煉油污水回用中膜法水處理技術的應用
1 簡介
石(shi)化(hua)企業(ye)(ye)是一(yi)個用水(shui)大戶，近年來，隨著水(shui)資源日益(yi)匱乏，水(shui)源的(de)(de)供(gong)給(gei)已(yi)經成(cheng)為限制企業(ye)(ye)擴產(chan)、增產(chan)的(de)(de)制約因(yin)素。一(yi)方面水(shui)資源嚴重短缺，另一(yi)方面工業(ye)(ye)用水(shui)浪費問(wen)題嚴重、耗(hao)水(shui)量(liang)大，目(mu)前我國(guo)每加工一(yi)噸原油的(de)(de)取水(shui)量(liang)與(yu)發達(da)國(guo)家相比還(huan)有相當的(de)(de)差距(ju)（加工噸油的(de)(de)水(shui)消耗(hao)量(liang)是國(guo)外的(de)(de)近5倍）。
為(wei)(wei)了(le)緩解水資源(yuan)(yuan)短(duan)缺，各石化企(qi)業(ye)作(zuo)了(le)兩方面的工(gong)作(zuo)，一是節約用水，特別(bie)是提高工(gong)業(ye)用水的利用率；二是尋找新的可利用非(fei)傳統(tong)水資源(yuan)(yuan)（工(gong)業(ye)污(wu)水、生活污(wu)水、海水等），最為(wei)(wei)可行的途徑是實現污(wu)水回(hui)用。
使(shi)用非傳統水(shui)資源面臨的問題(ti)是水(shui)源水(shui)質惡化(hua)(hua)、污(wu)染物(wu)更(geng)加(jia)復雜(za)，常規(gui)的水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)工藝（包(bao)括生化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)(li)、混凝、澄清、氣浮、活性炭吸附等）不(bu)能(neng)(neng)高效地去除這些污(wu)染物(wu)，只(zhi)能(neng)(neng)實現(xian)污(wu)水(shui)的簡單回(hui)用，如沖廁、綠化(hua)(hua)等，不(bu)能(neng)(neng)實現(xian)真(zhen)正意義的回(hui)用，如代替自(zi)來水(shui)、鍋爐用水(shui)、工業(ye)工藝用水(shui)等。作的最好(hao)的也只(zhi)是回(hui)用于循(xun)環(huan)水(shui)補(bu)水(shui)。膜法水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)技(ji)(ji)術的應用可使(shi)大部分的工業(ye)污(wu)水(shui)得到(dao)回(hui)用。膜分離技(ji)(ji)術是近(jin)幾年來發展(zhan)迅速的一種高新技(ji)(ji)術，具有分離效果好(hao)、占地小、操作簡單、安全(quan)環(huan)保優(you)點。
本文(wen)主要(yao)闡述煉(lian)油廠利用(yong)其污(wu)(wu)水廠處理后(hou)的(de)外排污(wu)(wu)水做為原水，經合理的(de)深度處理后(hou)，達到一定的(de)水質標(biao)準，回(hui)用(yong)至煉(lian)油廠鍋爐(lu)補給水系統。特(te)別是(shi)在石化工業污(wu)(wu)水回(hui)用(yong)的(de)膜深度處理技術方面，燕山石化公司(si)與(yu)浙(zhe)江歐美環境工程有限公司(si)合作做了(le)大量(liang)的(de)試(shi)驗工作，在此基礎(chu)上建成了(le)燕山石化煉(lian)油廠410 m3/h的(de) “超(chao)濾(lv)+反滲透”膜法回(hui)用(yong)污(wu)(wu)水除鹽(yan)裝置，將污(wu)(wu)水經除鹽(yan)后(hou)回(hui)用(yong)于(yu)鍋爐(lu)補給水，實現了(le)真(zhen)正(zheng)意(yi)義的(de)污(wu)(wu)水回(hui)用(yong)。
2 “全膜(mo)法”水處理工(gong)藝
全膜法(Integrated Membrane Technology, IMT)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝，是浙(zhe)江歐美環境工(gong)程(cheng)(cheng)有限公司基于多(duo)年的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)實踐經(jing)驗，圍繞先進(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)膜科技(ji)而提出的(de)(de)(de)(de)(de)全新的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝設計理(li)念。它(ta)將不同的(de)(de)(de)(de)(de)膜工(gong)藝有機(ji)地組(zu)合在一起，以經(jing)過生化(hua)、過濾等常規處(chu)理(li)后達(da)標排放的(de)(de)(de)(de)(de)市政污水(shui)(shui)、工(gong)業廢水(shui)(shui)為進(jin)水(shui)(shui)，采用(yong)“超濾→反滲透→EDI”的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)合工(gong)藝，達(da)到高效去除污染物以及深度脫鹽的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)，滿足(zu)各種用(yong)途的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)質要求。
