目前工业废水的污水回用技术已经在钢铁、石化和电力等行业进行推广，但石化工业废水 COD浓度高，残留油成分复杂，水质变化幅度大。受到水质、生产处理工艺的影响，同一类型的污水在不同时间和地点受到膜污染的特性会有很大的区别。扬子石化分公司 1 250 t/h 污水回用装置采用水厂净一装置三级处理污水为水源，采用超滤和反渗透组合工艺，产品水作为工业用水、循环水的补水。项目设计进水规模为 1 250 t/h，设计产水规模为780 t/h，分为二期建设，一期为 400 t/h，2012 年3 月投用，二期为 850 t/h，2015 年 6 月投用。文章结合水厂净一装置污水回用装置的日常运行状况，分析了该装置运行的关键参数、运行管理经验以及目前该装置存在的问题，希望对污水回用装置的运行提供参考。
1 污水回用装置简介
1.1 净一装置污水回用流程简介:净一装置污水回用采用双膜工艺，即超滤反渗透系统。目前装置有 6 套超滤系统和 6 套反渗透系统，具体流程图见图 1。
达标排放的外排污水投加杀菌剂经过调节池均质调节后，通过过滤精度为500 μm 的自清洗过滤器后，进入超滤膜池，在超滤产水泵抽吸作用下，超滤产水进入超滤产水箱，该产水箱出水投加阻垢剂、还原剂以及非氧化性杀菌剂后进入反渗透系统。反渗透系统在高压泵压力作用下产出合格水，并进入反渗透产水箱后外供作为循环水和锅炉水的补水。
1.2 超滤及反渗透原理简介:超滤(UF)过滤是通过机械筛分来实现对污染物的分离，超滤膜元件具有选择性分离的特点。在压力作用下，污水中含有悬浮物、大的有机颗粒、浮油等被截留在超滤膜外，而小的水分子、盐类等则透过超滤膜形成产水。净一装置 UF 采用PSH1800 浸没式超滤膜组件，每套设计回收率不小于 90%。
反渗透(RO)膜技术是近些年来应用非常成熟的制备超纯水技术。其机理主要是，在半透膜的两边放置相同体积的稀溶液和浓溶液，因浓度差稀溶液渗透到浓溶液侧，此过程叫做渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液的液面就比稀溶液液面高出一定的高度，这样就形成了一个压力差，称为渗透压。渗透压大小取决于液体的性质，如种类、浓度和温度等，与半透膜的性质无关。如果此时浓溶液一侧人为施加一个比渗透压大的压力，溶剂的渗透方向就会与原来的方向相反，即从浓溶液侧向稀溶液侧流动，此现象称为反渗透。净一装置 RO 采用 BW30-365-FR 抗污染复合反渗透膜组件，稳定脱盐率为98%。
2 污水回用系统的运行工况
2.1 运行现状: 扬子石化污水虽然能实现达标排放，但仍会对环境造成污染。扬子石化总排出水 CODcr 浓度达到60 mg/L，水质较好，如经过适当处理可用于工业用水以及循环水的补水，不仅可减少对环境的污染，而且还可实现循环利用，真正做到变废为宝。对于水厂目前总排出水水质而言，超滤+反渗透组合工艺可很好地实现对各种污染物的去除，经该工艺处理后的污水可达到工业用水、循环水补水等用水标准。
2.2 影响双膜运行的因素
2.2.1 进水与产水控制指标:UF 膜进水控制指标见表 1，RO 膜产水控制指标见表 2。
由设计进水指标与实际分析数据对比可以看出(见表 1)，进水水质较好，能达到设计要求，而产水水质的悬浮物和浊度未能达到设计指标(见表2)，说明在双膜处理系统中药剂投加和参数控制方面存在不足。
2.2.2 UF 膜运行条件:UF 膜操作压力一般不超过极限通量时的操作压力，约为 0.05 MPa。环境温度最低不得低于 5 ℃，最高不得高于 38 ℃。当温度高于 35 ℃ 时，应加强通风措施。正常运行中膜元件受到 UF 产水的冲洗，每隔一定周期，系统会自动进行维护性清洗，在 UF 出水量下降 10% 或运行 TMP(跨膜压差)接近0.055 MPa或人为要求时，系统进行恢复性清洗。为了保证系统长时间的安全运行，通常每三个月应至少进行一次恢复性清洗。当UF 系统发生 TMP 上升过快或者产水水质变差时，应依据实际状况进行逐项分析，确认原因及时处理。
