反渗透水处理技术在石化工程中的应用 KSYHPD

炼油设计环境保护反渗透水处理技术在石化工程中的应用张建忠李正国洛阳石油化工工程公司（河南省洛阳市471003）体现了它的先进性。采用反渗透一级处理+离子交换后处理相结合的工艺方案，发挥了各自的优点，是生产纯度较高除盐水的科学、经济的水处理技术方案。

主题词：水净化反渗透膜预处理后处理脱盐回收经济效益洛阳石油化工工程公司于1998年承担了洛阳石油化工总厂大化纤工程规模为380t/h的除盐水站。根据原水含盐量高以及用户对水质的要求较高的特点，此除盐水站有两个工艺方案可供选择一是传统的离子交换技术，二是反渗透技术。经过全面的技术经济比较，*后采用了反渗透一级处理+离子交换后处理的工艺方案。

反渗透水处理技术的原理是：利用足够大的压力使原水中的水通过反渗透膜分离出来而达到除盐的目的。

与传统的离子交换水处理技术相比，该技术上有以下优点：药剂耗量少，环境污染小；操作简便，有利于实现机械化、自动化；适合于盐含量较高的原水和酸碱缺乏的地区以及海水淡化。

1工程设计原水水质该厂水源为黄河地区的地下水，其特点是：温度、浊度较低，盐含量较高（556.4mg/L）硬度极高（5.5mmol/L）详细数据见表1. 1.2用户对水质的要求1.3除盐水站的规模根据全厂各用户软化水、除盐水、除氧水的负荷统计，该除盐水站的设计规模为400t/h，并在除盐水站设两个500t的除盐水罐。

表1原水水质分析mg/L全固形物溶解固形物Fe扦电导率/MSDcm1总阳离子悬浮物暂硬（以CCO3计）永硬（以CCO3计）总硬（以CCO3计）总阴离子pH值耗氧量1.4两种工艺方反渗透净水设备案的经济比较根据400t/h的设计规模，两种工艺方案经济比较结果如表2所示。

由表2可知，反渗透技术方案工程直接费用比离子交换技术方案高677.4X104RMB但离子交换技术方案的运行费用比反渗透技术方案大104RMB而且年消耗酸碱5919t.反渗透技术方案的一次性投资多出部分可在约5年内回收，经济效益明显。

1.5水处理工艺方案的选择由于所用原水盐含量较高，权衡技术经济上的优势，*后决定采用反渗透水处理技术工艺到细菌的污染，在进入过滤器前加次氯酸钠消毒。

由于反渗透要求进水余氯小于0.1巧/g，所以在表2两种方案经济比较多介质过滤器出水母管上加适量的Na2S3进行方案。

项目反透离子交换规模t/h400400工程占地占地面积/m245485 201建筑面积/m217751594工程直接费用2 852年耗碱（0%）/t3922067更换膜费/你乜圣25补充填料费/使用年限为15a膜使用寿命为10a 1.6.3后处理系统为了降低后处理系统的负荷，反渗透装置出1为防止由于储存和长运输过愚原。水丨来的水首先S除碳器除掉22，1.6工艺原则流程如所示的反渗透水处理的简单流程大致可分为三部分，即从原水箱到5rtn保安过滤器为**部分一预处理系统，从高压泵到反渗透装置为第二部分一反渗透系统，从除碳器到除盐水泵为第三部分一后处理系统。

为了满足反渗透进水的污染指数（DI）不大于4的要求，预处理系统设置12台直径为杓200mm的多介质过滤器，正常使用时10台运行2台备用。多介质过滤器的材质为碳钢内衬橡胶，滤料选用无烟煤（0.为防止结垢损害膜元件的性能。系统加入191阻垢剂。为防止颗粒类物质进入、损坏反渗透膜元件，经粗滤后的水送至6台5rtn的保安过滤器（四用二备），每台过滤器内装有50根1000长的聚乙烯滤芯，过滤器主要部件材质为不锈钢。

1.6.2反渗透系统通过保安过滤器后，原水由高压泵升压至1. 5MPa送至反渗透装置。

本除盐水站进水负荷为543t/h，脱盐率按照98%设计，如选择一级二段式，水回收率为75%计算出反渗透出来的除盐水的盐含量为28. 20mg/L排放浓水的盐含量为2 051.4mg/L；如选择一级三段式，水回收率为87.5%，计算出反渗透出来的除盐水的盐含量为35.89mg/L，排放的浓水的盐含量为4020.77mg/L.权衡水回收率、除盐水含盐量以及设备投资，*后决定采用一级二段式处理方案。

为了提高生产运行的灵活性，除盐水站设置4套出力各为1⑴m3/h的反渗透装置，并以2套为一个系列共用一个机架，2列布置。4套反渗透装置共用1套化学清洗装置。

反渗透膜元件采用世界上先进的美国陶氏化学公司生产的BW型复合膜，单根膜的*大脱盐率为99. 5%.每套反渗透装置布置102根BW30-400膜元件，组装在17台压力容器内，1台压力容器为1台组件。按照一级二段处理方式，**段为11台膜组件，第二段为6台膜组件，即所谓11X6排列组合。如所示。

送至后处理系统。

处理系统采用两级混床进一步除盐。

一级混床共设置4台直径为500mm的混合离子交换器，正常运行时为三用一备。控制该单兀的出水电导率<二级混床共设置3台直径为衫500mm的混合离子交换器，正常运行时为二用一备。控制该单元的出水电导率< 7和001X7的阴阳树月旨，树脂高度为1000mm/500mm. 2反渗透技术应用中几个重要问题的探讨2.1反渗透水处理技术的不足之处2.1.1设备投资大反渗透膜需引进，与离子交换设备相比，显得较为昂贵。但是因运行费用低，超出部分在较短的时间内可以回收回来。

