CN102049198A

CN102049198A - 一种反渗透膜的冲洗方法

Info

Publication number: CN102049198A
Application number: CN2009102367669A
Authority: CN
Inventors: 邢琳; 刘正; 张英雄; 平春霞
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: CN102049198B

Abstract

本发明提供一种反渗透膜的冲洗方法。针对反渗透处理烯烃生产工艺水、循环冷却水排污水时，由高盐、有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸引起的反渗透***膜过滤表面污染及首段污染问题，采用正向冲洗和浓水侧反冲洗，配合以有机溶剂等药剂，对RO膜过滤表面形成水力冲洗，对于膜表面化学清洗不能去除的污堵物质起到了明显去除作用，缓解了膜***的首段污染问题，延长了RO***稳定运行周期。

Description

一种反渗透膜的冲洗方法

技术领域

本发明涉及一种反渗透膜的冲洗方法，尤其涉及一种石化企业污水深度处理回用中由无机盐、有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸引起的反渗透***膜表面污染的冲洗方法。

背景技术

目前反渗透工艺(简称RO)是污水深度处理回用的主要方法之一。由于石化废水，特别是化工烯烃生产装置工艺水、循环冷却水排污水，存在水质差、水质复杂、胶体及阳离子、菌藻含量高等特点，容易对反渗透***造成污堵。

目前，针对反渗透***的污堵通常采取常规的化学清洗，主要的清洗药剂有氢氧化钠、多聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、盐酸、柠檬酸、草酸、丙酮、EDTA、咦噻唑膦酮等，通常的清洗方式为循环、浸泡、再循环的方式。

对于一般的无机垢污染物或者简单的有机污染，通过以上的方法通常可以得到很好的去除，清洗后膜***可以恢复到初始运行值。但是化工烯烃生产装置工艺水和循环冷却水排污水，具有高含盐量、高有机物含量、高生物及高胶体含量的特点，针对这类有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸引起的反渗透***膜污染，常规方法通常很难达到满意的去除效果。在对上述水质较差的污水进行膜法深度处理时，往往面临稳定运行周期短、化学清洗不彻底等难题。

发明内容

针对石化企业烯烃生产装置工艺水、循环冷却水排污水在进行膜法深度处理时对反渗透***造成污堵，采用常规的化学清洗方法很难达到满意的清洗效果的问题，本发明提供一种有效的反渗透***冲洗方法，解决由有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸引起的反渗透***膜过滤表面及首段污染问题，以达到延长反渗透***稳定运行周期、清除化学清洗难去除污染物的目的。

本工艺针对的石化企业烯烃生产装置的工艺污水及循环冷却水排污水，该污水经过相应的预处理步骤后最终进入反渗透***进行深度处理工艺。其主要水质特点见下表1。

表1

分析项目	单位	指标范围
			pH		6～9
总磷	mg/L	0～8
			硫酸根	mg/L	0～1000

总铁	mg/L	5
			浊度	NTU	＜20
总硅	mg/L	5～30，甚至更高
			COD	mg/L	50～100
含油量	mg/L	＜10
			异养菌	个/ml	10⁵，甚至更高

以外，该污水中还含有大量高分子聚合物及烯烃装置泄露原料等多种不定有机污染物，并且这些污染物连同上表中所示的微生物污染、含硅有机物、含磷有机物等通常都是不溶于酸、碱及其他有机溶剂的，所以无法通过常规的化学清洗去除。

本发明的反渗透浓水处理方法是这样实现的：

一种反渗透膜的冲洗方法，针对烯烃生产装置工艺水、循环冷却水排污水在进行膜法处理时，由有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸造成的反渗透膜表面的污堵，所述反渗透膜的冲洗方法依次包括以下步骤：

(1)进水侧正向冲洗，从RO***的进水端进水，浓水排放端排水，通过水力冲刷对反渗透膜表面形成水力冲击，去除反渗透膜上的污堵；

在所述正向冲洗时，单支膜的冲洗流量为2～10t/h、冲洗时间为20s～5min、冲洗温度4～35℃、压力为0.01～0.5MPa；

(2)浓水侧反冲洗，从RO***的浓水排放端进水，进水端排水，通过水力冲刷对反渗透膜表面形成水力冲击，去除反渗透膜上的污堵；

在所述反冲洗时，单支膜的冲洗流量为2～10t/h、冲洗时间为20s～5min、冲洗温度为4～35℃、压力≤0.1MPa；

在所述进水侧正向冲洗和所述浓水侧反冲洗的冲洗水中加入十二烷基苯磺酸钠、丙酮或乙醇。

在具体实施时，所述进水侧正向冲洗和所述浓水侧反冲洗的冲洗水选自：RO***产水、工业新鲜水或脱盐水。所述进水侧正向冲洗和所述浓水侧反冲洗的方式采用脉冲冲洗，所述脉冲冲洗的冲洗周期为0.5～10s。

