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        雙膜法煉油污水處理在長期運行中的問題與改進

        2018-08-02 01:44:24張冰帆
        當代石油石化 2018年7期
        關鍵詞:系統(tǒng)

        張冰帆

        (中國石油天然氣集團公司長慶石化分公司,陜西咸陽 712000)

        目前我國工業(yè)污水深度處理的方法多種多樣,如膜分離法、高級氧化法、離子交換法等。中國石油天然氣集團公司長慶石化分公司(簡稱長慶石化)于2008年改造建設了我國第一套240 m3/h用于煉油污水處理的膜生物反應器(MBR)裝置,采用美國GE公司的整體式膜箱技術,并配套建設了相應的200 m3/h處理能力的反滲透(RO)裝置,采用美國陶氏化學的卷式膜元件技術,正式形成“雙膜法”深度處理煉油污水的工藝技術。因工廠擴能上游來水量增加,長慶石化于2010年對裝置進行擴建,擴建到360 m3/h的MBR裝置及300 m3/h的RO裝置一直運行至今。但膜箱和膜元件運行要求較高,上游來水變化較大,在長期運行中膜污堵逐漸加劇,使用壽命無法達到預期,導致膜處理效率下降,系統(tǒng)壓力升高至界限,需要多次清洗等問題。

        針對上述問題進行了多種嘗試,如更換過濾器填料、改造加藥系統(tǒng)等多種方法,提高了設備運行時長,減少了清洗頻次。

        1 雙膜法污水處理裝置概況

        雙膜法污水處理裝置中的MBR系統(tǒng)由長慶石化1998年建成的A/O工藝中的O段改造而來。改造后,在A/O活性污泥池的后端,形成兩個MBR膜池,每個膜池中12個膜箱,單個膜池日常產(chǎn)水180 m3/h,最大產(chǎn)水量210 m3/h。產(chǎn)品水通過產(chǎn)水泵抽出并打入產(chǎn)品水池,再經(jīng)水泵打入300 m3/h處理量的RO系統(tǒng)。RO系統(tǒng)共分4組,每組均有100 m3/h的處理能力,目前并未達到最大處理能力。RO系統(tǒng)產(chǎn)生淡水和濃水,淡水進除鹽水罐回用至循環(huán)水場,濃水進入后續(xù)臭氧氧化裝置處理,達標后排放。

        基本流程如圖1所示。

        圖1 雙膜法污水處理裝置的基本流程

        2 雙膜法污水處理裝置的運行和處理效果

        2.1 處理效果

        雙膜法污水處理裝置深度處理煉油污水,對節(jié)能減排起到很大作用。在裝置改造前,污水處理量約250 m3/h,建有一套生物活性炭過濾器的中水回用系統(tǒng),設計處理量150 m3/h,污水回用率約60%,回用水的生物需氧量(COD)為60~90 mg/L,中水只能用于消防水補充、植物澆灌等用途,遠無法達到設計回用率。

        裝置建設完成后,MBR系統(tǒng)的產(chǎn)水COD小于50 mg/L,濁度、懸浮物也明顯優(yōu)于中水系統(tǒng),產(chǎn)水約360 m3/h,其中300 m3/h通過活性炭過濾器后進入RO系統(tǒng),產(chǎn)生200 m3/h的淡水。RO系統(tǒng)長期運行后除鹽率大于95%,COD小于20 mg/L,能夠滿足長慶石化除鹽水站進水電導的需要,主要用于除鹽水站進水,節(jié)約自來水。另外約50 m3/h的MBR產(chǎn)水進入原中水系統(tǒng),代替中水進行消防水補充、沖廁、堿渣裝置稀釋水等用途。受益于雙膜法,污水處理裝置可處理的水量大大增加,在新建裝置較多,原有儲罐、水池容量未擴大的情況下,處理能力已達390 m3/h,污水回用率可達80%,其中淡水的回用率65%,為減少公司水耗起到了顯著作用。

