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石化廢水反滲透濃水回用技術(shù)

  廢水深度處理與回用是解決我國(guó)水資源短缺的一種有效方法,尤其針對(duì)用水量較大的石化企業(yè),反滲透(RO)技術(shù)產(chǎn)水水質(zhì)高和運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)已成為廢水回用的主流技術(shù)。但是RO必然會(huì)產(chǎn)生濃水,其污染物濃度是進(jìn)水的幾倍,其中含有大量鹽分和難降解有機(jī)物,已成為RO技術(shù)發(fā)展所面臨的瓶頸和難題。RO濃水的排放造成了水資源的極大浪費(fèi),因此RO濃水的回收利用具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,可以代替原水用于其他生產(chǎn)系統(tǒng),不僅提高廢水重復(fù)利用率,還起到了節(jié)約水資源和環(huán)境保護(hù)的目的。

  本研究針對(duì)山東某石化廠經(jīng)過生化處理后的污水,該污水已經(jīng)過了深度處理,其流程為雙介質(zhì)過濾器+超濾+一級(jí)RO,濃水再利用臭氧高級(jí)氧化+RO工藝進(jìn)行處理,處理后的產(chǎn)水回用至超濾產(chǎn)水箱,達(dá)到循環(huán)、節(jié)約用水的目的。連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后,考察處理效果,并分析了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和運(yùn)行成本。

  1、濃水處理工藝的可行性

  1.1 RO濃水水質(zhì)

  山東省某石化廠生化出水深度處理工藝為生化出水→雙介質(zhì)過濾器→UF→一級(jí)RO。該公司一級(jí)RO濃水水質(zhì):pH為8.30,堿度為11.05mmol/L,總硬度為325mg/L,濁度為1.6NTU,氯離子為1300mg/L,電導(dǎo)率為5660μS/cm,COD為86mg/L。該RO濃水具有電導(dǎo)率高、COD高的特點(diǎn),濃水再利用需要進(jìn)行脫鹽處理,現(xiàn)階段脫鹽主流工藝為RO工藝,但濃水的COD較高,若直接利用RO處理必然會(huì)使RO膜迅速污堵,難以連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,臭氧氧化可以將難降解的大分子污染物進(jìn)行開環(huán)斷鏈,而且臭氧還能直接將一些有機(jī)物氧化為H2O與CO2,從而起到降解有機(jī)物的作用,將濃水COD降低,使RO系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行,保證臭氧+RO處理濃水工藝順利進(jìn)行。

  2、處理工藝

  2.1 工藝流程

  原水為山東某石化廠RO濃水,處理規(guī)模為75m3/h,工藝流程見圖1。

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  由表1可知,現(xiàn)有RO濃水經(jīng)過臭氧氧化后,再經(jīng)過濃水RO處理,其產(chǎn)水匯入現(xiàn)有RO產(chǎn)水箱,再經(jīng)過現(xiàn)有RO處理后進(jìn)行回用,RO濃水進(jìn)行回收,達(dá)到水資源循環(huán)利用、節(jié)水的目的。2.2臭氧氧化臭氧氧化單元使用青島國(guó)林臭氧設(shè)備,功率為8~10kW·h/kg,臭氧產(chǎn)量為15kg/h(質(zhì)量濃度≥100mg/L),臭氧系統(tǒng)的投加控制根據(jù)接觸池水流量和預(yù)先設(shè)定的臭氧投加率自動(dòng)調(diào)節(jié)臭氧投加量,調(diào)節(jié)范圍在10%~100%。臭氧接觸池的接觸時(shí)間控制為180min,保證臭氧與污水的充分接觸。系統(tǒng)采用微孔曝氣盤投加臭氧,曝氣盤安裝在接觸池池底但高于導(dǎo)流墻的最低位置以避免氣泡被引流到反應(yīng)池中,在接觸室中,被處理水由上向下流,而臭氧氣體則由下向上反向流以達(dá)到最好的接觸效果。反應(yīng)后的臭氧尾氣通過加熱破壞。臭氧氧化后出水COD<50mg/L。

