1、前言

我國水資源短缺和水污染形勢十分嚴峻，是世界13個貧水國之一，人均占有水量僅為世界人均水平的四分之一，居世界149個國家的第110位，屬于水資源短缺的國家。
石(shi)化企業(ye)是一(yi)(yi)個用水(shui)大戶，近(jin)年來，隨(sui)著水(shui)資源日益匱乏(fa)，水(shui)源的(de)供(gong)給已經成為限制企業(ye)擴產(chan)、增產(chan)的(de)制約因素。一(yi)(yi)方面水(shui)資源嚴重(zhong)短缺(que)，另一(yi)(yi)方面而(er)工業(ye)用水(shui)浪(lang)費問題嚴重(zhong)、耗水(shui)量大，目前我國(guo)(guo)每加工一(yi)(yi)噸原(yuan)油的(de)取水(shui)量與發達(da)國(guo)(guo)家相比還有(you)相當的(de)差距（加工噸油的(de)水(shui)消耗量是國(guo)(guo)外的(de)近(jin)5倍）。

為了緩(huan)解水(shui)資源(yuan)短缺，各石化企業(ye)作(zuo)了兩方面的(de)工作(zuo)，一是節(jie)約用(yong)(yong)水(shui)，特別是提高工業(ye)用(yong)(yong)水(shui)的(de)利(li)用(yong)(yong)率；二(er)是尋找新的(de)可利(li)用(yong)(yong)非傳統水(shui)資源(yuan)（工業(ye)污水(shui)、生活污水(shui)、海水(shui)等），最為可行的(de)途徑是實現(xian)污水(shui)回用(yong)(yong)。

使用(yong)(yong)(yong)非(fei)傳統水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)資源面(mian)(mian)臨的(de)(de)問題(ti)是水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質惡化(hua)、污(wu)染物更(geng)加復雜，常規(gui)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理工(gong)藝(yi)（包(bao)括生化(hua)處理、混(hun)凝、澄清、氣浮(fu)、活(huo)性炭吸(xi)附等）不(bu)能高(gao)效(xiao)地去除(chu)這些污(wu)染物，只能實現污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)簡單回(hui)用(yong)(yong)(yong)，如沖廁、綠(lv)化(hua)等，不(bu)能實現真正意義(yi)的(de)(de)回(hui)用(yong)(yong)(yong)，如代(dai)替自(zi)來水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、鍋(guo)爐用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、工(gong)業(ye)工(gong)藝(yi)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)等。作的(de)(de)最(zui)好(hao)(hao)的(de)(de)也只是回(hui)用(yong)(yong)(yong)于循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)補水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。膜法水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理技術(shu)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)可(ke)使大部分的(de)(de)工(gong)業(ye)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)得到回(hui)用(yong)(yong)(yong)。膜分離技術(shu)是近幾年來發展迅速的(de)(de)一(yi)種高(gao)新技術(shu)，具有分離效(xiao)果(guo)好(hao)(hao)、占地小、操作簡單、安(an)全環(huan)保優點。在石(shi)化(hua)工(gong)業(ye)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)回(hui)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)膜深度處理技術(shu)方(fang)面(mian)(mian)，燕(yan)山石(shi)化(hua)公司與相關(guan)單位合作做(zuo)了大量的(de)(de)試驗工(gong)作，在此基(ji)礎上建成了燕(yan)山石(shi)化(hua)煉(lian)油(you)廠410 m3/h的(de)(de) “超濾+反滲透”膜法回(hui)用(yong)(yong)(yong)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)除(chu)鹽裝(zhuang)置，將污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)經除(chu)鹽后回(hui)用(yong)(yong)(yong)于鍋(guo)爐補給水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，實現了真正意義(yi)的(de)(de)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)回(hui)用(yong)(yong)(yong)。

2、污(wu)水回用(yong)處理工藝(yi)流程(cheng)

