膜技術(shù)在污水深度處理中的應(yīng)用

鄒紅麗,竇蓓蕾,朱新民

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)石油大港油田公司供水公司,天津 300280;3.北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰灸暇┓止?江蘇南京 210019)

膜技術(shù)在污水深度處理中的應(yīng)用

鄒紅麗1,2,竇蓓蕾3,朱新民3

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)石油大港油田公司供水公司,天津 300280;3.北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰灸暇┓止?江蘇南京 210019)

大港油田生活污水處理系統(tǒng)采用膜技術(shù)進(jìn)行深度處理。與傳統(tǒng)工藝相比,膜技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)較好等特點(diǎn),是中水回用技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要工藝路線。介紹了膜技術(shù)在大港油田污水深度處理工程中的實(shí)際應(yīng)用,重點(diǎn)分析了超濾系統(tǒng)及反滲透膜的調(diào)試、運(yùn)行與水質(zhì)分析。

膜技術(shù);深度處理;回用

0 引言

大港油田地處天津市的最南端,屬于缺水地區(qū),水資源不足已經(jīng)成為限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。因此,在停止開(kāi)采地下水,節(jié)約水資源的前提下,大港油田采用膜技術(shù)對(duì)其生產(chǎn)含油污水和生活污水進(jìn)行深度處理,使其達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn),既可緩解油田發(fā)展中生產(chǎn)用水不足的矛盾,又可解決污水不達(dá)標(biāo)排放而造成的環(huán)境污染問(wèn)題。本文介紹了膜技術(shù)在大港油田污水深度處理工程中的實(shí)際應(yīng)用,重點(diǎn)分析了超濾系統(tǒng)及反滲透膜的調(diào)試運(yùn)行與水質(zhì)分析。

1 預(yù)處理工藝介紹

膜技術(shù)具有運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染、管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)較好等特點(diǎn)。因此,在污水深度處理系統(tǒng)中的應(yīng)用有著廣泛的前景。

由于大港油田地處渤海灣,其產(chǎn)生的生產(chǎn)、生活污水(含居民生活小區(qū)雨水排放)含鹽量較高,污水在進(jìn)行深度處理前,需進(jìn)行預(yù)處理。大港油田生活污水預(yù)處理工藝為:粗格柵及沉砂池→調(diào)節(jié)池→細(xì)格柵→水解池→高密度沉淀池→曝氣生物濾池→中間混合池→混凝沉淀反應(yīng)池→V型濾池→中間水池。預(yù)處理出水質(zhì)分析見(jiàn)表 1。

表1 預(yù)處理系統(tǒng)出水水質(zhì)分析

2 超濾系統(tǒng)

2.1 工藝流程

大港油田生活污水后續(xù)的深度處理工藝部分包括超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)。超濾系統(tǒng)采用西門子Memcor公司的 CMF-S浸沒(méi)式超濾技術(shù),該技術(shù)可用于大型的污水回用處理系統(tǒng),在有效提高超濾系統(tǒng)抗污染性的同時(shí)降低系統(tǒng)造價(jià)(見(jiàn)圖 1)。這是由于大港油田污水深度處理的水質(zhì)條件不穩(wěn)定,而采用浸沒(méi)式超濾膜可以減少濃差極化現(xiàn)象發(fā)生,同時(shí)該膜元件對(duì)污水水質(zhì)有較好的抗污染性。超濾系統(tǒng)具有比較完善的空氣擦洗工藝以及在線化學(xué)加強(qiáng)反洗(CEBW)功能。

圖1 超濾系統(tǒng)工藝流程示意

CMF-S系統(tǒng)具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì):連續(xù)膜過(guò)濾系統(tǒng),對(duì)懸浮物及微生物有較高的去除率;出水水質(zhì)穩(wěn)定,原水水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng);出水水質(zhì)不受操作員影響;高效的低壓空氣反沖洗系統(tǒng)大大減少了化學(xué)清洗的次數(shù)。

2.2 性能參數(shù)

CMF-S浸沒(méi)式超濾膜元件的技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 CMF-S膜元件技術(shù)參數(shù)

從表 2可以看出,CMF-S超濾膜孔徑為 0.1～0.05μm,膜材料采用聚二偏氟乙稀,能耐受高強(qiáng)度強(qiáng)化劑清洗。膜絲平均長(zhǎng)度為 1050mm,單只膜平均面積為 27.9m2。

2.3 超濾膜對(duì)污染物的截留分析

由于預(yù)處理系統(tǒng)沒(méi)有投加任何殺菌劑,故在超濾系統(tǒng)的入口,投加了 3～4mg/L的次氯酸鈉藥劑,目的是氧化、降解部分有機(jī)物和對(duì)微生物、細(xì)菌進(jìn)行滅殺。再通過(guò)超濾膜特有的微孔特性,將殘余的菌絲體或有機(jī)物截留在膜絲外表面。

