纳滤膜处理炼油厂循环冷却水排水

平春霞，邢 琳

（中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013）

治理技术

纳滤膜处理炼油厂循环冷却水排水

平春霞，邢 琳

（中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013）

采用高效混凝沉降—超滤工艺对循环冷却水排水进行预处理后，考察了NF-A、NF-B和NF-C型纳滤膜的运行情况和处理效果。实验结果表明：NF-A膜对COD、Ca2+和Mg2+的去除率均较低，对Cl-没有去除效果；NF-C膜对COD、Ca2+、Mg2+和SO24-的去除率均较高，对Cl-去除率为83.1%，但运行压力较高；NF-B膜运行压力居中，对COD去除率为95.9%，对Ca2+去除率为98.3%，对Mg2+去除率为93.4%，对SO42-去除率为98.2%，对Cl-去除率为67.4%，处理后出水达到循环回用的要求。

高效混凝沉降；超滤；纳滤膜；循环冷却水；排水；废水处理

在循环冷却水系统的运行过程中，由于冷却塔的蒸发、风吹及系统排污等损失，需要不断补充新鲜水［1］。为节约用水及减少排污，通常将循环冷却水排水进行处理后回用。刘发强等［2］采用除浊技术、王科等［3］采用溶气气浮法处理炼油厂循环冷却水排水，但上述方法仅去除了排水中的悬浮物和油等杂质，无法去除排水中的离子。梁建瑞等［4-6］采用超滤—反渗透组合工艺处理电厂循环冷却水排水，处理后出水水质良好，但系统运行成本较高。随着膜技术的不断推广，纳滤膜以其独特的分离特性、相对较低的价格而得到较广泛的应用［7-11］。

本工作先对某炼油厂循环冷却水排水进行预处理，再采用纳滤膜工艺进行处理，处理后出水的电导率、COD和各种离子含量均大幅度下降，水质达到循环回用的要求，实现了节水减排的目标。

1 实验部分

1.1 材料和仪器

超滤膜：SFP2660型，纳滤膜：NF-A型、NF-B型、NF-C型。实验用水为某炼油厂循环冷却水排水，其水质见表1。

表1 实验用水水质

Cond330i型电导率分析仪：德国WTW公司；721型可见分光光度计：上海分析仪器厂。

1.2 工艺流程

纳滤膜处理循环冷却水排水工艺流程示意见图1。循环冷却水排水先经过预处理系统去除大部分的悬浮物、油、胶体和细菌等。本实验采用两种预处理方法：其一为多介质过滤—超滤工艺，多介质过滤设备规格为φ700 mm×1 600 mm，处理量为2 m3/h，反冲洗时间为4 h，超滤膜的膜通量为50 L/（m2·h），过滤时间为30 min；其二为高效混凝沉降—超滤工艺，混凝沉淀装置规格为2 300 mm×1 500 mm×2 800 mm，处理量为2 m3/h ，斜板沉淀池上升流速为1.2 m/h，排污周期为48 h，排污时间为2 m in。循环冷却水排水经预处理后经过保安过滤器进入纳滤膜处理系统，纳滤膜的膜通量为15 L/（m2·h），运行回收率75%。

图1 纳滤膜处理循环冷却水排水工艺流程示意

1.3 分析方法

采用电导率分析仪测定电导率；按照GB/ T11914—1989《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》测定COD［12］；按照GB/T7476—1987《水质 钙的测定 EDTA滴定法》测定ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）［13］；按照GB/T11899—1989《水质 硫酸盐的测定 重量法》测定ρ（SO42-）［14］；按照GB/T11896—1989《水质 氯化物的测定 硝酸银滴定法》测定ρ（Cl-）［15］。

2 结果与讨论

2.1 预处理方法对纳滤膜处理系统运行情况的影响

两种预处理方法对纳滤膜处理系统运行情况的影响见图2。由图2可见： 采用多介质过滤—超滤工艺进行预处理时，纳滤膜处理系统运行不稳定，在短时间内系统运行压力上升较快；采用高效混凝沉降—超滤工艺进行预处理时，系统运行压力较稳定。故本实验采用高效混凝沉降—超滤工艺对循环冷却水排水进行预处理。

图2 预处理方法对纳滤膜处理系统运行情况的影响

2.2 纳滤膜处理系统的运行情况

3种型号的纳滤膜处理系统运行压力的变化情况见图3。由图3可见：采用NF-A膜时，纳滤膜处理系统运行压力最低，约为0.3 MPa；采用NF-B膜时，纳滤膜处理系统运行压力居中，约为0.7 MPa；采用NF-C膜时，纳滤膜处理系统运行压力较高，约为0.9 MPa。

