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化工污水回用装置问题分析与运行优化

文档作者：刘庆洁文档来源：中国石油化工股份有限公司天津分公司		更新日期： 2026年08月08日	点击数：
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2023 年第 39 卷第 6 期
★　石油化工安全环保技术　★
PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY 42
污水回用是炼化企业节水减排的重要手段。
随着目前水资源不断短缺，保持较高的回用水产
量对公司吨油耗水指标、节水减排工作有着长远
的意义。某石化公司化工污水回用装置采用超滤
+ 反渗透双膜法组合工艺，2018 年化工污水回用
装置进行扩容后，新增 1 套产水量 100 m3/h 的超
滤装置，5 套超滤装置设计总进水量为 400 m3/h。
2 套原水反渗透装置总处理量 250 m3/h，1 套浓水
反渗透装置处理量 200 m3/h。系统扩容后出现了
超滤系统水量低、化学清洗效果不佳、保安过滤
器滤芯堵塞严重更换频率高、反渗透系统脱盐率
下降等问题，造成产水水量无法满足生产需要的
情况。通过对装置运行过程中的各类瓶颈和问题
进行系统梳理，该公司提出相应的运行优化措施，
有效消除了装置瓶颈，提高了各运行单元出水水
质与装置产能，取得了显著的节水减排效果。
1　化工污水回用装置概况
1.1　系统概况
前方 BAF 装置出水进入集水池，经泵加压
进入超滤系统进行处理，超滤出水进入产水池，
经原水反渗透高压泵加压进入原水反渗透系统，
原水反渗透系统产水进入工业水池，原水反渗透
浓水进入原水反渗透浓水池，原水反渗透浓水经
浓水反渗透高压泵加压进入浓水反渗透系统，浓
水反渗透产水进入工业水池，反渗透产水经泵提
收稿日期：2021-04-07
作者简介：刘庆洁，女，2005 年毕业于天津城市建设学
院给水排水工程专业，现主要从事质量管理及三剂管理
方面的工作，高级工程师。电话：17695821201，E-mail:
liuqingjie.tjsh@sinopec.com
化工污水回用装置问题分析与运行优化
刘庆洁
（中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）
摘　要：针对化工污水回用装置产水量无法达标所存在问题，某石化公司对化工污水回用系统进
水、超滤装置运行、反渗透膜污堵情况进行了系统梳理和原因分析，并确定优化措施。公司通过合理
调配水源、优化预处理 BAF 装置处理效果、改进超滤清洗方案、优化反渗透化学清洗方案等方式，延
长反渗透清洗周期至 25 天，超滤、反渗透系统回收率、脱盐率等指标接近设计值，化工回用系统日均
产水量逐步上升，由日均 2 958.8 t 提高到 3 497.6 t，运行更加稳定，达到了预期效果。
关键词：污水回用　超滤　反渗透　脱盐率　产水量
升，送至用户。工艺流程如图 1 所示。
1.2　反渗透系统运行现状
1.2.1　反渗透产水水量、回收率现状
2 套原水反渗透及一套浓水反渗透系统产水
量均偏低，如图 2、图 3 所示，1 号反渗透系统
运行水量均值 45 t/h，回收率 61.2%，2 号反渗透
系统运行水量均值 53 t/h，回收率 65%，浓水系
统运行水量均值仅为 42 t/h，回收率 49%，均无
法满足指标要求。
1.2.2　反渗透脱盐率现状
2 套原水反渗透及 1 套浓水反渗透系统脱盐
率均偏低，如图 4 所示，2 套原水反渗透系统脱
盐率均值 93%，浓水系统运脱盐率均值 95%，均
未达到原水反渗透脱盐率≥ 98%，浓水反渗透脱
盐率≥ 97% 的指标要求。
2　问题的原因分析
2.1　BAF 单元产水量不足
BAF 曝气生物滤池作为化工污水回用的预
2023 年第 39 卷第 6 期 ★ 刘庆洁 . 化工污水回用装置问题分析与运行优化 ★ 43
