抗污染超濾膜在電廠中水回用中的應用

1、抗污染超濾膜在電廠中水回用中的應用摘要：目前，由于水資源的日漸匱乏，國家對潔凈水資源的控制越來越嚴格，城市中水作為穩(wěn)定的水源備受重視，逐漸成為火電廠等用水大戶的重要水源。超濾技術由于本身具有的優(yōu)異分離效果，廣泛應用于城市中水深度處理與電廠的回用中。本文詳細介紹了龍源抗污染超濾膜及某進口品牌超濾膜在國電大武口熱電有限公司中水回用工程中的應用，介紹了該工程中超濾系統(tǒng)的運行情況，并對超濾系統(tǒng)的清洗狀況作出分析對比，總結了抗污染超濾膜在廢水資源化領域應用的優(yōu)勢。關鍵詞： 超濾 中水回用 龍源膜 抗污染0 引言城市中水是指城市生活污水經處理達到一定的水質標準后，可在一定范圍內重復使用的非飲用雜用水。我國

2、人均淡水資源匱乏，北方地區(qū)尤甚，人均水資源占有量遠低于國際標準。在國家提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，電廠等用水大戶的水資源使用量受到較大限制。城市中水由于具有水質水量基本穩(wěn)定、再處理方法較為簡單的特點，逐漸成為電廠等用水大戶的重要水源。這大大推動了廢水資源化技術成熟與發(fā)展，而廢水資源化技術的發(fā)展帶動了膜分離技術特別是超濾技術在我國的推廣與普及。目前，超濾技術在我國發(fā)展迅速，應用領域不斷增加，廢水資源化領域是其中的重要部分。但由于城市中水中含有大量的有機物及污染物質，易造成超濾膜污染加劇而影響其使用效果與壽命，給超濾技術的應用提出了新的挑戰(zhàn)。本文根據實際案例，介紹了國電大武口熱電有限公司中水回用工程的

3、實際情況，詳細介紹了超濾系統(tǒng)的運行狀況，分析了抗污染超濾膜與某進口超濾膜在中水回用工程中的應用情況。1 國電大武口熱電有限公司中水回用工程概況本中水回用工程是國電大武口熱電有限公司的配套供水工程，以城市中水為原水，深度處理達標后作為國電大武口熱電有限公司鍋爐補給水及其他用水。本工程設計水處理能力800t/h，軟化水總產水量為450t/h，其中，超濾系統(tǒng)設計產水量為600t/h。1.1 相關水質指標本工程所用城市中水為大武口污水處理廠出水，設計水質指標如下：表1 進水水質參數表項目設計數據單位項目設計數據單位ph6.5-9.0無量綱溶解性總固體1200mg/l色度30度總硬度（以caco3計）2

4、50mg/l濁度5ntu懸浮性固體10mg/l鐵0.1mg/l化學需氧量50mg/l錳0.1mg/l五日生化需氧量20mg/l氨氮20mg/l氯化物300mg/l中水經曝氣生物濾池、纖維過濾器和超濾系統(tǒng)處理后，設計出水水質指標如下：表2 超濾系統(tǒng)出水水質表序號項目單位處理后水質1ph7.08.52codcrmg/l203bod5mg/l54氨氮mg/l去除率75%5濁度ntu待添加的隱藏文字內容226溶解性固體mg/l10001.2工藝流程由于中水仍然含有大量污染物質，需進行進一步處理，以達到電廠應用標準，流程如下：曝氣生物濾池超濾供水池纖維過濾器超濾裝置反滲透供水池反滲透裝置軟水池混合水池中

5、水來水泵泵泵泵電廠補水電廠補水如圖，中水經輸水管線直接進入系統(tǒng)的曝氣生物濾池，去除水體中的有機物及氨氮，出水自流入超濾供水池，再經超濾供水泵提升進入纖維過濾器，此工段主要去除水體中的較大懸浮物質。過濾器出水部分進入超濾系統(tǒng)，部分直接進入混合水池。超濾出水進入反滲透供水池，經反滲透供水泵輸送，經過保安過濾器后，再由高壓泵加壓進入反滲透裝置，經反滲透處理后形成產品水進入軟水池，產品水用泵送至電廠。2 超濾技術在本工程中的應用2.1超濾技術簡介超濾是一種加壓膜分離技術，是一種通過施加一定壓力，使小分子物質和溶劑穿過特定孔徑的特制薄膜，而大分子物質被截留在膜的一側的分離技術。超濾膜的分離精度為0.00

6、20.1m，可以分離液體中的大分子、膠體、蛋白質、細菌及病毒等。作為一種新型的污水深度處理技術，超濾膜分離技術已在污水資源化領域占有舉足輕重的地位，并成為21世紀最有發(fā)展前景的高新水處理技術。超濾膜作為深度水處理優(yōu)異的預處理程序，近年來呈現出大型化、集約化的發(fā)展趨勢，形成了旺盛的市場需求。目前，市場上常見的超濾膜材料包括：聚砜（pes）、聚偏氟乙烯（pvdf）、聚丙烯腈（pan）、聚丙烯（pp）等。其中，因為pvdf材料具有優(yōu)異的耐酸耐氧化性能，pvdf超濾膜逐漸成為主流的超濾膜產品，并在市場上得到廣泛應用。本工程應用的正是外壓式pvdf單皮層中空纖維超濾膜。2.2 超濾系統(tǒng)設計2.2.1 超

