污水软化除硬工艺路线及运行分析

污水软化除硬工艺路线及运行分析

废水软化和除硬的传统方法是混合沉淀和沉淀。常用的澄清段均设置为水池、水箱的型式，通过重力沉降等方式将污水中的固液分离，其占地面积大、施工复杂、作业环境差，较多地应用于大水量系统1处理工艺与膜管回液过滤在140～550kPa的条件下，产水通过膜孔过滤出来，大量的悬浮颗粒物则被截留在回流液一侧。膜管内回流液呈高速湍流状以防止固体颗粒物在过流膜面形成滤饼层，因而获得高通量并延长运行周期。由于宽通道膜管设计与湍流式的错流过滤形式，使得污水进入TMF之前无需采取任何过滤措施，且可处理含悬浮固体质量分数高达5%的液体。TMF产水通量范围广且高，通常为200～500L/（m2设计分析中的微芯片处理常规TMF工艺路线主要由预处理单元、污泥浓缩单元、管式微滤膜成套单元等单元组成。具体详见图1所示。2.1tmf内部水预处理预处理主要是向反应池内投加软化药剂，使得硬度物质全部形成便于沉降分离的大絮体颗粒物。软化反应的时间要充分，通常设置为两级反应，由第一反应池、第二反应池组成，每一级的设计停留时间为30～45min。若来水污泥浓度较高，可根据回收率及回收比的具体情况，在软化后设置缓冲沉淀池，但要保证进入TMF内水含有一定浓度的污泥颗粒物，否则会对过滤分离造成不利影响。进水中有过量阻垢剂、PAM、油脂类、表面活性剂等物质时，可能会严重影响TMF通量，需进行分流应急预处理，减缓对膜的不利影响。2.2排泥泵设计要点三：预处理池底排泥污泥浓缩的单元由污泥浓缩池、排泥泵、污泥压滤机等组成。浓缩池设计有效停留时间为30～60min，可依据进TMF污泥浓度选择合理的停留时间。浓缩池内设置有搅拌机，当循环流量较大时，循环的水流即可对池内流体进行有效的搅拌，可不设置搅拌机。此外，在池底设置泥斗，便于对污泥进行收集及排泥检修。排泥泵最少需设置1套备用泵。浓缩池排泥时池内污泥较粘稠，排泥泵设计选型时应比理论排泥量偏大20%～30%，配套的排泥管道管径不宜过小；偏大流量的排泥泵，排泥方式可选择为间歇方式。软化除硬过程中会投加大量药剂，为防止腐蚀性极强的物质影响排泥泵的使用寿命，建议选择内衬塑离心泵、隔膜泵等。此外，排泥泵抽吸的都是以碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、硅类沉淀物为主的易结垢类颗粒物，故设计时需考虑污堵清洗的配套设施，降低投运后排泥泵及排泥管道的污堵结垢风险。较大回流量对污泥浓缩池内液位计有较大的冲击影响，需考虑回流污泥的腐蚀性较大等因素，对污泥浓缩池液位计的选择需灵活应对。2.3durawell/poxt型压缩膜目前国内市场上常用的有DURAFLOW和POREX2个品牌的TMF。它们主要共同点及区别如下：(1）制膜工艺与膜材质不同。DURAFLOW是复合膜，PVDF膜与支撑层交联或衬入到支撑管内壁，DURAFLOW的支撑层材质为HDPE;POREX是烧结膜，膜被浇铸在多孔材料管内，烧结支撑层材质则为UHMWPE或PVDF。(2）膜过滤精度不同。DURAFLOW常用的为0.05μm;POREX则有3种过滤精度可选：0.1、0.05和0.02μm,0.05μm使用最广泛，其他2种规格常用于特殊工况。(3)2个品牌均有12.5mm和25.4mm内径的膜芯，大内径的TMF运行费用高于小内径的TMF，进料悬浮物高的工况下推荐用大内径膜芯。(4）单支TMF膜的膜芯数量各不相同，具体选用情况依据处理规模、TMF设置的套数、产水通量等进行配置与选择。