处理单元，运行效果直接影响回用单元的处理质
量。BAF 设计进水量 450 t/h，但实际运行中存
在每次反冲洗时不能将截留的悬浮物冲洗干净。
由于反冲洗强度小，滤料形成板结的问题，当装
图 1　工艺流程
图 2　反渗透系统产水量现状
图 3　反渗透系统回收率现状
图 4　反渗透系统脱盐率现状
★　石油化工安全环保技术　★ 44 2023 年第 39 卷第 6 期
置进水量超过 350 t/h，滤池内的液位上升速度明
显加快，运行周期较短，产水量低于 350 t/h，无
法满足后续处理水量要求。
2.2　超滤系统运行效果差
2.2.1　超滤系统进水水质波动
从图 5 可以看出，超滤进水浊度指标波动较
大，最高值接近 16 NTU，尤其是 9 月下旬以后
平均值超过 7 NTU，无法满足不大于 5 NTU 的指
标要求。
2.2.2　超滤系统产水量未达标
超滤是反渗透系统前处理环节，主要除去水
中有机物、胶体物质，防止反渗透膜有机物胶体
的污堵。由于 BAF 系统处理效果不好，絮凝后
的水进入超滤系统后造成超滤膜污堵速度快，而
且很难清洗，从而造成反渗透膜污堵速度加快。
同时由于超滤浓水管线直接进水超滤产水
箱，加快了反渗透系统污染速度，增加了清洗频
率，从而影响了反渗透系统产水水量。
表 1　平均单组超滤产水水量 t · h-1
2020 年 7 月 2020 年 8 月 2020 年 9 月
68.41 55.18 55.86
从表 1 可以看出，单组超滤的产水量均未达
到设计要求，仅为设计负荷的 73.5%。
2.3　反渗透膜污堵且化学清洗效果不佳
反渗透清洗方案针对性不强，常规化学清洗
无法恢复，清洗周期间隔过短，具体如表 2 所示。
从表 2、表 3 可以看出：常规化学清洗后 1
号反渗透系统产水量仅提高了 1.5%，脱盐率未提
高还下降了 0.8%，未达到化学清洗的目的，且每
次清洗后均不能长周期达到高负荷运行状态，化
学清洗周期过短，3 套反渗透系统平均化学清洗
周期不足 10 天，产水水量无法满足需要。
3　水量提升优化措施
3.1　加强预处理单元 BAF 的管控，提升处理水量
3.1.1　调整气洗、气水联合洗、水洗所用时间
原反洗步骤分别是气洗 3 min、气水联合洗 3
min、水洗 4 min。经过自动反洗的实验摸索，为
防止废水池发生冒顶事故，自动反洗程序调整为：
气洗 5 min、气水联合洗 3 min、水洗 3 min。减
少水洗时间，增加气洗和气水联合洗时间，总的
反洗水量基本没有增加，但长时间的搅动，可以
使板结块松散，以提高反洗效果。
图 5　超滤进水浊度
表 2　1 号反渗透系统清洗前后数据对比（2020 年 9 月 10 日）
清洗前后
产水量 /
（t · h-1）
回收率，% 进水压力 /
MPa
段间压力 /
MPa
浓水压力 /
MPa
进水电导 /
（μS · cm-1）
产水电导 /
（μS · cm-1）
脱盐率，%
清洗前 45.8 62.1 0.98 0.72 0.66 1680 112 93.3
清洗后 46.5 63.2 0.75 0.66 0.61 1790 132 92.6
2023 年第 39 卷第 6 期 ★ 刘庆洁 . 化工污水回用装置问题分析与运行优化 ★ 45
3.1.2　定期排除池底污泥和正常曝气
由于本曝气生物滤池采用降流式，在滤池
底部会沉淀有污泥，沉淀污泥过多或停留时间过
长，将对出水水质产生影响。通过实验，排泥周
期调整为每月一次时，出水的浊度较好。并且每
月启动正常曝气风机，对滤料进行约 1~2 h 的正
常曝气，同时，手动启动反洗风机，进行手动气
洗，使滤料的膨胀更充分、范围更大，防止滤料
发生板结。
3.1.3　实施效果
剔除 2020 年 5— 6 月大修的停运数据，装置
9 月开始实施攻关改进运行后，9— 11 月份 BAF
装置产水量较 1— 8 月份有所提高，攻关后产水
量平均达到 361 t/h，且运行周期稳定在 4 天反洗
1 次，没有增加，提高了装置运行效果，较攻关
