煉化污水脫鹽一體化處理工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種煉化污水脫鹽一體化處理工藝及裝置。該工藝包括：向一級處理過的煉化污水加入CaO和Na2CO3去除硬度，用酸調(diào)節(jié)酸堿度，得到初步除硬的污水；將初步除硬的污水使用多介質(zhì)過濾和活性碳過濾，得到預處理污水；將預處理污水和次氯酸鈉混合后進行超濾，得到超濾污水和濾出物；將超濾污水和還原劑混合后進行離子交換處理，得到去離子污水；將去離子污水和阻垢劑混合后進行反滲透處理，得到純水和反滲透濃水。該工藝還包括反滲透濃水采用雙氧水-活性碳氧化處理去除濃縮的有機物后對離子交換處理所用的離子交換材料進行再生處理的步驟。本發(fā)明能夠提高煉化污水脫鹽處理的綜合收水率和脫鹽率，有效控制膜污染，實現(xiàn)煉化污水的資源化回用。
【專利說明】煉化污水脫鹽一體化處理工藝及裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煉化污水脫鹽一體化處理工藝及裝置，屬于油氣田地面工程技術 領域。

【背景技術】
[0002] 石化行業(yè)是我國五大耗水行業(yè)之一，目前我國的煉化污水生物處理一般多采用兩 級好氧或厭氧好氧（A/0)工藝處理，其出水水質(zhì)基本上可以滿足國際公認的排放標準，但 無法直接回用。對于某些高含鹽、高堿度、高硬度、高腐蝕性離子含量的廢水，除了考慮污染 組分的處理外，還必須對這些離子進行適當處理，以使污水回用后循環(huán)水系統(tǒng)在高濃縮倍 數(shù)下不結(jié)垢、不腐蝕。
[0003] 反滲透是近年來發(fā)展較快、研究較多的脫鹽處理技術，在海水淡化、電廠鍋爐補 水、電子工業(yè)生產(chǎn)用高純水生產(chǎn)等方面得到了廣泛的應用。但是，現(xiàn)有的反滲透技術在處理 煉化污水過程中存在膜單元運行不穩(wěn)定、膜材料表面有機物和無機物污堵頻繁，綜合收水 率低，反滲透濃水處理能力低等問題。因此，開發(fā)出水水質(zhì)好、運行效率高，處理成本低、能 有效控制膜污染、減少處理過程中的廢液的煉化污水深度處理與回用技術是解決煉化污水 環(huán)境污染問題的重要手段，也是當前急需攻克的難關。
[0004] 目前，國外的反滲透技術在煉化企業(yè)已經(jīng)得到成功應用，美國的Knoblock等人將 膜過濾與生物反應器結(jié)合用于深度處理煉油污水，裝置長期運行十分穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良。 在國內(nèi)，超濾反滲透作為循環(huán)冷卻水與過濾給水的污水脫鹽回用的主體技術，已在大連石 化、大港石化、齊魯石化等多家企業(yè)得到應用，但運行中有有機物、無機鹽結(jié)垢造成膜污染 的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種煉化污水脫鹽一體化處 理工藝，能夠解決脫鹽處理過程中產(chǎn)生的污染物，提高煉化污水脫鹽處理的綜合收水率，有 效控制膜污染，實現(xiàn)煉化污水的資源化回用。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術方案得以實現(xiàn)：
[0007] -種煉化污水脫鹽一體化處理工藝，包括如下步驟：
[0008] 步驟一，向一級處理過的煉化污水中加入CaO和Na2C03去除硬度（進行初步除硬， 控制對反滲透膜的污染），用酸調(diào)節(jié)酸堿度，得到初步除硬的污水；
[0009] 步驟二，將初步除硬的污水使用多介質(zhì)過濾，降低反滲透污染密度指數(shù)，然后使用 活性碳過濾，去除游離氯和有機物（控制對反滲透膜的污染），得到預處理污水；
[0010] 步驟三，將預處理污水和次氯酸鈉混合后進行超濾，得到超濾污水和濾出物；
[0011] 步驟四，將超濾污水和還原劑混合后進行離子交換處理，得到去離子污水；
[0012] 步驟五，將去離子污水和阻垢劑混合后（采取錯流過濾和滲透的運行方式）進行 反滲透處理，得到純水和反滲透濃水；
