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納濾膜元件在煉油廢水深度處理

工業廢水處理設備

一、前言

煉油廠綜合廢水是一種成份復雜、不易處理的工業廢水,一般有三個來源構成:

1.煉油廠工藝廢水;

2.成品油的脫水;

3.廠區生活污水;

通常,該綜合廢水經過生化處理系統后排放,如下圖一:

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圖1 煉油廢水生化處理工藝流程圖


一、納濾系統工藝

由于目前對石油化工行業的噸油耗水量提出了更嚴格的要求,因此煉油工業廢水的深度處理回用被逐步提到了重要地位。但是常規方法很難完成,而膜分離技 術作為一種新興的分離技術,在工業廢水回用方面不斷取得新的進展。目前,超濾和反滲透膜已經在部分煉油企業中得到了應用。但是,在大多數回用領域并不需要 過高的脫鹽率,因此反滲透設備較高的運行壓力會使得成本過高。這時,運行壓力低、產水水質好的納濾膜在煉油廢水處理回用上具有優勢。目前,我國尚未大規模 在工業廢水處理回用中使用納濾膜。目前國內采用納濾膜元件處理煉油廠綜合廢水并回用,預處理系統采用傳統多介質過濾、臭氧和生物活性碳聯合工藝,回用工藝采用低污染型、親水性和電中性納濾膜元件,回用水藝產水分為三部分:



1.部分供給納濾膜系統;

2.部分作為綠化用水;

3. 另一部分與納濾產水混合后作為冷卻水供入廠區,混合水以電導率小于1500 μs/cm為標準,詳見工藝流程見圖2

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圖2 深度回用處理工藝流程簡圖

納濾膜系統采用節能型納濾膜元件,可以有效的脫除硬度、鐵、色度及三鹵 甲烷等物質。在極低的壓力下即可獲得高水通量。低壓操作不僅僅能耗低,而且相關的水泵、管路及壓力容器等也更為便宜。這種膜均為性能可靠的表面帶負電性的 芳香聚酰胺復合膜,由于在使用過程中能明顯的節省設備及運行費用,因而應用日益廣泛。該種納濾膜具有低污染特性,這主要是改變了膜表面的親水性和電性,經過改性的納濾膜分離層,具有更好的親水性,且膜表面從負電性轉變成電中性。這些改變使得膜元件更加親水,且污染物 更不容易在膜表面吸附沉積。




三、運行參數及處理效果

含油廢水給水中CODCr的含量平均達到40 mg/L,最高時甚至達到300mg/L時,納濾膜元件面臨著嚴重的污染。因此在系統運行過程中,為了盡量減少水中污染物對膜表面的污染,每日有兩次物理沖洗,沖洗采用納濾產水,每次歷時 約20分鐘。采用納濾產水進行沖洗主要是由于納濾產水的溶解能力比原水更強,對污染物的沖洗效果更好。系統運行約60天后,需進行一次化學清洗,下表以一份中試結果進行分析:

表1  納濾系統進水水質變化范圍為3個月內

項 目

單 位

變化范圍

平均值

pH值

N/A

7.07 – 8.13

7.59

溫度

30 – 42

35

CODCr

mg/L

5.45 – 279.8

32.2

mg/L

0.87 – 2.01

1.39

電導率

μs/cm

1150 – 2860

2 298

濁度

NTU

1.07 – 5.87

2.29

Ca2+

mg/L

119.8 – 269.3

215

Mg2+

mg/L

154.3 – 265.6

197

SO42-

mg/L

411.9 – 605.6

508

總鐵

mg/L

0.18 – 0.98

0.6



 

系統的產水量和工作壓力相對穩定,見圖3。

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圖3 運行期間進水壓力和產水量的變化

從圖3中可以看出,在400天里產水量平均大于65 m3/h,運行壓力平均為0.60 MPa。當產水量下降而運行壓力升高時,經過清洗可以非常有效的恢復原有的水量和壓力。下面通過對一個清洗周期的分析,可以更清晰的說明納濾膜系統的運行狀況。



四、產水量和回收率的關系

化學清洗周期內納濾膜系統產水量和系統回收率的關系,由下圖中可以看到,納濾膜系統的回收率在一個周期內絕大多數時間均大于75 %。在周期末的幾天,由于膜表面污染加劇,產水量有所下降達到52 m3/h,致使系統回收率降低。這表明系統需要進入清洗步驟了。而在周期開始的前幾天,產水量達到90 m3/h,這說明前一個周期末的化學清洗效果十分明顯。

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圖4 納濾膜系統產水量和回收率之間的關系

五、運行壓力的變化

通過對同一個運行周期內的進水壓力及濃水排放壓力的分析。如圖5所示,絕大多數時間內,兩段納濾系統的壓力損失在0.15 MPa。進水壓力與農水排放壓力的差是一個非常重要的參數。在兩段納濾系統中,通常有12支膜元件串聯的系統中,0.15 MPa是一個相當低的壓力損失,這不但保證了泵工作的穩定,同時也降低了能量消耗,使系統運行更加經濟,成本更低。同時也說明膜污染并不嚴重。

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圖6 納濾系統進水壓力和濃水排放壓力的變化

 

六、納濾系統脫鹽率的變化

四百多天的運行過程中,進水電導率和產水電導率如圖6所示。進水電導率在1 500 μs/cm和3 000 μs/cm之間波動,而產水電導率穩定在250 μs/cm左右。脫鹽率的變化記錄在圖7中。從該圖中可以看出,系統運行穩定后的脫鹽率始終在90 %以上,初期脫鹽率稍低是由于系統運行初期的進水電導率較高。同時,膜元件內部存在部分亞硫酸氫鈉保護液,需要一定的時間漂洗。

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圖6 納濾系統進、出水電導率的變化

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圖7 納濾系統脫鹽率的變化

七、納濾系統對CODCr的去除效果

CODCr是工業廢水經常監測的重要指標之一。廢水回用點通常對水中的CODCr含量有很嚴格的要求。煉油廠排出的廢水中一搬含有10 – 300 mg/L的CODCr,其波動范圍很大,而納濾的產水CODCr的含量穩定在20 mg/L以下,見圖8。一般傳統的處理方法對CODCr的去除率會隨著進水CODCr含量的變化而波動,且波動范圍大。但是納濾膜由于其穩定的分離性能,使得產水的CODCr含量相對穩定,耐沖擊能力強,這對于廢水回用有相當大的幫助。該系統的CODCr去除率見圖9。

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圖8 納濾系統進、出水CODCr的變化

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圖9 納濾系統對CODCr的脫除率

八、 結論

納濾膜元件可以有效的應用于煉油廢水的處理回用,運行壓力遠低于反滲透系統,只有0.55 MPa,且壓力損失只有0.40 MPa。這說明在長期運行中納濾系統的工作十分穩定。產水量高于60 m3/h,且回收率大于75 %。對于廢水中CODCr的去除率可以達到70 %以上,且脫鹽率穩定高于90%。

因此,在煉油廢水的處理回用中,納濾膜元件可以達到理想的處理效果。經過長期運行,納濾膜元件的運行相當穩定。


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