大港油田苦咸再生水反渗透工艺自动控制研究

赵军,刘文,周萍

(1.北京朗新明环保科技有限公司南京分公司,江苏南京 210019;2.天津市大港油田建设监理有限公司,天津 300280;3.国电科学技术研究院,江苏南京 210031)

大港油田苦咸再生水反渗透工艺自动控制研究

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

赵军1,刘文2,周萍3

(1.北京朗新明环保科技有限公司南京分公司,江苏南京 210019;2.天津市大港油田建设监理有限公司,天津 300280;3.国电科学技术研究院,江苏南京 210031)

分析了大港油田污水回用深度处理工程苦咸再生水反渗透工艺仪表配置及自动控制方式,介绍了苦咸再生水反渗透系统亟待解决的各类问题。着重论述了仪表设置、余氯控制、结垢污堵控制、微生物污堵控制的实际运行方式,探讨了苦咸再生水反渗透工艺的技术可行性和可靠性。

污水回用;深度处理;超滤;反渗透;双膜法

大港油田污水深度处理厂来水水源为生活污水与工业废水混合水,TDS(总溶解固形物)含量在3500mg/L至5000mg/L之间波动,属于典型的苦咸水水质,含盐量较高,无法直接回用[1-2]。由于水质的组成极为复杂,苦咸再生水处理系统的制约因素既有物理、化学性质,也包含了微生物因素[3]。因此,对于苦咸再生水处理系统而言,反渗透系统设计、运行参数确定和自动控制的要求更为严格。

1 工艺流程

1.1 反渗透仪表配置

大港油田污水深度处理系统反渗透系统处理规模6×192m3/h,预处理采用西门子浸没式超滤工艺。反渗透系统共设置6套反渗透单元,进水母管设置远传pH计以监测进水pH值,远传电导率表和远传温度计以监测进水含盐量及水温的变化,远传氧化还原电位表用于确定进水中余氯是否被充分还原;各高压泵入口设置低压开关,在前面单元故障条件下,低压开关可为高压泵提供必要的保护;各高压泵出口设置高压开关,防止在后续反渗透装置阀门系统异常状态下系统超压;各反渗透单元产水箱、浓水均设置远传流量表,用于确定反渗透系统产水流量和每套设备的回收率;各反渗透单元产水箱设置远传电导率计用于监测反渗透产水水质,评判系统处理效果;各反渗透装置一段、二段设置远传差压表监测反渗透膜污堵情况。

1.2 反渗透膜元件

该反渗透系统膜元件选用的是F ILMTECBW30 -365FR,膜元件主要技术参数要求见表1。

表1 膜元件技术参数表[3]

1.3 反渗透控制方式

反渗透系统运行采用全自动运行方式,系统一键启动,启动后自动按照程序依次执行前冲洗、产水排放、产水、后冲洗、停机步序。前冲洗通过反渗透给水泵实现,利用反渗透进水即超滤产水最为冲洗用水;前冲洗完成后,启动高压泵,高压泵在设定频率下运行,不进行P ID调节,执行产水排放步序;当反渗透产水电导率合格后关闭产水排放,转入产水步序,此时高压泵频率P ID调节,保持反渗透产水流量稳定在设定范围内;产水时间达到设定值或操作员发出停机指令时,系统自动执行后冲洗步序,启动低压冲洗水泵,以反渗透产水作为冲洗用水对反渗透装置进行冲洗,冲洗过程中监测冲洗流量,确保冲洗流量在设定范围内。

2 反渗透装置运行

2.1 进水余氯控制

反渗透进水中游离氯与聚酰胺复合膜会破坏反渗透膜过滤层结构从而导致膜的性能降低[4-8]。由于系统超滤出水含有一定量的游离氯,故需在进水中投加一定量的还原剂以彻底消除余氯对反渗透膜的影响。反渗透进水余氯通过反渗透进水总管的远传氧化还原电位表监控,由于氧化还原电位是间接的反应来水中余氯含量,而水中影响氧化还原电位的因素不止余氯一项,其他多种变价的离子和溶解氧都影响水的氧化还原电位,反渗透来水投加还原剂的量以反渗透进水氧化还原电位不高于原水背景值(不加氯时)为准。在综合考察进水水质变化的基础上,最终确定氧化还原电位上限120mV,运行中一旦氧化还原电位超过上限,系统停机报警。

2.2 结垢控制

由于大港油田属于盐碱地区,进水又是混合污水,成分复杂,水质结垢倾向严重。经计算,在反渗透进水中添加5mg/L阻垢剂,阻垢剂为King Lee PT0100型。每套反渗透装置设置1台阻垢剂计量泵,与设备一一对应,冲洗过程中不投加阻垢剂。

反渗透产水后冲洗也是控制膜污堵的重要措施,随着反渗透膜过滤水量的增加,膜面不断累积污染层,如果不进行处理将导致严重的结垢。

2.3 微生物污堵控制

微生物污堵是反渗透系统最主要的污堵之一。即使有99.90%～99.99%的细菌可以通过超滤或微滤预工艺去除,反渗透的微生物污染仍然无法避免,因为只需要有极少的几个微生物群落就足以在反渗透膜表面形成成熟的生物粘膜[9],严重影响反渗透的透水率。系统设置了冲击性加杀菌剂工艺,在反渗透产水后冲洗中添加非氧化性杀菌剂,定期对膜表面的微生物污染进行冲洗。运行实际情况来看,微生物污染控制效果良好。

3 结语

苦咸再生水处理系统中,水质变化大、微生物污堵等是反渗透系统面临的主要问题,通过合理的工艺和自动控制程序设置,可以最大限度的减小苦咸再生水处理反渗透系统污堵,保证系统运行的稳定性和可靠性。优秀的自动控制程序的编制可以使膜污染防止工作有计划的进行,从而减小一些人工操作在反渗透系统运行与维护中存在的不足和缺陷,有效的防止膜污染的恶化。随着再生水回用技术的不断推广,反渗透系统在苦咸再生水处理领域的应用会越来越广泛,工艺和自动控制水平的提高将是反渗透技术成功应用的关键所在。

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[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

赵军(1977-),男,江苏南通人,工程师,主要从事水处理工程设计工作。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