抗污染超滤膜在电厂中水回用中的应用

1、抗污染超滤膜在电厂中水回用中的应用摘要：目前，由于水资源的日渐匮乏，国家对洁净水资源的控制越来越严格，城市中水作为稳定的水源备受重视，逐渐成为火电厂等用水大户的重要水源。超滤技术由于本身具有的优异分离效果，广泛应用于城市中水深度处理与电厂的回用中。本文详细介绍了龙源抗污染超滤膜及某进口品牌超滤膜在国电大武口热电有限公司中水回用工程中的应用，介绍了该工程中超滤系统的运行情况，并对超滤系统的清洗状况作出分析对比，总结了抗污染超滤膜在废水资源化领域应用的优势。关键词： 超滤 中水回用 龙源膜 抗污染0 引言城市中水是指城市生活污水经处理达到一定的水质标准后，可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水。我国

2、人均淡水资源匮乏，北方地区尤甚，人均水资源占有量远低于国际标准。在国家提倡节能减排的大环境下，电厂等用水大户的水资源使用量受到较大限制。城市中水由于具有水质水量基本稳定、再处理方法较为简单的特点，逐渐成为电厂等用水大户的重要水源。这大大推动了废水资源化技术成熟与发展，而废水资源化技术的发展带动了膜分离技术特别是超滤技术在我国的推广与普及。目前，超滤技术在我国发展迅速，应用领域不断增加，废水资源化领域是其中的重要部分。但由于城市中水中含有大量的有机物及污染物质，易造成超滤膜污染加剧而影响其使用效果与寿命，给超滤技术的应用提出了新的挑战。本文根据实际案例，介绍了国电大武口热电有限公司中水回用工程的

3、实际情况，详细介绍了超滤系统的运行状况，分析了抗污染超滤膜与某进口超滤膜在中水回用工程中的应用情况。1 国电大武口热电有限公司中水回用工程概况本中水回用工程是国电大武口热电有限公司的配套供水工程，以城市中水为原水，深度处理达标后作为国电大武口热电有限公司锅炉补给水及其他用水。本工程设计水处理能力800t/h，软化水总产水量为450t/h，其中，超滤系统设计产水量为600t/h。1.1 相关水质指标本工程所用城市中水为大武口污水处理厂出水，设计水质指标如下：表1 进水水质参数表项目设计数据单位项目设计数据单位ph6.5-9.0无量纲溶解性总固体1200mg/l色度30度总硬度（以caco3计）2

4、50mg/l浊度5ntu悬浮性固体10mg/l铁0.1mg/l化学需氧量50mg/l锰0.1mg/l五日生化需氧量20mg/l氨氮20mg/l氯化物300mg/l中水经曝气生物滤池、纤维过滤器和超滤系统处理后，设计出水水质指标如下：表2 超滤系统出水水质表序号项目单位处理后水质1ph7.08.52codcrmg/l203bod5mg/l54氨氮mg/l去除率75%5浊度ntu待添加的隐藏文字内容226溶解性固体mg/l10001.2工艺流程由于中水仍然含有大量污染物质，需进行进一步处理，以达到电厂应用标准，流程如下：曝气生物滤池超滤供水池纤维过滤器超滤装置反渗透供水池反渗透装置软水池混合水池中

5、水来水泵泵泵泵电厂补水电厂补水如图，中水经输水管线直接进入系统的曝气生物滤池，去除水体中的有机物及氨氮，出水自流入超滤供水池，再经超滤供水泵提升进入纤维过滤器，此工段主要去除水体中的较大悬浮物质。过滤器出水部分进入超滤系统，部分直接进入混合水池。超滤出水进入反渗透供水池，经反渗透供水泵输送，经过保安过滤器后，再由高压泵加压进入反渗透装置，经反渗透处理后形成产品水进入软水池，产品水用泵送至电厂。2 超滤技术在本工程中的应用2.1超滤技术简介超滤是一种加压膜分离技术，是一种通过施加一定压力，使小分子物质和溶剂穿过特定孔径的特制薄膜，而大分子物质被截留在膜的一侧的分离技术。超滤膜的分离精度为0.00

6、20.1m，可以分离液体中的大分子、胶体、蛋白质、细菌及病毒等。作为一种新型的污水深度处理技术，超滤膜分离技术已在污水资源化领域占有举足轻重的地位，并成为21世纪最有发展前景的高新水处理技术。超滤膜作为深度水处理优异的预处理程序，近年来呈现出大型化、集约化的发展趋势，形成了旺盛的市场需求。目前，市场上常见的超滤膜材料包括：聚砜（pes）、聚偏氟乙烯（pvdf）、聚丙烯腈（pan）、聚丙烯（pp）等。其中，因为pvdf材料具有优异的耐酸耐氧化性能，pvdf超滤膜逐渐成为主流的超滤膜产品，并在市场上得到广泛应用。本工程应用的正是外压式pvdf单皮层中空纤维超滤膜。2.2 超滤系统设计2.2.1 超