超濾是專為中水(shui)(shui)回(hui)用、污水(shui)(shui)/廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)、反滲透預(yu)處(chu)理(li)設(she)計(ji)的(de)膜分離(li)產品。它采(cai)用親水(shui)(shui)性PVDF材質(zhi)，抗氧化、耐酸堿，具備(bei)優良(liang)的(de)抗污染性能以及大通量的(de)保證，適(shi)應最復(fu)雜(za)的(de)水(shui)(shui)質(zhi)，已經達到國(guo)際先進水(shui)(shui)平，在國(guo)內(nei)外廢(fei)水(shui)(shui)回(hui)用領域已獲得了廣(guang)泛的(de)應用。
反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)作為脫(tuo)鹽(yan)系統的核心，已廣泛應用(yong)于(yu)各種廢水(shui)回收利用(yong)。采用(yong)反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)脫(tuo)鹽(yan)較(jiao)經濟(ji)，原水(shui)含(han)(han)鹽(yan)量越高，反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)經濟(ji)性越明顯，尤其是當含(han)(han)鹽(yan)量超過300mg/L，反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)脫(tuo)鹽(yan)比離子(zi)交換更(geng)經濟(ji)實(shi)用(yong)。
EDI系電滲析技術(ED)和離子交換技術(DI)有機結合，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。螺旋卷式結構電除鹽器(EDI)，具有獨特的可拆卸式結構，更寬的進水指標，獨特的同心圓電極結構以及獨特的整體密封結構等技術特點和優勢，其技術含量領先國內同行的水平，達到國際先進水平，填補了國內空白，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權，已獲得中美多項專利。
“全(quan)膜法”工藝中，超濾預(yu)處理可以截留原水中的各(ge)種懸(xuan)浮物、膠(jiao)體以及(ji)有(you)機(ji)污染物，同時實現(xian)保(bao)護(hu)下游反滲透膜、延(yan)長反滲透膜壽(shou)命的作用；反滲透處理可進一步去(qu)除(chu)98%的無(wu)機(ji)離(li)子、硅(gui)、有(you)機(ji)物；而EDI則可去(qu)除(chu)剩余離(li)子、硅(gui)等(deng)。
全膜法(IMT)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)技(ji)術作為一(yi)種先進的(de)(de)(de)膜法水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)工(gong)(gong)藝(yi)，現已成(cheng)功應用于石(shi)化、電(dian)力、石(shi)油、冶(ye)金、制藥以(yi)及市政(zheng)等(deng)多個(ge)領域(yu)，能夠將海水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、苦咸(xian)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、市政(zheng)及工(gong)(gong)業(ye)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)等(deng)處理(li)成(cheng)符合各種要求的(de)(de)(de)工(gong)(gong)業(ye)用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)或(huo)者生活用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，產水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質達到電(dian)子超純水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、鍋爐補(bu)給水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)以(yi)及各種工(gong)(gong)藝(yi)用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、回(hui)用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)要求。IMT系(xi)統不(bu)僅(jin)使得廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)資源得到回(hui)用，而且該系(xi)統完全以(yi)物理(li)分(fen)離(li)的(de)(de)(de)方式實現水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)凈(jing)化，無需大量使用酸(suan)堿(jian)等(deng)化學藥劑，是工(gong)(gong)業(ye)純水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)制備的(de)(de)(de)清潔生產工(gong)(gong)藝(yi)。
