煉油廢水循環(huán)再利用
印度JAMNAGAR公司的煉油設(shè)施是目前世界上最大的新建煉油廠之一。它以海水作為主要水源，采用熱蒸發(fā)方式制取工藝用水，這使水成為價(jià)格高昂的商品。
該煉油廠有多股廢水，其中一部分回用，另一部分直接排海。最近擬回用全部的廢水，擬回用的水主要是低TDS污水處理廠出水，高TDS污水處理廠出水和各種冷卻塔的排污水，低TDS污水處理廠出水全部用作循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水，高TDS污水處理廠出水送入可適用高TDS的冷卻塔。該冷卻塔的出水直接排放。
問題：
煉油廠在尋找一種水處理工藝將這些廢水進(jìn)行深度處理后回用，同時(shí)也達(dá)到廠區(qū)景觀水的要求。如果找到合適的技術(shù)方案，高TDS廢水和高TDS冷卻塔排水可經(jīng)處理后作為工藝用水回用。
廢水中含有高濃度TDS，大量的懸浮物，BOD，COD，TOC，氨氮，有機(jī)物，油脂，所有這些雜質(zhì)都容易造成膜的污堵。因只經(jīng)過簡單的前處理，所以廢水的主要水質(zhì)指標(biāo)變化很大。
煉油廠有經(jīng)處理的高TDS 廢水95m3/hr 及40 m3/hr 冷卻塔排污水。這種混合水還必須經(jīng)過合理的工藝進(jìn)行處理以去除溶解固體，在送去最后使用前進(jìn)行再礦化，以平衡納離子和總陽離子的比率。
設(shè)計(jì)水質(zhì)分析：
混合水設(shè)計(jì)水質(zhì)分析（表格1）表明處理過的廢水含有高的有機(jī)物、無機(jī)物和油/油脂等雜質(zhì)的污染傾向。由于產(chǎn)生這些現(xiàn)象，很難用常規(guī)的廢水回用技術(shù)來處理。
因此，煉油廠迫切需要一項(xiàng)更先進(jìn)的技術(shù)，來處理含有大量的有機(jī)物和無機(jī)物污染物且水質(zhì)很不穩(wěn)定的污水。
設(shè)計(jì)參數(shù)：
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技術(shù)評(píng)估：
考慮到廢水較復(fù)雜的水質(zhì)和出水水質(zhì)要求，煉油廠評(píng)估基于膜技術(shù)的以下幾種工藝：
1． 常規(guī)反滲透
2． UF預(yù)處理+反滲透
3． 高效反滲透HEROTM
煉油廠最終選擇HEROTM技術(shù)以提高其穩(wěn)定性，率，及經(jīng)濟(jì)效益。（見表格2）
阿奎特設(shè)計(jì)及提供了該套系統(tǒng)與技術(shù)。
表格2 HEROTM工藝與常規(guī)RO，UF+RO 工藝的不同點(diǎn)
參數(shù) 常規(guī)RO工藝 UF為預(yù)處理的RO系統(tǒng)特點(diǎn) HEROTM 系統(tǒng)特點(diǎn)
顆粒/膠體污染（SDI） SDI 是測量RO 給水中膠體含量的參數(shù)。RO膜具有分子級(jí)的細(xì)孔，很容易被膠體堵塞。常規(guī)RO 允許的最大SDI值3—5，通常要求在高PH 條件下清洗。 采用UF作預(yù)處理，SDI平均值為1，因此水中的顆粒對(duì)RO膜污染可以大大減少。但UF出問題時(shí)，也可能導(dǎo)致RO膜污堵。 HEROTM在RO 部分操作中PH 值很高。由于操作環(huán)境的特殊性—高PH（常規(guī)系統(tǒng)清洗時(shí)PH 條件），不存在顆粒的污染。SDI值在HEROTM中是不限制的。
微生物污染 由于細(xì)菌和微生物存在于進(jìn)水中，當(dāng)微生物在膜表面生長時(shí)就會(huì)污染膜，此時(shí)需要在高PH的條件下清洗膜。 UF 系統(tǒng)可大大減少但并不能完全清除微生物，因此它并沒有給RO 系統(tǒng)帶來絕對(duì)的保障。 由于該系統(tǒng)是在高PH 值環(huán)境下運(yùn)行的，而微生物在高PH 值環(huán)境下不能存活，因此基本沒有生物污堵現(xiàn)象。