7、滤膜产品的选择 由于超滤系统的出水水质直接关系到反渗透系统的产水性能和使用寿命，所以，要求超滤膜具有出水水质好、运行稳定的特点，综合多方考虑，本次选用的超滤膜分为两种，一种为国电龙源南京膜技术有限公司自主研发的pvdf抗污染超滤膜，另一种为相同材质的某进口品牌超滤膜。 龙源超滤膜是一种高通量、高强度、改性pvdf中空纤维膜。该膜产品的技术特征在于：把超高分子量聚偏氟乙烯原材料进行化学处理后形成活性基团，再与亲水性化合物反应，对pvdf原材料进行永久性亲水性改性，同时在膜丝成型过程中导入抗菌材料进行抗菌处理。用永久亲水性pvdf制备的抗菌超滤膜与其他pvdf超滤膜相比，通量更大，抗污染能力更强，

8、工程运用中制水能力更稳定。另外，龙源膜结构为单皮层，膜的外表面为致密皮层，内表面为疏松结构，内外结构不对称，孔径呈径向分布。这种结构可大大降低过膜压差，提高膜的水通量。2.2.2 超滤系统设计本工程中，反渗透系统设计产水量为450t/h，超滤作为其预处理程序，设计产水量为600t/h。共设计超滤装置4套， 每套60支膜元件，其中1#、2#超滤装置采用龙源超滤膜，3#、4#超滤装置采用某进口品牌超滤膜，4套装置并联或单独运行，主要技术参数如下： 单套产水水量：156 m/h（20时）超滤装置出水污染指数sdi：6.67（sdi极限值）, 无法测量。这表明，如果不使用超滤进行更深度的处理，纤维过滤

9、的产水是不能满足反渗透的进水要求的。因此，在此水质条件下，超滤是必需的处理工序。本工程中，超滤系统出水sdi15值的变化稳定维持在1.5以下，下图为4套超滤装置于2011年3月所测sdi值，检测频率1次/日：图4 超滤装置出水sdi值2.4 超滤系统的清洗随着运行时间的增加，超滤膜污染程度加剧，系统跨膜压差不断增加，产水量明显下降，化学在线清洗已经无法有效恢复超滤系统的制水能力。2011年5月，运行单位决定对超滤系统进行离线化学清洗，清洗工作由专业膜清洗公司负责。清洗工作自5月下旬开始，由于膜污染主要为有机物污染，酸洗效果有限，故整个清洗过程主要采用离线碱洗。清洗时，采用龙源超滤膜的1#、2#

10、装置仅经一次碱洗后，通量恢复状况良好，跨膜压差明显下降，产水量提升，基本达到清洗效果。而采用某进口品牌超滤膜的3#、4#装置经多次清洗，虽然清洗后暂时能够提高膜通量，但经过数小时运行后，通量便会下降至清洗之前的状态。后经清洗公司作出了针对性的加强清洗措施后，3#、4#装置基本达到预期清洗效果。整个清洗过程中，1#、2#装置清洗一次，3#、4#装置清洗周期由5月中旬至7月上旬，历时约50天。下图为2011年5月1日起，将4套超滤装置产水量数据取平均值得到的每小时平均产水量折线图：图5 2011年5月起超滤装置产水量折线图由于各套超滤装置每日运行时间都不相同，为便于对比分析，计算各装置平均膜通量，

11、并根据平均跨膜压差同比例核算该装置跨膜压差为1bar时的标准膜通量，得到的数据折线图如下：图6 超滤系统清洗期间标准膜通量折线图从图中可以看出，清洗之前，1#、2#装置的标准膜通量明显大于3#、4#装置。5月下旬1#、2#装置经一次清洗后，通量恢复状况显著，而3#、4#装置在5月份的清洗过程中效果不明显。 1#、2#装置经清洗后，随着运行时间的增加，膜通量有所降低，但仍明显高于清洗之前，3#、4#装置经过针对性长期清洗后，通量恢复状况非常明显，但由于清洗完成后运行的时间有限，清洗后长期效果如何仍需进一步观察。3 结论超滤膜分离技术作为一种不产生二次污染的高效物理分离技术，其过滤精度远远超过了传统的多介质过滤器，对水中的悬浮物、胶体、细菌以及大分子物质有很好的去除效果，出水水质好。本工程中，原水水质不稳定，水质波动较大，经超滤系统处理后，出水的浊度、sdi等指标大大降低，保持了较高的水质标准，使后续的反渗透系统进水水质得到了极大改善，保证了反渗透系统的安全稳定运行。与某进口品牌相比，龙源抗污染超滤膜在实际运行过程中抗污染能力更强，能维持稳定的产水能力，长期运行更可靠。受到污染后更易清洗，经简单的化学清洗后便可恢复膜通量。这说明龙源抗污染超滤膜更适用于废水资源化领域。本工程中，龙源抗污染超滤膜的优异的使用性能使电厂中水回用技术的可靠性得到大大增强，为