7、濾膜產品的選擇 由于超濾系統(tǒng)的出水水質直接關系到反滲透系統(tǒng)的產水性能和使用壽命，所以，要求超濾膜具有出水水質好、運行穩(wěn)定的特點，綜合多方考慮，本次選用的超濾膜分為兩種，一種為國電龍源南京膜技術有限公司自主研發(fā)的pvdf抗污染超濾膜，另一種為相同材質的某進口品牌超濾膜。 龍源超濾膜是一種高通量、高強度、改性pvdf中空纖維膜。該膜產品的技術特征在于：把超高分子量聚偏氟乙烯原材料進行化學處理后形成活性基團，再與親水性化合物反應，對pvdf原材料進行永久性親水性改性，同時在膜絲成型過程中導入抗菌材料進行抗菌處理。用永久親水性pvdf制備的抗菌超濾膜與其他pvdf超濾膜相比，通量更大，抗污染能力更強，

8、工程運用中制水能力更穩(wěn)定。另外，龍源膜結構為單皮層，膜的外表面為致密皮層，內表面為疏松結構，內外結構不對稱，孔徑呈徑向分布。這種結構可大大降低過膜壓差，提高膜的水通量。2.2.2 超濾系統(tǒng)設計本工程中，反滲透系統(tǒng)設計產水量為450t/h，超濾作為其預處理程序，設計產水量為600t/h。共設計超濾裝置4套， 每套60支膜元件，其中1#、2#超濾裝置采用龍源超濾膜，3#、4#超濾裝置采用某進口品牌超濾膜，4套裝置并聯或單獨運行，主要技術參數如下： 單套產水水量：156 m/h（20時）超濾裝置出水污染指數sdi：6.67（sdi極限值）, 無法測量。這表明，如果不使用超濾進行更深度的處理，纖維過濾

9、的產水是不能滿足反滲透的進水要求的。因此，在此水質條件下，超濾是必需的處理工序。本工程中，超濾系統(tǒng)出水sdi15值的變化穩(wěn)定維持在1.5以下，下圖為4套超濾裝置于2011年3月所測sdi值，檢測頻率1次/日：圖4 超濾裝置出水sdi值2.4 超濾系統(tǒng)的清洗隨著運行時間的增加，超濾膜污染程度加劇，系統(tǒng)跨膜壓差不斷增加，產水量明顯下降，化學在線清洗已經無法有效恢復超濾系統(tǒng)的制水能力。2011年5月，運行單位決定對超濾系統(tǒng)進行離線化學清洗，清洗工作由專業(yè)膜清洗公司負責。清洗工作自5月下旬開始，由于膜污染主要為有機物污染，酸洗效果有限，故整個清洗過程主要采用離線堿洗。清洗時，采用龍源超濾膜的1#、2#

10、裝置僅經一次堿洗后，通量恢復狀況良好，跨膜壓差明顯下降，產水量提升，基本達到清洗效果。而采用某進口品牌超濾膜的3#、4#裝置經多次清洗，雖然清洗后暫時能夠提高膜通量，但經過數小時運行后，通量便會下降至清洗之前的狀態(tài)。后經清洗公司作出了針對性的加強清洗措施后，3#、4#裝置基本達到預期清洗效果。整個清洗過程中，1#、2#裝置清洗一次，3#、4#裝置清洗周期由5月中旬至7月上旬，歷時約50天。下圖為2011年5月1日起，將4套超濾裝置產水量數據取平均值得到的每小時平均產水量折線圖：圖5 2011年5月起超濾裝置產水量折線圖由于各套超濾裝置每日運行時間都不相同，為便于對比分析，計算各裝置平均膜通量，

11、并根據平均跨膜壓差同比例核算該裝置跨膜壓差為1bar時的標準膜通量，得到的數據折線圖如下：圖6 超濾系統(tǒng)清洗期間標準膜通量折線圖從圖中可以看出，清洗之前，1#、2#裝置的標準膜通量明顯大于3#、4#裝置。5月下旬1#、2#裝置經一次清洗后，通量恢復狀況顯著，而3#、4#裝置在5月份的清洗過程中效果不明顯。 1#、2#裝置經清洗后，隨著運行時間的增加，膜通量有所降低，但仍明顯高于清洗之前，3#、4#裝置經過針對性長期清洗后，通量恢復狀況非常明顯，但由于清洗完成后運行的時間有限，清洗后長期效果如何仍需進一步觀察。3 結論超濾膜分離技術作為一種不產生二次污染的高效物理分離技術，其過濾精度遠遠超過了傳統(tǒng)的多介質過濾器，對水中的懸浮物、膠體、細菌以及大分子物質有很好的去除效果，出水水質好。本工程中，原水水質不穩(wěn)定，水質波動較大，經超濾系統(tǒng)處理后，出水的濁度、sdi等指標大大降低，保持了較高的水質標準，使后續(xù)的反滲透系統(tǒng)進水水質得到了極大改善，保證了反滲透系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。與某進口品牌相比，龍源抗污染超濾膜在實際運行過程中抗污染能力更強，能維持穩(wěn)定的產水能力，長期運行更可靠。受到污染后更易清洗，經簡單的化學清洗后便可恢復膜通量。這說明龍源抗污染超濾膜更適用于廢水資源化領域。本工程中，龍源抗污染超濾膜的優(yōu)異的使用性能使電廠中水回用技術的可靠性得到大大增強，為