中水石灰處理膜法脫鹽堵塞問題的調(diào)查

張 妙

北京沃特爾水工程有限責(zé)任公司,北京 100025

近些年來，水環(huán)境污染和水資源的缺乏，制約了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，因而污水的治理和資源化迫在眉睫，城市污水再生深度處理回用是解決這一問題的重要途徑，但回用于鍋爐補(bǔ)水時(shí)出現(xiàn)的膜堵塞問題應(yīng)因此設(shè)計(jì)人員于運(yùn)行的注意。

1 工程水處理簡介

現(xiàn)裝機(jī)容量：3×200mW+2×25mW。

地理環(huán)境：位于邯鄲市區(qū)內(nèi)東側(cè)，釜陽河下游之濱，取釜陽河水為供水水源。

水源：1998年工程改建時(shí)水源為邯鄲市東污水處理廠的城市二級(jí)中水（實(shí)際采用釜陽河水）水質(zhì)黑混惡臭，2004年邯鄲市西污水處理廠投運(yùn)，河水水質(zhì)略改善。東污水處理廠中第二條水管修通后可使用中水，至今用中水與河水的混合水。

設(shè)計(jì)總處理水量～2 940m3/h，其中循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水～2 400m3/h、鍋爐補(bǔ)充水～540 m3/h。

中水深度處理設(shè)備投運(yùn)日期：1998年9月17日。

用途：經(jīng)石灰處理的中水從投運(yùn)之始即作為循環(huán)冷卻水和鍋爐補(bǔ)充水。循環(huán)冷卻水直接補(bǔ)充水塔，鍋爐補(bǔ)充水經(jīng)過濾和兩級(jí)離子交換脫鹽后進(jìn)入系統(tǒng)（后增加UF和RO）。

中水石灰處理系統(tǒng)：

原設(shè)計(jì)為：

現(xiàn)運(yùn)行系統(tǒng)為

2 中水石灰處理系統(tǒng)與運(yùn)行

主要設(shè)備與技術(shù)參數(shù)：

澄清池：3×1000m3/h DCH-1000型泥渣接觸分離型中水石灰處理澄清池，直徑Φ24000mm，正常運(yùn)行出水濁度～2mg/l,最大負(fù)荷1200m3/h,排泥濃度3%～5%，出水安定性良好、水質(zhì)穩(wěn)定，集水槽內(nèi)部沉積垢量約＜1mm/a，殘余有機(jī)物去除率均約≥50%。

濾池：12×21m2GBKL-21型調(diào)節(jié)濾料深層濾池，為改進(jìn)型變孔隙過濾技術(shù)，設(shè)計(jì)允許進(jìn)水濁度20mg/l, 出水濁度＜2mg/l,最大負(fù)荷Q=250M3/H,濾層阻力～2MH2O，在水氣反洗強(qiáng)度16 L/m2.s不亂層不丟砂,周期長度≮24h,全自動(dòng)。

石灰制備：3×V=250m3D-SJF-250-I型粉石灰制備裝置，全密閉自動(dòng)調(diào)節(jié)，常年運(yùn)行無堵塞，無沉積，無結(jié)垢，無泄漏，環(huán)境良好，維護(hù)容易。

運(yùn)行狀況：

迄今投運(yùn)以來連續(xù)安全運(yùn)行11年，汽水系統(tǒng)水質(zhì)正常，循環(huán)水維持濃縮倍率N=2～2.5，各冷卻器換熱管（317L）未見腐蝕。

約在中水系統(tǒng)投運(yùn)2～3年后發(fā)現(xiàn)循環(huán)水PH大幅降低現(xiàn)象，最低達(dá)到pH=4.3，導(dǎo)致系統(tǒng)混凝土構(gòu)筑物和通流接觸材料的腐蝕。隨即在循環(huán)水中補(bǔ)加NaOH調(diào)整pH運(yùn)行約七八年，至循環(huán)水投加ClO2后停止。此間委托試驗(yàn)證實(shí)腐蝕是NH3-N進(jìn)入系統(tǒng)后轉(zhuǎn)化為NO3-N消耗水中堿度所致。

