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  • Hydracap超濾系統在首鋼污水回用處理中的應用

    編輯:秦泰盛水處理        日期:2019/7/18 17:33:49        閱讀:5557

    集成膜過程IMS(Integrated Membrane Solution)是將超濾與反滲透(或納濾)相結合,以抗污染能力強、性能優越的超濾單元代替了復雜的傳統處理工藝。超濾出水沒有細菌、懸浮物,對COD也有一定的去除率。膜集成工藝有許多優點,系統穩定、維護少、占地面積小、化學品用量少、流程簡單、運行費用低。

    本文將介紹這三套裝置的運行狀況,總結長期運行過程中積累的經驗和發現的一些問題,重點介紹工藝優化現場實驗研究的詳細情況。

    1.首鋼公司正在運行的Hyadracap超濾裝置及其運行狀況

    從2002年下半年開始,再首鋼公司陸續建造了3套采用Hydracap60超濾膜的水處理裝置,裝置基本情況見表1

    表1 首鋼超濾系統基本情況

    設備位置

    膜類型

    膜組件數

    膜塊單元數/

    單元組件數

    設計產水量

    進水類型

    產水用途

    動力廠

    HydraCap60

    60

    4/15

    200m3/h

    廢水

    RO進水

    焦化廠

    HydraCap60

    28

    2/14

    100m3/h

    地表水+廢水

    RO進水

    彩圖廠

    HydraCap60

    16

    2/8

    30×2 m3/h

    廢水

    RO進水

    進入超濾裝置的廢水是污水廠處理水。首鋼污水廠的原水是典型的鋼鐵工業廢水,來自煉鐵、煉鋼、焦化、煤氣等工藝流程,還有少量的生活污水。主要的污染物是乳化油、重金屬和生活污水污染物。除油工藝主要在各車間完成,進入污水廠的原水含油<5mg/l。

    1.1焦化廠

    設備投運時間:2003年4月。

    工作模式及設計通量:直流過濾,濃水排放10%,80 l/m2h。原水:70-90%地表水+污水廠處理水。

    預處理:聚合氯化鋁混凝沉降,細砂過濾。

    運行狀況:前三個月運行通量85 l/m2h,未進行化學清洗。一直24小時連續運行,設備運行正常。

    存在問題:投運半年后運行壓力較高,跨膜壓差在最高時可達0.1Mpa。主要原因是化學清洗中無法進行通過膜的清洗循環(讓清洗溶液部分透過超濾膜,以便于清洗膜孔內的污染物)。

    1.2動力廠

    設備投運時間:兩組分別于2003年3月。

    工作模式及通量:直流過濾,80l/m2h,濃水排放10%。原水:污水廠出水,未經預處理。

    預過濾:2003年5月23日之前采用55μm盤式過濾器,其后換為130μm。

    運行狀況:24小時連續運行。更換預過濾器之前,跨膜壓差<0.06Mpa,但有時預過濾器發生堵塞現象。更換過濾器之后,運行壓力較高,化學清洗不能完全恢復膜初始通量。

    存在問題:主要原因是化學清洗中無法進行通過膜的清洗循環。

    1.3彩圖廠

    設備投運時間:兩組分別于2003年8月和2004年3月投運。工作模式及通量:全量過濾,80l/m2h。

    原水:污水廠出水,未經預處理。預過濾:55μm盤式過濾器。

    運行狀況:運行跨膜壓差<0.05Mpa,沒有投加任何絮凝劑。由于生產水量需求未達到設計負荷,裝置日平均運行時間<16小時。該裝置從未出現膜污染現象,可能與間歇運行有關。

    工藝優化現場實驗

    為了對動力廠超濾裝置及其運行工藝進行進一步的優化,解決運行壓力增加較快和膜清洗周期較短的問題,從2003年12月開始在現場進行工藝優化實驗研究。在中試裝置上對原有運行工藝進行局部調整,24小時連續運行考察調整效果,并尋找膜污染的原因和實質性減輕膜污染的途徑。

    2.1實驗

    現場實驗內容見表2

    表2 工藝優化現場實驗內容

    階段

    預處理

    排水流量m3/h

    循環流量m3/h

    產水流量m3/h

    1、沙濾

    沙濾

    1.2

    0.5

    2.7-3.0

    2、加藥條件

    盤濾

    0

    0

    3.2-3.5

    3、膜污染分析

    盤濾

    0

    0

    3.2-3.5

    4、工藝條件確認

    沙濾

    盤濾

    0

    0

    3.2-3.6

    2.3 討論

    1)化學清洗(CIP)和加藥反洗

    在本次試驗的開始和中間進行了4次化學清洗,前3次清洗后TMP只降到

    0.05-0.06MPa,但第四次卻使TMP降到0.03MPa。第四次與前三次的主要區別

    在于采用了海德能程序中規定的透膜清洗,即在第二次清洗液循環時采用部分

    清洗液透過膜的過程,而前三次只是使用表面清洗循環。

    在1月9日開始第二階段試驗期間,采用堿性溶液加藥反洗能夠快速清理膜

    污染,降低TMP,恢復產水流量。CEB的接觸時間短,沒有清洗液循環過程,

    但所起到作用比此前的CIP還要明顯。

    酸性溶液和堿性溶液都有清洗效果,說明沉積在膜上的污染物具有酸堿兩

    性。

    2)三氯化鐵復合絮凝劑

    三氯化鐵復合絮凝劑能夠有效抑止膜污染,增強周期性反洗過程的清洗效

    率。三氯化鐵是目前絮凝——超濾過程中最為常用的絮凝劑。據文獻介紹,氯

    化鐵會在膜面上形成一層透水性良好的濾餅,這層濾餅的厚度比原水中污染物

    形成的濾餅的厚度大,但阻力要小的多。氯化鐵濾餅可吸附污染物,同時易于

    通過反洗過程洗脫。在不加氯化鐵復合絮凝劑時TMP上升緩慢,但反洗的效果

    也較差,反洗前后的進水壓力變化不大,膜污染過程是一個緩慢的但逐漸增加

    的不可逆過程。

    3)污染物

    根據第三階段實驗數據重復性差的情況,以及結合2003年3月份連續水質

    檢測的情況(表- ),鋁鹽絮凝殘余成分污染膜的可能性較大。對比實驗數據

    中pH值變化及通量和TMP變化的情況,鋁鹽污染可以解釋大部分實驗現象。

    與鋁鹽有關的現象有:

    前期實驗中出現的TMP自動下降的情況與當時的pH較高有關。

    加酸反洗后TMP急劇上升。主要是鋁離子在遇到呈酸性的膜后,

    在膜孔中形成膠體,造成膜的快速堵塞。

    加堿反洗后TMP連續穩定幾小時后才開始增長。鋁膠體在遇到呈

    堿性的膜后,重新溶解,降低了阻力。

    加入氯化鐵,實際上等于降低pH值。所以添加氯化鐵會加快TMP

    的增長。

    鋁離子濃度和原水的pH值變化無常、無法預測,鋁污染也就沒有

    規律可尋,因此實驗現象無法重復。

  • 關鍵詞:超濾膜|超濾系統|超濾膜應用領域|超濾污水回用
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