《齐鲁石化膜技术应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《齐鲁石化膜技术应用.ppt（70页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、膜技术与膜在污水处理上的应用张玉军齐鲁石化胜利炼油厂第二净化水车间,QLSH,概述,随着工业的发展，环境的污染也越来越严，高能耗制约着企业的展，节水减排势在必行，双膜在污水回用方面将得到越来越广泛的应用。,QLSH,1、膜的定义与膜法水处理,QLSH,1.1膜技术的定义,所谓膜系指具有组分分离功能的半透膜。理想半透膜应能实现部分组分的绝对透过与其余组分的绝对截留，而现实世界中的半透膜均为能够实现基本分离而非绝对分离的非理想半透膜。,按物态划分,QLSH,QLSH,从组态分离的观点看,分离物质可以是单相的也可以是混相的，组分分离可分为固固、固气、固液、气液、气气、及液液分离六大类。膜法水处理仅为
2、固态膜，分离过程涉及固液、气液及液液分离三类，即悬浮物与水的固液分离，溶解气体与水的气液分离，溶解固体与水的液液分离。,QLSH,按照物质透过膜的动力源划分,QLSH,QLSH,膜分离工艺与蒸馏、离子交换、离心、混凝-沉淀、硅藻土及陶瓷玻璃等其他过滤及分离工艺相比，具有常温环境、低工作压力、无相变、无滤料溶出、高效、节能、环保、单元化、占地面积小等一系列特点，从而具有显著的市场竞争优势。在国内地价快速上涨的形势下，膜工艺仅占地面积优势一项，就已大部分抵消其价格偏高的劣势。,QLSH,1.2分离性能指标,由于膜对被分离两组分的非理想半透性，特定的膜分离过程存在三个主要参数表征其性能水平：一是两组
3、分过膜的速透比;二是透过组分过膜的透速率；三是透过组分与截留组分的分辨率。,QLSH,对于多个膜品种构成的膜分离体系。衡量体系完整性的指标是该体系分离范围的广谱性。由于实际被处理物系中的成分十分丰富，良好的膜分离体系应具有众多的膜品种及良好的广谱性，且其中各膜分离过程具有良好的透速比、透速率与分辨率。,QLSH,目前现实的膜分离体系中已存在精滤、微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜分离种类，每一种类中又具有多个不同处理精度的膜品种。但因每一膜品种均不具备理想性能，且整个体系中不同处理精度的膜品种数量远不够多，膜分离体系尚未达到良好的广谱性。膜分离体系从非理想状态向理想状态的趋紧过程，就是透速比、透速率
4、、分辨率以及广谱性指标的理想化过程。,QLSH,1.3膜分离的分类,按膜材料分类半透膜,有机膜,无机膜,QLSH,有机膜材料（高分子）,聚砜,聚丙烯,聚丙烯腈,聚偏氟乙烯,聚醚砜,醋酸纤维素,芳香聚酰胺,QLSH,无机膜材料,金属,金属氧化物,陶瓷,玻璃等硅酸盐类,QLSH,按处理的精度分类,根据处理深度的不同可分为,精滤,微滤,超滤,纳滤,电渗析,反渗透,树脂床电渗析（EDI）,QLSH,其中的精滤、微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜过程均以膜两侧压力差为推动力，电渗析与树脂床电渗析等膜过程以电势差为推动力。,QLSH,超滤膜的截流分子量为5000-200000Da（道尔顿），工作压力为。反渗透膜
5、的脱盐率为95.0%-99.9%，最低产水含盐量约为110-6，工作压力0.77.0Mpa。,QLSH,按元件结构分类,根据膜元件的结构的区别，膜元件可划分为板式膜、折叠膜、管式膜、中空膜、卷式膜等不同的结构形式。,QLSH,按膜体结构划分,根据膜体有孔或无孔结构形式的区别，半透膜可分为多孔膜与致密膜，多孔膜中有过膜的大量透孔，致密膜则不存在透孔。根据膜体结构均匀与否，多孔膜与致密膜各自又可分为均质膜与非均质膜，均质膜的膜体结构在膜表面垂直方向上均匀一直，非均质膜的膜体结构在膜表面垂直方向上不均匀。,QLSH,超滤膜多为多孔的非均质膜，膜体的给水侧具有一个致密层，致使给水侧孔径较小，净水侧孔径