  2.3 濃水反滲透裝置

  設(shè)置1套處理水量為75m3/h的RO膜,由于進(jìn)水COD高,選用陶氏品牌的寬流道抗污染反滲透膜,設(shè)計(jì)回收率為50%,膜平均通量≤11.5L/(m2·h)。每套反滲透配置90根膜組件,放置在15根6芯壓力容器內(nèi),按一級(jí)一段并聯(lián)排列。高壓泵前設(shè)置5μm保安過濾器,在進(jìn)水中添加強(qiáng)化阻垢劑(投加量為5mg/L)、非氧化殺菌劑、鹽酸(pH調(diào)節(jié)為6.5~6.8)、還原劑(NaHSO3,防止反滲透膜氧化),分別抑制無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢、微生物污染、中和濃水中堿度、中和臭氧緩沖池中未完全釋放的臭氧,進(jìn)一步抑制結(jié)垢傾向,保護(hù)反滲透膜。

  3、處理效果

  3.1 各單元的處理效果

  濃水經(jīng)過臭氧氧化+RO處理后,水質(zhì)情況見表1。

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  由表1可知,臭氧氧化對(duì)有機(jī)物去除效果明顯,COD去除率為53.5%,RO產(chǎn)水對(duì)離子去除效果和有機(jī)物去除效果均極為顯著,電導(dǎo)率去除率為96.2%、硬度去除率為93.5%、氯離子去除率為86.3%、COD去除率為98.0%、氨氮和濁度基本完全去除,RO產(chǎn)水指標(biāo)完全滿足RO進(jìn)水要求。

  3.2 有機(jī)物的去除效果

  系統(tǒng)主要通過臭氧氧化和RO系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)物的去除,由于濃水水質(zhì)較為復(fù)雜,定量定性分析較為困難,為了考察系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除效果,將濃水、臭氧氧化產(chǎn)水、濃水RO產(chǎn)水進(jìn)行了GC-MS色譜分析,結(jié)果見圖2。

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  由圖2可知,濃水色譜圖峰面積大、單峰峰值高,表明有機(jī)物含量高,臭氧處理后,COD從86mg/L降到40mg/L,色譜圖峰面積降低,峰值減弱,因?yàn)槌粞跹趸饔?,可以將有機(jī)物斷鏈,故臭氧處理后濃水的色譜圖中夾雜一些雜峰,而RO出水COD為0.8mg/L,其色譜圖與背景離子流色譜圖無(wú)明顯差異,表明RO產(chǎn)水中有機(jī)物含量很低,可見RO膜對(duì)COD具有很好的截留效果。

  3.3 運(yùn)行穩(wěn)定性分析

  3.3.1 RO穩(wěn)定性分析

  RO進(jìn)水壓力和濃水壓力見圖3。

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  由圖3可知,RO系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行,為了維持一定的產(chǎn)水量,RO進(jìn)水壓力和濃水壓力都有所增長(zhǎng),進(jìn)水壓力從1.05MPa上升到1.25MPa,濃水壓力從0.96MPa上升到1.14MPa。但進(jìn)水壓力和濃水壓力的壓差基本穩(wěn)定在0.1MPa左右,說明未出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,造成壓力上升的原因可能是因?yàn)樗杏袡C(jī)物含量稍高造成的,但尚在允許范圍內(nèi),不影響設(shè)備連續(xù)運(yùn)行,當(dāng)進(jìn)水壓力持續(xù)上升至1.5MPa后,考慮化學(xué)清洗,以恢復(fù)膜通量。

  3.3.2 經(jīng)濟(jì)性分析

  該工程處理濃水量為75m3/h,臭氧發(fā)生器功率為150kW,RO系統(tǒng)所用水泵功率為105kW,故電耗為255kW·h,保安過濾器用大通量濾芯按0.5a使用壽命計(jì)算,則1a使用6只,RO膜元件按5a使用壽命計(jì)算,折舊按5a計(jì)算。處理濃水的運(yùn)行成本見表2。

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  由表2可見,濃水處理成本約3.09元/t,其中電費(fèi)及膜更換費(fèi)用占比例較大,由此可見,保持良好、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境,降低膜的污染程度以及延長(zhǎng)膜的使用壽命可以進(jìn)一步降低成本。

  4、結(jié)論

  通過規(guī)?;B續(xù)運(yùn)行表明:針對(duì)石化廢水經(jīng)過一級(jí)RO處理后的濃水,利用臭氧+濃水RO處理工藝,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,濃水RO對(duì)離子去除效果和有機(jī)物去除效果均極為顯著,電導(dǎo)率去除率為96.2%、硬度去除率為93.5%、氯離子去除率為86.3%、COD去除率為98.0%、氨氮和濁度基本完全去除,反滲透產(chǎn)水注入現(xiàn)有處理工藝中的超濾產(chǎn)水箱,整套系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用為3.09元/t。達(dá)到了水資源循環(huán)利用的目的。( >

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