膜處理技術(shù)在水廠中的應(yīng)用
來(lái)源：美國(guó)科氏濾膜系統(tǒng)有限公司上海代表處 閱讀：5285 更新時(shí)間：2008-01-15 16:07
UF/RO （超濾／反滲透）因其出水品質(zhì)好、自動(dòng)化程度高，在各行各業(yè)的給水和廢水處理中扮演著越來(lái)越重要的作用。自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，以中空纖維超濾（ UF ）和反滲透（ RO ）為代表的膜處理技術(shù)作為一種新興的高科技技術(shù)，在各行各業(yè)的給水和廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。膜法分離裝置操作容易，便于維修且分離效率高，與常規(guī)水處理方法相比，具有出水品質(zhì)好、能耗低、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，因而在大規(guī)模的節(jié)水和水回用領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。
浙江省由于經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境造成了很大的負(fù)面影響，尤其是飲用水源受到了污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，省內(nèi) 20 ％的河流受到了嚴(yán)重污染， 3500 萬(wàn)人口不能喝到合格的飲用水，還有 1000 萬(wàn)的農(nóng)村居民喝的是沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的已經(jīng)污染的河水、湖水或地下水。為了解決這個(gè)問(wèn)題，滿足當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟男枨螅?2003 年浙江省決定投資 200 億元人民幣用于新的飲用水工程，確保全省居民 2012 年前全部喝上放心水。浙江慈溪航豐自來(lái)水廠就是實(shí)施該工程的一個(gè)重要的項(xiàng)目。該水廠位于浙江省慈溪市，緊臨杭州灣，距離上海 400 多公里。水廠由藍(lán)星水處理公司施工建設(shè)，并已于 2004 年 11 月投入使用，是目前國(guó)內(nèi)最大的超濾／反滲透制取飲用水項(xiàng)目，超濾產(chǎn)水 1200 噸／小時(shí)。該項(xiàng)目的投運(yùn)標(biāo)志著膜法在飲用水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。
原水水質(zhì)
水廠以四灶浦水庫(kù)為水源，要求產(chǎn)品水符合 GB5749-85 《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》。四灶浦水庫(kù)的水源是已受到周邊環(huán)境的嚴(yán)重污染，耗氧量、氨氮和氯離子均超過(guò)了飲用水二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)還有海水倒灌。具體參見(jiàn)下面的水質(zhì)表。
原水水質(zhì)表
| 水質(zhì)指標(biāo) | 數(shù) 值 | 水質(zhì)指標(biāo) | 數(shù) 值 |
| 濁度 | 15NTU | 亞硝酸鹽 | 0.02mg/l |
| 色度 | 40 | 硝酸鹽 | 10mg/l |
| 總堿度 | 190mg/l | 氨氮 | 3mg/l |
| 總硬度 | 140mg/l | COD Mn | 10-20mg/l |
| 鐵 | 0.3mg/l | 細(xì)菌 | 500 |
| 錳 | 0.1mg/l | 大腸菌 | 150 |
| 鉀 | 280mg/l | 大腸菌 | 1200mg/l |
| pH | 8月9日 |
系統(tǒng)工藝流程
為了將該污染水源處理到達(dá)標(biāo)飲用水，選擇合適的處理工藝非常關(guān)鍵。針對(duì)耗氧量和氨氮超標(biāo)（飲用水源二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為≤ 0.1mg/L ），藍(lán)星水處理公司在工藝方案中增加了去除有機(jī)物的預(yù)處理工藝；同時(shí)由于海水倒灌，氯離子超標(biāo)，達(dá) 360-367.5mg/L ，而飲用水水源二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求≤ 250mg/L ，又增加了除鹽工藝。為了減少投資采用了部分水脫鹽的方案，需除鹽的部分水為 40% ，即 2 萬(wàn)噸 / 天。藍(lán)星水處理公司在進(jìn)行了大量的調(diào)研考察工作后，決定采用運(yùn)行穩(wěn)定可靠、投資合理的超濾／反滲透聯(lián)合處理工藝。
系統(tǒng)描述
自四灶浦水庫(kù)設(shè) 2 根 D1200 引水管至取水泵房，取水泵房設(shè)于凈水廠區(qū)內(nèi)，引水管進(jìn)水口設(shè)置攔污格柵。取水泵房為地下式鋼筋砼池，水泵集水池前方設(shè)格柵、格網(wǎng)。水泵為潛水泵，將原水送入接觸氧化池。接觸氧化工藝主要是去除水中的有機(jī)污染，降低耗氧量、氨氮等指標(biāo)。接觸氧化池為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，一期設(shè) 5 萬(wàn)噸/日規(guī)模的 1 座。。