图3 纳滤膜处理系统运行压力的变化情况

纳滤膜对各种离子和COD的去除率见表2。由表2可见：NF-A膜的COD去除率为76.0%，对Ca2+和Mg2+的去除率均为77%左右，对Cl-没有去除效果，处理后出水水质较差；NF-B膜的COD去除率为95.9%，对Ca2+去除率为98.3%，对M g2+去除率为93.4%，对SO42-去除率为98.2%，对Cl-去除率为67.4%，处理后出水水质较好；NF-C膜的COD去除率为98.1%，对Ca2+、M g2+和SO42-的去除率接近100%，对Cl-去除率为83.1%，处理出水水质最好。但由于NF-C膜系统运行压力过高，综合处理出水指标和系统压力运行情况，选择NF-B膜进行纳滤处理。

表2 纳滤膜对各种离子和COD的去除率 %

2.3 纳滤处理系统运行稳定性和出水水质

将经过高效混凝沉降—超滤工艺预处理的循环冷却水排水用NF-B膜进行纳滤处理，纳滤处理系统的运行压力见图4。由图4可见：系统运行的前11 d，运行压力稳定在0.70 MPa左右；后期运行压力在0.66～0.76 MPa范围内波动，这是因为纳滤膜已出现污染。

循环冷却水排水经纳滤膜工艺处理后的出水水质见表3。

图4 纳滤处理系统的运行压力

表3 纳滤膜工艺处理出水水质

由表3可见，处理后出水的电导率、COD和各种离子质量浓度均大幅度下降，水质明显优于循环水补水水质，可直接作为新鲜水回用，具有明显的节水减排效果。

3 结论

a）采用高效混凝沉降—超滤工艺对炼油厂循环冷却水排水进行预处理后，再分别采用3种型号的纳滤膜进行纳滤处理。

b） NF-A膜运行压力最低，对COD、 Ca2+和M g2+的去除率均较低，对C l-没有去除效果，处理后出水水质较差；NF-C膜的COD去除率为98.1%，对Ca2+、Mg2+和SO42-的去除率接近100%，对Cl-去除率为83.1%，处理出水水质良好，但运行压力较高。

c） NF-B膜运行压力居中，对COD去除率为95.9%，对Ca2+去除率为98.3%，对Mg2+去除率为93.4%，对SO42-去除率为98.2%，对Cl-去除率为67.4%，处理后出水达到循环回用的要求。

［1］ 宋雷，夏守庆，徐庆东.循环水排污水回收处理中过滤工艺的选择［J］. 过滤与分离，2006（16）：32 - 35.

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［8］ 吴舜泽，王宝贞. 荷电纳滤膜对有机物的分离［J］. 水处理技术，2000，26（5）：249 - 252.

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［14］ 中国环境监测总站. GB/T11899—1989水质 硫酸盐的测定 重量法［S］. 北京：中国标准出版社，1989.

［15］ 中国环境监测总站. GB/T11896—1989水质 氯化物的测定 硝酸银滴定法［S］. 北京：中国标准出版社，1989.

Treatment of Effluent Circulation Cooling W ater in Refinery Using Nanofitration(NF) M embrane

Ping Chunxia，Xing Lin

（Environmental Protection Research Institute，BRICI，SINOPEC，Beijing 100013，China）

Effluent circulation cooling water was pretreated by the process of efficient coagulation and sedimentation-ultrafiltration. The running conditions and treatment effects of NF-A，NF-B and NF-C were studied. The experimental results show that：For NF-A，the removal rates of COD，Ca2+and Mg2+are lower and it has no effect on the removal of Cl-；For NF-C，the removal rates of COD，Ca2+，Mg2+and SO42-are higher and the Cl-removal rate is 83.1%，but the running pressure is too high；For NF-B，the running pressure is suitable and the removal rates of COD，Ca2+，Mg2+，SO42-，Cl-are 95.9%，98.3%，93.4%，98.2%，67.4% respectively. The treated water can meet the requirements of reuse.

efficient coagulation and sedimentation；ultrafiltration；nanofiltration membrane；circulation cooling water；effluent；wastewater treatment

A

1006-1878（2012）04 - 0339 - 04

2011 - 12 - 09；

2012 - 01 - 14。

平春霞（1979—），女，河北省故城县人，硕士，工程师，主要从事石油化工领域废水处理技术。电话 010 - 59202579，电邮 pingcx.bjhy@sinopec.com。

（编辑 祖国红）