针对石化企业烯烃工艺废水及循环冷却水排污水，为了保证反渗透***的长周期稳定运行，在膜运行过程中进行进水侧正向冲洗及浓水侧反向冲洗，即在反渗透***运行一个周期后中断产水，分别进行正向及反向冲洗，冲洗完成后进入下一个膜运行周期。

石化企业及相关工业工艺废水、循环冷却水排污水中含有大量的高分子有机物、胶体、微生物污染物，由于RO预处理***的过滤精度的限制，残留的污染物会对RO***造成污染，主要表现为对RO***进水侧过滤表面的污染，尤其是***过滤首段压差明显增加。此种污染很难使用化学清洗方法有效去除，并且由于RO膜过滤通道和膜串连后过滤路径的限制，通过常规冲洗方法很难将这些污染物清除出***。由于污染物在RO***中与浓水同侧，并且污染物主要存在于膜过滤表面的进水端，所以采用进水侧正向冲洗配合浓水侧反冲洗的方式进行冲洗，在传统RO***的浓水侧增加管路、控制阀门和给水泵，达到有效去除非刚性及常规化学清洗难去除污染物的目的。

冲洗的频率一般通过RO***运行的首段TMP来判断，观察首段TMP上升0.01MPa左右即可开启冲洗程序；也可根据对现场运行情况的了解选择合理的冲洗频率，利用PLC***实现自动控制。

在进行正向冲洗时，RO***进水阀关闭，冲洗进水阀打开，浓排阀全开；利用高压泵或增压泵直接供水，对RO膜过滤表面形成水力冲洗，达到减缓运行中浓差极化现象及污染物累积的目的。

正向冲洗流量根据现场反渗透膜***规模及耐压程度而定，通常单支膜所承受的流量范围为2～10t/h。冲洗时间的设定涉及到冲洗效果和运行成本，一般可设定冲洗时间20s～5min。

正向冲洗温度与RO***的进水温度吻合，针对有机污染较严重的***，在冲洗过程中可以短时间内适当升高冲洗水温度，但是不能超出具体膜***的限定的上限温度。

正向冲洗水中添加的药剂主要有：酸、碱、杀菌剂及有机溶剂。针对现场水质在正向冲洗进水中加入化学药剂，能够起到进一步去除RO膜过滤表面污染物的作用。针对具有结垢倾向的原水，通常加入HCl、柠檬酸等不提供成垢阴离子的酸，一般控制pH值大于2。针对有机物含量较高，而无结垢倾向的原水，通常加入NaOH或针对水质选择避让成垢可能的其它碱类，一般控制pH值小于12；为了提高冲洗效果，在冲洗水中可以加入适量的表面活性剂，通常选择含有非离子或阴离子型表面活性剂；对于原水中可能引起RO污堵的有机物，可以在冲洗进水中配入一定浓度的有机溶剂，在选择有机溶剂时，要确保溶剂对RO膜没有副作用。

脉冲冲洗通过脉冲泵控制冲洗水流频率达到增强水力湍流及对RO膜过滤表面冲力效果，可以配合正向冲洗及浓水侧反冲洗进行。

在进行反冲洗时，RO***进水阀关闭，浓水侧进水阀打开，进水侧排放阀全开，浓水侧冲洗进水泵开启，对RO膜过滤表面形成水力冲洗。

浓水侧反冲洗的冲洗流量同样受到冲洗效果及水压的限制，通常流量范围为2～10t/h。冲洗时间设定范围也可在20s～5min。冲洗温度和冲洗压力的控制方法与正向冲洗相同。

浓水侧反冲洗主要针对的是污堵在RO***进水端的不溶于常规RO化学清洗药剂的污染物，所以此工艺中不须加入常规酸、碱化学药剂。如果原水在含有难化学清洗污染物的同时还具有明显的结垢倾向或其它有机物污染倾向，在浓水侧反冲洗水中加入的有机溶剂和表面活性剂，有利于膜过滤表面难化学清洗污染物的脱离，增强浓水侧反冲洗的效果。

本发明的冲洗方法，可以有效减缓反渗透***膜过滤表面浓差极化现象，减轻反渗透膜首端有机胶体、高分子污染物、生物等常规化学药剂难清除污染物的污染问题，提高反渗透膜***运行的稳定性，对延长膜***稳定运行周期、增强化学清洗效果、提高膜使用寿命具有很大的作用。

附图说明

本发明反渗透膜冲洗方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

某石化企业烯烃生产装置工艺水、循环冷却水排污水膜法深度处理装置。

(1)污水水质：

反渗透装置处理的污水水质见表2。

表2

分析项目	单位	平均值	最高值	最低值
					pH		8.4	8.5	8.2
总磷	mg/L	4.3	6.3	0.7
					总硬	mg/L以CaCO₃计	875	1056	511
钙硬	mg/L以CaCO₃计	440	528	390
					氯离子	mg/L	242	283	131
硫酸根	mg/L	544	734	235
					总铁	mg/L	1.43	4.16	0.77
浊度	NTU	6.8	12.0	2.9
					余氯	mg/L	0.04	6.60	0.01
总硅	mg/L	8.33	15.70	2.20
					COD	mg/L	52	64	33
含油量	mg/L	N.D.	N.D.	N.D.
					异养菌	个/ml	-	6×10³	0