實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示,這項(xiàng)前氧化、殺菌工藝,完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2009年 8月至 11月超濾系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)圖 2～圖 4。

圖2 超濾對(duì)COD的去除效率

圖3 超濾對(duì)BOD的去除效率

圖4 超濾對(duì)細(xì)菌截留能力曲線

綜上數(shù)據(jù)分析表明,CMF-S浸沒(méi)式超濾膜對(duì)大港油田生活污水中 COD的去除率達(dá)到 58%～69%;BOD去除率達(dá)到 50%～54%;微生物截留能力達(dá)到 90%以上,效果非常明顯,為后續(xù)的反滲透脫鹽工藝提供了合格的水質(zhì)保障。

3 反滲透系統(tǒng)

生活污水深度處理的脫鹽工藝采用陶氏 F ILMTECTMBW30-365FR抗污染低壓反滲透膜元件。該元件通過(guò)“縮短膜片長(zhǎng)度,增加膜葉數(shù)”的獨(dú)特結(jié)構(gòu),不僅在出水水質(zhì)較好,而且在可清洗方面具有較高的工作效率。

3.1 工藝流程

反滲透系統(tǒng)工藝流程為:超濾水箱→RO給水泵→保安過(guò)濾器→高壓泵→反滲透→RO產(chǎn)品水箱→產(chǎn)水輸送泵。

3.2 進(jìn)水水質(zhì)

反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)就是超濾系統(tǒng)出水水質(zhì)。由于采用了先進(jìn)的超濾膜系統(tǒng),水質(zhì)狀況一直比較穩(wěn)定(見(jiàn)表 3)。從以下水質(zhì)檢測(cè)表中,可以看出,在 CODCr、BOD、生物細(xì)菌以及懸浮物去除方面,相對(duì)滿足反滲透的進(jìn)水水質(zhì)要求。

表3 反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)分析

3.3 工藝特點(diǎn)

反滲透膜系統(tǒng),在脫鹽處理方面已經(jīng)是比較成熟的工藝技術(shù)。但在大港油田生活污水深度處理中,由于是高含鹽量的污水回用處理,因此對(duì)反滲透膜在抗污染性方面有一定的要求。首先,我們采用抗污染膜元件,工藝上采用了沖擊性投加殺菌劑以消除污染物對(duì)膜元件的污染,延長(zhǎng)膜元件使用壽命,降低污染物對(duì)膜元件的堵塞造成的壓力損耗,節(jié)約動(dòng)力能源;其次,增設(shè)段間增壓裝置,減小兩段之間的壓力差,使得兩段之間的膜通量保持相近,維持相對(duì)較高的脫鹽率。

3.4 出水水質(zhì)

反滲透系統(tǒng)出水水質(zhì)見(jiàn)表 4。

從以上數(shù)據(jù)分析,大港油田生活污水深度處理反滲透系統(tǒng)脫鹽率達(dá)到 97.48%,符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,污水經(jīng)過(guò)深度處理后,已達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)。

表4 反滲透系統(tǒng)出水水質(zhì)分析

4 結(jié)語(yǔ)

在沿海地區(qū)高含鹽量的生產(chǎn)、生活污水深度處理工藝,盡管水質(zhì)參數(shù)受到區(qū)域性污水排放條件影響造成一定的波動(dòng),但是系統(tǒng)仍然相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行,并且可以回用到熱電廠的鍋爐補(bǔ)給水和循環(huán)水系統(tǒng)。大港油田生活污水經(jīng)膜技術(shù)處理后的水質(zhì)可實(shí)現(xiàn)廢水回用。這樣既減少?gòu)U水的排放造成的環(huán)境污染,同時(shí)也提高了水資源的利用率。隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展、膜性能的提高和膜分離產(chǎn)品成本的不斷降低,采用膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的資源化利用,將成為廢水處理的重要手段之一。

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Application ofmembrane technology in advanced-treatment of sewage

The advanced-traetment of Dagang O ilfield using membrane technology which being designed as process after sewage treating system has lots of advantages,such as s imple process,steady running,better quality ofp roductwater than traditionalprocess,etc.So it is importantp rocess courses in field of recla im ed water reuse at present.The practical application of this technology in the pro ject of sewage advanced-traetm ent of Dagang O ilfield was introduced.The debugging,running and water quality analysis of ultrafiltration and reverse osmosis system were discussed emphatically.

m em brane technology;advanced-trea tm ent;cycle-using

X703.1

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1674-8069(2010)06-052-03

2010-07-06;

2010-10-28

鄒紅麗 (1968-),女,吉林長(zhǎng)春人,高級(jí)工程師,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院在讀博士,長(zhǎng)期從事水文水資源、給排水及環(huán)境工程技術(shù)工作。E-mail:zouhongli@vip.sina.com