超濾膜技術(shù)用于處理電廠(chǎng)循環(huán)冷卻排污水

隨著(zhù)水資源的日趨緊張，廢水回用在節水工作中所占的比例越來(lái)越大。目前，國內電廠(chǎng)一般用循環(huán)排污水進(jìn)行沖灰，但隨著(zhù)高濃度水力輸灰和干除灰技術(shù)的逐漸成熟，循環(huán)排污水量已大大超過(guò)灰渣系統用水量，同時(shí)循環(huán)排污水比離子交換系統的再生廢水水質(zhì)好，因此回收再利用電廠(chǎng)循環(huán)水排污水已成為必然[1]。

我國山西煤炭資源豐富，但干旱少雨，水的再生回用成為必然。為配合山西華澤鋁電有限公司2×300MW機組的建設，節約用水，擬采用超濾(UF)技術(shù)對循環(huán)冷卻排污水進(jìn)行預處理，以達到反滲透系統的進(jìn)水要求。

為了確定運行過(guò)程中超濾工藝的可行性、相關(guān)運行參數以及超濾出水進(jìn)入反滲透的安全性，進(jìn)行了大量的試驗研究，并通過(guò)了實(shí)際循環(huán)冷卻排污水連續化操作試驗。下面主要討論超濾系統現場(chǎng)試驗過(guò)程中超濾膜的相關(guān)運行參數及變化規律。��

1  超濾技術(shù)概述��

1.1 超濾原理

超濾是一種以機械篩分原理為基礎，以膜兩側壓差(100～1000kPa)為驅動(dòng)力的膜分離技術(shù)。它可分離液相中直徑在0.05 ～0.2μm的分子和分子量為1～10萬(wàn)的大分子。超濾膜的篩分孔徑小，它可截留病毒病菌、膠體、大有機分子、油脂、蛋白質(zhì)、懸浮物等[2]。通過(guò)超濾膜后的出水，水質(zhì)穩定，受原水水質(zhì)、運行操作條件的影響很小。��

1.2 超濾膜

超濾膜的類(lèi)型有板式、管式、中空纖維、渦卷式等多種類(lèi)型。其中中空纖維膜是超濾技術(shù)中最為成熟與先進(jìn)的一種形式，它與其它形狀的膜相比具有體積小、膜面積大、水通量大、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)[3]。

HYDRAcap是美國海德能公司新開(kāi)發(fā)的一種大直徑中空纖維超濾膜組件。新型工業(yè)用中空纖維設備具有可自動(dòng)、頻繁脈沖式?jīng)_洗中空纖維管的性能，其特點(diǎn)是通過(guò)短時(shí)間的停運，來(lái)保持穩定的產(chǎn)水量；可在很低的錯流速度下工作，甚至可以在單向流速下工作。

HYDRAcap60超濾膜主要技術(shù)參數為：需要精度為150μm預過(guò)濾；pH為2～13；連續余氯≤5mg/L；最高運行溫度≤40℃；運行方式可以是錯流過(guò)濾或全量過(guò)濾；20℃時(shí)透膜壓差為28～150kPa；反洗壓力240kPa；反洗水流量315L/m2/h；反洗頻率15～60min/次；反洗時(shí)間30～60s/次。組件公稱(chēng)膜面積46m2,中空絲外徑/內徑φ0.8mm/φ1.3mm。��

2  原水水質(zhì)及工藝流程��

2.1 原水水質(zhì)

取水地點(diǎn)為河津熱電廠(chǎng)#1冷卻水池，期間濁度變化為10～30NTU，進(jìn)水溫度8～20℃。河津電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)報告見(jiàn)表1。

HYDRAcap超濾膜采用恒壓控制，全量過(guò)濾。過(guò)濾周期分別設置30min和45min兩個(gè)過(guò)濾周期。30min的產(chǎn)水量分別為3.2t/h、3.6t/h、4.0t/h；45min的產(chǎn)水量為4.0t/h。為防止循環(huán)冷卻水夾帶大顆粒劃傷膜表面，在超濾組件前設置150μm的盤(pán)式過(guò)濾器。��

3  試驗結果分析

在試驗中，對于超濾膜能否作為反滲透的預處理，主要從超濾產(chǎn)水的水量和水質(zhì)來(lái)考慮。超濾的產(chǎn)水水質(zhì)必須符合反滲透膜的進(jìn)水要求，否則反滲透膜會(huì )很快被污染，大大影響膜的使用壽命。同時(shí)超濾膜產(chǎn)水量需比較穩定，以便于整個(gè)設備的宏觀(guān)設計和運行操作過(guò)程的控制。��

