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浸沒式膜濾池改造水廠膜法水處理案例
文章來源:陜西珂沅環(huán)保工程有限公司   更新時(shí)間:2016-08-29   閱讀:1064

 隨著水環(huán)境污染的加劇和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高,水廠常規(guī)處理工藝的局限性越來越明顯。超濾工藝能有效去除水體中的懸浮物、膠體、細(xì)菌、病毒和大分子有機(jī)物,出水水質(zhì)穩(wěn)定,同時(shí)具有占地面積小、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),在老水廠升級改造和新水廠建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。其中,浸沒式超濾膜因具有產(chǎn)水量高、能耗低、便于與其他工藝相結(jié)合等優(yōu)勢而受到廣泛重視,成為替代水廠傳統(tǒng)處理工藝的最佳技術(shù)選擇之一。

 

寧波市江東水廠工程改造重點(diǎn)為過濾工藝,即在保留現(xiàn)狀混凝沉淀工藝的基礎(chǔ)上,將原有的虹吸濾池改造為浸沒式膜濾池,改造完成后向外供水能力達(dá)到20×104m3/d。目前,超濾膜在我國大型水廠中的應(yīng)用不多,尤其是10×104m3/d以上的大規(guī)模應(yīng)用還比較少,20×104m3/d規(guī)模的浸沒式膜濾池改造在全國屬第一家。該工程在超濾工藝升級改造應(yīng)用過程中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),為國內(nèi)水廠的工藝升級改造,特別是大型水廠的膜法處理建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1    江東水廠概況

寧波市江東水廠整個(gè)水廠原采用折板絮凝平流沉淀池+虹吸濾池的制水工藝,建設(shè)規(guī)模為35×104 m3/d,分三期建設(shè),一期、二期各10×104 m3/d,三期為15×104m3/d。根據(jù)寧波市中心城區(qū)給水專項(xiàng)規(guī)劃,江東水廠制水規(guī)模由目前的35×104m3/d壓縮至20×104 m3/d。

 

由于受現(xiàn)狀制水工藝的限制,針對水庫水低濁、低堿度特點(diǎn),在壓縮制水量后,出廠水相關(guān)指標(biāo)雖然能達(dá)到現(xiàn)行國標(biāo)要求,但離浙江省優(yōu)質(zhì)水標(biāo)準(zhǔn)還有一定的距離。為進(jìn)一步提升水廠出水水質(zhì),解決江東水廠現(xiàn)狀存在的主要問題,并使出廠水水質(zhì)達(dá)到浙江省優(yōu)質(zhì)自來水標(biāo)準(zhǔn),將原虹吸濾池改造為浸沒式超濾膜池。

2    超濾技術(shù)的應(yīng)用
改造建設(shè)南北兩座膜池,分為4排,每排6格,共24格膜池,每格膜池一個(gè)膜系統(tǒng),24個(gè)系統(tǒng)平行運(yùn)行,其中每排6格膜池共用一套抽真空系統(tǒng),每座12格膜池共用一套反洗系統(tǒng)、氣洗系統(tǒng)、維護(hù)性清洗系統(tǒng),所有24格膜池共用恢復(fù)性化學(xué)清洗系統(tǒng)和氣檢系統(tǒng)。
 

膜系統(tǒng)的運(yùn)行工藝主要包含:抽真空、過濾、氣水反洗、排污、維護(hù)性化學(xué)清洗、恢復(fù)性化學(xué)清洗、完整性檢測和在線水質(zhì)監(jiān)測等。本次升級改造中選用了膜華iSMF-E2000-01TV533-W型中空纖維膜,該超濾膜組件基本參數(shù)見表1。

 

表1     超濾膜組件基本參數(shù)

 

超濾膜組件型號

iSMF-E2000-01TV533-W

膜材料形式

中空纖維膜

膜材料

熱法PVDF

過濾孔徑(μm)

0.05

膜絲外徑(mm)

1.6

膜絲內(nèi)徑(mm)

