陶瓷膜脱除炼油厂焦化废水中焦粉

陶瓷膜脱除炼油厂焦化废水中焦粉�邢卫红�张�伟�徐南平�时�钧(南京化工大学化学工程系,南京,210009)摘�要�采用陶瓷膜分离技术脱除焦化废水中的焦粉,对不同孔径膜的处理效果进行分析,得出0.2�m的陶瓷膜可有效地除去废水中的焦粉;采用絮凝剂预处理废水后,1.0�m的氧化铝陶瓷膜也可达到脱除焦粉的目的,且过滤通量显著提高;考察了反冲过程对陶瓷膜过滤通量的影响,并对膜污染的化学清洗方法及重复性进行了实验。关键词�陶瓷膜�废水�焦粉中图分类号�TQ028.8��炼油厂焦化车间的焦化废水含有少量的焦粉和其他悬浮粒子[1~2],焦粉在汽提塔受热易造成结焦,影响汽提塔的生产效率,严重时会造成汽提塔不能工作。曾尝试用板框过滤的方法或用核孔高分子膜分离,但由于滤布易堵塞,需频繁更换滤布而无法工业使用,高分子膜亦由于耐溶剂性能差而无法使用。陶瓷膜耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐高温、机械性能好,可进行高压反冲再生。因此采用陶瓷膜错流过滤技术进行溶液中细微粒子的分离是适宜的[3~4]。如对浓CdSO4溶液进行纯化以除去所含的少量FeSO4,先将Fe2+氧化成Fe3+,沉淀后用陶瓷微滤膜过滤以得到纯净的CdSO4溶液[5];另外通过调节化工废水溶液pH,使重金属离子形成氢氧化物沉淀,再用0.8�m和1.4�m的陶瓷膜过滤以除去水中的重金属离子[5,6];用陶瓷膜回收石油化工生产时转化油中催化剂颗粒及对石油化工原料进行净化处理,除去油品中的焦粉和其他杂质[7];用陶瓷膜对涂料生产废水中涂料的回收,染料工业废水中不溶性染料颗粒的分离等研究也在进一步的深入[8]。本文采用国内已工业化生产的陶瓷膜,对炼油厂焦化废水进行脱焦粉的探索性实验研究,确定陶瓷膜错流过滤的工艺参数,为焦化废水的处理探索出一条可行的途径。1�实验部分1.1�原料炼油厂焦化废水H2S含量为3.36kg/m3,氨气2.015kg/m3,油0.5kg/m3,酚0.285kg/m3,腈0.023kg/m3,焦粉的含量约为2�10-4~3�10-4kg/m3,pH值约为10,其粘度随温度的变化趋势见图1。用NSKC-1A型离心式透射粒度仪,以蒸馏水为参比,测定废水中粒子的分布情况见图2。由图可见,有90%以上的粒子粒径在2�m以下,这意味着用常规的固液分离方法很难将其分离。图1�废水的粘度随温度变化曲线Fig.1�Effectoftemperatureonviscosityofwastewater第20卷第3期�����������南�京�化�工�大�学�学�报�����������Vol.20No.31998年7月���JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY���July1998�校青年基金资助项目收稿日期:1998-03-06图2�废水中粒子的分布图Fig.2�Distributionofparticles1.2�装置流程本文采用陶瓷膜分离技术进行废水处理,其装置流程见图3。��本流程主要包括3个系统:进料系统、膜组件、气体反冲系统。渗透液由阀门V8接出,反冲时可调节反冲时间及反冲间隔时间以及反冲压力。实验用膜为本研究所研制,已工业化生产的陶瓷膜,其性能见表1。表1�实验所用陶瓷膜的性能情况Table1�Ceramicmembranecapabilities序号膜材质膜平均孔径/�mQ�105/m3�m-2�h-1�Pa-11ZrO20.22.82Al2O31.010.5���注:Q为膜纯水通量图3�微滤装置流程1�储槽�2�泵�3�流量计�4�膜组件�5�反冲液体缓冲罐�6�气体缓冲罐�7�氮气钢瓶�V1~V11为阀门Fig.3�Flowsheetofmicro-filtration2�结果与分析2.1�孔径对过滤效果的影响实验比较两种孔径的陶瓷膜对废水的处理情况,其过滤通量见图4,操作条件为:温度20�,操作压差0.1MPa,膜面流速3.7m/s。由图可见,孔径越大膜的初始过滤通量越高,但通量下降越快,即膜越易被污染,而小孔径的膜尽管初始通量小,但其稳定通量与大孔径的膜基本相同,而小孔径膜渗透液的澄清度比大孔径摸渗透液的澄清度高。这是由于本研究体系中悬浮粒子的粒径90%小于2�m,用1�m的膜过滤效果不理想。另外废水中的焦粉含量较低,用常规的重量分析法很难得到准确的分析结果,故本体系用分光光度计测定吸光率的变化,用澄清效果来表示截留效果的好坏。0.2�m的氧化锆膜对废水的澄清截留率大于95%,而1.0�m的氧化铝陶瓷膜对废水的澄清截留率仅为10%,因此选择用0.2�m的膜进行焦化废水的澄清处理是可行的。2.2�高压反冲对过滤过程的影响陶瓷膜具有良好的机械强度,耐高压,可以用高压反冲法延迟膜的污染,即采用较高的反冲压力破坏膜面沉积层及膜