工藝流程如下圖所示，設(she)計反(fan)滲透產水規模410m3/h，超濾(lv)產水規模560m3/h。

燕(yan)化煉油事(shi)業部和橡膠事(shi)業部的(de)污水(shui)(shui)經西(xi)區污水(shui)(shui)站二級(ji)生化、三級(ji)過(guo)濾(lv)處理后(hou)，進入300m3原水(shui)(shui)罐，再經過(guo)原水(shui)(shui)提升泵進入超(chao)濾(lv)裝置，去除(chu)水(shui)(shui)中的(de)細菌殘體、膠體微粒、大(da)分子有機物等(deng)，超(chao)濾(lv)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)達到反滲(shen)透(tou)裝置的(de)進水(shui)(shui)條件。

超濾(lv)出水(shui)(shui)投(tou)加還原(yuan)劑(ji)和(he)阻垢劑(ji)經高(gao)壓(ya)泵加壓(ya)進入(ru)反(fan)滲透(tou)裝置(zhi)，反(fan)滲透(tou)裝置(zhi)主(zhu)要去除水(shui)(shui)中99％的溶解鹽(yan)類、SiO2膠體等，反(fan)滲透(tou)產水(shui)(shui)再入(ru)原(yuan)有(you)離子(zi)交換系統進一步除鹽(yan)后用于鍋爐補(bu)給水(shui)(shui)。

系(xi)統采(cai)用全(quan)自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)，可(ke)進(jin)行(xing)(xing)自動(dong)與手動(dong)運行(xing)(xing)方式的切(qie)換，實(shi)現現場就地和控(kong)制(zhi)(zhi)室集中控(kong)制(zhi)(zhi)兩種操作方式；同時通過各(ge)類(lei)在線儀(yi)表監測系(xi)統的運行(xing)(xing)狀態，采(cai)用一臺工(gong)控(kong)機作為人機界面實(shi)現監控(kong)，可(ke)打(da)印機輸出各(ge)類(lei)報表。

3、原水水質

超濾系統的(de)進水是燕化西區輸(shu)送過來(lai)的(de)回用(yong)污(wu)水，其(qi)水質如下表所示。

4、主要(yao)設(she)備的設(she)計參數

4.1 超濾裝置(zhi)                     ;          

系統設(she)計(ji)超濾(lv)(lv)裝(zhuang)(zhuang)置10套，設(she)計(ji)處理量(liang)560m3/h，產(chan)水SDI≤3.0，產(chan)水濁度≤0.2，自(zi)用(yong)水率≤5%。系統采用(yong)全自(zi)動控(kong)制，10套超濾(lv)(lv)裝(zhuang)(zhuang)置可同時運(yun)(yun)行(xing)，也可單(dan)獨運(yun)(yun)行(xing)，根(gen)據用(yong)水量(liang)要求靈活(huo)投運(yun)(yun)。

在該項目中采用了親水性好、壽命長、過濾精度高的OMEXELLTMSFP-2660超濾作為反滲透的前處理，保證了反滲透的可靠運行。OMEXELL超濾膜采用聚偏氟乙烯（PVDF）材料，這種含氟高分子材料的突出特點是耐氧化能力很強，允許在運行和清洗時使用較強烈的化學條件，因而能夠更徹底地去除膜上的污染物，保障膜過濾系統的長期穩定。
另(ling)外，該超濾膜采用了采用不易堵塞的(de)外壓式結構，更適應來水懸浮物含量較(jiao)高的(de)場合，也使(shi)清洗更簡便、徹底。

OMEXELL超濾(lv)膜(mo)組件通常以(yi)(yi)恒(heng)流方(fang)式運(yun)行(xing)，透(tou)膜(mo)壓差(cha)將隨運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)逐(zhu)漸增(zeng)加，此時(shi)通過定(ding)期的反洗、氣擦(ca)洗以(yi)(yi)及(ji)化學分散清(qing)洗等手段，可(ke)以(yi)(yi)清(qing)除膜(mo)面(mian)的濾(lv)餅(bing)層；而(er)使用殺(sha)菌劑則能(neng)夠有(you)效地控制微生物繁(fan)殖，更徹底的除去膜(mo)面(mian)污染物。