6、较大。芳香聚酰胺反渗透复合膜是典型的非均质致密膜，复合膜是在高速透率的较厚支撑多孔膜上复合一层高透速比的机薄复合层，以同时实现复合结构膜的高速透率与高速透比。,QLSH,多孔膜的筛分理论用拉伸、相转化等方法制取的微滤、超滤膜体上具有穿透膜体的空隙，从而形成多孔膜。多孔膜的筛分理论解释，粒径小于膜孔的颗粒可透过膜孔，粒径等于膜孔的颗粒可堵塞膜孔，粒径大于膜孔的颗粒被膜体截留。,QLSH,1.4膜过程的机理,致密膜的溶解-扩散理论,纳滤膜与反渗膜属于致密膜，膜过程机理可用溶解-扩散理论解释。溶质与溶剂在膜表面的溶解速率不同，溶入膜体后在膜体内的扩散速率也不同。当溶剂的溶解与扩散速率远大于溶质的溶解
7、与扩散速率时，溶质在原液侧富集，溶剂在透过液侧富集，从而实现了溶质与溶剂的相对分离，而不可能实现两者的绝对分离。,QLSH,1.5膜污染与清洗,精滤、微滤、超滤、纳滤、反渗透等以压力为动力源的膜分离工艺中，由于水体中截留物的存在，在透过液透过膜体的同时，截留物必然对膜体产生渐进的污染。减轻膜污染全部措施仅会延缓污染的发展过程，而不可能完全阻止污染的发生。过度的膜污染将会使膜性能下降，甚至丧失膜系统应有的分离功能。,QLSH,膜清洗作为恢复膜性能的有效手段，保证了膜系统的长期有效运行，又不可能使膜性能恢复到原始状态，每次彻底清洗后的性能恢复程度都在下降。一定意义上讲，膜元件的寿命取决于清洗的有效
8、程度。,QLSH,膜元件的污染,膜污染使膜工艺过程中不可避免的伴生现象。以压力为动力源的膜污染，主要包括无机物污染、有机物污染与微生物污染。多孔膜（UF）的污染以有机物与微生物污染为主，以无机物为辅。有机物污染指有机物在膜孔内的吸附、堵塞与截留，及在膜表面形成的凝胶层；微生物污染指微生物在膜表面的附着、堵塞与滋生；无机物污染之难溶盐在膜表面与凝胶层相互作用形成的析出沉淀。三类膜污染因素的合成作用，可堵塞膜孔或形成滤饼，使膜的分离性能指标恶化。,QLSH,致密膜（RO）的污染以无机物为主，以有机物为辅。难溶盐的饱和度超过极限时将在膜表面析出沉淀。但当有机物与微生物在膜表面聚集并形成凝胶层时，无机
9、盐即使尚未达到极限饱和度，也会与凝胶层结合形成沉淀。,QLSH,反渗透膜系统污染物及其污染位置,膜的水力冲洗,膜元件的清洗包括水力冲洗与化学清洗两大分支，每一分支又可分为正洗与反洗两种工艺，超滤膜的清洗过程中还可采用加压气洗。全量运行方式下的超滤系统的频繁正反冲洗是不可缺的，而复合反渗透膜系统则不允许反冲洗。,QLSH,水力冲洗是停止系统的产水过程，以较低的压力与较大的流量对膜表面（正洗）及膜孔（反洗）形成高速径流，以消除浓差极化层，破坏尚未牢固的各类垢层。,QLSH,冲洗的工艺中，正冲的工艺简单，冲洗效果较差；反冲的工艺复杂、冲洗效果较好。正冲洗时流量是主要参数，而反冲洗时压力时主要参数。水
10、力正冲用水既是系统给水水源，而反冲用水只能是系统产水。错流方式下的冲洗水可以利用，而全量方式下的冲洗水一般排放。,QLSH,膜的化学清洗，当水力工艺不足以恢复膜系统性能时，采用化学药剂的清洗工艺则成为必要手段。一般而言，清除有机物用碱，清除无机物用酸，而清除微生物用氧化剂，且多采用各种药液轮流清洗的方式。化学清洗也分为在线清洗与离线清洗两种方式。在线清洗效果欠佳，离线清洗效果较好。,QLSH,*值得注意的是，在长流程反渗透系统中，流程前部元件多为有机物污染，流程后部元件多为无机物污染。,QLSH,2、某装置流程及设备介绍,QLSH,QLSH,2.1原则流程图,污水处理场外排污水经前级预处理MB
11、BR沉淀池处理后，由2台生水泵2X230m3/h，扬程15m提升，在生水泵出水母管加PAC絮凝剂及NaClO杀菌剂后送往高位水箱，自流进入流砂过滤器，通过其出水管道投加高效絮凝剂，采用微絮凝过滤方式，使水中部分悬浮物、有机物、细菌、油和胶体变成微絮体等石英砂滤层中截留而去除，再经超滤进一步去除大分子有有机物、胶体、细菌等，确保出水满足反渗透的进水要求，即SDI3.0、浊度0.5NTU。,QLSH,2.2工艺流程简述,超滤产水进入超滤产水箱，再经增压泵提升进入反渗透装置，去除95%以上的溶解固体（TDS）、硬度等。针对原水的特点，在流砂过滤器前投加絮凝剂、杀菌剂和氧化剂，在反渗透的进水中投加还原