本项目选用DURAFLOW品牌下的DF-ES12565T型产品膜，具体的性能参数如下：(1)外壳材质为PVC，支撑层材质为HPDE，膜材质为PVDF;(2)过滤精度为0.05μm，长度为1829mm；内径为12.5mm，单只膜面积为4.48m12.5mm膜芯通道产品适用于原水悬浮物质量浓度不高于1000mg/L，直接进膜的悬浮物质量浓度不高于20000mg/L。本项目来水为反渗透浓盐水，悬浮物含量低，含有大量的钙、镁、硅等硬度化合物，经加药混凝后水中悬浮物质量浓度为1000～3000mg/L，故本项目选用12.5mm膜芯通道产品。2.4膜的过流保护设计TMF进水条件波动范围较大，运行过程中需要定时对膜进行气、水反洗，防止产水效率降低；污染后需对膜进行化学清洗，故TMF系统设计运行时间均按照每日20～22h考虑；为保证系统运行稳定性，在预算允许的情况下，考虑备用1套系统。TMF系统常用串联方式有2种：(1)不超过12只；(2)12～16只。当膜的数量较多，超过单列串联的数量时，采用并联多列的方式。当系统的列数少于4列时，选用1套滑架，设置独立的进、出水管道，单列膜分别匹配阀门控制，可实现独立运行及化学清洗；当列数大于4列时，设置2套以上的滑架，此时膜列数较多，匹配阀门繁多，设置进、出水母管；为减缓单列停机时对系统的冲击影响，膜进、出阀门设置为电动阀门。针对100m循环泵扬程受浓缩池、循环泵、滑架、产水池具体距离的影响，另外需考虑管路的水力损失。循环泵的过流介质为污泥颗粒易磨损泵、尤其是高盐水含氯离子浓度高、腐蚀性强的工况下，设计时过流材质建议选用316L不锈钢、双相钢、衬塑等。清洗系统由清洗泵、清洗药箱、清洗保安过滤器等设备组成。清洗泵运行时需抽吸质量分数为2%～10%的酸、碱、杀菌剂等高腐蚀性药剂，其过流材质宜选用PTFE、PVDF等耐腐蚀的塑料材质。清洗药箱可据清洗药剂单独设置，也可共用一个药箱，清洗水箱的材质以PP、PE、FRP等耐腐蚀性为主。3膜层设计的案例研究3.1项目总结某矿井污水项目TMF设计进水量为90m由于进水总碱度大于总硬度，无需投加碳酸钠等药剂补充碱度。第一反应池投加Ca(OH)3.2反渗透浓缩装置(1）第一反应池。尺寸为4.0m×4.0m×5.0m，有效水深为4.5m,V=75m(2）第二反应池。尺寸为4.0m×4.0m×5.0m，有效水深为4.5m,V=75m(3）缓冲沉淀池。尺寸为9.0m×4.0m×5.0m，有效水深为4.5m,V=180m(4）污泥浓缩池。尺寸为4.0m×4.0m×5.0m，有效水深为4.5m,V=75m(5)TMF膜。设2套，单套设计进水量为45m(6）产水池。尺寸为4.0m×4.0m×5.0m，有效水深为4.5m,V=75m(7）清洗单元。设清洗泵3台，2用1备，流量为45m(8）污泥脱水单元。设程控自动拉板厢式压滤机2台，1用1备。过滤面积为400m3.3tmf系统运行费用TMF单元投资约500万元，吨水投资5.56万元。TMF膜系统运行费用为9.087元/t，其中药剂费5.997元/t，电费1.945元/t，膜设备折旧费1.145元/t。3.4反渗透+sdi水水质该TMF工艺调试成功后，主要进出水水质指标如表2所示。从表2可看出，实际进水水质均略低于设计水质，出水水质均达到并优于设计指标；出水浊度≤1NTU,SDI≤5，满足反渗透进水要求。运行期间，系统耐冲击能力强，出水水质稳定。4tmf-ro系统的改进(1)T