反滲透技術在石化工業廢水回用中的應用

反滲透技術在石化工業廢水回用中的應用
反滲透技術的作用是去除水中鹽分，其原理是通過在半透膜一側施加大于滲透壓的壓力，將凈水壓至產水段，將鹽分留在濃水段。反滲透去除的是水中的各種離子，只有水能透過反滲透膜，反滲透膜對NaCl的截留率>98%，其出水為去離子水。反滲透膜可去除可溶性鹽分，如金屬離子鹽分，也可去除有機物和細菌等大分子，在廢水處理中已廣泛應用。
石化工業廢水
1、反滲透技術的系統流程
以某石化公司水氣廠污水處理廠中水回用系統作為案例分析。該污水處理廠上游來水成分以石油化工廠含油污水為主，裝置的主要設施包括隔油池、氣浮池、水解酸化池、曝氣池、二沉池、曝氣生物濾池，裝置的*終水部分進入回用裝置，經過超濾膜和反滲透膜進行處理，然后進入離子交換樹脂的脫鹽水裝置，作為脫鹽水的原水處理成為脫鹽水。pH做為*基本的污水指標，勢必成為供求的熱點，這對廣大的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，必將為中國的環保事業帶來可觀的經濟效益。我們美國BroadleyJames生產的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極經久耐用，質量可靠，測試準確，廣泛應用于各級環保污水監測以及污水處理過程。
該套污水流程主要分為一級處理、二級生化處理和回用裝置，一級處理通過隔油池、氣浮池去除水中的油和懸浮物，二級處理通過生化處理可降低95%的COD，通過一級和二級處理，生化部分出水COD達到50mgL以下、電導率達到了2500us/cm以下。其中回用裝置的主要設施包括中速過濾器、臭氧接觸氧化池、盤片過濾器、超濾膜裝置、保安過濾器和反滲透膜裝置。
回用裝置生產流程為：曝氣生物濾池出水提升至中速過濾器，過濾后進人臭氧接觸池，深度降解水中微量COD、氨氮，氧化出水進入超濾裝置，阻截水中的大分子有機物、細菌等雜質，超濾出水再經高壓泵提升進入反滲透膜，當出水水質電導率<200μs/cm時，經回用水泵提升至脫鹽水裝置。
每套反滲透膜分為2段，第1段的進水為原水，通過第1段的反滲透膜產出產水和濃水，其產水通過產水管線進入產水池，第l段的濃水進入第2段反滲透膜中，作為其原水，通過第2段反滲透膜的過濾，產出產水和濃水，產水進入產水池，濃水排入污水系統進行處理。
2、反滲透技術的運行維護
反滲透膜堵塞原因分析
反滲透膜在運行過程中易存在堵塞的問題，原因為細菌滋生、鈣、鎂離子結垢。針對細菌滋生問題，在超濾系統前端投加次氯酸鈉藥劑，在超濾系統中殺死細菌，并在出水中留用余氯，抑制細菌滋生，同時在反滲透進水中投加非氧化性殺菌劑以殺死細菌。
但水中余氯會損害反滲透膜，在反滲透膜前端需要投加還原劑以消除余氯。針對鈣、鎂等離子結垢，在反滲透前端投加阻垢劑，阻垢劑和還原劑都從*藥劑廠家購買。在應用實例中阻垢劑投加濃度5×10-6，還原劑濃度3×10-6，根據進水水質進行調節。
化學清洗
在反滲透膜運行一段時間后，膜內會滋生細菌以及結垢，影響反滲透膜的產水量和脫鹽率。所以定期需要對反滲透膜進行化學清洗，化學清洗包括堿洗和酸洗，堿洗的作用是去除反滲透中的細菌等有機污染，酸洗的作用是去除反滲透膜中的無機污染和金屬氧化物。
每次堿洗和酸洗的配藥濃度約為2.5%，堿洗劑和酸洗劑均從*藥劑廠家購買。對于重度污染的膜需要堿液和酸液的反復清洗，將反滲透中污染物質去除。藥劑在清洗過程中采用沖擊加浸泡的循環方式，通過加藥泵向反滲透中加藥1h后停止運行加藥泵，關閉化學清洗的加藥和出藥閥門，將藥劑留在反滲透膜內浸泡，浸泡2h后，打開閥門，啟動泵，循環沖擊和浸泡。