2.1.2自用水率较高一般反渗透装置的水回收率在75%左右，有大约四分之一的水被排掉，而离子交换法的自用水率不到它的一半。

2.1.3脱盐不彻底虽然一般反渗透装置水的脱盐率比较高（在95%以上）但不能彻底去除其中的盐分，而离子交换法可以彻底去除其中的盐分。所以，当用户对水质要求较高时，反渗透处理与离子交换处理相结合的工艺方案才是技术上*合理、经济上*核算的选择。

2.1.4对预处理系统要求非常严格为了保证反渗透装置的正常运行，其前必须设置一套复杂的预处理系统，以保证进水SDI<4.2.2预处理系统的选择反渗透装置对进水有着严格的要求，预处理系统是否安全可靠，对反渗透装置能否长期稳定的运行具有至关重要的影响。非正常运行的反渗透装置将出现产水量下锅炉软化水设备降、除盐率下降、操作压力增加等现象，其原因为膜元件的阻塞。

膜元件的阻塞来源于四个方面：无机物的沉积、胶体的沉积、有机分子的吸附和微生物的粘附和生长。所以可依据原水的浊度、色度、有机物含量、微生物含量选择有效的预处系统过滤掉绝大物的析出。常用的预处理系统有以下几种方案：原水原水泵※单滤料过滤器―保安过滤器；原水原水泵※曝气器―一（二）级除铁除锰※保安过滤器；原水―原水泵※双滤料过滤器―活性炭过滤器※保安过滤器；原水―原水泵高效过滤器※活性炭过滤器保安过滤器；原水―原水泵双滤料过滤器―活性炭过滤器※离子交换器保安过滤器；原水原水泵连续微孔过滤器（超滤）―活性炭过滤器※保安过滤器；澄清器―单滤料过滤器―双滤料过滤器※活性炭过滤器※保安过滤器。

以上各个预处理方案中，在保安过滤器前可分别加适量的阻垢剂，若有澄清器，在澄清器前可分别加适量的混凝剂。方案①适用于浊度、色度低、有机物含量、微生物含量都低的地下水；方案②适用于含铁量超标的地下水；方案③是规模较大的地下水水处理工程的常用方案；方案④选用高效过滤器，可节省过滤设备投资和占地面积，但对进水水质的要求较高，已有多个失败的工程例子，采用时设计者应慎重；方案⑤传统上用于锶钡含量超标的地下水，随着阻垢剂的发展，离子交换器被加药剂代替；方案⑥预处理技术较先进，但投资较大；方案⑦适用于规模较大的地表水水处理工程（悬浮物超过50mg/L）。

预处理系统的设计，还有四个方面必须引起重视。（1）甲方提供的水源数据报告必须十分可靠，该数据必须来源于国家有关权威部门；（2）水源的选择要十分慎重，水的质、量必须长期可靠、稳定；（3）对水质的近、远期的污染要有充分的考虑；（4）对水回收率指标的重要性必须充分把握。笔者认为，对上述四方面的情况的认识暂时没有充分把握时，设计者宁可选用高一级的预处理系统保证反渗透装置的安全运行。

部分的有机物c碰溢，垢剂来防福机以如厂由于设计忽略了这个问题运行时造成。netbookmark5虽然实际运行中，出现锶、钡结垢的现象较为罕见，但是原水中Sr2+，Ba2+含量的多少，是工艺设计时绝对不能忽略的问题，而且反渗透膜制造厂家对其进水的Sr2+，Ba2+含量有严格的限制。

锶、钡结垢堵塞，使产水量大为降低。设计反渗透的水回收率为80%实际运行时只有68.5%.一般都小于1mg/L反渗透的水回收率为75%~80%时，浓水端Sr2，Ba2+―般不会形成结垢。原水中Sr2，Ba2+的含量超标时，常在反渗透装置前设钠离子交换器来降低原水中Sr2，Ba2，的含量。但这个方案不仅需要消耗大量的盐，使其经济效益显著下降，而且增加了设备，使流程更加复杂。随着药剂工业的发展，现在可通过加阻垢剂来抑2.4系统规模与投资的关系投资是每个工程在作决策时考虑的主要因素之一，而系统规模的大小将直接影响投资的高低。有关资料显示，反渗透设备的平均单位产水量的投资与系统的规模（出力）有如的关系。此投资是指反渗透装置和与其配套的预处理设备的总投资，不包括后处理及其它辅助设备的投资。

因为地表水源一定程度上都受到外界的污染，水中含有大量的悬浮物和胶体需要较多的预处理设备才能将原水处理到满足反渗透装置进水的要求。地下水则不然，通过较简单的过滤办法基本上就可以满足反渗透装置的要求。很显然，地下水的投资比地表水的投资要低，有关资料显示，地下水的投资是地表水投资的80%.从可看出，不论是地表水还是地下水，随着系统出力的增大，单位产水量的投资将逐渐降低，但当处理水量超过200m3/h，其进一步降低的幅度就很小。

爷1 3结论该工程是我国石化企业应用反渗透技术规模*大的水处理站之一，通过约3年的运行，充分证明了该设计是成功的，其制水量、出水水质完全达到了设计要求。

该工程工艺技术先进，控制系统自动化水平高，操作简便，运行平稳。其酸碱消耗非常小，操作环境洁净。工程的投资也严格控制在设计概算之内。该工程的缺点是，反渗透装置出来的大量的浓盐水白白排掉，没有加以利用，非常可惜。

随着科学技术的发展，反渗透膜价格的下降，反渗透技术的优势会更加突出。总之，反渗透技术将逐步取代离子交换技术它代表着未来水处理技术的发展方向。

（编辑苏德中）

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