3.1 產(chǎn)水水量

圖2分別為運行時(shí)間為30min和45min的產(chǎn)水量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。

由圖2可知，隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)，此超濾膜能夠維持比較穩定的產(chǎn)水量。��

3.2 產(chǎn)水水質(zhì)

在整個(gè)實(shí)際運行期間，主要監測了超濾膜進(jìn)水濁度、產(chǎn)水的濁度、SDI、CODCr、余氯的去除率等幾項指標，在此根據其在試驗中的變化規律對超濾膜的水處理能力及變化進(jìn)行討論。

3.2.1 系統濁度變化

運行前后濁度變化見(jiàn)表2。

由表2可知，在不同進(jìn)水水質(zhì)、不同過(guò)濾周期、不同處理水量的條件下，出水濁度可穩定在0.07～0.11NTU之間，水質(zhì)穩定，滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水要求。��

3.2.2 出水SDI

經(jīng)超濾膜處理后水的SDI變化見(jiàn)圖3。

由圖3可知，在系統穩定運行過(guò)程中，產(chǎn)水的SDI都保持在2以下，完全可以滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水對SDI的要求。��

3.3  CODCr和余氯的去除率

在不同的產(chǎn)水量、不同的運行周期下測得超濾膜前后的CODCr和余氯的關(guān)系曲線(xiàn)，見(jiàn)圖4、圖5。

由圖4、圖5可以看出，超濾膜對CODCr的去除率在65%～85%之間，超濾出水的CODCr小于15mg/L；對余氯的去除率在60%～90%之間，超濾出水的余氯小于0.04mg/L，完全滿(mǎn)足反滲透復合膜進(jìn)水要求。��

4  注意事項��

4.1 過(guò)濾周期的選擇

過(guò)濾周期的長(cháng)短與超濾設備的水回收率有直接關(guān)系，試驗中共選擇了30min、45min兩種過(guò)濾周期。每次過(guò)濾周期結束時(shí)進(jìn)行約60s的反洗。不同的過(guò)濾周期，出水水質(zhì)基本沒(méi)有變化。此超濾膜采用恒壓控制，過(guò)濾周期的延長(cháng)，使水回收率增加，但過(guò)長(cháng)的過(guò)濾周期又將導致超濾膜通量的衰減加快，從而加重化學(xué)清洗的負擔。根據試驗數據，建議最佳的過(guò)濾周期為45min。��

4.2 清洗

超濾過(guò)程中，除了科學(xué)地設定運行條件以控制由于濃差極化而引起的超濾膜透量的衰減，適當的清洗也是維持超濾膜性能長(cháng)期穩定的有效途徑。運行中固體顆粒物在膜表面積累，每次運行周期結束時(shí)對膜進(jìn)行約60s的反洗，每4個(gè)周期加入15mg/LNaClO溶液進(jìn)行反洗，對膜進(jìn)行滅菌消毒，這樣可使膜面的凝膠層在尚未達到一定厚度時(shí)即被除去，保證透水量的相對穩定。每次開(kāi)機前進(jìn)行反沖洗，可使透水量恢復到100%。當溫度修正透膜壓差增至20 Pa時(shí)，對膜進(jìn)行化學(xué)性清洗：先用2%的檸檬酸，再用0.5%的NaOH和200mg/L的NaClO溶液循環(huán)清洗，清洗結束后，用進(jìn)水沖洗膜5min。��

5  結論

超濾與傳統預處理工藝相比，系統簡(jiǎn)單、操作方便、占地小，投資少，產(chǎn)水可滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水要求。

本次試驗中，超濾膜對水中有機物和各類(lèi)膠體均具有良好的去除特性，出水SDI＜1.5，余氯＜0.04mg/L，濁度可穩定在0.07～0.11NTU之間，遠遠低于反滲透膜進(jìn)水要求，能夠保證反滲透設備安全運行，減少反滲透的化學(xué)清洗周期，延長(cháng)使用壽命。

參考文獻
［1］沙中魁.火電廠(chǎng)循環(huán)排污水的回收利用［J］.電力建設，2001,(8).��
［2］鄒為和.超濾(UF)在補給水處理系統中的應用［J］.山東電力技術(shù)，2002，(5).��
［3］馬映心.羅定電廠(chǎng)的預處理系統除膠體硅方案的選擇［J］.廣西電力，2002，(2).��來(lái)源：谷騰水網(wǎng)
作者: 蘇金坡，尹連慶，莫莉萍，檀素麗