膜技术在污水深度处理中的应用

邹红丽,窦蓓蕾,朱新民

(1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;2.中国石油大港油田公司供水公司,天津 300280;3.北京朗新明环保科技有限公司南京分公司,江苏南京 210019)

膜技术在污水深度处理中的应用

邹红丽1,2,窦蓓蕾3,朱新民3

(1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;2.中国石油大港油田公司供水公司,天津 300280;3.北京朗新明环保科技有限公司南京分公司,江苏南京 210019)

大港油田生活污水处理系统采用膜技术进行深度处理。与传统工艺相比,膜技术具有工艺简单、运行稳定、出水水质较好等特点,是中水回用技术领域的一个重要工艺路线。介绍了膜技术在大港油田污水深度处理工程中的实际应用,重点分析了超滤系统及反渗透膜的调试、运行与水质分析。

膜技术;深度处理;回用

0 引言

大港油田地处天津市的最南端,属于缺水地区,水资源不足已经成为限制当地经济发展的瓶颈。因此,在停止开采地下水,节约水资源的前提下,大港油田采用膜技术对其生产含油污水和生活污水进行深度处理,使其达到回用标准,既可缓解油田发展中生产用水不足的矛盾,又可解决污水不达标排放而造成的环境污染问题。本文介绍了膜技术在大港油田污水深度处理工程中的实际应用,重点分析了超滤系统及反渗透膜的调试运行与水质分析。

1 预处理工艺介绍

膜技术具有运行费用低、无二次污染、管理简单、运行稳定、出水水质较好等特点。因此,在污水深度处理系统中的应用有着广泛的前景。

由于大港油田地处渤海湾,其产生的生产、生活污水(含居民生活小区雨水排放)含盐量较高,污水在进行深度处理前,需进行预处理。大港油田生活污水预处理工艺为:粗格栅及沉砂池→调节池→细格栅→水解池→高密度沉淀池→曝气生物滤池→中间混合池→混凝沉淀反应池→V型滤池→中间水池。预处理出水质分析见表 1。

表1 预处理系统出水水质分析

2 超滤系统

2.1 工艺流程

大港油田生活污水后续的深度处理工艺部分包括超滤系统和反渗透系统。超滤系统采用西门子Memcor公司的 CMF-S浸没式超滤技术,该技术可用于大型的污水回用处理系统,在有效提高超滤系统抗污染性的同时降低系统造价(见图 1)。这是由于大港油田污水深度处理的水质条件不稳定,而采用浸没式超滤膜可以减少浓差极化现象发生,同时该膜元件对污水水质有较好的抗污染性。超滤系统具有比较完善的空气擦洗工艺以及在线化学加强反洗(CEBW)功能。

图1 超滤系统工艺流程示意

CMF-S系统具有以下技术优势:连续膜过滤系统,对悬浮物及微生物有较高的去除率;出水水质稳定,原水水质适应性强;出水水质不受操作员影响;高效的低压空气反冲洗系统大大减少了化学清洗的次数。

2.2 性能参数

CMF-S浸没式超滤膜元件的技术性能参数见表2。

表2 CMF-S膜元件技术参数

从表 2可以看出,CMF-S超滤膜孔径为 0.1～0.05μm,膜材料采用聚二偏氟乙稀,能耐受高强度强化剂清洗。膜丝平均长度为 1050mm,单只膜平均面积为 27.9m2。

2.3 超滤膜对污染物的截留分析

由于预处理系统没有投加任何杀菌剂,故在超滤系统的入口,投加了 3～4mg/L的次氯酸钠药剂,目的是氧化、降解部分有机物和对微生物、细菌进行灭杀。再通过超滤膜特有的微孔特性,将残余的菌丝体或有机物截留在膜丝外表面。

实际运行数据显示,这项前氧化、杀菌工艺,完全达到设计要求。2009年 8月至 11月超滤系统进、出水水质检测数据统计分析见图 2～图 4。

图2 超滤对COD的去除效率

图3 超滤对BOD的去除效率

图4 超滤对细菌截留能力曲线

综上数据分析表明,CMF-S浸没式超滤膜对大港油田生活污水中 COD的去除率达到 58%～69%;BOD去除率达到 50%～54%;微生物截留能力达到 90%以上,效果非常明显,为后续的反渗透脱盐工艺提供了合格的水质保障。

3 反渗透系统

生活污水深度处理的脱盐工艺采用陶氏 F ILMTECTMBW30-365FR抗污染低压反渗透膜元件。该元件通过“缩短膜片长度,增加膜叶数”的独特结构,不仅在出水水质较好,而且在可清洗方面具有较高的工作效率。

3.1 工艺流程

反渗透系统工艺流程为:超滤水箱→RO给水泵→保安过滤器→高压泵→反渗透→RO产品水箱→产水输送泵。

3.2 进水水质

反渗透系统的进水水质就是超滤系统出水水质。由于采用了先进的超滤膜系统,水质状况一直比较稳定(见表 3)。从以下水质检测表中,可以看出,在 CODCr、BOD、生物细菌以及悬浮物去除方面,相对满足反渗透的进水水质要求。

表3 反渗透系统进水水质分析

3.3 工艺特点

反渗透膜系统,在脱盐处理方面已经是比较成熟的工艺技术。但在大港油田生活污水深度处理中,由于是高含盐量的污水回用处理,因此对反渗透膜在抗污染性方面有一定的要求。首先,我们采用抗污染膜元件,工艺上采用了冲击性投加杀菌剂以消除污染物对膜元件的污染,延长膜元件使用寿命,降低污染物对膜元件的堵塞造成的压力损耗,节约动力能源;其次,增设段间增压装置,减小两段之间的压力差,使得两段之间的膜通量保持相近,维持相对较高的脱盐率。

3.4 出水水质

反渗透系统出水水质见表 4。

从以上数据分析,大港油田生活污水深度处理反渗透系统脱盐率达到 97.48%,符合设计指标要求,污水经过深度处理后,已达到回用的标准。

表4 反渗透系统出水水质分析

4 结语

在沿海地区高含盐量的生产、生活污水深度处理工艺,尽管水质参数受到区域性污水排放条件影响造成一定的波动,但是系统仍然相对稳定运行,并且可以回用到热电厂的锅炉补给水和循环水系统。大港油田生活污水经膜技术处理后的水质可实现废水回用。这样既减少废水的排放造成的环境污染,同时也提高了水资源的利用率。随着膜分离技术的发展、膜性能的提高和膜分离产品成本的不断降低,采用膜技术实现工业废水的资源化利用,将成为废水处理的重要手段之一。

[1]黄加乐,董声雄.我国膜技术的应用现状与前景[J].福建化工, 2000,(3):3-6.

[2]刘茉娥,蔡邦肖,陈益棠.膜技术在污水治理及回用中的应用[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3]范振强.组合膜工艺城市含盐污水回用处理试验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2003.

[4]邵刚.膜法水处理技术(第 2版)[M].北京:冶金工业出版社, 2000.

[5]王炳强,崔树宝.反渗透膜法处理城市污水技术探析[J].天津化工,2003,17(6):45-47.

[6]蔡锐,成志强.水处理工程的水池设计和施工配合问题[J].电力环境保护,2005,21(4):48-51.

[7]张维,黄娟,王世和.膜生物反应器中溶解性微生物产物特性的研究进展[J].电力环境保护,2009,25(3):32-36.

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

邹红丽 (1968-),女,吉林长春人,高级工程师,中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院在读博士,长期从事水文水资源、给排水及环境工程技术工作。E-mail:zouhongli@vip.sina.com