于向反滲透進水中投加阻垢劑，以防止膜元件結(jié)垢。

6 運行情況

　　該項目于2004年11月初通過燕山石化公司驗收并投入連續(xù)的工業(yè)應用，裝置運行穩(wěn)定，各項性能指標達到合同要求：

　?。?）超濾裝置

　　產(chǎn)水SDI＜2.5

　　產(chǎn)水濁度＜0.2NTU

　　回收率≥95%

　　（2）反滲透裝置

　　每套產(chǎn)水量103m3/h

　　回收率≥75%

　　脫鹽率＞98%

　　產(chǎn)水CODMn＜1mg/L

7 技術經(jīng)濟分析

　　采用膜法水處理技術，對回用污水進行除鹽后用于鍋爐補給水，代替了原來一直使用的新鮮水（地表水），新鮮水取用比原來減少500m3/h（ 4000000m3/年）， 外排污水量減少400m3/h（ 3200000m3/年）。

　　采用膜法水技術加上原有離子交換系統(tǒng)對回用污水進行除鹽用于鍋爐補給水與原離子交換系統(tǒng)采用新鮮水（地表水）除鹽用于鍋爐補給水的噸水運行費用比較如下表：

項目 價格 噸除鹽水消耗 噸除鹽水費用 新鮮水 回用污水 新鮮水 回用污水

　　電 0.52元/kw.h 0.76kw.h 1.13kw.h 0.4 0.79

　　酸 1610元/t 0.617kg 0.002kg 0.99 0.01

　　堿 1600元/t 0.355kg 0.001kg 0.57 0.01

　　蒸汽 120元/t 0.009t 0 1.08 0

　　新鮮水 3.8元/t 1.05t 0 4.0 0

　　回用污水2.0元/t 0 1.4t 0 2.8

　　膜更換 0.64

　　化學藥劑 0.28

　　液氨 0.02

　　合計 7.04 4.55

　　從上表可以看出，膜法回用污水除鹽裝置建成后，污水代替了新鮮水，每噸除鹽水的運行成本降低了2.49元，除鹽水量按400t/h，年運行時間按8000h計算，則除鹽水系統(tǒng)每年可節(jié)約運行700多萬元。

8 膜法水處理技術在污水回用領域的應用前景

　　膜技術是一門嶄新的跨學科實用化技術。半個世紀以來，膜技術已成功地在海水、苦咸水淡化，純水、超純水制備以及工業(yè)廢水處理等方面得到規(guī)?；瘧?。此外，它在食品加工、醫(yī)藥制造以及化學工業(yè)的許多方面都有極佳表現(xiàn)，被公認為是21世紀最有前途的高新技術之一。

　　水質(zhì)是決定水的用途的關鍵因素，單一的物化或生化處理很難達到各種不同用途的回用要求。采用膜法水處理技術與其它技術的嫁接，可以實現(xiàn)市政污水和工業(yè)廢水的綜合利用。而它們的組合工藝是使污水得到回用的一個重要途徑，它確保了污水回用處理工藝的廣泛適應性和低成本的運行和維護。膜法水處理工藝因產(chǎn)水水質(zhì)好，效率高，占地少等優(yōu)點，必將在污水回用處理領域得到廣泛應用。

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