回(hui)用(yong)(yong)污水除鹽裝置中使用(yong)(yong)的膜元(yuan)件主要(yao)技術參數如下：

膜(mo)元(yuan)件型號 OMEXELL SFP2660

型式 中空纖(xian)維(wei)（外壓式）

膜材質 PVDF

公稱孔徑 0.03μm

膜面積 355ft2 (33m2)

4.2 反滲裝置

系(xi)統設(she)計(ji)反滲透裝置4套，設(she)計(ji)產(chan)水(shui)量410m3/h，每套產(chan)水(shui)103m3/h脫(tuo)鹽率(lv)≥98%，回收率(lv)≥75%。

反(fan)滲透采用DOW公司(si)的BW30-365FR抗污(wu)染膜，一級二段排列，抗污(wu)染反(fan)滲透膜且(qie)具有(you)親(qin)水性(xing)，對有(you)機(ji)物的吸附(fu)性(xing)小，膜元(yuan)件和(he)系(xi)統(tong)運行(xing)壽(shou)命(ming)長，可延(yan)長膜的清洗周(zhou)期，降低清洗費用。

4.3 工藝輔助系(xi)統

（1）氧化(hua)劑加藥裝(zhuang)置，用(yong)于向超濾進水和反洗水中投加氧化(hua)劑，抑制細菌等微生物(wu)在超濾膜繁殖(zhi)并去(qu)除吸(xi)附、污堵在超濾膜表(biao)面的部分有機(ji)物(wu)。

（2）還原(yuan)劑裝置，用(yong)于向(xiang)反滲透進水投加還原(yuan)劑，還原(yuan)水中(zhong)的(de)(de)氧化性(xing)物質，保護反滲透膜(mo)。采用(yong)在線ORP表檢測水中(zhong)的(de)(de)氧化還原(yuan)電位并控制加藥量。

（3）阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)加藥裝置，用于向反滲(shen)(shen)透進(jin)水(shui)中(zhong)投(tou)(tou)加阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)，以防止膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件結(jie)垢(gou)(gou)。反滲(shen)(shen)透濃(nong)水(shui)端，特別是反滲(shen)(shen)透壓力容器中(zhong)最后一(yi)根膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件的(de)濃(nong)水(shui)側往(wang)往(wang)出(chu)現諸(zhu)如CaCO3、CaSO4濃(nong)度積大于其平衡溶(rong)解度指數而結(jie)晶析(xi)出(chu)，在(zai)膜(mo)(mo)(mo)表面結(jie)垢(gou)(gou)造成污堵，并(bing)可能(neng)損壞(huai)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件，因此(ci)在(zai)進(jin)入膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)件之前設置了阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)投(tou)(tou)加裝置，投(tou)(tou)加對此(ci)類鹽具(ju)有良好分散作用的(de)阻(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)。

（4）化(hua)學清洗(xi)裝置(zhi)，用于超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)、反(fan)滲透(tou)裝置(zhi)膜(mo)元件的化(hua)學清洗(xi)。超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)、反(fan)滲透(tou)膜(mo)經過(guo)長期運行(xing)后，某(mou)些有(you)機物(wu)、無機鹽(yan)結(jie)垢等，會(hui)積累在膜(mo)的表(biao)面，造(zao)成超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)、反(fan)滲透(tou)膜(mo)通量下(xia)降、反(fan)滲透(tou)膜(mo)脫(tuo)鹽(yan)率的降低(di)，使用化(hua)學藥品進行(xing)清洗(xi)才(cai)能去除，以恢(hui)復超(chao)(chao)濾(lv)(lv)(lv)、反(fan)滲透(tou)膜(mo)的性能。