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2.2.3 RO 膜运行条件:1)控制盐的透过量:盐透过量与膜两侧的浓度差和温度有关。因此应控制系统回收率最高在 70% 左右，水温最高不得大于 30 ℃，最佳温度 22～25 ℃。2)浓水排放量控制:由于水温、操作压力等因素的变化，使装置的产水量也发生相应的变化，这时应对浓水的排放量进行调整，控制浓水的排放量与产水量之比为3∶7。3)进水压力控制:RO 进水压力不得大于2.0 MPa，只限于对装置进行耐压实验。在满足产水量与水质的前提下，尽量取低的压力值。4)反渗透脱盐率:反渗透脱盐率年平均 97%。
3 处理效果与分析
3.1 超滤进出水浊度及 SDI:浊度是表征水中悬浮物、胶体物质浓度的指标。SDI 是直接表征反应膜污堵的综合指标，也是超滤运行和反渗透运行的控制指标，超滤进出水浊度变化及超滤出水 SDI 值见表 3，装置共有 6 套超滤系统，编号 1# UF～6# UF。
由表 3 可以看出，经过超滤膜处理后的出水浊度小于 1.0 NTU，去除率达 88% 以上，且基本不随进水浊度变化。说明超滤膜过滤对浊度具有很高的去除率和良好的稳定性。
从超滤出水的 SDI 数据看，均可以控制在 2.4以下，满足反渗透进水 SDI 不大于 4 的控制要求。从表 3 数据还可发现，超滤出水 SDI 基本无大波动，具有良好的运行稳定性。
3.2 超滤系统水量及压差:UF 膜前分别用 500 μm 的自清洗过滤器过滤，近 1 个月的稳定运行，预处理污水水质稳定，UF膜总体运行平稳，除 2# UF 跨膜压差出现 2 次超过0.05 MPa 外，其余运行跨膜压差均低于 0.05 MPa。UF 膜运行情况如图 2、3 所示。
由图 2 可看出 1# UF 和 2# UF 超滤压差偏高，平均压差在0.03 MPa，由于 1# UF 和 2# UF 为2012 年投用，运行周期较长，膜表面变得粗糙，膜丝断损严重;3# UF～6# UF 为 2015 年 6 月投运，运行状况良好，平均压差在 0.018 MPa。1# UF 和2# UF 产水量较低，平均在 135 m3 /h，运行周期长，膜通量也降低，3# UF～6# UF 产水量平均在210 m3/h，均满足设计回收率。
3.3 反渗透进出水电导率:电导率是反应水中含盐量的间接指标，因便于测定而被广泛采用。反渗透进水和出水电导率变化分别见图 4 和图 5。
由图 4、5 可以看出，进水电导率一直在 2 100 μs/cm左右，经过反渗透处理后，产水的电导率值在 30 μs/cm左右，系统的脱盐率平均为 98.52%。另外 4# RO脱盐率有较大幅度的下降趋势，数据采集期间已保护停运，由维保公司对膜进行解剖分析，因此在图5 中未显示 4# RO 产水电导率。
3.4 超滤、反渗透系统 pH 值变化:未脱盐的水中重碳酸根与溶解的 CO2、大气中的 CO2 存在碳酸平衡，并使水中 pH 值维持中性。经过反渗透脱盐处理后，绝大部分的阴阳离子被去除，原来存在的碳酸平衡被打破，出水 pH 值相应发生变化，超滤进水、RO 进水(超滤出水)和 RO超滤进水的 pH 值一直维持在 7～8 之间。运行过程中定期对超滤进水硬度值进行检测，发现进水硬度在 200 mg/L 左右，以碳酸钙计。
由图 6 可以看出，随着超滤进水 pH 值的逐步降低，其产水pH值亦随之变化。当进水 pH 值在 7.1～7.8 左右时，反渗透产水的 pH 值在 5.8～6.5 之间波动。综合来看，经过反渗透处理后pH 值降低约一个单位，有时会低于 6.0。为了保证后续用水点水质的稳定，避免输送管路腐蚀，可通过在产水中添加氢氧化钠对pH 值进行调整，调整后回用水的 pH 值范围为6.0～9.0。