[0013] 步驟六，將反滲透濃水用雙氧水-活性碳氧化去除濃縮的有機物，用處理后的反 滲透濃水再生離子交換處理所用的離子交換材料。
[0014] 上述的步驟六中，將反滲透膜濃水進行處理過后再回用，用于離子交換材料的再 生，既可以減少處理過程中的污水排放，也降低了再生的成本。
[0015] 上述的離子交換材料包括但不限于離子交換樹脂。
[0016] 本發(fā)明完成了煉化污水脫鹽技術和膜工藝優(yōu)化的理論研究，將超濾和離子交換作 為膜工藝的預處理技術，將反滲透作為脫鹽工藝的主體技術，依靠反滲透膜在壓力下使煉 化污水中的水與鹽分進行分離。
[0017] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，超濾是一種低壓膜分離技術，過濾過程 是以膜兩側(cè)壓力差為驅(qū)動力，以膜孔徑大小對料液中不同分子量的物質(zhì)截留率不同的原理 進行機械篩分，從而去除懸浮顆粒。
[0018] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，離子交換樹脂是一種在交聯(lián)聚合物結(jié)構 中含有離子交換基團的功能高分子材料，這里采用陽離子交換樹脂，將水中的Ca2+、Mg2+(水 中硬度的主要成份）置換出來，從而實現(xiàn)對污水的深度除硬，這兩種預處理技術可以防止 硬度、有機物及濁度對膜造成的堵塞污染。
[0019] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，所述雙氧水-活性碳氧化處理可以去除 濃縮的有機物（降低C0D)。將雙氧水-活性炭氧化作為反滲透濃水再生樹脂預處理技術， 反滲透處理過程產(chǎn)生的濃水中鹽含量和有機物均被濃縮，高鹽水能再生樹脂但濃水中的有 機物需進行去除，雙氧水氧化利用羥基自由基將大分子有機物降解為小分子，進行活性炭 吸附后可進一步去除有機物，使得反滲透濃水得到凈化，從而實現(xiàn)反滲透濃水對離子交換 樹脂的有效再生，完成濃水的回收利用，減少處理中廢液的產(chǎn)生。
[0020] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，一級處理過的煉化污水是指通過簡單的 沉淀、過濾或適當?shù)钠貧猓匀コ鬯械膽腋∥?、大顆粒物，調(diào)整pH值及減輕污水的腐化 程度后的污水。
[0021] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，步驟一中的一級處理過的污水中加入 CaO和Na2C03去除硬度的方法即石灰-純堿軟化法，是使用CaO、Na2C0 3和污水混合攪拌進 行軟化，用石灰除去水中的碳酸鹽硬度，用純堿Na2C03除去非碳酸鹽硬度；步驟中用酸調(diào)節(jié) 酸堿度為本領域常規(guī)技術手段。
[0022] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，初步除硬的污水使用多介質(zhì)過濾和活性 碳過濾，能夠去除膠體物質(zhì)、游離氯和有機物等。
[0023] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，步驟三中加入次氯酸鈉，可以抑制超濾 膜組件內(nèi)細菌滋生，其加入量一般為過量。
[0024] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，步驟四中加入還原劑用來還原步驟三中 加入的過量的次氯酸鈉，以保護離子交換器后，超濾污水進入離子交換器后可以去除鈣鎂 硬度，還原劑的加入量為常規(guī)的量或過量。
[0025] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，步驟五中加入阻垢劑可以減輕反滲透膜 被污垢堵塞，其加入量為常規(guī)量或過量；反滲透所得純水進入產(chǎn)水貯水箱，可回用為煉化工 藝用水，處理過程中所得的濃水進入反滲透濃水貯水箱，然后進行后續(xù)的處理。