12、剂、阻垢剂。絮凝剂用于使水中的细小悬浮物、胶体、部分有机物等形成絮状体，在过滤器中给予去除；杀菌剂用于杀灭水中的细菌和微生物；还原剂用于还原进入反渗透的水中的氧化性物质，保护反渗透膜不被氧化；阻垢剂用于防止反渗透膜结垢。,QLSH,2.3原料、产品及副产品,原料：装置主要原料是污水处理场处理达标排放的污水，年用量为336万吨，由污水处理场总排放口用泵提升输送至原水箱。,QLSH,产品、副产品：装置设计处理能力为400吨/时。超滤产水共400吨/时，其中300吨/时进入反渗透，100吨/时进入电吸附；反渗透产水225吨/时，去第三除盐水站、第三、第四循环水场；电吸附出水75吨/时去第三、第四循环
13、水场。产品水均通过炼油厂已有管架敷设管道外送。超滤、反渗透排水自流视达标情况回到污水处理场总排放口或总进口。,QLSH,2.4流砂过滤器,流砂过滤器选用美国麦王公司设备，当原水由高位槽自流进入过滤器底部的配水环，经导流槽和锥弄分配器均匀向上逐渐逆流经过滤床，原水中的杂质被不断截留吸附最终滤液从过滤器顶部的溢流堰排放，完成过虑过程。该过虑器过滤和洗砂同时进行，能够24小时连续运行，无需停机反冲洗及相应设备。,QLSH,2.5双亲可逆纤维球过滤器,双亲可逆纤维球过滤器选用扬州澄露环境工程有限公司产品，对油及悬浮固体颗粒均有良好的去除效果。原水经过滤后，胶体、悬浮物含量降低，出水含油有很大改观，达到
14、超滤进水要求，该过滤器配制1台反洗水泵,QLSH,2.6超滤系统,超滤预处理工艺（超滤膜的孔径0.0050.1微米，用于净化和浓缩）主要去除悬浮物、胶体、细菌、病毒等水中杂质，去除率可达99.9%；透膜压力小于0.1Mpa，出水浊度小于0.2NTU，SDI小于3。,QLSH,超滤装置作为反渗透系统的预处理工艺设备，主要用于去除胶体物质，高分子有机物、悬浮物、细菌、原生物等。超滤装置的出水水质满足反渗透装置进水水质的要求。工程采用IMT公司10060UF超滤膜，单支膜面积为50m2，膜净通量为60L/m2h。可采用全流过滤或微错流过滤。,QLSH,本系统设置3套共计净出力为3X134m3/h的超
15、滤装置，每套配置45根10060UF超滤膜，组件立式安装。超滤设计按水的回收率按93设计。,QLSH,超滤保安过滤器采用以色列ARKAL公司生产的叠片式自清洗过滤器4SK-2，共3台，每台出力160m3/h，与超滤装置呈一一对应关系。在本系统中单独设置一台水泵，采用反渗透浓水作为反洗水源，对叠片过滤器进行外源反冲洗。,QLSH,2.7反渗透系统,反渗透系统是整个脱盐系统的主要执行机构，它主要负责脱除水中的可溶性盐份、胶体有机物及微生物，使出水达到用户要求。根据水质分析,此系统为并联3列布置。装在二台反渗透支架上。每套R/O装置出力各为75m3/h。每套都配置高压泵一台及一套R/O膜组件。反渗透
16、膜组件均采用世界上先进的TFC型抗污染复合膜，每套R/O装置配置120根BW30-365FR膜组件,安装在20个FRP的压力容器内，呈13:7排列，设计RO系统回收率为75，脱盐率为97。,QLSH,3、水质情况,QLSH,QLSH,表1、污水处理场全分析数据,4、工艺控制指标,QLSH,1 MBBR+沉淀池出水指标及要求：CODCr：50mg/L油：3.5mg/LSS：20mg/L氨氮：1mg/L水量：459m3/h,QLSH,2 流砂过滤器出水指标及要求CODCr 40mg/L油 3.0mg/L浊度 1.52.0NTUSS 5mg/L产水能力 9X55m3/h,QLSH,3 纤维球过滤器出
17、水指标及要求CODCr 40mg/L油 2mg/L（粒径：5m）浊度 1.52.0NTUSS 3mg/L氨氮 1mg/L产水能力 2X240m3/h（3台，2用1备）,QLSH,4 UF系统出水水质指标及技术要求：CODCr：30mg/L油：0.5mg/L(红外法）浊度：0.5mg/LSDI15：3回收率：93%设计通量：60 L/m2h化学清洗周期：60天，寿命保证期3年。第三年末产水能力：3X134m3/h,QLSH,5 RO装置技术要求进水余氯：0.1mg/L水回收率：75%；脱盐率：97%；产水CODMn：2.0mg/L设计通量：19 L/m2h化学清洗周期：60天，寿命保证期3年。第