給水化學(xué)物質(zhì)（與PH值相關(guān)的Ca 及Si 等鹽）
RO 的回收率取決于水中的難溶物。有些鹽與PH 值有關(guān)，比如：CaCO3和SiO2。這些物質(zhì)會(huì)污染膜。CaCO3的污染可通過調(diào)低PH 實(shí)現(xiàn)，但這對(duì)SiO2沒有作用
這些物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)同樣有不利影響，因UF并不能去除鹽份。
在預(yù)處理中已去除硬度和堿度，不會(huì)有CaCO3的污染。在高PH 條件下，SiO2的溶解度非常高，對(duì)回收率不會(huì)有影響。
給水化學(xué)物質(zhì)（與PH值無關(guān)的鹽）
RO 的回收率同樣取決于水中的難溶物。這些鹽與PH 值無關(guān)，比如：
Ba、Sr、Ca及Mg的硫酸鹽和氟化物。這些物質(zhì)在常規(guī)的RO系統(tǒng)中是靠投加阻垢劑來控制的這些物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)同樣有不利影響，因UF并不能去除鹽份。
在預(yù)處理中已去除Ba、Sr及硬度等多價(jià)離子，不會(huì)產(chǎn)生CaF等難溶物。對(duì)系統(tǒng)回收率沒有影響。
有機(jī)雜質(zhì) 有機(jī)物會(huì)污染RO 膜。
常規(guī)的過濾方法不能去除而影響系統(tǒng)的運(yùn)行，需在高PH 條件清洗。
UF 可去除長鏈大分子有機(jī)物從而可減少污染。但小分子的有機(jī)物同樣可以透過UF。UF 雖然可減少有機(jī)物的污染，但依然存在。需在高PH條件清洗。
HEROTM系統(tǒng)在高PH 的條件下運(yùn)行，在膜表面形成清洗的作用從而避免了有機(jī)雜質(zhì)的污染。
油脂 油脂會(huì)堵死RO 膜而導(dǎo)致回收率減少。即使少量的油或油脂也能很快使膜污堵。需在高PH條件清洗。
UF 可去除部分乳狀油但不能去除溶解油。UF 本身也會(huì)受到油的污染。RO 污染后需在高PH條件清洗。
HEROTM系統(tǒng)在高PH 的條件下運(yùn)行，油和油脂會(huì)發(fā)生皂化（一種用肥皂洗滌時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象），在膜表面形成清洗的作用從而不會(huì)使油和油脂污染膜。
重金屬 Al,Fe,Mn等重金屬即使很少量，也會(huì)較快堵住膜而影響RO 系統(tǒng)的正常運(yùn)作，金屬堵塞的膜很難被清洗，需要低PH清洗。
這些物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)同樣有不利影響，因UF并不能去除溶解的重金屬鹽。
由于在預(yù)處理中已經(jīng)去除了重金屬元素，因此不會(huì)有重金屬的污染。
工藝流程：
1 澄清：混合后的原水通過澄清系統(tǒng)去除水中的懸浮物，為獲得更好的效果，增設(shè)了絮凝劑及助凝劑的投加系統(tǒng)。需要時(shí)也可投入石灰調(diào)節(jié)PH值。
2 過濾：凈化水將經(jīng)過過濾，以使其中殘留懸浮物＜2.0NTU，濾料為無煙煤和石英砂。
3 預(yù)處理：預(yù)處理分兩步。第一步是軟化，用強(qiáng)酸鈉型樹脂去除大量硬度。HRU 是預(yù)處理的第二步，進(jìn)一步去除硬度。硬度去除后通過脫氣塔除去剩余的堿度，這些預(yù)處理結(jié)合使用可減少進(jìn)入RO 前水中的潛在污染。
