隨著水資源的日趨緊張，廢水回用在節(jié)水工作中所占的比例越來(lái)越大。目前，國(guó)內(nèi)電廠(chǎng)一般用循環(huán)排污水進(jìn)行沖灰，但隨著高濃度水力輸灰和干除灰技術(shù)的逐漸成熟，循環(huán)排污水量已大大超過(guò)灰渣系統(tǒng)用水量，同時(shí)循環(huán)排污水比離子交換系統(tǒng)的再生廢水水質(zhì)好，因此回收再利用電廠(chǎng)循環(huán)水排污水已成為必然[1]。

我國(guó)山西煤炭資源豐富，但干旱少雨，水的再生回用成為必然。為配合山西華澤鋁電有限公司2×300MW機(jī)組的建設(shè)，節(jié)約用水，擬采用超濾(UF)技術(shù)對(duì)循環(huán)冷卻排污水進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求。

為了確定運(yùn)行過(guò)程中超濾工藝的可行性、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)以及超濾出水進(jìn)入反滲透的安全性，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，并通過(guò)了實(shí)際循環(huán)冷卻排污水連續(xù)化操作試驗(yàn)。下面主要討論超濾系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中超濾膜的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)及變化規(guī)律。

1  超濾技術(shù)概述

1.1 超濾原理

超濾是一種以機(jī)械篩分原理為基礎(chǔ)，以膜兩側(cè)壓差(100～1000kPa)為驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù)。它可分離液相中直徑在0.05 ～0.2μm的分子和分子量為1～10萬(wàn)的大分子。超濾膜的篩分孔徑小，它可截留病毒病菌、膠體、大有機(jī)分子、油脂、蛋白質(zhì)、懸浮物等[2]。通過(guò)超濾膜后的出水，水質(zhì)穩(wěn)定，受原水水質(zhì)、運(yùn)行操作條件的影響很小。

1.2 超濾膜

超濾膜的類(lèi)型有板式、管式、中空纖維、渦卷式等多種類(lèi)型。其中中空纖維膜是超濾技術(shù)中最為成熟與先進(jìn)的一種形式，它與其它形狀的膜相比具有體積小、膜面積大、水通量大、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)[3]。

HYDRAcap是美國(guó)海德能公司新開(kāi)發(fā)的一種大直徑中空纖維超濾膜組件。新型工業(yè)用中空纖維設(shè)備具有可自動(dòng)、頻繁脈沖式?jīng)_洗中空纖維管的性能，其特點(diǎn)是通過(guò)短時(shí)間的停運(yùn)，來(lái)保持穩(wěn)定的產(chǎn)水量；可在很低的錯(cuò)流速度下工作，甚至可以在單向流速下工作。

HYDRAcap60超濾膜主要技術(shù)參數(shù)為：需要精度為150μm預(yù)過(guò)濾；pH為2～13；連續(xù)余氯≤5mg/L；最高運(yùn)行溫度≤40℃；運(yùn)行方式可以是錯(cuò)流過(guò)濾或全量過(guò)濾；20℃時(shí)透膜壓差為28～150kPa；反洗壓力240kPa；反洗水流量315L/m2/h；反洗頻率15～60min/次；反洗時(shí)間30～60s/次。組件公稱(chēng)膜面積46m2,中空絲外徑/內(nèi)徑φ0.8mm/φ1.3mm。

2  原水水質(zhì)及工藝流程

2.1 原水水質(zhì)

取水地點(diǎn)為河津熱電廠(chǎng)#1冷卻水池，期間濁度變化為10～30NTU，進(jìn)水溫度8～20℃。河津電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)報(bào)告見(jiàn)表1。

HYDRAcap超濾膜采用恒壓控制，全量過(guò)濾。過(guò)濾周期分別設(shè)置30min和45min兩個(gè)過(guò)濾周期。30min的產(chǎn)水量分別為3.2t/h、3.6t/h、4.0t/h；45min的產(chǎn)水量為4.0t/h。為防止循環(huán)冷卻水夾帶大顆粒劃傷膜表面，在超濾組件前設(shè)置150μm的盤(pán)式過(guò)濾器。

3  試驗(yàn)結(jié)果分析

在試驗(yàn)中，對(duì)于超濾膜能否作為反滲透的預(yù)處理，主要從超濾產(chǎn)水的水量和水質(zhì)來(lái)考慮。超濾的產(chǎn)水水質(zhì)必須符合反滲透膜的進(jìn)水要求，否則反滲透膜會(huì)很快被污染，大大影響膜的使用壽命。同時(shí)超濾膜產(chǎn)水量需比較穩(wěn)定，以便于整個(gè)設(shè)備的宏觀(guān)設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作過(guò)程的控制。