5、運行情況

該項目于2004年11月(yue)初通過燕山石化公司驗(yan)收并投入連續的工業(ye)應用，到目前為止裝置運(yun)行十分(fen)穩定。主(zhu)要運(yun)行指標為：

（1）超濾裝置

產水SDI＜2.5

產水(shui)濁度＜0.2NTU

回(hui)收率≥95%

（2）反滲透裝置

每套(tao)產水量103m3/h

回收率≥75%

脫鹽率＞98%

（3）系統產水水質表

該產水(shui)經原有的離子交換系(xi)統二級除鹽后，作(zuo)為鍋爐補給水(shui)。

6、技術經濟分析

采用(yong)膜法(fa)水(shui)處理技術(shu)，對回用(yong)污(wu)水(shui)進行除鹽后用(yong)于鍋(guo)爐補(bu)給(gei)水(shui)，代(dai)替(ti)了原來(lai)(lai)一直使(shi)用(yong)的新(xin)鮮(xian)水(shui)（地表水(shui)），設(she)計新(xin)鮮(xian)水(shui)取用(yong)量(liang)比(bi)原來(lai)(lai)減少500m3/h（ 4000000m3/年）， 外排污(wu)水(shui)量(liang)減少400m3/h（ 3200000m3/年）。

采用(yong)膜法水技術加上原有離(li)子交(jiao)換系統(tong)對回用(yong)污水進(jin)行(xing)除鹽(yan)用(yong)于(yu)鍋(guo)爐補給水與原離(li)子交(jiao)換系統(tong)采用(yong)新鮮水（地表(biao)水）除鹽(yan)用(yong)于(yu)鍋(guo)爐補給水的(de)噸水運行(xing)費用(yong)比較如下表(biao)：

從上表可(ke)以看出，膜法回(hui)用(yong)污水(shui)除(chu)鹽(yan)(yan)(yan)裝置建成后，污水(shui)代替了(le)新鮮(xian)水(shui)，每噸除(chu)鹽(yan)(yan)(yan)水(shui)的運(yun)行(xing)成本降低了(le)2.49元，除(chu)鹽(yan)(yan)(yan)水(shui)量(liang)按(an)400t/h，年運(yun)行(xing)時(shi)間按(an)8000h計算，則除(chu)鹽(yan)(yan)(yan)水(shui)系統(tong)每年可(ke)節約(yue)運(yun)行(xing)700多萬元。

7、結束語

水(shui)質是決(jue)定水(shui)的用途的關鍵因(yin)素(su)，單一(yi)的物化或生化處(chu)理(li)很難達到(dao)各種不同用途的回(hui)用要求。采用膜法水(shui)處(chu)理(li)技(ji)(ji)術與其它(ta)技(ji)(ji)術的嫁接(jie)，可以實現(xian)市政污水(shui)和工(gong)(gong)(gong)業廢水(shui)的綜(zong)合利用。而(er)它(ta)們(men)的組合工(gong)(gong)(gong)藝是使(shi)污水(shui)得到(dao)回(hui)用的一(yi)個重(zhong)要途徑，它(ta)確保了污水(shui)回(hui)用處(chu)理(li)工(gong)(gong)(gong)藝的廣泛適(shi)應性和低成本的運(yun)行(xing)和維護。膜法水(shui)處(chu)理(li)工(gong)(gong)(gong)藝因(yin)產(chan)水(shui)水(shui)質好(hao)，效(xiao)率高，占(zhan)地少等優點，必將在污水(shui)回(hui)用處(chu)理(li)領域得到(dao)廣泛應用。

[作者簡介]  謝小華，高級工程師，1993年畢業于江蘇石油化工學院熱能工程專業，現就職于中國石油化工總公司北京燕山分公司煉油廠生產技術部。電話：010-69334561
 

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