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陶氏超濾膜處理工藝類型及適用性

2018-06-20 02:38:13

admin

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本文著重于膜和膜集成工藝在污水深度處理方面的主要類型，不同的膜技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)及過程和不同的過程的選擇原則的典型案例分析等。一、膜工藝類型及適用性超濾/微濾膜是一

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本文著重于膜和膜集成工藝在污水深度處理方面的主要類型，不同的膜技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)及過程和不同的過程的選擇原則的典型案例分析等。
一、膜工藝類型及適用性
超濾/微濾膜是一種高精密過濾技術(shù)，在水處理方面其主要功能是實(shí)現(xiàn)懸浮物、細(xì)菌及顆粒性雜質(zhì)與水的分離達(dá)到水凈化效果，根據(jù)處理對象和處理目標(biāo)不同，可以選擇不同的膜元件型式和膜過濾工藝，目前在污水深度處理與回用方面的應(yīng)用概括起來主要有三種類型(1)外置正壓膜過濾工藝(CMF)：這種膜過濾形式是目前最為成熟和應(yīng)用最廣泛的一種過濾方式，它是在傳統(tǒng)膜過濾工藝的基礎(chǔ)上加入反洗、雙洗、加藥強(qiáng)化清洗等膜污染控制手段后使膜過濾保持在高通量穩(wěn)定運(yùn)行。目前該工藝已經(jīng)廣泛用于市政污水三級深度處理，地表水凈化，海水淡化預(yù)處理、工業(yè)用水處理等方面，CMF也是最常用的反滲透預(yù)處理技術(shù)，與反滲透組成的雙膜工藝(CMF+RO)是目前制備高品質(zhì)再生水以回用到生產(chǎn)過程的常規(guī)工藝。
(2)膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝是一種將膜浸沒于活性污泥混合液中的使用方式，其直接作用是泥水分離，間接作用是可以提高污泥濃度，有效截留各種微生物，具有強(qiáng)化有機(jī)物、氨氮的去除效果，減少占地面積。因此在用地緊張及高標(biāo)準(zhǔn)排放要求地區(qū)，或高氨氮廢水處理方面具有較大優(yōu)勢。MBR技術(shù)正以超乎想象的速度在污水處理領(lǐng)域拓展其應(yīng)用。
(3)浸沒式負(fù)壓膜過濾工藝(SMF)：這種膜過濾技術(shù)是將膜組件浸沒在被處理的水中，采用重力流和負(fù)壓運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)水的凈化過濾，其功能和處理對象與CMF基本相同，適用于污水深度處理回用，既有傳統(tǒng)工藝中水廠的提標(biāo)擴(kuò)容和自來水廠的升級改造。SMF技術(shù)在國際上也被稱為第四代膜技術(shù)。

二、不同工藝對比及選擇原則
污水處理達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)可能存在多種途徑，工藝方案的選擇主要受以下幾種因素影響：
(1)投資成本：考慮土地、設(shè)備和土建綜合投資成本，以達(dá)到同樣處理目標(biāo)的前提下投資最低優(yōu)先為原則.
(2)運(yùn)行成本：主要考慮能耗、藥劑費(fèi)及人工成本。
(3)操作和維護(hù)簡單，工人勞動強(qiáng)度低。
不同膜工藝具有不同的特點(diǎn)，CMF\SMF工藝適合于處理二沉池以后相對清潔的水，MBR工藝中直接將膜放置在活性污泥中。
CMF工藝在膜法水處理中應(yīng)用最早，也最為成熟。模塊化組合設(shè)計(jì)靈活，適合從每小時(shí)數(shù)噸到每小時(shí)數(shù)千噸處理規(guī)模的水處理項(xiàng)目。系統(tǒng)運(yùn)行簡單，操作維護(hù)方便，產(chǎn)水水質(zhì)高，可以與RO技術(shù)組成雙膜處理工藝，得到更高品質(zhì)的脫鹽水。由于MBR工藝中膜設(shè)計(jì)通量較低，導(dǎo)致膜系統(tǒng)噸水投資大約是CMF/SMF的2倍左右，同時(shí)由于膜的工作環(huán)境污泥濃度高，通常需要連續(xù)曝氣吹掃膜絲以避免嚴(yán)重的污泥淤積，因此能耗相對高，運(yùn)行成本高，而且直接與RO組成雙膜制造高品質(zhì)再生水有一定風(fēng)險(xiǎn)而較少被采用，但是MBR對有機(jī)物和氨氮的高去除率適合于高標(biāo)準(zhǔn)排放水或雜用水處理。