前产水水量增加 12.8%。
3.2　改进超滤清洗方案提高出水水质
离线化学清洗，发现酸碱性清洗废液表面
有一层细微豆腐渣状黏胶性物质，继续加大次氯
酸钠投加量，由 100 mg/L 增加至 200 mg/L，采
表 3　反渗透系统平均化学清洗周期（2020 年 9 月） d
1 号 RO 2 号 RO 3 号 RO 平均
10.33 7.75 11.33 9.8
用具有良好的剥离、渗透、螯合作用的酸性清洗
剂、碱性清洗剂，不断地采用人为干预反洗、酸
碱洗、反复离线化学清洗，同时更改超滤浓水排
放管路路由，由原来排放到超滤产水池改到了排
放至超滤进水池。多举措提升超滤产水水质，超
滤产水浊度变化如图 6 所示。
通过一系列措施的实施，超滤产水浊度由实
施前的最高 2 NTU 左右降至 0.5 NTU 左右，产
水水量均值由实施前的 62.57 t/h 提高到实施后的
78.79 t/h，提升了 25.9%。如表 4 所示。
3.3　调整化学清洗方案
对反渗透膜元件的解剖发现：进水侧端面
存在黑色污染物，浓水侧端面存在少量黑色污染
物，整个膜面明显覆盖一层棕褐色污染物，如图
7 所示。
进而针对解剖后的污染物进行有机物 / 无机
物的定量分析，以及无机物的成分分析，具体如
表 6、表 7 所示。
从表 5 可以看出：有机物占比 18.4%，无
机物占比 81.6%，主要污染物为无机物。对无机
成分 EDX 分析（表 6）可以看出：主要含有 O
（50.01%）、Si（19.77%）及 Al（8.73%），主要为
无机污染物为硅酸盐造成的污堵。
由此可以确定，反渗透膜是由于存在硅酸盐
图 6　超滤产水浊度变化
表 4　超滤平均产水量统计（大修后） t/h
2020 年 7 月 2020 年 8 月 2020 年 9 月 2020 年 10 月 2020 年 11 月
76.01 61.24 50.47 83.19 74.39
62.57（实施前） 78.79（实施后）
★　石油化工安全环保技术　★ 46 2023 年第 39 卷第 6 期
污堵导致膜产水量显著下降。通过对反渗透膜元
件进行离线清洗，可以明显恢复反渗透膜元件产
水量可达到新膜元件产水量的 90%，但非常规
离线清洗无法实施在线清洗。虽然常规化学清洗
很难彻底恢复反渗透系统产水量，但通过离线清
洗筛选出了最佳清洗方法。因此为了保证反渗透
系统长周期稳定运行还需要有针对性的在线化学
清洗。
车间增加了时间控制器控制非氧化杀菌剂投
表 5　膜污染物有机 / 无机分析
项目 数值
单一膜面污染物湿重 /g 57.9
单一膜面污染物干重 /g 52.3
污染物中有机物比例，% 18.4
污染物中无机物比例，% 81.6
表 6　膜污染物无机成分分析
污染物无机成分 质量含量，%
O 50.01
Si 19.77
Na 15.39
Al 8.73
S 3.25
K 2.28
Cl 0.57
加，其相对人工手动投加更加及时平稳，可延缓
超滤及反渗透污染速度。车间还改造了反渗透清
洗装置，增加了射流器，改善了清洗的加药时间
及安全性。
上述措施实施后，2020 年 11 月 3 日进行的
化学清洗前后的数据对比如表 7 所示：
从表 7 可以看出：化学清洗后 1 号反渗透系
统虽然产水量仅提高了 0.4%，但脱盐率提高了
1.6%。因此，通过相比以往的化学清洗方法该方
法清洗效果有所提升。
对 1 号反渗透系统清洗后 10 d 的运行状况
进行观察发现，通过改变清洗方案，清洗效果明
显，产水量有所提升；清洗后 10 d，两套反渗透
系统运行平稳，平均产水量达 57 t/h。
由表 8 可以看出，调整前化学清洗后一般为
一周至两周，调整后清洗周期延长至接近 1 个月。
清洗方案效果显著。
4　效果分析
4.1　产水水质
方案实施后，3 套反渗透系统产水水质均有
了较大提升，如图 8 所示。以产水电导率为例，
3 套系统均有不同程度的下降，其中 3 号浓水反
渗透系统产水电导率下降幅度最大，由方案实施