[0026] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，優(yōu)選的，所述反滲透處理包括用一級反 滲透膜、二級反滲透膜、三級反滲透膜進行三段反滲透處理；其中，去離子污水經(jīng)過一級反 滲透膜、二級反滲透膜進行反滲透處理，得到純水和二級反滲透水；將二級反滲透水進入三 級反滲透膜進行處理，得到三級純水和反滲透濃水；將三級純水合并入去離子污水循環(huán)進 入一級反滲透膜、二級反滲透膜進行反滲透處理。
[0027] 上述的反滲透處理即是采取錯流過濾和滲透的運行方式進行的反滲透處理，產(chǎn)生 反滲透濃水。
[0028] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，優(yōu)選的，該處理工藝還包括將步驟三所 得的濾出物外排或合并入一級處理過的煉化污水中按照步驟一進行處理的步驟，可以提高 收水率和濃水濃度。
[0029] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，優(yōu)選的，步驟三還包括在超濾前進行保 安過濾的步驟。
[0030] 上述的保安過濾起到預過濾的作用，防止損害和堵塞超濾膜。
[0031] 上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝中，優(yōu)選的，該處理工藝還包括對超濾所用 的超濾膜進行反洗水，然后將反洗水合并入預處理污水中按照步驟三進行處理的步驟。
[0032] 上述的反洗水是指經(jīng)超濾處理后的污水經(jīng)反沖洗泵對超濾膜進行反洗水，然后進 入超濾水箱緩沖，即將反洗水合并入預處理污水中。
[0033] 本發(fā)明還提供一種上述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝所用的裝置，該裝置包括 離子交換和反滲透濃水再生裝置及脫鹽裝置；所述離子交換和反滲透濃水再生裝置包括澄 清池、多介質(zhì)過濾單元、活性炭過濾單元、離子交換單元和反滲透濃水氧化單元；所述脫鹽 處理裝置包括超濾單元和反滲透單元；所述澄清池依次與多介質(zhì)過濾單元、活性炭過濾單 元、超濾單元、離子交換單元相連接，所述離子交換單元的出水口與反滲透單元相連接、所 述反滲透單元與反滲透濃水氧化單元的進水口相連接，反滲透濃水氧化單元的出水口與所 述離子交換單元的進水口相連接。
[0034] 上述的裝置中，多介質(zhì)過濾單元、活性炭過濾單元、超濾單元、離子交換單元依次 相連接后再與反滲透單元相連接，其目的是為反滲透單元預除硬；反滲透濃水氧化單元的 出水口與所述離子交換單元的進水口相連接，可以將處理后的濃水用于再生離子交換材 料。
[0035] 上述的脫鹽裝置采用雙模技術，包括超濾和反滲透兩個單元。
[0036] 上述的裝置中，優(yōu)選的，該裝置還包括設置在活性炭過濾單元和超濾單元之間的 保安過濾單元。
[0037] 上述的超濾單元包括超濾膜，設置有進水口、出水口和濾出物口，所述進水口與所 述保安過濾單元相連接，出水口所述離子交換單元相連接，濾出物口用于外排，將濾出物外 排或合并入一級處理過的煉化污水中。
[0038] 上述的裝置中，優(yōu)選的，所述反滲透單元包括一級反滲透膜（反滲透主機）、二級 反滲透膜和三級反滲透膜，所述離子交換單元的出水口與所述一級反滲透膜的進水口相連 接，所述一級反滲透膜的出水口依次與二級反滲透膜和三級反滲透膜相連接，所述三級反 滲透膜的出水口和反滲透濃水氧化單元的進水口相連接，所述一級反滲透膜、二級反滲透 膜和三級反滲透膜分別設置有產(chǎn)出口，所述三級反滲透膜的產(chǎn)出口與所述一級反滲透膜的 進水口相連接。
[0039] 本發(fā)明的突出效果為：
[0040] 本發(fā)明針對煉化污水中的化學需氧量（C0D)大即有機污染物多，細菌和無機鹽的 種類多、濃度高，殘留油成分復雜，且變化幅度大等特點，將除硬（離子交換和超濾）、反滲 透脫鹽、濃水樹脂再生技術進行開創(chuàng)性的組合，開發(fā)出煉化污水脫鹽一體化處理工藝，以實 現(xiàn)煉化污水的除硬，脫鹽，同時對處理過程中產(chǎn)生的濃鹽水進行回用，用于離子交換樹脂的 再生，減少處理過程中的廢液，并可以有效的控制膜污染，降低化學清洗的頻率，工藝簡單， 收水率高，脫鹽率高，可靠性高，有效降低了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1是實施例1的煉化污水脫鹽一體化處理工藝裝置流程圖；