為了進(jìn)一步降低水中的有機(jī)物與膠體物質(zhì)，設(shè)計(jì)了混凝劑加藥系統(tǒng)和活性炭粉末添加等，但在實(shí)際運(yùn)行中，活性炭粉末沒(méi)有添加。混凝劑投加在反應(yīng)池前的進(jìn)水管路上，原水與混凝劑在管道靜態(tài)混合器進(jìn)行混合后進(jìn)入反應(yīng)池。反應(yīng)池為折板反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)設(shè)在沉淀池的端部，反應(yīng)采用三段同波折板，反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間 16 分鐘。沉淀采用平流沉淀池。
在進(jìn)入超濾／反滲透處理前，采用了氣水反沖濾池進(jìn)行過(guò)濾以進(jìn)一步降低水中的濁度。氣水反沖濾池共設(shè)二座，每座設(shè)計(jì)規(guī)模 10 萬(wàn) m 3 /d ，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。
超濾系統(tǒng)概況
經(jīng)過(guò)氣水反沖濾池過(guò)濾的清水進(jìn)入超濾系統(tǒng)。中空纖維超濾是 RO 前處理的最理想方法，它不依賴于進(jìn)水水質(zhì)的變化，可以連續(xù)穩(wěn)定地提供低濁度、低 SDI 值的產(chǎn)水作為 RO 的進(jìn)水，顯著增加了 RO 系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，減少了清洗周期，大大提高了 RO 系統(tǒng)的整體性能。而且超濾可以有效截留水中對(duì)人體有害的各類(lèi)細(xì)菌和病毒。
中空纖維超濾系統(tǒng)：
超濾產(chǎn)水規(guī)模： 4 套各 300 噸／小時(shí)；
超濾膜組件：科氏濾膜公司（ KOCH ）內(nèi)壓式 V1072-35-PMC 膜件，共 160 只；
超濾運(yùn)行方式：?jiǎn)瓮ㄥe(cuò)流過(guò)濾，濃水排放 5% ；
系統(tǒng)回收率： 90 ％；
反洗周期： 30 分鐘；
反洗時(shí)間： 1 分鐘；
快沖周期：每次反洗后；
快沖時(shí)間： 0.5 分鐘；
化學(xué)清洗周期： 1 － 3 個(gè)月；
RO 系統(tǒng)概況：
產(chǎn)水規(guī)模： 900 噸／小時(shí)；
回收率： 75 ％；
綜合效益
采用超濾／反滲透工藝的浙江慈溪航豐自來(lái)水廠自 2004 年 11 月投運(yùn)以來(lái)，給業(yè)主和社會(huì)都創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
（1）出水水質(zhì)穩(wěn)定，超濾出水 NTU<0.1 ， SDI<3 ；
（2 ）占地面積小，超濾和反滲透均為模塊化的設(shè)備，膜件高度集中布置，尤其是超濾系統(tǒng)，采用的是產(chǎn)水量比 8 英寸膜件增加了 60 ％的 10 英寸膜件，單位空間的產(chǎn)水量增加了 60 ％左右；
（3 ）自動(dòng)化程度高，除化學(xué)清洗外，所有步驟包括產(chǎn)水、反洗、正洗均為自動(dòng)控制，大大節(jié)約了人工操作和維護(hù)的工作量；
（4 ）操作靈活簡(jiǎn)單，膜組件之間立式并聯(lián)連接，可以方便的進(jìn)行完整性測(cè)試，有利于每支膜件的維護(hù)，能夠方便地為日后系統(tǒng)擴(kuò)建預(yù)留空間；而且超濾系統(tǒng)可根據(jù)來(lái)水量的變化而選擇一套或幾套同時(shí)運(yùn)行；
（5 ）水的利用率高，超濾系統(tǒng)的回收率達(dá) 90 ％，濃排水回至混凝沉淀池可進(jìn)一步提高回收率，整個(gè)系統(tǒng)的回收率達(dá) 80 ％以上。
浙江慈溪航豐自來(lái)水廠擁有目前國(guó)內(nèi)最大的飲用水超濾／反滲透處理系統(tǒng) 。該系統(tǒng)自 2004 年 11 月投運(yùn)以來(lái)，已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了 2 年多的時(shí)間，極大地改善了周邊地區(qū)的居民的飲水環(huán)境，成功地為浙江省的居民們提供了非常可靠的飲用水，是國(guó)內(nèi)水源受污染地區(qū)解決飲水問(wèn)題的一個(gè)典范。
鏈接：超濾／反滲透膜
超濾膜（ UF ）是一層非常薄而致密的薄膜，膜的孔徑在 0.01 ～ 0.1 微米左右，它在原水和出水之間形成了一層有效的機(jī)械阻檔，可以去除原水中的高分子有機(jī)物、懸浮固體、細(xì)菌、病毒和各類(lèi)硅、鐵和鋁的膠體顆粒等。一般來(lái)說(shuō)， UF 透過(guò)液的濁度小于 0.1NTU ， SDI 小于 3 ，因此，中空纖維超濾常用作直飲水的處理、各類(lèi)反滲透包括海水淡化的前處理，還可用于反滲透／離子交換的后處理，提供最終的細(xì)菌和顆粒控制。 UF 用作反滲透（ RO ）的前處理時(shí)，其穩(wěn)定的高品質(zhì)的產(chǎn)水可以顯著改善 RO 系統(tǒng)的性能，比如在一定通量下可以降低操作壓力，減少了膜的結(jié)垢和污染，減少了化學(xué)清洗頻率。
反滲透膜（ RO ）是最精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品，能有效截留所有溶解鹽類(lèi)及分子量大于 100 的有機(jī)物，同時(shí)允許水分子通過(guò)。反滲透復(fù)合膜的脫鹽率一般高于 99.5% ，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)苦咸水脫鹽和海水淡化，可以顯著降低酸堿性的廢水排放量。
