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水厂改造中超滤工艺的应用研究

来源:海德能膜公司作者:海德能膜发表时间:2012-10-13 16:16:16

  水厂改造中超滤工艺的应用研究

  我国经济高速发展的同时, 水源水的污染也在持续。近年的研究表明, 水中的一些有机物和微生物对人体健康的危害较大。加强对水源中这些污染物的控制, 已成为给水行业关注的热点。然而, 传统水处理工艺仍然是我国净水厂的主流工艺, 它建立在水源水质合格的基础之上, 对有机物的去除能力较低; 传统的氯消毒杀灭某些微生物效率较低, 投加量提高后可能形成消毒副产物。因此很多水厂面临着技术升级改造问题。

  膜分离技术是当今制备优质饮用水的技术之一, 近年来由于膜材料价格的降低和性能的改进在给水处理中得到了广泛关注, 特别是超滤和微滤技术, 它们过滤精度高、操作压力低, 具有代替或强化传统工艺的潜力。目前我国大型水厂采用膜技术进行改造的应用实例较少。

  为了解决上述问题, 为期一年的现场试验研究在天津市某水厂进行。研究中邀请了四家国内外知名膜制造商分别提供规模不小于100m3/d 的膜处理设备, 在水厂分别以沉淀池出水和滤池出水为进水, 比较膜过滤后的出水水质、膜通量和运行费用,

  以期为水厂改造提供参考依据。在本文的比较中,重点分析不同进水水质对处理效果的影响, 四套设备的表现以平均值表征。

  沉淀池出水的试验从2008年8月进行到2009年3月, 运行了162天; 滤池出水的试验从2009年3月进行到2009年7月, 运行了124天试验获得的主要结论如下:

  ( 1 ) 四套膜设备共获得了2288个膜出水的浊度数据。统计分析表明, 以沉淀池出水为进水时, 四套膜设备出水的平均值为0.072NTU; 以滤池出水为进水时, 四套膜设备出水的平均值为0.073NTU, 这表明膜出水的浊度不受进水水质的影响;但是处理沉淀池出水期间四套膜设备出水浊度的变异系数( 方差除以平均值) 平均值为0.89%, 而以滤池出水为进水期间的变异系数平均值仅为0.07%, 表明采用滤池出水时膜出水的浊度更稳定。同时在处理沉淀池出水时, 对膜出水细菌总数进行的68次检测中58 次符合标准; 对大肠菌群的68次检测中66 次符合标准; 在处理滤池出水时, 对膜出水细菌总数进行了69次检测, 67次符合标准; 对大肠菌群的69次检测中68次符合标准。

  ( 2 ) 在处理沉淀池出水时, 沉淀池出水CODMn的平均值为2.00 mg/L,四套膜设备共获得了648个膜出水的CODMn数据, 其平均值为1.63mg/LCODMn去除率为18.5%。在处理滤池出水期间, 其滤池出水CODMn的平均值为1.65 mg/L,四套膜设备共获得了496个膜出水的CODMn数据,其平均值为1.34mg/L,CODMn去除率为18.8% 。两个试验时段膜出水CODMn 的变异系数平均值分别为1.74% 和1.07% , 这个指标也表明采用滤池出水时膜过滤对CODMn的去除更稳定。

  ( 3 ) 膜通量对于基建投资和运行费有着显著的影响。本研究引入“可用通量”的概念, 其定义为在试验期间内, 遵循膜制造商的使用手册, 优化运行参数以期获得较大膜通量, 以膜设备的净产水量除以膜面积与实际工作时间之积。实际工作时间是试验总时间扣除等待维修时间, 但维修时间包括在内。最后将水温的影响修正到年平均温度。采用“”可用通量”可以对不同的膜设备进行比较, 它反映膜设备的透水性、产水率和运行稳定性等因素。在处理沉淀池出水时, 四套设备的平均可用通量为38.53 L/(h·m2), 而在处理滤池出水时, 四套设备的平均可用通量为44.31 L/(h·m2) , 后者是前者的1.15 倍。

  ( 4 ) 在处理工艺选择中运行费用是重要的考虑因素之一。本试验考虑了电费、膜清洗药剂费和膜折旧费。电费是以膜设备运行期间电耗除以净产水量得到, 电价按0.7元/(kW·h) 计。

  膜清洗药剂费包括预氯化、在线通量维护等方法恢复膜的透水性能时单位产水量实际消耗化学品的费用。膜的折旧费是通过电话访问膜制造商, 获得膜组件的单价和使用寿命。膜折旧费是以单位膜面积的价格除以膜寿命与可用通量之积获得。应该指出这个数据仅是一个估计, 商业因素对其有显著影响。在处理沉淀池出水时, 四套膜设备的平均运行费用为0.271元/m3, 而在处理滤池出水时该数值为0.216元/m3 , 前者是后者的1. 25 倍。

  以上研究结果可以为水厂的升级改造提供一些参考, 但实际应用时应具体分析, 充分考虑相关因素的影响, 并进行技术经济分析确定超滤单元的位置 ( 沉淀池之后或滤池之后) 。以下两个因素在工程应用中值得重点考虑:

  ( 1 ) 水源水的水质。净水厂的传统处理工艺对水源水中的有机物去除能力有限, 针对水质较差的水源水, 可以考虑将超滤单元设置于滤池之后, 以提高有机物的去除率并且减轻超滤膜的负担, 延长膜的使用寿命。对于水质较好的水源水, 超滤单元置于沉淀池之后或滤池之后都可; 若置于滤池之后, 水厂的产水水质会更加稳定。

  ( 2 ) 净水厂的管理水平。与传统处理构筑物不同, 超滤单元对水厂的自动化和维护管理要求均较高, 同时需要操作人员具有较高的专业管理水平, 一旦维护不当, 超滤膜的使用寿命将会受到较大影响。

  文章相关关键字:超滤膜,超纯水设备,水处理设备

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