1.0

有效過濾面積(m2

38.5

膜絲抗拉強(qiáng)度(N)

8.5

耐受溫度(oC

1~45

運(yùn)行pH值

6~9

最大抽吸壓力(kPa)

40(膜池接管點(diǎn))

 

2.1     超濾處理工藝
來水通過進(jìn)水閥控制進(jìn)入超濾膜池,在抽吸泵形成的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)下,水從中空纖維膜外側(cè)進(jìn)入到內(nèi)側(cè),匯集于每個(gè)膜組件的集水管,之后匯集到每個(gè)膜架的產(chǎn)水支管,每個(gè)膜架上的產(chǎn)水支管連接到膜池的產(chǎn)水管,濾后水經(jīng)各膜池的產(chǎn)水管,由抽吸泵輸送到出水渠并進(jìn)入清水池。浸沒式超濾系統(tǒng)采用間歇產(chǎn)水方式,采用自來水處理中典型的產(chǎn)水周期,設(shè)計(jì)產(chǎn)水周期約為60 min,包括過濾產(chǎn)水約59 min,氣水反洗約1 min(30 s空氣擦洗+30 s氣水反洗),過濾運(yùn)行步驟見圖1。
浸沒式膜濾池改造水廠膜法水處理案例

圖1     浸沒式超濾運(yùn)行步驟示意圖


2.2     物理清洗系統(tǒng)

隨著過濾的進(jìn)行,待濾水中的膠體有機(jī)物、細(xì)菌和懸浮固體等逐漸累積在膜面或膜孔,形成可逆或不可逆膜污染。膜污染的出現(xiàn)增加了跨膜壓差(TMP)值,膜通量出現(xiàn)下降。為了在合適的TMP值范圍內(nèi)保持膜的通量,膜系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行周期性的氣水反洗,此過程包括產(chǎn)水反向通過膜同時(shí)空氣擦洗膜纖維的外表面,氣水反洗時(shí)間一般約為1min。本工藝中氣反洗壓力為35~50kPa,氣反洗流量為1350~1925m³/h,水反洗流量為650~700m³/h,氣擦洗時(shí)間和氣水反洗時(shí)間各約30s。

2.3     化學(xué)清洗系統(tǒng)
超濾膜長時(shí)間運(yùn)行后,膜表面和膜絲內(nèi)部積累的污染物無法通過正常的氣水反洗去除,需要利用適當(dāng)?shù)乃巹⿲Τ瑸V膜進(jìn)行清洗。該系統(tǒng)中,根據(jù)清洗藥劑和清洗方式的不同,將化學(xué)清洗分為維護(hù)性化學(xué)清洗和恢復(fù)性化學(xué)清洗兩種。
 

維護(hù)性化學(xué)清洗又稱化學(xué)加強(qiáng)反洗(CEB),是一種化學(xué)藥劑強(qiáng)度較低的在線維護(hù)性清洗,加藥時(shí)間一般為5 min,浸泡時(shí)間約為30 min,清洗周期一般為7~15天;謴(fù)性化學(xué)清洗是一種強(qiáng)度更高的清洗方式,當(dāng)跨膜壓差(TMP)超過60kPa時(shí)需進(jìn)行化學(xué)清洗,清洗周期一般為6 個(gè)月,包含堿洗和酸洗,先堿洗后酸洗。通過化學(xué)清洗泵,將化學(xué)清洗箱中配制的化學(xué)清洗溶液送入膜組件,采用循環(huán)回流至化學(xué)清洗箱及保持清洗溶液在膜組件內(nèi)靜置浸泡的操作方式;瘜W(xué)清洗的具體參數(shù)見表2。

 

表2     化學(xué)清洗參數(shù)

 

項(xiàng)目

化學(xué)清洗藥液

周期

清洗時(shí)間

維護(hù)性化學(xué)清洗

200mg/L NaClO

7~15

30 min

恢復(fù)性化學(xué)清洗

堿洗

0.04%NaOH+1000mg/L NaClO

6 個(gè)月

4~6h

酸洗

0.5%(W/W)鹽酸(HCl)溶液

6 個(gè)月

4~6h

 