4 HEROTM 設(shè)備：經(jīng)預(yù)處理后水經(jīng)過精密過濾器（起保安作用），然后進(jìn)入HEROTM設(shè)備。
這套系統(tǒng)操作高效，可以達(dá)到近90%的回收率。系統(tǒng)去除來自原水的溶解的雜質(zhì)，產(chǎn)出低TDS的產(chǎn)水和高TDS的濃水。低TDS產(chǎn)水回用，高TDS濃水直接處理排放。
以下是HEROTM 工藝簡介及該水處理工藝的特點(diǎn)。
澄清 過濾 預(yù)處理（硬度去除） HERO 回用
HERO技術(shù)
HEROTM是特殊的RO工藝，主要處理和凈化難處理的給水，特別是用于工業(yè)的各種循環(huán)水。
HEROTM工藝是常規(guī)RO 工藝的改進(jìn)，可以很容易處理常規(guī)RO 不能處理的原水。它為業(yè)主提供更多系統(tǒng)操作的優(yōu)勢，特別是更少的資金和更少的停機(jī)時(shí)間。
在一套HEROTM系統(tǒng)中，RO 膜是在高PH環(huán)境下運(yùn)行的，這種環(huán)境對(duì)于大部分的污染物是屬于一種清洗的環(huán)境，在這種操作條件下，可非常有效地防止這些污染物的污染（表格3）。
表格3 HEROTM的運(yùn)行環(huán)境
常規(guī)RO 的污染物 清洗方法 在HERO運(yùn)行條件下與硬度有關(guān)的污染 低PH 清洗 維持在LSI負(fù)值條件下運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生污染
SiO2污染 高PH 清洗 在高PH 條件下，具有很高的溶解度
油及油脂 高PH 清洗 在高PH 條件下，脂肪酸皂化、相關(guān)的甘油脂會(huì)形成可溶物
生物/有機(jī)物污染 高PH 清洗 在高PH 條件下，無生物活性。細(xì)菌、微生物、病毒、孢子、內(nèi)毒素等在這種條件下或細(xì)胞破裂或變性。
顆粒污染 高PH 清洗 在高PH 條件下，膜表面與污染物間的Zeta 電位減少，從而減少黏附作用。
除了從技術(shù)上考慮，HEROTM 系統(tǒng)同時(shí)也帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益：
1 高回收率：由于HEROTM的回收率很高，噸水運(yùn)行費(fèi)用降低了。
2 沒有SDI 限制：由于在HEROTM工藝中無SDI 限制，不需要使用價(jià)格高昂的微濾和超濾系統(tǒng)作預(yù)處理。
3 減少清洗次數(shù)：操作裝置減少了清洗次數(shù)，縮短了停機(jī)時(shí)間，并因此可產(chǎn)出更多的產(chǎn)品及降低運(yùn)行費(fèi)用。
4 不需昂貴的化學(xué)藥劑：該系統(tǒng)的運(yùn)行是在特定的合適的環(huán)境下進(jìn)行的，該環(huán)境保證了水沒有結(jié)垢傾向，因此，不需要投加昂貴的阻垢劑，從而降低了運(yùn)行費(fèi)
用。
5 減少備用，由于該系統(tǒng)運(yùn)行所需停機(jī)時(shí)間短，因此不需要備用與重復(fù)的設(shè)備，從而減少了資金的投入。
綜述HEROTM工藝的特點(diǎn)：
1 生產(chǎn)率高，達(dá)到90%以上高回收率
2 少污堵
3 停機(jī)及保養(yǎng)時(shí)間短
4 低運(yùn)行成本
5 低投入
在過去幾年中，阿奎特國際公司在世界范圍內(nèi)提供了大量的用于多種用途的HERO 水處理系統(tǒng)：包括廢水回用、用地表水生產(chǎn)超低TOC 的超純水處理、冷卻塔排污水及工藝用水處理等；該工藝都獲得客戶的認(rèn)同．
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