前的均值 297.5 μS/cm 下降到 140.8 μS/cm，降幅
达到 56.7%。
图 7　膜表面污染物收集
表 7　1 号反渗透系统清洗前后数据对比（2020 年 11 月 3 日）
项目
产水量 /
（t · h-1）
回收率，% 进水压力 /
MPa
段间压力 /
MPa
浓水压力 /
MPa
进水电导 /
（μS · cm-1）
产水电导 /
（μS · cm-1）
脱盐率，%
清洗前 56.1 66.2% 0.97 0.91 0.66 1420 88 93.8%
清洗后 56.3 65.4% 1.05 0.98 0.61 1430 64.8 95.3%
2023 年第 39 卷第 6 期 ★ 刘庆洁 . 化工污水回用装置问题分析与运行优化 ★ 47
4.2　反渗透系统脱盐率
方案实施后，3 套反渗透系统脱盐率均有所
提升，如图 9 所示，其中 1 号反渗透系统脱盐率
由方案实施前的均值 93% 提升到 95%，提高了
2.15%。3 号浓水反渗透系统脱盐率由方案实施前
的均值 95.6% 提升到 97.5%，提高了 1.99%。原
水反渗透系统由于反渗透膜元件均为旧膜，使用
年限均已超过五年，已超出设计要求，因此以现
有的条件无法达到脱盐率≥ 98% 的指标需要。
4.3　反渗透回收率
方案实施后，3 套反渗透系统回收率均有
所提升，如图 10 所示，其中 1 号反渗透系统回
收率由方案实施前的均值 61.2% 提升到 64.1%，
提高了 4.74%。3 号浓水反渗透系统脱盐率由
方案实施前的均值 49% 提升到 50.8%，提高了
3.67%。
4.4　回用水产量分析
从图 11 可以看出，方案实施前后系统日均
产水量呈逐步上升趋势，2020 年 9 月 30 日开
始实施优化方案，实施前日均反渗透系统日均
2958.8 t，实施后日均产水量提高到 3497.6 t，日
均产水量提高了 538.8 t，提高了 18%。
表 8　方案实施前后清洗周期对比 d
项目
1 号反渗透 2 号反渗透 3 号反渗透
时间 清洗周期 时间 清洗周期 时间 清洗周期
实施前
2020-09-10 13 2020-09-18 9 2020-09-07 11
2020-09-20 10 2020-09-26 8 2020-09-22 15
2020-09-28 8 2020-09-29 3 2020-09-30 8
实施后
2020-10-09 11 2020-10-10 11 2020-10-15 15
2020-11-03 25 2020-11-04 25 2020-11-05 21
2020-11-28 25 2020-11-23 19 2020-11-24 19
图 8　优化方案实施前后反渗透产水电导率对比
图 9　优化方案实施前后反渗透脱盐率对比
★　石油化工安全环保技术　★ 48 2023 年第 39 卷第 6 期
5　结　语
1）通过合理调配水源、优化预处理 BAF 装
置处理效果可以改善化工回用系统进水不足的
问题。
2）通过改进超滤清洗方案，同时对污染后
的反渗透膜组件进行解剖分析，确定化学清洗方
案，改进药剂投加方式，提升化学清洗效果，延
长清洗周期至 25 天，均可以实现产水水质及水
量的提升。
3）经过一系列的工艺调整优化、加药化学
清洗方案调整和技改技措方案实施后，超滤、反
渗透系统回收率、脱盐率等指标接近设计值，化
工回用系统日均产水量逐步上升，由日均 2 958.8
t 提高到 3 497.6 t，提高了 18%，运行也更加稳
定，达到了预期效果。
图 10　优化方案实施前后反渗透回收率对比
图 11　优化方案实施前后反渗透日均产水量
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corrosion in the furnace tube when the decoking air is in
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