从上表可以看出，工艺所处理污水中COD、总硅及生物含量较高，其中总硅多以有机硅的形式出现，主要来源为水质稳定剂。

(2)反渗透膜的污堵

在上述废水水质条件下，RO***在很快发生首段污堵。其表现为：运行压力总体上升不明显，但是段间压差(TMP)明显上升。RO***化学清洗结果表明，废水造成的污堵采用常规的化学清洗配方及清洗方法达不到清洗效果，化学清洗后压差不能恢复到运行前的指标。膜污堵物质在水中为白色絮状固体，烘干后呈褐色。红外及能谱分析结果表明，其主要成分为不含氮的有机硅物质。

(3)反渗透膜的冲洗

在正常运行的反渗透处理过程中增加正向冲洗及浓水侧反冲洗步骤，冲洗步骤完成后恢复膜***的正常运行。

1.反渗透膜***正常运行阶段

反渗透膜***正常运行周期为8h。

2.进水侧正向冲洗

进行进水侧正向冲洗时，RO***进水阀关闭，冲洗进水阀打开，浓排阀全开；利用高压泵或增压泵直接供水，对RO膜过滤表面形成水力冲洗。进水侧正向冲洗的操作条件为：

单支膜的冲洗流量为3t/h；冲洗时间2min；压力0.2MPa；冲洗水源为现场超滤***产水；冲洗温度为25℃。

3.浓水侧反冲洗

进行反冲洗时，RO***进水阀关闭，浓水侧进水阀打开，进水侧排放阀全开。浓水侧冲洗进水泵开启，对RO膜过滤表面形成水力冲洗。浓水侧反冲洗的操作条件为：

单支膜的冲洗流量为3t/h；冲洗时间2min；压力≤0.1MPa；冲洗水源为现场超滤***产水；冲洗温度为25℃；在冲洗水中配入十二烷基苯磺酸钠，浓度为0.1‰；脉冲冲洗周期为10s。

(4)运行效果

经过进水侧正向冲洗和浓水侧反冲洗步骤，对缓解胶体、有机物及菌藻残余物对RO***的污染起到了明显的作用，提高了RO***运行的稳定性，RO***首段压差明显趋于稳定。TMP值表现平稳，TMP值在0.015-0.026MPa。

(5)化学清洗效果和周期

在达到清洗条件时，采用以下条件对反渗透***进行化学清洗，化学清洗药剂配方及清洗过程中的控制指标见表3。

表3

化学清洗后***TMP及首段膜进水压力标准化值完全恢复到起始运行值，***产水脱盐率与膜运行起始值相同。说明***运行引起的膜污染主要是由于通过常规化学清洗可以去除的可溶性污染物引起的。***中不可溶污染物通过反向冲洗工艺已经基本去除。

采用此种冲洗工艺后，可以有效延长膜的运行周期，使清洗周期达到2个月左右，化学清洗前***污堵情况主要表现整体运行压力的上升(主要由无机盐结垢及可溶性有机污染物引起)，而非***首段TMP上升。

对比例1

在反渗透***运行水源水质、运行工艺、运行参数相同的条件下，不采用本发明的反渗透膜冲洗步骤，只采用常规的定时正向冲洗，冲洗参数如下：单支膜的冲洗流量为3t/h；冲洗时间2min；压力0.2MPa；冲洗水源为现场超滤***产水；冲洗温度为25℃。进行与实施例1相同的化学清洗。

清洗后，膜***压差降低幅度仅为0.01MPa，不能使RO膜***一段压差恢复到起始值。在采取该工艺时，***的化学清洗周期仅为7～14天，化学清洗前TMP上升16％。

与对比例1相比，实施例1采用本发明的反渗透膜的冲洗方法，缓解了胶体、有机物及菌藻残余物对RO***的污染，特别是对于膜表面化学清洗不能去除的污堵物质起到了明显的去除作用，有效缓解了膜***的首段污染，达到了清除化学清洗难去除污染物、延长反渗透***稳定运行周期、增强化学清洗效的作用。

Claims

1.一种反渗透膜的冲洗方法，针对烯烃生产装置工艺水、循环冷却水排污水在进行膜法处理时，由有机硅胶体、高分子有机污染物及菌藻残骸造成的反渗透膜表面的污堵，所述反渗透膜的冲洗方法依次包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：

所述进水侧正向冲洗和所述浓水侧反冲洗的冲洗水选自：RO***产水、工业新鲜水或脱盐水。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：

所述进水侧正向冲洗和所述浓水侧反冲洗的方式采用脉冲冲洗，所述脉冲冲洗的冲洗周期为0.5～10s。