        2.2 日常運行

        雙膜法污水處理裝置長周期運行已近10年,前期運行效果較好,運行平穩(wěn),主要是因為日常維護和清洗作業(yè)較為積極有效。其中,MBR系統(tǒng)的反洗和維護性清洗為自動狀態(tài)。MBR系統(tǒng)反洗為每15 min反洗30 s,對膜絲內部進行清潔,并清除膜絲外部附著的污泥及其他污染物。維護性清洗每天下午2點進行(周一除外),對單個膜池的膜箱進行藥劑浸泡和清洗,整個過程約40 min,保證膜絲的性能不受影響,進行正常產(chǎn)水。另外,MBR裝置還每半年或出現(xiàn)超壓、濁度升高等現(xiàn)象時需人工恢復性清洗,對膜絲進行長時間藥劑浸泡和清洗,直到產(chǎn)水壓力和濁度恢復正常。但隨著時間增長,膜箱開始需要進行恢復性清洗的時間間隔越來越短,跨膜壓差增長越來越快,導致2015年開始原來每年1次的恢復性清洗變成了3個月1次,除此之外,RO膜元件的污堵也越來越嚴重,單套RO因壓差的升高,進水量從90~100 m3/h變?yōu)?0~70 m3/h,嚴重影響了產(chǎn)水效率,形成了MBR跨膜壓差升高無法提高產(chǎn)水量以及RO膜元件堵塞情況嚴重兩大問題,且2016年達到頂峰。表1反映了2016年度進行的膜元件清洗和更換情況,表2反映了2016年度RO膜元件前置保安過濾器濾芯的更換次數(shù)??梢钥闯?,更換非常頻繁,經(jīng)常需要停下RO裝置進行清洗和更換,嚴重影響了裝置的產(chǎn)水總量,導致2016年未能達到生產(chǎn)目標。

        3 MBR和RO長周期運行出現(xiàn)問題的解決方法

        面對MBR裝置跨膜壓差快速增大和RO裝置污堵嚴重兩大問題,經(jīng)過對雙膜法流程和原理分析,提出了幾種試驗性解決方法。

        表1 2016年RO膜元件清洗與更換情況

        表2 2016年RO裝置保安過濾器濾芯更換次數(shù)

        3.1 加藥系統(tǒng)流程改造

        由于RO裝置的來水源于MBR,為使RO裝置的殺菌劑、阻垢劑有更長的作用時間,藥劑充分起到阻止結垢和減少細菌滋生造成的膜污堵現(xiàn)象,技術人員重新設計殺菌劑和阻垢劑的加入點,在MBR出水后,RO活性炭過濾器之前的位置,增加RO殺菌劑和阻垢劑加入點,共進行2次加藥,顯著減少了膜元件污堵的程度,加藥系統(tǒng)流程示意見圖2。通過加藥系統(tǒng)的改進,膜元件的清洗頻次明顯降低,保安過濾器濾芯更換頻次也降低,設備運行周期變長,經(jīng)濟效益也有所提高。

        圖2 加藥系統(tǒng)流程示意

        3.2 加裝在線監(jiān)控

        經(jīng)過長期觀察,發(fā)現(xiàn)MBR跨膜壓差的增長與進入生化系統(tǒng)的水質好壞有直接關聯(lián),如果來水水質較差,則跨膜壓差升高較快,因此,對生化來水和MBR出水均進行了水質在線監(jiān)控,監(jiān)控COD、氨氮和油含量3個指標,由于生化來水進入膜池還需一段時間,這段時間就成為預警時間,工作人員能夠及時通過加藥或關閉膜池進水的方法規(guī)避膜箱的膜絲被污染。

        3.3 更換RO活性炭過濾器的填料成分

        通過對活性炭過濾器進出口SDI的測定,研究發(fā)現(xiàn)RO活性炭過濾器的效率明顯下降,為了保護保安過濾器,提高活性炭過濾器的效率,長慶石化在2016年大檢修中將原本活性炭過濾器的普通活性炭填料,換成了高密度多孔瓷球的新填料。再次進行SDI的測定,活性炭過濾器的出水水質有了很大提高。

        4 結語

        雙膜法污水處理在長慶石化節(jié)水環(huán)保工作中起著重要的作用,在經(jīng)過10年的長期運行后,原本的一些小問題隨著設備老化變成了大問題,技術人員通過試驗和改造,克服了MBR跨膜壓差快速升高和RO膜元件污堵嚴重等問題,2017年裝置運行較為平穩(wěn),通過統(tǒng)計,2016年全年反滲透淡水產(chǎn)量為120萬噸,2017年全年產(chǎn)水量僅前10個月為105萬噸,全年預計可達到135萬噸,反滲透裝置平均回用率從66%提高至68%,MBR裝置因來水污染產(chǎn)生的跨膜壓差迅速升高問題明顯減少,MBR裝置平均運行率從71%提高至90.0%,顯示出試驗方法的良好效果,延長了設備壽命,提高了環(huán)保工作的效率。

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