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反渗透技术在石化工业废水回用中的应用

浏览次数: 日期:2018-02-06

 

1反渗透技术的系统流程

以某石化公司水气厂污水处理厂中水回用系统作为案例分析。该污水处理厂上游来水成分以石油化工厂含油污水为主,装置的主要设施包括隔油池、气浮池、水解酸化池、曝气池、二沉池、曝气生物滤池,装置的最终水部分进入回用装置,经过超滤膜和反渗透膜进行处理,然后进入离子交换树脂的脱盐水装置,作为脱盐水的原水处理成为脱盐水。该套污水流程主要分为一级处理、二级生化处理和回用装置,一级处理通过隔油池、气浮池去除水中的油和悬浮物,二级处理通过生化处理可降低95%的COD,通过一级和二级处理,生化部分出水COD达到50 mgL以下、电导率达到了2 500us/cm以下。其中回用装置的主要设施包括中速过滤器、臭氧接触氧化池、盘片过滤器、超滤膜装置、保安过滤器和反渗透膜装置。

回用装置生产流程为:曝气生物滤池出水提升至中速过滤器,过滤后进人臭氧接触池,深度降解水中微量cOD、氨氮,氧化出水进入超滤装置,阻截水中的大分子有机物、细菌等杂质,超滤出水再经高压泵提升进入反渗透膜,当出水水质电导率<200斗s/cm时,经回用水泵提升至脱盐水装置。每套反渗透膜分为2段,第1段的进水为原水,通过第1段的反渗透膜产出产水和浓水,其产水通过产水管线进入产水池,第l段的浓水进入第2段反渗透膜中,作为其原水,通过第2段反渗透膜的过滤,产出产水和浓水,产水进入产水池,浓水排入污水系统进行处理。

2反渗透技术的运行维护

2.1反渗透膜堵塞原因分析:反渗透膜在运行过程中易存在堵塞的问题,原因为细菌滋生、钙、镁离子结垢。针对细菌滋生问题,在超滤系统前端投加次氯酸钠药剂,在超滤系统中杀死细菌,并在出水中留用余氯,抑制细菌滋生,同时在反渗透进水中投加非氧化性杀菌剂以杀死细菌。但水中余氯会损害反渗透膜,在反渗透膜前端需要投加还原剂以消除余氯。针对钙、镁等离子结垢,在反渗透前端投加阻垢剂,阻垢剂和还原剂都从专业药剂厂家购买。在应用实例中阻垢剂投加浓度5×10一,还原剂浓度3×10_6,根据进水水质进行调节。

2.2化学清洗:在反渗透膜运行一段时间后,膜内会滋生细菌以及结垢,影响反渗透膜的产水量和脱盐率。所以定期需要对反渗透膜进行化学清洗,化学清洗包括碱洗和酸洗,碱洗的作用是去除反渗透中的细菌等有机污染,酸洗的作用是去除反渗透膜中的无机污染和金属氧化物。每次碱洗和酸洗的配药浓度约为2.5%,碱洗剂和酸洗剂均从专业药剂厂家购买。对于重度污染的膜需要碱液和酸液的反复清洗,将反渗透中污染物质去除。药剂在清洗过程中采用冲击加浸泡的循环方式,通过加药泵向反渗透中加药1 h后停止运行加药泵,关闭化学清洗的加药和出药阀门,将药剂留在反渗透膜内浸泡,浸泡2 h后,打开阀门,启动泵,循环冲击和浸泡。在碱洗过程中,因为杀死微生物会产生大量泡沫,应及时清理,避免造成泡沫飞溅。