2.4     在線完整性測

為確定膜元件和膜絲是否有損壞或破損,需要定期對膜組件進(jìn)行氣檢,保證膜組件的完整性。浸沒式超濾膜的完整性檢測是基于膜的泡點(diǎn)原理,采用自動(dòng)壓力衰減的測試方法,在線驗(yàn)證膜的截留有效性。通過完整性檢測可以找出受損的膜元件和中空纖維膜絲具體位置,以便對膜元件實(shí)施修補(bǔ)。將壓縮空氣注入到浸沒式膜的產(chǎn)水側(cè),切斷空氣保壓5~10min后,PLC系統(tǒng)自動(dòng)記錄出保壓時(shí)間t 內(nèi)的氣壓衰減速率,如果氣壓衰減速率低于設(shè)定值,則系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行下一步;如果氣壓衰減速率高于設(shè)定值,則系統(tǒng)進(jìn)行待機(jī)并報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警后需人工啟動(dòng)膜泄露測試,通過氣泡法對破損位置進(jìn)行定位,并及時(shí)修補(bǔ)修復(fù),完成后重新安裝到膜池,并對該膜組件再一次進(jìn)行完整性檢測,檢測通過后恢復(fù)產(chǎn)水。
3    處理效果及成本分析
3.1     處理效果分析

該工程改造完成應(yīng)用后,出水水質(zhì)優(yōu)于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 5749—2006),出水濁度穩(wěn)定在0.10 NTU以內(nèi),出水中檢測不到細(xì)菌(包括大腸菌),保證了飲用水的生物安全性,并達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)水規(guī)模。

 

表3 進(jìn)、出水濁度(NTU)對比


原水進(jìn)水濁度

沉淀出水濁度

原工藝出水濁度

超濾工藝出水濁度

3.3

1.25

0.15

0.07

1.9

0.88

0.10

0.06

1.6

0.87

0.09

0.07

2.1

1.33

0.08

0.06

 

3.2    成本分析

改造完成后水廠產(chǎn)水量為20×104m3/d,工程概算投資為18666.79萬元。運(yùn)行過程中,膜池的直接運(yùn)行成本約為0.20元/m3,包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)等,折舊按照工程實(shí)際招標(biāo)價(jià)格估算。

4     結(jié)語

超濾膜技術(shù)作為一種新興的水處理技術(shù),具有出水水質(zhì)好、工藝流程短、占地面積少、建設(shè)周期短、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),它能有效去除原水中的懸浮物和膠體物質(zhì),將出水濁度降至0.1 NTU以下,能將細(xì)菌、病毒、兩蟲、藻類水生生物幾乎全部去除,提高出水水質(zhì)安全性和生物穩(wěn)定性。在工程設(shè)計(jì)中,要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行各種工藝設(shè)備的比較;工藝運(yùn)行中,根據(jù)原水情況選擇合適的運(yùn)行參數(shù);化學(xué)清洗中需做好防護(hù)措施,保證人身安全;及時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和進(jìn)水水質(zhì)的變化情況,出現(xiàn)問題及時(shí)停機(jī)處理。


隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,以及膜技術(shù)的成熟和產(chǎn)品價(jià)格的降低,膜法飲用水處理技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。寧波市江東水廠升級改造工程一大亮點(diǎn)就是將二期虹吸濾池改造為浸沒式膜濾池,20×104 m3/d規(guī)模的浸沒式膜濾池改造在全國屬第一家,可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多,改造難度很大。在本次工程建設(shè)及日常運(yùn)行管理等方面積累的經(jīng)驗(yàn),可以為國內(nèi)水廠的工藝升級改造,特別是大型水廠的膜法水處理建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

作者簡介:王秀芳(1968—),江蘇鹽城人,大學(xué)本科,高級工程師,主要從事市政給水排水處理技術(shù)研究和工程管理工作。

 

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