超滤膜

书书书超滤膜系统在高碑店再生水厂升级改造中的应用陈!翔!!侯晓庆!!郭奏恺!!颜欣欣!!崔鹏飞北京碧水源科技股份有限公司!北京#$$#%#!!摘!要!!碧水源超滤膜系统作为深度处理工艺单元用于北京市高碑店再生水厂改造!该系统由进水$膜过滤$反冲洗等单元组成!处理规模为##&#’()*+%国内目前没有类似规模的超滤系统!其日产水量大$系统复杂$施工空间有限等都是设计中考虑的重点%在膜系统调试运行过程中出现水锤$管廊支架晃动$加药装置泄漏$过滤器堵塞等问题!采取应对措施后得以解决%超滤膜系统通水运行约#个月后的性能测试显示!系统总体运行稳定!水回收率,-#.!耗电量约#/01&2*()!平均出水浊度约#/$345%!!关键词!!再生水厂’!升级改造’!超滤膜’!回收率’!浊度中图分类号!45--!!文献标识码!6!!文章编号!###7’%#$!$#8#7##997#:!#$%&’$()(*+#’,&*$#’,&’$()-./0,&).123’./$)’4.+5,&6$)57,(8.%’(*9&(0.$6$&):&3’.;&’.,.%2%#$)57#&)’6;3=?@A#!;B5=?CDE@A#!F5BGCHD0?#!IJ3=@DK@#!65LMN@ADON!!#$#%&’(#&#%)*+(,-.%/0/&12/34+53#!#$#%&#$$#%#2.#%*!!!03’,&%’$!JP?@?+Q?@RN+S?PTNS?TNUTUN?T(N@TVUCRNPP#BUA@1?TNUHWTU?OWTU?TC@(N(XU?@NPYPTN(2?PXNN@HPN+@T2NHVAU?+@AVUCZNRTCOF?CXN+?@1?PTNS?TNU[NRYRW@AMW?@T@\NZ@A/42NPYPTN(RC@PPTPCO@OWCSH@T#(N(XU?@NOWTU?T@AH@T#(N(XU?@NX?R0S?P2@AH@T#NTR/42NTUN?T@AR?V?RTYCOT2PPYPTN(P?XCHT##&#’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目前#超滤膜系统已在饮用水’工业废水’市政污水处理等领域得到广泛应用(与传统工艺相比#其具有出水水质好’出水稳定’自动化程度高’占地面积小等优势(!高碑店再生水厂概况高碑店再生水厂是北京市建设的第一座大型城市污水处理厂#一期’二期工程分别于--)年和---年竣工通水#主体采用JJB工艺#设计处理规模为##&#’()*+#出水水质执行)污水综合排放标准*!F\8-98+--%的二级排放标准($#’年开始进行提标改造#改造后出水主要用作景观环境用水’工业用水#少部分用于城市杂用水(原处理工%99%第)’卷!第#期$#8年:月!!!!!!!!!!!!中国给水排水6;L3J1J4[]1J^41J4[!!!!!!!!!!!!!_CW/)’3C/#‘?Y$#8书书书艺难以满足上述用水需求!因此需对原有工艺进行改进!在优化原有生化处理段的同时增加深度处理单元该改造工程于!#$年#月#!#%年%月实施建设!!#%年&月完成通水运行!其中深度处理单元采用碧水源超滤膜系统$后称’()*膜系统%升级改造后!厂区出水水质满足&城市污水再生利用景观环境用水水质’$+,-.#&/!##!!%(&地表水环境质量标准’$+,0&0&#!!%!类水体等要求$除.1外%!其中要求浊度2341.)!其他主要出水水质)5’6!078-9!,’64!%78-9!氨氮!#78-9!总氮!#78-9!总磷!3078-9!:;值为%/!改造思路及工艺流程高碑店再生水厂处理规模为#=#$70-!考虑改造难度(可实施性(运行费用等因素!将现有污水处理设施进行升级改造!采用改进型??’$填料%工艺!新增深度处理单元!改造后整体工艺路线为??’@反硝化生物滤池@超滤膜超滤膜处理单元对非溶解态污染物具有极高去除率!对浊度的去除率A//3/B!可以最大化地去除CC!保证最终出水浊度满足要求改造后工艺流程如图#所示!#$%!#$&’()*+,-.)*+/0/0/0/01234567%%##$89:;-.)*+&’=*+?@AB?@CDEFGHIJ3KL312MN3OPQRCS@TCUVWH*+XYJZ[UV\]3^4_‘a*+bC3=cZd!ecfghC图#高碑店再生水厂改造后工艺流程$膜系统设计本项目’()*膜系统分$个独立系列!每系列产水量为!4=#$70-该系统由进水(膜过滤(反冲洗(化学清洗及中和(压力检测等单元组成图!为系统平面布置!总体布置分隔为南北两个房间!每个房间有上下两层!柱式膜组器及配套设备置于南部上层!下层主要布置管道并连接到北部下层*北部下层主要放置进水泵(反洗泵等设备!上层放置加药罐及配套泵(空气压缩系统等设备总占地面积约#$$7!$#&7=W&7%!折算单位水量占地面积约3#$7!-70图!膜车间总平面布置$%#进水单元进水单元由进水集水池(进水泵(自清洗过滤器及相关自动阀门(仪表组成经过预处理的污水通过进水泵提升至前置自清洗过滤器进行初过滤!同时将聚合氯化铝投加至自清洗过滤器前!