3 污水回(hui)用處(chu)理工藝流程
設計反滲(shen)透產(chan)水規模(mo)410m3/h，超濾產(chan)水規模(mo)560m3/h。
從西區輸來的(de)回用(yong)(yong)污(wu)水(shui)進(jin)入300m3原(yuan)(yuan)水(shui)罐，再經過(guo)原(yuan)(yuan)水(shui)提升泵進(jin)入超濾裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，去(qu)除(chu)水(shui)中的(de)細菌(jun)殘體、膠體微粒(li)、大(da)分子的(de)有(you)機物等(deng)，超濾出(chu)水(shui)水(shui)質達到反(fan)滲(shen)(shen)透裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)進(jin)水(shui)條件；超濾出(chu)水(shui)投加(jia)(jia)還原(yuan)(yuan)劑和阻垢劑經高壓(ya)泵加(jia)(jia)壓(ya)進(jin)入反(fan)滲(shen)(shen)透裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，反(fan)滲(shen)(shen)透裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)主(zhu)要去(qu)除(chu)水(shui)中溶解鹽類、SiO2膠體等(deng)，反(fan)滲(shen)(shen)透產水(shui)再入原(yuan)(yuan)有(you)離(li)子交換系統進(jin)一步(bu)除(chu)鹽后(hou)用(yong)(yong)于鍋爐補給水(shui)。
4 原水水質
原水(shui)(shui)是燕化西區輸送過來的回用污水(shui)(shui)，其(qi)水(shui)(shui)質如下表所示。
燕化西區(qu)輸送過來的回用污水水質參數
序號 項目 單位 數
1 PH 6.5-8.5
2 可溶(rong)性固體 mg/L 1083
3 懸浮性固體 mg/L 6.7
4 COD mg/L 34
5 總硬(ying)度 mg/L 385
6 總堿度 mg/L 68.5
7 鈣離(li)子 mg/L 270
8 氯(lv)離子 mg/L 201
9 鉀離子 mg/L 4.3
10 氨(an)氮 mg/L 1
11 電(dian)導率 μs/cm 1710
燕(yan)山石化(hua)運用歐美水處理系統后(hou)產水水質參(can)數
序(xu)號(hao) 項目 單(dan)位 數(shu)
1 PH 6.5
2 懸浮(fu)性(xing)固體 mg/L 0
3 COD mg/L 小于1.0
4 總硬度 mg/L 小(xiao)于5
5 總堿(jian)度(du) mg/L 小于2
6 鈣(gai)離子 mg/L 小于5.4
7 氯離子(zi) mg/L 小于4
8 鉀(jia)離(li)子 mg/L 小于0.01
9 氨氮 mg/L 0
10 電導率 μs/cm 小于15
5 主(zhu)要設備的設計參數
4.1 超濾裝置
系(xi)統(tong)設(she)計超濾裝置(zhi)10套，設(she)計處(chu)理量(liang)560m3/h，產(chan)水SDI≤3.0，產(chan)水濁度(du)≤0.2，自(zi)用水率≤5%。
系統采(cai)用(yong)(yong)全(quan)自動控(kong)制，10套超(chao)濾裝置(zhi)可同時運(yun)行(xing)，也可單(dan)獨運(yun)行(xing)，根據用(yong)(yong)水量要求靈活投運(yun)。
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(lie)超濾膜，采用(yong)聚偏(pian)氟乙烯(xi)（PVDF）材料，系雙皮層中空纖(xian)維結構(gou)，可長期耐受高(gao)(gao)濃度的氧(yang)化劑(ji)，充分抑制微生物繁(fan)殖。采用(yong)不易(yi)堵塞的外壓式結構(gou)，具有(you)更高(gao)(gao)的截污量，更大的過濾面積，使清(qing)洗更簡便、徹(che)底。采用(yong)全流過濾方式，自用(yong)水量小。
4.2 反滲裝置
系統(tong)設計(ji)反滲透裝置4套，設計(ji)產水(shui)量410m3/h，每套產水(shui)103m3/h脫鹽率≥98%，回(hui)收率≥75%。
反滲透采用DOW的(de)BW30-365FR抗污(wu)(wu)染膜(mo)，一級二(er)段排(pai)列，抗污(wu)(wu)染反滲透膜(mo)且(qie)具(ju)有(you)親水(shui)性，對有(you)機物的(de)吸附性小，膜(mo)元件和系統運行(xing)壽命長(chang)，可延長(chang)膜(mo)的(de)清洗周期，降低(di)清洗費用。
4.3 工藝(yi)輔助系統(tong)
（1）氧化劑(ji)加藥(yao)裝置，用于向超(chao)濾(lv)進水和(he)反洗水中投加氧化劑(ji)，防止細菌等微生物在超(chao)濾(lv)膜繁殖并去(qu)除部分有機物。