[0042] 圖2是實施例1的煉化污水脫鹽一體化處理工藝所用裝置的結(jié)構示意圖。

【具體實施方式】
[0043] 下面通過具體實施例對本發(fā)明的方法進行說明，以使本發(fā)明技術方案更易于理 解、掌握，但本發(fā)明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方 法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0044] 實施例
[0045] 本實施例提供一種煉化污水脫鹽一體化處理工藝，在蘭州石化進行現(xiàn)場應用研 究，其流程如圖1所示，包括如下步驟：
[0046] 步驟一，向一級處理過的煉化污水中加入CaO和Na203去除硬度，在澄清池中沉淀， 去除沉淀物，用酸調(diào)節(jié)酸堿度，得到初步除硬的污水；
[0047] 步驟二，將初步除硬的污水在多介質(zhì)過濾單元進行過濾，然后在活性碳過濾單元 進行過濾，得到預處理污水；
[0048] 步驟三，將預處理污水和次氯酸鈉進行混合，先經(jīng)過保安過濾單元預過濾，然后在 超濾單元進行超濾，經(jīng)超濾處理后的污水經(jīng)反沖洗泵對超濾膜進行反洗水，然后進入超濾 水箱緩沖，接著再次進行超濾，得到超濾污水和濾出物，濾出物外排；
[0049] 步驟四，將超濾污水和還原劑混合后進入離子交換單元進行離子交換處理，得到 去離子污水；
[0050] 步驟五，將去離子污水和阻垢劑混合后采取錯流過濾和滲透的運行方式進行三段 反滲透處理，即去離子污水經(jīng)過一級反滲透膜（反滲透主機）、二級反滲透膜進行反滲透處 理，得到純水和二級反滲透水；將二級反滲透水進入三級反滲透膜進行處理，得到三級純水 和反滲透濃水；將三級純水合并入去離子污水循環(huán)進入一級反滲透膜、二級反滲透膜進行 反滲透處理；
[0051] 步驟六，將反滲透濃水在反滲透濃水氧化單元采用雙氧水-活性碳氧化處理去除 濃縮的有機物，然后對步驟四的離子交換處理所用的離子交換裝置進行再生處理。
[0052] 本實施例煉化污水脫鹽一體化處理工藝是通過下列裝置實施的，其裝置結(jié)構示意 圖如圖2所示：
[0053] 該裝置包括離子交換和反滲透濃水再生裝置及脫鹽裝置；離子交換和反滲透濃水 再生裝置包括澄清池、多介質(zhì)過濾單元、活性炭過濾單元、離子交換單元和反滲透濃水氧化 單元；脫鹽處理裝置包括保安過濾單元、超濾單元和反滲透單元，該反滲透單元包括一級反 滲透膜（反滲透主機）、二級反滲透膜和三級反滲透膜；所述澄清池依次與多介質(zhì)過濾單 元、活性炭過濾單元、保安過濾單元、超濾單元、離子交換單元相連接，所述離子交換單元的 出水口與所述一級反滲透膜的進水口相連接，所述一級反滲透膜的出水口依次與二級反滲 透膜和三級反滲透膜相連接，所述三級反滲透膜的出水口和反滲透濃水氧化單元的進水口 相連接，所述一級反滲透膜、二級反滲透膜和三級反滲透膜分別設置有產(chǎn)出口，所述三級反 滲透膜的產(chǎn)出口與所述一級反滲透膜的進水口相連接，反滲透濃水氧化單元的出水口與所 述離子交換單元的進水口相連接。
[0054] 上述的超濾單元設置有進水口、出水口和濾出物口，所述進水口與所述保安過濾 單元相連接，出水口所述離子交換單元相連接，濾出物口用于外排，將濾出物外排。
[0055] 本實施例的裝置設計處理能力為3m3/h，投資105萬元。實施例中，經(jīng)過一級處理 的煉化污水，采用石灰-純堿軟化法去除大部分的硬度，硬度去除率達60 %，進而超濾去除 大的懸浮物顆粒，出水濁度< 3NTU，剩余的硬度再通過離子交換去除，去除率達90 %，使廢 水滿足反滲透的進水要求。至此，在膜工藝（反滲透處理）進行前的預除硬，總硬度去除 率> 90%，控制了膜的污染，化學清洗頻率降低25%，由3個月一次提高到4個月一次，提 高膜系統(tǒng)的運行負荷；反滲透部分為三段反滲透，反滲透產(chǎn)出的純水進入純水儲罐備用，其 余污水經(jīng)過反滲透膜的不斷濃縮，含鹽量不斷增加，C0D等也一并濃縮，形成濃水經(jīng)過雙氧 水-活性炭的處理后作為離子交換的再生用水，C0D去除率>60%。膜工藝前置除硬技術 總硬度去除率92%，反滲透處理脫鹽工藝出水硬度< 3mg/L，脫鹽率>98%，綜合收水率達 80%，同時利用反滲透濃水再生用于預除硬的離子樹脂，降低了污水處理成本，整套裝置降 低企業(yè)污水回用成本10%,減少濃鹽水排放50%。
