神木天然氣處理廠反滲透濃水回收利用探索

高小鍵，楊 茂，崔 彥，苗 成，錢 凱

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

反滲透工藝生產(chǎn)凈化水具有運(yùn)行可靠[1]、操作簡(jiǎn)便、凈化水水質(zhì)可靠、易于維護(hù)、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在水資源利用率低的致命弱點(diǎn)，即大量的濃水直接排放[2]。

神木天然氣處理廠設(shè)有4 m3/h 反滲透凈化水裝置一套，供員工倒班點(diǎn)生活飲用水，日均排放濃水約30 t，造成大量水資源的浪費(fèi)，在水資源緊缺的陜北地區(qū)，應(yīng)當(dāng)積極探索一種反滲透濃水回收利用的工藝模式。

1 反滲透濃水排放工藝現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 神木天然氣處理廠濃水排放工藝現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

處理廠的生產(chǎn)生活用水通過(guò)三口水源井供給進(jìn)入生活水罐和消防水罐。生活水罐的原水經(jīng)過(guò)反滲透裝置處理后凈化水進(jìn)入凈化水箱，反滲透濃水直接排放進(jìn)入生活污水池，最終通過(guò)罐車外運(yùn)處理；消防水罐的原料水供給生產(chǎn)用水、消防用水、綠化用水以及倒班點(diǎn)沖廁用水。具體工藝流程（見(jiàn)圖1）。

由于神木天然氣處理廠地處毛烏素沙漠腹地，水源井產(chǎn)水含有較多細(xì)泥沙，為保護(hù)RO 膜設(shè)定純水與濃水比例為1:1，濃水現(xiàn)有排放工藝是將反滲透濃水直接排放進(jìn)入生活污水提升池，然后通過(guò)罐車外運(yùn)處理，不僅造成水資源的浪費(fèi)而且造成較大的污水拉運(yùn)及處理成本。

1.2 存在問(wèn)題分析

反滲透（Reverse Osmosis，RO）技術(shù)原理是在溶液一側(cè)采用高于溶液滲透壓的壓力，依據(jù)其他物質(zhì)（溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物）不能透過(guò)半透膜的特性，將這些物質(zhì)和水分離開(kāi)來(lái)[3]。

圖1 神木天然氣處理廠現(xiàn)有用水工藝流程

神木天然氣處理廠反滲透凈化水裝置的主要處理方式為：在RO 膜一側(cè)來(lái)自生活水罐的原水以一定的壓力（0.4 MPa）源源不斷的補(bǔ)充，透過(guò)RO 膜的水作為純水收集起來(lái)供倒班點(diǎn)飲用水；而未透過(guò)RO 膜的水，即濃水，則直接排放進(jìn)污水池，由于反滲透膜的特性，只要生產(chǎn)純水就伴隨有一定量的濃水產(chǎn)生，因此要提高水資源利用率，只能通過(guò)濃水回收來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 反滲透濃水回收再利用方案及其可行性研究

2.1 反滲透濃水回收方案

根據(jù)神木天然氣處理廠現(xiàn)有用水工藝模式，經(jīng)過(guò)研究，反滲透濃水回收利用方案定為：通過(guò)專門訂制的濃水回收裝置，將反滲透裝置產(chǎn)生的濃水回收至700 m3消防水罐加以再利用。

該濃水回收裝置主要組成部分及實(shí)現(xiàn)功能為：

濃水水箱：材質(zhì)為PE，容積3 m3，水箱配套帶有鎖母、浮球開(kāi)關(guān)、連接管道口、溢流口、排污口等。

濃水轉(zhuǎn)水泵：選擇輕型臥式多級(jí)離心泵，過(guò)流部件采用304 不銹鋼材質(zhì)，揚(yáng)程29 m，轉(zhuǎn)水泵通過(guò)電氣液位控制柜實(shí)現(xiàn)高液位啟泵、低液位停泵。

電器柜：內(nèi)設(shè)斷路器、接觸器、熱繼電器、指示燈、開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)綜合保護(hù)功能及工藝控制要求，分手動(dòng)/自動(dòng)兩種操作方式。神木處理廠改造后用水流程（見(jiàn)圖2）。

2.2 濃水回收可行性分析

神木天然氣處理廠反滲透濃水是經(jīng)反滲透膜分離出50 %的純水后的濃縮水，其中物質(zhì)總量是沒(méi)有多大變化的，只是濃度稍加增大而已。根據(jù)水樣檢測(cè)報(bào)告，濃水的硬度、堿度、氯離子以及電導(dǎo)率與反滲透入口原水相差不大，具體（見(jiàn)表1～表3），適合生產(chǎn)、綠化用水等用水要求，說(shuō)明反滲透濃水回收方案可行。

表1 反滲透進(jìn)口水質(zhì)化驗(yàn)表

表2 反滲透濃水水質(zhì)化驗(yàn)表

表3 反滲透濃水接入消防水罐后水質(zhì)化驗(yàn)表

3 反滲透濃水回收效益評(píng)價(jià)

回收利用濃水按生水計(jì)，單價(jià)5.65 元/噸，年濃水排放量10 950 m3，年節(jié)約水費(fèi)6.19 萬(wàn)元；每日消防罐通過(guò)水源井補(bǔ)水減少6 h，節(jié)省水源井潛水泵電力費(fèi)用36.3 元，全年節(jié)省1.33 萬(wàn)元；新增加濃水轉(zhuǎn)水泵產(chǎn)生電力費(fèi)用與原污水池轉(zhuǎn)水泵電力費(fèi)用抵消；節(jié)省每日一趟罐車外運(yùn)及處理費(fèi)用約0.18 萬(wàn)元，全年節(jié)省65.7 萬(wàn)元；全年節(jié)約費(fèi)用約73.22 萬(wàn)元，節(jié)約水資源10 950 t。

圖2 神木處理廠改造后用水流程

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)神木天然氣處理廠反滲透凈化水裝置濃水指標(biāo)分析，結(jié)合處理廠用水工藝流程以及各用水水質(zhì)要求，說(shuō)明反滲透濃水回收至700 m3消防水罐加以再利用是完全可行的，既為神木天然氣處理廠做到了節(jié)水節(jié)能、降低運(yùn)行成本，又能保證各項(xiàng)用水安全，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 王衛(wèi)紅，高叢輝.反滲透濃水回收利用的可行性分析［J］.石油石化節(jié)能，2011，（9）：6-7.

［2］ 張妍青.反滲透濃水會(huì)用技術(shù)及運(yùn)行探討［J］.石油石化安全環(huán)保技術(shù)，2010，26（3）：49-51.

［3］ 朱俊靖.給水系統(tǒng)中RO 濃水的再利用［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，26（4）：358-360.