趙軍,劉文,周萍

(1.北京朗新明環(huán)保科技有限公司南京分公司,江蘇南京 210019;2.天津市大港油田建設(shè)監(jiān)理有限公司,天津 300280;3.國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院,江蘇南京 210031)

大港油田苦咸再生水反滲透工藝自動(dòng)控制研究

Studies on process and auto control of reverse osmosis equipments forDagangOilfield brackish wastewater reclaim system

趙軍1,劉文2,周萍3

(1.北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰灸暇┓止?江蘇南京 210019;2.天津市大港油田建設(shè)監(jiān)理有限公司,天津 300280;3.國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院,江蘇南京 210031)

分析了大港油田污水回用深度處理工程苦咸再生水反滲透工藝儀表配置及自動(dòng)控制方式,介紹了苦咸再生水反滲透系統(tǒng)亟待解決的各類(lèi)問(wèn)題。著重論述了儀表設(shè)置、余氯控制、結(jié)垢污堵控制、微生物污堵控制的實(shí)際運(yùn)行方式,探討了苦咸再生水反滲透工藝的技術(shù)可行性和可靠性。

污水回用;深度處理;超濾;反滲透;雙膜法

大港油田污水深度處理廠來(lái)水水源為生活污水與工業(yè)廢水混合水,TDS(總?cè)芙夤绦挝?含量在3500mg/L至5000mg/L之間波動(dòng),屬于典型的苦咸水水質(zhì),含鹽量較高,無(wú)法直接回用[1-2]。由于水質(zhì)的組成極為復(fù)雜,苦咸再生水處理系統(tǒng)的制約因素既有物理、化學(xué)性質(zhì),也包含了微生物因素[3]。因此,對(duì)于苦咸再生水處理系統(tǒng)而言,反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)確定和自動(dòng)控制的要求更為嚴(yán)格。

1 工藝流程

1.1 反滲透儀表配置

大港油田污水深度處理系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)處理規(guī)模6×192m3/h,預(yù)處理采用西門(mén)子浸沒(méi)式超濾工藝。反滲透系統(tǒng)共設(shè)置6套反滲透單元,進(jìn)水母管設(shè)置遠(yuǎn)傳pH計(jì)以監(jiān)測(cè)進(jìn)水pH值,遠(yuǎn)傳電導(dǎo)率表和遠(yuǎn)傳溫度計(jì)以監(jiān)測(cè)進(jìn)水含鹽量及水溫的變化,遠(yuǎn)傳氧化還原電位表用于確定進(jìn)水中余氯是否被充分還原;各高壓泵入口設(shè)置低壓開(kāi)關(guān),在前面單元故障條件下,低壓開(kāi)關(guān)可為高壓泵提供必要的保護(hù);各高壓泵出口設(shè)置高壓開(kāi)關(guān),防止在后續(xù)反滲透裝置閥門(mén)系統(tǒng)異常狀態(tài)下系統(tǒng)超壓;各反滲透單元產(chǎn)水箱、濃水均設(shè)置遠(yuǎn)傳流量表,用于確定反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水流量和每套設(shè)備的回收率;各反滲透單元產(chǎn)水箱設(shè)置遠(yuǎn)傳電導(dǎo)率計(jì)用于監(jiān)測(cè)反滲透產(chǎn)水水質(zhì),評(píng)判系統(tǒng)處理效果;各反滲透裝置一段、二段設(shè)置遠(yuǎn)傳差壓表監(jiān)測(cè)反滲透膜污堵情況。

1.2 反滲透膜元件

該反滲透系統(tǒng)膜元件選用的是F ILMTECBW30 -365FR,膜元件主要技術(shù)參數(shù)要求見(jiàn)表1。

表1 膜元件技術(shù)參數(shù)表[3]

1.3 反滲透控制方式

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行采用全自動(dòng)運(yùn)行方式,系統(tǒng)一鍵啟動(dòng),啟動(dòng)后自動(dòng)按照程序依次執(zhí)行前沖洗、產(chǎn)水排放、產(chǎn)水、后沖洗、停機(jī)步序。前沖洗通過(guò)反滲透給水泵實(shí)現(xiàn),利用反滲透進(jìn)水即超濾產(chǎn)水最為沖洗用水;前沖洗完成后,啟動(dòng)高壓泵,高壓泵在設(shè)定頻率下運(yùn)行,不進(jìn)行P ID調(diào)節(jié),執(zhí)行產(chǎn)水排放步序;當(dāng)反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率合格后關(guān)閉產(chǎn)水排放,轉(zhuǎn)入產(chǎn)水步序,此時(shí)高壓泵頻率P ID調(diào)節(jié),保持反滲透產(chǎn)水流量穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi);產(chǎn)水時(shí)間達(dá)到設(shè)定值或操作員發(fā)出停機(jī)指令時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行后沖洗步序,啟動(dòng)低壓沖洗水泵,以反滲透產(chǎn)水作為沖洗用水對(duì)反滲透裝置進(jìn)行沖洗,沖洗過(guò)程中監(jiān)測(cè)沖洗流量,確保沖洗流量在設(shè)定范圍內(nèi)。