3.1 產(chǎn)水水量

圖2分別為運(yùn)行時(shí)間為30min和45min的產(chǎn)水量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。

由圖2可知，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，此超濾膜能夠維持比較穩(wěn)定的產(chǎn)水量。

3.2 產(chǎn)水水質(zhì)

在整個(gè)實(shí)際運(yùn)行期間，主要監(jiān)測(cè)了超濾膜進(jìn)水濁度、產(chǎn)水的濁度、SDI、CODCr、余氯的去除率等幾項(xiàng)指標(biāo)，在此根據(jù)其在試驗(yàn)中的變化規(guī)律對(duì)超濾膜的水處理能力及變化進(jìn)行討論。

3.2.1 系統(tǒng)濁度變化

運(yùn)行前后濁度變化見(jiàn)表2。

由表2可知，在不同進(jìn)水水質(zhì)、不同過(guò)濾周期、不同處理水量的條件下，出水濁度可穩(wěn)定在0.07～0.11NTU之間，水質(zhì)穩(wěn)定，滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水要求。

3.2.2 出水SDI

經(jīng)超濾膜處理后水的SDI變化見(jiàn)圖3。

由圖3可知，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)水的SDI都保持在2以下，完全可以滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水對(duì)SDI的要求。

3.3  CODCr和余氯的去除率

在不同的產(chǎn)水量、不同的運(yùn)行周期下測(cè)得超濾膜前后的CODCr和余氯的關(guān)系曲線(xiàn)，見(jiàn)圖4、圖5。

由圖4、圖5可以看出，超濾膜對(duì)CODCr的去除率在65%～85%之間，超濾出水的CODCr小于15mg/L；對(duì)余氯的去除率在60%～90%之間，超濾出水的余氯小于0.04mg/L，完全滿(mǎn)足反滲透復(fù)合膜進(jìn)水要求。

4  注意事項(xiàng)

4.1 過(guò)濾周期的選擇

過(guò)濾周期的長(zhǎng)短與超濾設(shè)備的水回收率有直接關(guān)系，試驗(yàn)中共選擇了30min、45min兩種過(guò)濾周期。每次過(guò)濾周期結(jié)束時(shí)進(jìn)行約60s的反洗。不同的過(guò)濾周期，出水水質(zhì)基本沒(méi)有變化。此超濾膜采用恒壓控制，過(guò)濾周期的延長(zhǎng)，使水回收率增加，但過(guò)長(zhǎng)的過(guò)濾周期又將導(dǎo)致超濾膜通量的衰減加快，從而加重化學(xué)清洗的負(fù)擔(dān)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建議最佳的過(guò)濾周期為45min。

4.2 清洗

超濾過(guò)程中，除了科學(xué)地設(shè)定運(yùn)行條件以控制由于濃差極化而引起的超濾膜透量的衰減，適當(dāng)?shù)那逑匆彩蔷S持超濾膜性能長(zhǎng)期穩(wěn)定的有效途徑。運(yùn)行中固體顆粒物在膜表面積累，每次運(yùn)行周期結(jié)束時(shí)對(duì)膜進(jìn)行約60s的反洗，每4個(gè)周期加入15mg/LNaClO溶液進(jìn)行反洗，對(duì)膜進(jìn)行滅菌消毒，這樣可使膜面的凝膠層在尚未達(dá)到一定厚度時(shí)即被除去，保證透水量的相對(duì)穩(wěn)定。每次開(kāi)機(jī)前進(jìn)行反沖洗，可使透水量恢復(fù)到100%。當(dāng)溫度修正透膜壓差增至20 Pa時(shí)，對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)性清洗：先用2%的檸檬酸，再用0.5%的NaOH和200mg/L的NaClO溶液循環(huán)清洗，清洗結(jié)束后，用進(jìn)水沖洗膜5min。

5  結(jié)論

超濾與傳統(tǒng)預(yù)處理工藝相比，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、占地小，投資少，產(chǎn)水可滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水要求。

本次試驗(yàn)中，超濾膜對(duì)水中有機(jī)物和各類(lèi)膠體均具有良好的去除特性，出水SDI＜1.5，余氯＜0.04mg/L，濁度可穩(wěn)定在0.07～0.11NTU之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于反滲透膜進(jìn)水要求，能夠保證反滲透設(shè)備安全運(yùn)行，減少反滲透的化學(xué)清洗周期，延長(zhǎng)使用壽命。

參考文獻(xiàn)
［1］沙中魁.火電廠(chǎng)循環(huán)排污水的回收利用［J］.電力建設(shè)，2001,(8).
［2］鄒為和.超濾(UF)在補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.山東電力技術(shù)，2002，(5).
［3］馬映心.羅定電廠(chǎng)的預(yù)處理系統(tǒng)除膠體硅方案的選擇［J］.廣西電力，2002，(2).
 

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