2.3低压冲洗:在线低压冲洗是将浓水排水阀门、产水排水阀门及低压冲洗进水阀门同时打开,通过启动低压冲洗泵,使水流在反渗透膜管内产生紊流,冲洗膜表面的盐分和污染物,再通过排放水阀门排走。低压冲洗使用反渗透的产水作为冲洗水,避免产生二次污染。低压冲洗在系统中被设置为常规操作,在开机和停机的过程中进行1次,可设置成每d的例行操作,定期进行冲洗。低压冲洗的压力、流量和时间都对冲洗效果有影响。流量一般大于运行流量,应避免流量过大,使盐分拥堵在膜内。运行压力一般以产水为准,不需要施加过大压力。操作时间为5~10 min。

3反渗透技术的应用效果

该应用实例中,反渗透装置为2套,以单套为例对水量和脱盐率进行分析。该反渗透系统使用东丽膜型号为TML20—400,单套为168支膜,分为2段。反渗透进出水水质和产量见表1。

反渗透技术在石化工业废水回用中的应用

由表1可见,(1)该处理厂在预处理段没有脱盐装置,故反渗透进水的电导率在1 000斗s,cm以上,属盐分偏高的水。经过反渗透系统,出水电导率达到200us/cm以下,脱盐率约为90%。(2)该型号反渗透膜装置单套产水达到100 m3/h左右。(3)回收率控制在75%以下。根据数据分析,反渗透产水可替代工业水作为脱盐水装置的原水(工业水电导率为300~500us/cm),达到节能减排的目标。

4反渗透技术的运行问题及解决办法

该套反渗透系统自建成起,在运行过程中遇到了6个问题,影响了装置的长周期运行。(1)上游装置来水电导率高、含油高。上游装置来水成分复杂,电导率最高达5 000us/cm,含油最高达40 mg/L。电导率高造成反渗透运行负荷超标,影响膜装置寿命。含油量高对反渗透膜造成污染,影响膜装置寿命。将高电导率和高油污水改排至其他污水装置,保证反渗透装置的运行。(2)反渗透膜压差高,化学清洗没有效果。反渗透膜在运行一段时间后,压差增大,经过化学清洗后,压差没有明显降低,产水量也明显减少。解决办法是对反渗透膜进行离线清洗,离线清洗后产水量、脱盐率都恢复正常。(3)铁管线中铁离子脱落。在水的运输过程中,经过多段碳钢管线,其中有部分管线的内衬破损导致碳钢管线中铁离子脱落,随水进入到反渗透膜中。解决办法是查找内衬破损的管道对内衬进行恢复,避免铁离子脱落。(4)结垢问题。反渗透末端已发生结垢,由于反渗透第2段和第l段末端的压力都较低,水流速低,盐分不易被冲刷掉,在末端逐渐积累,其中CaCO,的结垢速度较快,其他难溶盐的结构速度较慢,例如硅酸盐、硫酸盐。在预防结垢的措施中,主要以投加阻垢剂为主,在运行一定周期后进行化学清洗,以溶解垢质随删。(5)膜元件泄漏。在反渗透运行过程中需要较高的压力,在1 MPa左右,在开机、停机过程中会因排气产生较大震动,致使得密封部件如O型圈松动,在运行过程中会因为污染、堵塞等问题造成压差高,中心管或外壳有破裂,导致泄漏。一般在开机过程中采用慢开阀门,使阀门缓慢打开,使反渗透的压力逐步升高,避免冲击。(6)细菌污染。反渗透膜内在前端,易产生细菌污染,其来源一般在超滤产水中,因季节等原因滋生细菌,反渗透的非氧化性杀菌剂在长期投加后会使细菌产生耐药性,使细菌滋生更加严重。在杀菌剂投加后,细菌虽然被杀死,失去活性,细菌的躯壳还留在反渗透中,仍会造成污染,其中有机物质会成为其他细菌的食物。

5结束语

反渗透膜技术在工业废水回用领域有巨大的应用潜力,其产水可以代替工业水,已达到节能减排的标准,但在实际运行中存在一些问题,如药剂材料成本、浓水如何处置、对上游来水水质的限制等。反渗透技术大规模应用还需加大研究力度,及时总结工业化过程中的经验,开发其应用空间。

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