2 反滲透裝置運(yùn)行

2.1 進(jìn)水余氯控制

反滲透進(jìn)水中游離氯與聚酰胺復(fù)合膜會(huì)破壞反滲透膜過(guò)濾層結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致膜的性能降低[4-8]。由于系統(tǒng)超濾出水含有一定量的游離氯,故需在進(jìn)水中投加一定量的還原劑以徹底消除余氯對(duì)反滲透膜的影響。反滲透進(jìn)水余氯通過(guò)反滲透進(jìn)水總管的遠(yuǎn)傳氧化還原電位表監(jiān)控,由于氧化還原電位是間接的反應(yīng)來(lái)水中余氯含量,而水中影響氧化還原電位的因素不止余氯一項(xiàng),其他多種變價(jià)的離子和溶解氧都影響水的氧化還原電位,反滲透來(lái)水投加還原劑的量以反滲透進(jìn)水氧化還原電位不高于原水背景值(不加氯時(shí))為準(zhǔn)。在綜合考察進(jìn)水水質(zhì)變化的基礎(chǔ)上,最終確定氧化還原電位上限120mV,運(yùn)行中一旦氧化還原電位超過(guò)上限,系統(tǒng)停機(jī)報(bào)警。

2.2 結(jié)垢控制

由于大港油田屬于鹽堿地區(qū),進(jìn)水又是混合污水,成分復(fù)雜,水質(zhì)結(jié)垢傾向嚴(yán)重。經(jīng)計(jì)算,在反滲透進(jìn)水中添加5mg/L阻垢劑,阻垢劑為King Lee PT0100型。每套反滲透裝置設(shè)置1臺(tái)阻垢劑計(jì)量泵,與設(shè)備一一對(duì)應(yīng),沖洗過(guò)程中不投加阻垢劑。

反滲透產(chǎn)水后沖洗也是控制膜污堵的重要措施,隨著反滲透膜過(guò)濾水量的增加,膜面不斷累積污染層,如果不進(jìn)行處理將導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)垢。

2.3 微生物污堵控制

微生物污堵是反滲透系統(tǒng)最主要的污堵之一。即使有99.90%～99.99%的細(xì)菌可以通過(guò)超濾或微濾預(yù)工藝去除,反滲透的微生物污染仍然無(wú)法避免,因?yàn)橹恍枰袠O少的幾個(gè)微生物群落就足以在反滲透膜表面形成成熟的生物粘膜[9],嚴(yán)重影響反滲透的透水率。系統(tǒng)設(shè)置了沖擊性加殺菌劑工藝,在反滲透產(chǎn)水后沖洗中添加非氧化性殺菌劑,定期對(duì)膜表面的微生物污染進(jìn)行沖洗。運(yùn)行實(shí)際情況來(lái)看,微生物污染控制效果良好。

3 結(jié)語(yǔ)

苦咸再生水處理系統(tǒng)中,水質(zhì)變化大、微生物污堵等是反滲透系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題,通過(guò)合理的工藝和自動(dòng)控制程序設(shè)置,可以最大限度的減小苦咸再生水處理反滲透系統(tǒng)污堵,保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。優(yōu)秀的自動(dòng)控制程序的編制可以使膜污染防止工作有計(jì)劃的進(jìn)行,從而減小一些人工操作在反滲透系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)中存在的不足和缺陷,有效的防止膜污染的惡化。隨著再生水回用技術(shù)的不斷推廣,反滲透系統(tǒng)在苦咸再生水處理領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛,工藝和自動(dòng)控制水平的提高將是反滲透技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

[1]Gleick P H.In Encyclopedia of Climate and Weather[M].New York:Oxford University Press,1996.

[2]El-Manharawy S,HafezA.Water type and guidelines forRO system design[J].Desalination,2001,(139):97-113.

[3]Glater S-k Hong,ElimelechM.The search for a chlorine-resistant reverse os mosismembrane[J].Desalination,1994,(95):325-345.

[4]LightW G,Chu H C,Tran C N.Reverse os mosis TFC magnumelements for chlorinated/dechlorinated feedwaterprocessing[J].Desalination,1987,(64):411-421.

[5]Petersen R J.Composite reverse os mosis and nanofiltrationmembranes [J].Membrane Science,1993,(83):81-150.

[6]Watters J C,Klein E,Fleischman M,et al.Rejection spectra of reverse os mosis membranes degraded by hydrolysis or chlorine attack [J].Desalination,1986,(60):93-110.

[7]Flemming H C,Schaule G,Griebe T,et al.Biofouling-the achilles heel ofmembrane processes[J].Desalination,1997,(113):215-225.

[8]Flemming H C.Biofouling in water systems-cases,causes and counter measures[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2002, (59):629-640.

X703.1

B

1674-8069(2010)06-057-03

2010-07-10;

2010-11-16

趙軍(1977-),男,江蘇南通人,工程師,主要從事水處理工程設(shè)計(jì)工作。E-mail:zhaojun@nepri.com

Abstract:Process and auto controlmethods of brackish wastewater recla im reverse osmosis system forDagang O ilfield wastewater reuse advanced treatm ent projectwas studied.The most important types ofmembrane fouling that affects reverse osmosis system perfor m ance were introduced.Instrum ents settings,ch lo rine oxidation control,anti scaling m ethods as well as biofouling prevention techniques was detailed to discuss the feasibility and reliability of brackish wastewater reverse osmosis techniques.

Key words:wastewater reuse;advanced treatment;ultrafiltration;reverse o smo sis;double m embrane method