18、三年末产水能力：375 m3/h,QLSH,5、运行状况,QLSH,污水双膜开工运行从2007年7月1日开始调试运行，处理量为260吨/小时，RO系统运行两套，由于污水处理场水温高，需进行掺水处理，掺水比例为新鲜水80%，运行10天；掺水50%，运行10天，掺水30%运行10天，一个月后改为全部污水处理，处理量按130吨/小时，RO系统运行一套，产水70吨/小时。,QLSH,6、存在问题与解决方案,QLSH,6.1水温高的问题,污水处理厂由于目前没有实现污污分流，含盐污水不仅水温高，而且电导也高，致使污水处理厂出水温度达42度，无法进入双膜处理，技术协议要求双膜的温度为25-35度，后经过查资
19、料发现超滤膜的温度可以耐受40度的温度，反渗透膜可以耐受45度的温度，经与厂家协调，将温度提高到超滤不超过40度，反渗透不超过45度，暂时解决温度高的问题，但温度不宜在高温下持续运行，易对膜组件产生分解，降低膜的使用寿命，,QLSH,6.2杀菌剂的使用量,在双膜运行初期，厂家中试与装置调试期间要求超滤的余氯小于0.3mg/L，而流砂过滤器余氯的加入量为2mg/L,两者的参数无法相互兼顾，运行初期致使超滤余氯过低达不到杀菌的目的，超滤出水的管壁上出现青苔，超滤堵塞严重，清洗频繁，经过一段时间的摸索，放弃流砂过滤器加入氧化剂的参数，主要以超滤出水余氯为准，要求超滤出水余氯在大于0.5mg/L，小于
20、1mg/L，而此时流砂过滤器加入的次氯酸钠达12mg/L，远远大于厂家提供的参数，基本解决了超滤堵塞的问题。据资料介绍超滤膜耐受余氯可达到1.5m/L。,QLSH,6.3絮凝剂PAC的加入量,双膜运行过程中，预处理流砂过滤器需加入PAC进行去除悬浮物，但由于污水在流砂过滤器的停留时间短（加之PAC为国产，杂质较多）铝离子穿过超滤膜堵塞RO系统的保安滤芯，保安滤芯的运行时间仅为7天，设计使用时间2个月，为此经讨论研究将PAC停止投加后，改加次氯酸钠，滤芯的使用时间延长到15天，可节省大量滤芯。,QLSH,6.4进水COD的变化,技术设计进超滤的COD小于40mg/L，目前运行进超滤COD在50-
21、60mg/L，未能达设计要求，从目前的运行情况看运行良好。超滤的运行时间缩短，设计45分钟反洗，目前运行40分钟就进行反洗。进水的COD如能达指标，将会延长超滤膜的使用寿命。,QLSH,6.5细菌对RO保安滤芯的影响,目前唯一需要解决的是保安滤芯的使用时间，延长滤芯的使用时间将降低运行费用，如频繁更换滤芯，成本太高。,QLSH,目前研究的方向也就是减少滤芯的更换次数，以延长滤芯的运行时间，从实验的结果看，堵塞滤芯的原因是粘泥、无机离子，车间曾对超滤池分析细菌数量，当控制超滤产水池余氯在0.6mg/L时，细菌总数在730个，仍堵塞滤芯，但超滤产水池的余氯不能过高，因过高的余氯对超滤膜长时间的运行
22、会降低膜的使用寿命；,QLSH,在预处理系统始端加入非氧化性杀菌剂在有效杀灭预处理系统中的微生物之后，还可在対膜系统无氧化性伤害的同时，杀灭膜系统中的微生物，从而全程保护RO系统。,QLSH,对保安滤芯杀菌的试验情况,2008年10月6日，对保安滤芯进行非氧化性杀菌剂进行杀菌，保安滤芯进出水压差由原来的0.22MPa降低到0.1MPa，增加保安滤芯的使用寿命，能否延长保安滤芯的使用时间和RO 的化学清洗周期有待进一步观察。,7、几点建议,QLSH,1、选择双膜的预处理流程，要根据目前的水质进行论证，预处理很重要，要选择合适的流程。2、对污水处理场当前的水质要考虑的复杂些，因节水减排上游装置也在不断节水，污染物浓缩后对污水场的水质影响较大，要考虑水质对双膜的影响。,QLSH,3、药剂的选择要选用比较精致的药剂，以减少药剂对膜的污染。4、选择合理的化学清洗方案，以保证膜的恢复性能。,QLSH,谢谢大家,QLSH,