【權利要求】
1. 一種煉化污水脫鹽一體化處理工藝，包括如下步驟： 步驟一，向一級處理過的煉化污水中加入CaO和Na2C03去除硬度，用酸調(diào)節(jié)酸堿度，得 到初步除硬的污水； 步驟二，將初步除硬的污水使用多介質(zhì)過濾，降低反滲透污染密度指數(shù)，然后使用活性 碳過濾，去除游離氯和有機物，得到預處理污水； 步驟三，將預處理污水和次氯酸鈉混合后進行超濾，得到超濾污水和濾出物； 步驟四，將超濾污水和還原劑混合后進行離子交換處理，得到去離子污水； 步驟五，將去離子污水和阻垢劑混合后進行反滲透處理，得到純水和反滲透濃水； 步驟六，將反滲透濃水用雙氧水-活性碳氧化去除濃縮的有機物，用處理后的反滲透 濃水再生離子交換處理所用的離子交換材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝，其特征在于：所述反滲透處 理包括用一級反滲透膜、二級反滲透膜、三級反滲透膜進行三段反滲透處理；其中，去離子 污水經(jīng)過一級反滲透膜、二級反滲透膜進行反滲透處理，得到純水和二級反滲透水；將二級 反滲透水進入三級反滲透膜進行處理，得到三級純水和反滲透濃水；將三級純水合并入去 離子污水循環(huán)進入一級反滲透膜、二級反滲透膜進行反滲透處理。
3. 根據(jù)權利要求1所述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝，其特征在于：該處理工藝還 包括將步驟三所得的濾出物外排或合并入一級處理過的煉化污水中按照步驟一進行處理 的步驟。
4. 根據(jù)權利要求1所述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝，其特征在于：步驟三還包括 在超濾前進行保安過濾的步驟。
5. 根據(jù)權利要求1所述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝，其特征在于：該處理工藝還 包括對超濾所用的超濾膜進行反洗水，然后將反洗水合并入預處理污水中按照步驟三進行 處理的步驟。
6. -種權利要求1-5任一項所述的煉化污水脫鹽一體化處理工藝所用的裝置，其特征 在于：該裝置包括離子交換和反滲透濃水再生裝置及脫鹽裝置；所述離子交換和反滲透濃 水再生裝置包括澄清池、多介質(zhì)過濾單元、活性炭過濾單元、離子交換單元和反滲透濃水氧 化單元；所述脫鹽處理裝置包括超濾單元和反滲透單元；所述澄清池依次與多介質(zhì)過濾單 元、活性炭過濾單元、超濾單元、離子交換單元相連接，所述離子交換單元的出水口與反滲 透單元相連接、所述反滲透單元與反滲透濃水氧化單元的進水口相連接，反滲透濃水氧化 單元的出水口與所述離子交換單元的進水口相連接。
7. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于：該裝置還包括設置在活性炭過濾單元和 超濾單元之間的保安過濾單元。
8. 根據(jù)權利要求6或7所述的裝置，其特征在于：所述反滲透單元包括一級反滲透膜、 二級反滲透膜和三級反滲透膜，所述離子交換單元的出水口與所述一級反滲透膜的進水口 相連接，所述一級反滲透膜的出水口依次與二級反滲透膜和三級反滲透膜相連接，所述三 級反滲透膜的出水口和反滲透濃水氧化單元的進水口相連接，所述一級反滲透膜、二級反 滲透膜和三級反滲透膜分別設置有產(chǎn)出口，所述三級反滲透膜的產(chǎn)出口與所述一級反滲透 膜的進水口相連接。
【文檔編號】C02F9/04GK104108813SQ201410341900
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】吳百春, 羅臻, 張曉飛, 張華 , 李婷, 鄧皓, 劉光全, 劉譯陽, 宋磊, 楊雪瑩, 王毅霖 申請人:中國石油天然氣股份有限公司