4 污水回用装置运行注意事项及改进
4.1 控制装置来水水质，预防冲击:来水水质好，可以保证含油含盐污水处理装置的正常运行，减轻预处理压力，降低双膜进水电导，保证双膜进水水质合格，延长膜组件的寿命，减少清洗频次，延长运行周期时间。
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4.2 加强在线基础数据的监控:膜是比较娇贵的处理设备。在系统设计和实际生产运行过程中，必须充分考虑石化工业污水水质波动大、成分复杂的特性，避免有害物质高浓度冲击膜，造成难以挽回的损失，除了日常定期采样分析监测，在进 UF 膜前设置在线 COD、电导率和pH 等测试仪，即时掌握水质变化，自动调整运行工况，或自动切换超标水，确保双膜运行安全。
4.3 药剂使用管理:双膜系统运行和化学清洗要用到多种药剂，主要有 HCl、NaOH、NaOCl、阻垢剂、NaHSO3、柠檬酸等。这些药剂的作用是必不可少的，但投加不当也会影响预处理和膜处理。例如，对于预处理混凝过滤时的阳离子混凝剂、絮凝剂要控制投加，谨防过量。若投加过量，残余溶解状混凝剂就会附着在膜表面造成膜的污染。
4.4 保证定期化学清洗的效果:采取科学的清洗方式与方法来清洗膜，即采用合理的清洗药剂和合理的清洗时间，保证膜的运行时间。经过一段时间的运行，膜必须进行化学清洗。一般清洗操作应由配套设计的就地自动清洗系统来完成。为了提高清洗效率，应保证进水量要求，尽量分段进行，管理人员应及时跟踪清洗效果。针对不同污染源造成的污堵，采取不同药剂和清洗操作。一般石化污水有机污染多，用杀菌剂和碱液交替清洗最有效。
4.5 定期检查联锁逻辑关系、确保自控完好:针对污水回用装置联锁逻辑关系复杂、自控设备众多的特点，装置技术人员每周对联锁及现场自控设备进行定期检查，重点检查设备自控情况下的运行情况。污水回用装置连续运行以来，已检查出诸如排气阀无法开启、排空阀关不到位、进水阀定位器失灵、反洗风机联锁故障等多处自控联锁问题。实行定期检查自控联锁问题的运行管理模式，及时妥善地处理了这方面的问题，确保了污水回用装置设备的正常运行。
4.6 增加关键工艺参数测定频次、确保进水水质:针对影响超滤及反渗透装置的重要参数会直接影响到系统的安全性的特点，装置采取了以下四方面的运行管理：一是将重要运行参数，如SDI、余氯等交由岗位运行人员测定，这样可以及时准确的获知具体数据;二是增加了对这些重要参数的检测频次，这样可以尽可能减少测定误差;三是对岗位人员进行培训，使其掌握在相关数据出现异常时的妥善处理措施;四是要求岗位人员密切关注在线数据，当出现异常时，及时现场加样分析。
有了这些管理措施，污水回用装置关键工艺参数的控制得到了很好的落实，确保了该装置的安全平稳运行。
4.7 药剂投加设备定期校正、确保加药量满足要求:为了确保系统加药量的精确性，装置采取了以下四方面的运行管理：一是专门下发了关于药剂详细配制的操作说明;二是每班制定专门人员负责药剂的配制;三是装置不定期抽查药剂配制浓度是否满足要求，并进行考核;四是装置技术人员定期对加药泵流量进行校正。
5 结论与建议
经过 3 年多的运行，整个污水回用系统基本正常。双膜工艺技术先进，安全可靠，自动化程度高，浸没式超滤系统占地小、投资少，能够有效地截留有机物。超滤能够稳定地提供浊度小于1.0NTU 的产水，有效延长了反渗透膜的使用寿命，又为反渗透系统的高效运行提供了良好的保障。反渗透系统除盐率达 98% 以上，各项指标基本达到设计指标。在技术不断成熟的同时，随着市场的扩大，膜的投资费用降低，在石化工业污水深度处理回用等领域，应用前景十分广阔。
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原标题：超滤、反渗透组合工艺在石化污水回用中的应用