在过滤器内充分混合!形成大颗粒!便于膜的截留!过滤器出水经管道送至超滤膜处理单元进水泵的选型是本设计的一个重点!需考虑以下因素)E满足#=#$70-的产水量和#3!W的变化系数要求*#E适应膜的阻力变化*$E运行频率A0;Y*%E在限定空间能够满足安装及日常维护需求*&E有一定备用率进水单元主要设备参数见表#表#&’()膜系统进水单元主要设备项目型号数量-台备注进水泵!\!#470-J!\0$XUK!#\!4X(!变频0%0!用$备絮凝剂投加泵!\%/9-J!\30ZUK!泵头材质UU!#\344X(&$用$备$%!膜过滤单元膜过滤单元是’()*膜系统的核心处理单元!采用外置式柱形膜组件!外压错流过滤方式!浓水回流至前端预处理单元超滤膜组件公称膜孔径约3!’7!在目前U]6*超滤-微滤产品中过滤精度最高!能够提供安全可靠的出水水质*具备更低的填+&W+第0$卷E第#期EEEEEEEEEEEEEE中国给水排水EEEEEEEEEEEEHHH3HKMPL8KRJPKM3IG7充密度!能够减少积泥*采用独特的均匀直通型布水(布气设计!保证排泥通畅*具有独特的力学结构形式!出水端固定(进水端游动!有利于膜组件长期稳定运行’()*膜组件外型及内部结构如图0所示!#$#%#!!图$&’()膜组件外型及内部结构在膜过滤单元内!超滤膜组器依据时间或传感器反馈信号完成产水(反洗(气洗(化学清洗(压力检测等各种系统工况的运行操作如何在有限的膜车间放置膜组器!管道如何排布能够保证足够的维修空间!系列间阀门能否共用!阀门开启时间能否满足需求等均是本工艺段的设计重点例如!反洗阀管径过大会导致阀门开启时间过长而无法满足运行时需要的反应时间!因此采用各系列单独控制以减小反洗阀管径!确保膜组器运行稳定高碑店再生水厂’()*系统工艺及膜组器主要参数见表!表!&’()系统工艺及膜组器技术参数项E目主要参数膜型号’()*‘!!4$碧水源%膜材料U]6*$聚偏氟乙稀%膜类型中空纤维超滤膜过滤类型外压错流式水回收率-B/#3#4名义膜通量-$9+7‘!+J‘#%$#30$系列数$膜组器数量-系列!膜组件数量#&@$$预留空位%单支膜组件面积-7!W膜壳材质)U]5膜壳设计压力-ZUK#正常运行时的跨膜压差-XUK4%过滤时最高跨膜压差-XUK#设计:;操作范围!#设计最低进水温度-a#!$%$反冲洗单元进水中固体物质积累在膜表面!会逐渐增加跨膜压差$.ZU%值!通过反冲洗可以去除膜表面的固体物质!从而使.ZU值恢复到前一个产水周期值’()*膜系统反冲洗采用周期性气水反冲洗方式!在产水一定时间后!为弥补膜由于长时间过滤污堵造成的透水性损失!系统周期性地进行反冲洗!利用压缩空气在水中产生的膜面流动冲刷膜过滤表面!在膜表面产生切向力!以减少或去除膜表面的污染物!提高膜组器膜丝的透水性能!而后排空膜组器以去除积累在膜丝周围的固体物质在反冲洗过程中不使用化学药剂一个反冲洗周期为07DQ)包括!&347DQ过滤!347DQ水反洗!347DQ气水反洗!347DQ排污反洗强度为W9-$7!+J%反洗排水构成再生水厂废液的绝大部分!因此水的回收率主要取决于反洗参数反洗单元主要设备参数见表0表$反洗单元主要设备项E目参数数量-台备注反洗泵!\/70-J!\!/XUK!#\/X(!变频#!&用$备反洗排水泵!\/70-J!\!WXUK!#\#X(#!&用$备膜擦洗空压机!\!43!70-7DQ!$\3WZUK!#\#0!X(&$用$备$%*化学清洗及中和单元当膜污染到一定程度时!需要采用化学清洗来恢复膜通量膜的化学清洗有两种方式)E维护性清洗此类清洗持续时间较短!采用较低的化学药品浓度!清洗频率较高其目的在于保持膜的透水性和延长恢复性清洗周期#E恢复性清洗此类清洗持续时间比维护性清洗长!采用的化学药品浓度较高!清洗频率较低!其目的在于恢复膜的透水性当产水过程中.ZU达到最大允许值时启动恢复性清洗膜的化学清洗药品为次氯酸钠和柠檬酸!药品均密封存放在化学储罐内次氯酸钠主要用于去除有机物和生物污堵!柠檬酸用于去除无机物污堵!若采用次氯酸钠清洗无法将.ZU恢复到合适的范围!则需要采用柠檬酸清洗本工程的来水是二级处理污水!通常有机污染比无机污染更为严重因而!建议在维护性清洗和恢复性清洗时均使用次氯酸钠!+/W+HHH3HKMPL8KRJPKM3IG7陈E翔!等超滤膜系统在高碑店再生水厂升级改造中的应用第0$卷E第#期书书书柠檬酸仅用于恢复性清洗!推荐的清洗参数见表!!表!推荐的膜清洗参数#$%!&’()*++(,-(-.#/#+(0(/1*2+(+$/#,(3#145,6项&目浓度清洗频率清洗持续时间74#次89$维护性清洗次氯酸钠9::;::+67=9次79;$-9%?恢复性清洗柠檬酸9@;@质量分数$9次7#视运行情况定$A次氯酸钠9:::;:::+67=9次7#A&&维护清洗和恢复清洗后的清洗液不能直接排放%需经过中和系统处理后再处置!中和系统由中和池和加药泵组成!化学清洗废药液定期排放至中和池内%再注入还原剂及碱溶液%使废液与中和药剂反应%反应达到设定值后%通过中和池与反洗排水池中间