在堿洗過程中，因為殺死微生物會產生大量泡沫，應及時清理，避免造成泡沫飛濺。
低壓沖洗
在線低壓沖洗是將濃水排水閥門、產水排水閥門及低壓沖洗進水閥門同時打開，通過啟動低壓沖洗泵，使水流在反滲透膜管內產生紊流，沖洗膜表面的鹽分和污染物，再通過排放水閥門排走。低壓沖洗使用反滲透的產水作為沖洗水，避免產生二次污染。
低壓沖洗在系統中被設置為常規操作，在開機和停機的過程中進行1次，可設置成每d的例行操作，定期進行沖洗。低壓沖洗的壓力、流量和時間都對沖洗效果有影響。流量一般大于運行流量，應避免流量過大，使鹽分擁堵在膜內。運行壓力一般以產水為準，不需要施加過大壓力。操作時間為5～10min。
3、反滲透技術的應用效果
該應用實例中，反滲透裝置為2套，以單套為例對水量和脫鹽率進行分析。該反滲透系統使用東麗膜型號為TML20—400，單套為168支膜，分為2段。反滲透進出水水質和產量見表1。
石化工業廢水
由表1可見，(1)該處理廠在預處理段沒有脫鹽裝置，故反滲透進水的電導率在1000μs/cm以上，屬鹽分偏高的水。經過反滲透系統，出水電導率達到20μs/cm以下，脫鹽率約為90%。(2)該型號反滲透膜裝置單套產水達到100m3/h左右。(3)回收率控制在75%以下。根據數據分析，反滲透產水可替代工業水作為脫鹽水裝置的原水(工業水電導率為300～500μs/cm)，達到節能減排的目標。
4、反滲透技術的運行問題及解決辦法
該套反滲透系統自建成起，在運行過程中遇到了6個問題，影響了裝置的長周期運行。
(1)上游裝置來水電導率高、含油高。上游裝置來水成分復雜，電導率*高達5000μs/cm，含油*高達40mg/L。電導率高造成反滲透運行負荷超標，影響膜裝置壽命。含油量高對反滲透膜造成污染，影響膜裝置壽命。將高電導率和高油污水改排至其他污水裝置，保證反滲透裝置的運行。
(2)反滲透膜壓差高，化學清洗沒有效果。反滲透膜在運行一段時間后，壓差增大，經過化學清洗后，壓差沒有明顯降低，產水量也明顯減少。解決辦法是對反滲透膜進行離線清洗，離線清洗后產水量、脫鹽率都恢復正常。
(3)鐵管線中鐵離子脫落。在水的運輸過程中，經過多段碳鋼管線，其中有部分管線的內襯破損導致碳鋼管線中鐵離子脫落，隨水進入到反滲透膜中。解決辦法是查找內襯破損的管道對內襯進行恢復，避免鐵離子脫落。
(4)結垢問題。反滲透末端已發生結垢，由于反滲透第2段和第l段末端的壓力都較低，水流速低，鹽分不易被沖刷掉，在末端逐漸積累，其中CaCO3的結垢速度較快，其他難溶鹽的結構速度較慢，例如硅酸鹽、硫酸鹽。在預防結垢的措施中，主要以投加阻垢劑為主，在運行一定周期后進行化學清洗，以溶解垢質隨刪。
(5)膜元件泄漏。在反滲透運行過程中需要較高的壓力，在1MPa左右，在開機、停機過程中會因排氣產生較大震動，致使得密封部件如O型圈松動，在運行過程中會因為污染、堵塞等問題造成壓差高，中心管或外殼有破裂，導致泄漏。一般在開機過程中采用慢開閥門，使閥門緩慢打開，使反滲透的壓力逐步升高，避免沖擊。
(6)細菌污染。反滲透膜內在前端，易產生細菌污染，其來源一般在超濾產水中，因季節等原因滋生細菌，反滲透的非氧化性殺菌劑在長期投加后會使細菌產生耐藥性，使細菌滋生更加嚴重。在殺菌劑投加后，細菌雖然被殺死，失去活性，細菌的軀殼還留在反滲透中，仍會造成污染，其中有機物質會成為其他細菌的食物。
反滲透膜技術在工業廢水回用領域有巨大的應用潛力，其產水可以代替工業水，已達到節能減排的標準，但在實際運行中存在一些問題，如藥劑材料成本、濃水如何處置、對上游來水水質的限制等。反滲透技術大規模應用還需加大研究力度，及時總結工業化過程中的經驗，開發其應用空間。