SMF工藝的主要特點(diǎn)
一是由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和負(fù)壓運(yùn)行使能耗相對CMF更加減少能耗;二是膜在膜池中的密集排布可使占地面積相對更小，控制相對簡單，更適合大型水處理工程;
三是由于其外部完全開放式的布局使得其對進(jìn)水水質(zhì)波動的適應(yīng)性更強(qiáng);
四是膜池除了新建，也可以利用既有的池子(如砂濾池)實(shí)現(xiàn)膜法改造，達(dá)到提升產(chǎn)水水質(zhì)、擴(kuò)大產(chǎn)能、減少投資的效果;
五是可以和RO技術(shù)組成雙膜處理工藝，得到更高品質(zhì)的脫鹽水。三、三種工藝典型應(yīng)用案例1、工業(yè)污水再生水項(xiàng)目
國內(nèi)采用雙膜工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水再生，由于工業(yè)企業(yè)受一次水用水指標(biāo)的限制，為滿足生產(chǎn)需要，將混合污水通過集成工藝實(shí)現(xiàn)污水再利用。原水：生活污水+煉鋼廢水+排污河水
處理規(guī)模：CMF72,000噸/天，RO50,000噸/天
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，微濾裝置、反滲透裝置均采用并聯(lián)運(yùn)行的方式，微濾裝置的水的利用率設(shè)計(jì)不小于94%，微濾裝置出水污染指數(shù)(SDI)小于3。反滲透裝置產(chǎn)水回收率不小于75%，初期總脫鹽率不小于97%，三年后脫鹽率不小于95%。
傳統(tǒng)生化工藝處理后，污水經(jīng)絮凝沉淀，進(jìn)入CMF系統(tǒng)處理，出水可直接回用于低端產(chǎn)品生產(chǎn)線，CMF后接RO除鹽后產(chǎn)水用于高端產(chǎn)品生產(chǎn)線的工藝用水。該項(xiàng)目由于進(jìn)水為復(fù)雜的混合污水，水質(zhì)波動較大，需要根據(jù)水質(zhì)變化情況對膜系統(tǒng)及時(shí)維護(hù)清洗。全部的生產(chǎn)用水供給，總體狀況良好，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜水體的循環(huán)再利用。2、MBR技術(shù)處理高氨氮味精廢水
味精廢水的特點(diǎn)是COD高，氨氮高。某味精企業(yè)，采用傳統(tǒng)工藝處理廢水難于達(dá)標(biāo)，同時(shí)由于水資源短缺制約企業(yè)的發(fā)展。通過采用MBR技術(shù)很好的解決了這一問題。
原水COD在4000-5000mg/L，氨氮在180-400mg/L，經(jīng)過UASB后，出水COD可以控制在500mg/L以下，氨氮略有上升，主要是在厭氧階段產(chǎn)生了氨化反應(yīng)。
由于氨氮濃度高，設(shè)置缺氧段，目的實(shí)現(xiàn)脫氮，同時(shí)通過反硝化補(bǔ)充部分硝化過程的堿度消耗。
MBR系統(tǒng)對COD、NH4-N處理效果可以看出，進(jìn)水氨氮濃度范圍195-420mg/L,出水氨氮可以控制在1mg/L以下。硝化效果非常理想。進(jìn)水COD在390-700mg/L范圍波動，產(chǎn)水COD平均65mg/L。
理論上MBR所用膜過濾精度與CMF一樣，實(shí)際檢測MBR出水SS幾乎為零，但是基于以下原因，MBR出水一般并不直接進(jìn)入RO：

(1)MBR工藝中膜所在溶液環(huán)境的污泥濃度通常7000-9000mg/L，生化池和膜池在室外，一旦大的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入造成膜破損會導(dǎo)致出水水質(zhì)下降，進(jìn)而增加反滲透膜污染的風(fēng)險(xiǎn)。
(2)由于產(chǎn)水總氮含量較高，產(chǎn)水管路中易滋生藻類，造成出水SDI保持在3以下有一定困難。因此在該項(xiàng)目中，在MBR之后采用CMF工藝作為RO預(yù)處理，脫鹽水回用于生產(chǎn)過程的循環(huán)冷卻用水。根據(jù)物料恒算，RO回收率控制在60%以內(nèi)，可以使各項(xiàng)排放水指標(biāo)(包括RO濃水)達(dá)到《味精工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB1319431-2004)。這樣處理后，既達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，又實(shí)現(xiàn)污水循環(huán)利用，節(jié)約了寶貴的水資源。
3、SMF工藝用于深度處理升級
采用絮凝沉淀加砂濾工藝處理污水二沉池出水，產(chǎn)水供工業(yè)和居住區(qū)作為中水使用，砂濾站的原有處理能力為3萬噸/天(6個(gè)砂濾池)。為提高中水水質(zhì)和供給量，擬采用SMF技術(shù)和設(shè)備對原有的砂濾工藝進(jìn)行改造。為此進(jìn)行了兩年多的SMF中式運(yùn)行試驗(yàn)，期間的試

驗(yàn)規(guī)模從2m3/h、12m3/h到70m3/h的24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明該工藝出水水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，測得的產(chǎn)水濁度﹤0.1NTU，SDI﹤3，細(xì)菌去除率>99.99%，全年噸水平均能耗不超過0.04度。
在充分試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對原有砂濾站實(shí)施了膜法改造，將原有的4個(gè)砂濾池改造成膜過濾池，利用砂濾站三分之二的構(gòu)筑物(處理能力2萬噸/天)擴(kuò)

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