（2）還(huan)原(yuan)劑裝置，用于向反滲透(tou)進水投加還(huan)原(yuan)劑，還(huan)原(yuan)水中的氧(yang)化性物質，保護反滲透(tou)膜。
（3）阻垢(gou)劑(ji)加(jia)藥裝置，用于向反滲透進水中投加(jia)阻垢(gou)劑(ji)，以防止膜元件結垢(gou)。
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的工業(ye)應(ying)用(yong)，裝置運(yun)行穩定，各項性能指標(biao)達到(dao)合同(tong)要(yao)求：
（1）超濾裝置
產水SDI＜2.5
產(chan)水濁度＜0.2NTU
回收率(lv)≥95%
（2）反滲透裝置
每套(tao)產(chan)水量103m3/h
回收率(lv)≥75%
脫鹽率＞98%
產水CODMn＜1mg/L
7 技術經濟分析
采(cai)用(yong)膜法(fa)水(shui)處理技術(shu)，對回(hui)用(yong)污水(shui)進行除(chu)鹽后(hou)用(yong)于鍋爐補給水(shui)，代替了原來一直使用(yong)的(de)新鮮水(shui)（地表水(shui)），新鮮水(shui)取用(yong)比原來減(jian)少500m3/h（ 4000000m3/年(nian)）， 外(wai)排污水(shui)量減(jian)少400m3/h（ 3200000m3/年(nian)）。
采用(yong)膜法水(shui)技術加上原有離(li)子交換系統對回(hui)用(yong)污(wu)水(shui)進行(xing)除(chu)鹽用(yong)于鍋(guo)爐補給(gei)水(shui)與(yu)原離(li)子交換系統采用(yong)新鮮水(shui)（地表(biao)水(shui)）除(chu)鹽用(yong)于鍋(guo)爐補給(gei)水(shui)的噸(dun)水(shui)運行(xing)費用(yong)比較如下表(biao)：
項目 價格 噸除鹽水(shui)(shui)消耗(hao) 噸除鹽水(shui)(shui)費用(yong) 新(xin)鮮水(shui)(shui) 回(hui)用(yong)污水(shui)(shui) 新(xin)鮮水(shui)(shui) 回(hui)用(yong)污水(shui)(shui)
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(yuan)/t 0.009t 0 1.08 0
新鮮水 3.8元(yuan)/t 1.05t 0 4.0 0
回(hui)用污(wu)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(shang)表可以(yi)看出，膜法回用污水(shui)除(chu)鹽裝置建成后，污水(shui)代替了新(xin)鮮水(shui)，每噸(dun)除(chu)鹽水(shui)的運(yun)行成本降低了2.49元(yuan)，除(chu)鹽水(shui)量(liang)按400t/h，年(nian)運(yun)行時間按8000h計算，則(ze)除(chu)鹽水(shui)系統每年(nian)可節約運(yun)行700多萬元(yuan)。
8 膜法水處理技術在(zai)污水回用領域的(de)應(ying)用前景
膜(mo)技(ji)(ji)術(shu)是一(yi)門嶄新的(de)(de)跨學(xue)科實用化(hua)技(ji)(ji)術(shu)。半個世(shi)紀以來，膜(mo)技(ji)(ji)術(shu)已成功地在海(hai)水、苦咸水淡(dan)化(hua)，純水、超純水制(zhi)備以及工業廢水處理等(deng)方(fang)面得到規(gui)模化(hua)應用。此外，它在食品加工、醫藥制(zhi)造以及化(hua)學(xue)工業的(de)(de)許多方(fang)面都有極佳表現，被公認為是21世(shi)紀最有前途的(de)(de)高(gao)新技(ji)(ji)術(shu)之一(yi)。
水(shui)質是決定水(shui)的用(yong)(yong)(yong)途的關鍵(jian)因素，單一的物化或(huo)生化處(chu)理(li)(li)很(hen)難達到(dao)各種不同用(yong)(yong)(yong)途的回(hui)(hui)(hui)用(yong)(yong)(yong)要(yao)求(qiu)。采用(yong)(yong)(yong)膜法水(shui)處(chu)理(li)(li)技(ji)(ji)術與其它技(ji)(ji)術的嫁接，可以實現市(shi)政污水(shui)和(he)(he)工業廢(fei)水(shui)的綜合利用(yong)(yong)(yong)。而它們的組(zu)合工藝(yi)是使污水(shui)得(de)到(dao)回(hui)(hui)(hui)用(yong)(yong)(yong)的一個重要(yao)途徑，它確保了(le)污水(shui)回(hui)(hui)(hui)用(yong)(yong)(yong)處(chu)理(li)(li)工藝(yi)的廣泛適(shi)應性和(he)(he)低成本(ben)的運行和(he)(he)維護。膜法水(shui)處(chu)理(li)(li)工藝(yi)因產水(shui)水(shui)質好，效率高，占地少等(deng)優點，必將在污水(shui)回(hui)(hui)(hui)用(yong)(yong)(yong)處(chu)理(li)(li)領域(yu)得(de)到(dao)廣泛應用(yong)(yong)(yong)。
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