中水處理系統(tǒng)的改變：

原設(shè)計(jì)電解制氯基本沒有投運(yùn)，中水和循環(huán)水較長時(shí)間沒有殺菌，中間曾投加氯錠，現(xiàn)在循環(huán)水加二氧化氯。

有機(jī)高分子助凝劑計(jì)量由開始～0.3mg/L到膜系統(tǒng)運(yùn)行后逐漸減少，2006年約為0.08mg/L，至2007～2008年度平均為0.055mg/L，2008年7月基本停止至今。

3 膜裝置

第一套膜裝置 UF 4×27根Φ8”膜，出力Q=4×75m3/h=300m3/h, 10萬道爾敦，聚砜，每隔2h反洗和沖洗70s，反洗時(shí)不加殺菌劑（NaCLO）。

第 二 套 膜 裝 置 UF 4×14根 Φ8” 膜，長1.8m膜，Q=4×156m3/h=624m3/h，10萬道爾敦，聚砜，2005年10月使用至今。每隔30分鐘反洗和沖洗35s，反洗時(shí)加殺菌劑（NaCLO）。

4 膜裝置投入運(yùn)行后發(fā)生的污堵問題

膜系統(tǒng)投運(yùn)開始即出現(xiàn)膜的污堵問題，不斷清洗，UF膜嚴(yán)重?cái)嘟z而全部更換，但污堵問題仍然存在。UF和RO膜都有，RO膜藥物清洗也很頻繁。這種狀況不僅產(chǎn)水量下降，影響正常供水，而且生產(chǎn)管理非常緊張，生產(chǎn)成本增加，給運(yùn)行帶來很大困難。

4.1 還原劑的影響

第一套膜裝置投運(yùn)后在UF和RO即都發(fā)現(xiàn)有污物堵塞問題，清洗很困難。拆管查找在投加還原劑的區(qū)間管道上有大量粘稠附著物，當(dāng)時(shí)認(rèn)為這是產(chǎn)生污堵的主要原因，即停止投加還原劑至今，情況好轉(zhuǎn)。但是第二套膜的還原劑的投加一直延續(xù)至今，沒有發(fā)現(xiàn)管道和膜上如第一套膜同樣的問題。

對還原劑影響的分析。回用中水雖然經(jīng)過石灰深度處理，水中仍然存在相當(dāng)量的殘余有機(jī)物（包含可繁殖生物），加上多年加氯不正常，系統(tǒng)中已長時(shí)間沒有加氯，在設(shè)備管道里積存生物是必然的，UF僅在反洗時(shí)的短時(shí)間加氯，雖然可視為沖擊加氯，可以起到一定作用，這只限于反洗水所接觸到的部分，在連續(xù)投加還原劑的情況下，可以達(dá)到完全絕氧，為厭氧菌提供了良好的生存繁殖環(huán)境。

4.2 助凝劑的影響

為減輕UF與RO的污堵，也為了降低成本，多年前即開始降低助凝劑計(jì)量直至最后停加，澄清池出水濁度SS≥5mg/l。但是UF和RO膜的運(yùn)行工況變好。

4.3 清洗的影響

從2005年6月9日測定數(shù)據(jù)看出，UF的主要截留物主要是菌類，少量TOC和助凝劑殘余物，故清洗時(shí)依靠較大計(jì)量的殺菌劑，當(dāng)清洗液中添加10ppmNaClO時(shí)效果不好，增加計(jì)量到20～30ppm后基本可以清洗恢復(fù)。

5 歸納幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

中水石灰深度處理水后進(jìn)行膜脫鹽時(shí)會(huì)面臨污堵困難，導(dǎo)致影響正常供水。它與石灰深度處理的效果直接相關(guān)，尤其重要的是澄清池內(nèi)的反應(yīng)工況，即對有機(jī)物高的去除率和少的有害物質(zhì)的攜帶率。

1）對膜產(chǎn)生污堵的原因有：中水殘余有機(jī)物、細(xì)菌類生物、清水帶出的助凝劑（PAM）及其衍生物，對第一套UF和管道污堵的主要是（高效過濾帶來的）細(xì)菌類生物，從第二套UF和RO膜觀察到的污堵原因主要是助凝劑（PAM-包括AM等），助凝劑產(chǎn)生污堵的主要原因是聚丙烯酸鈣（CPA）；

2）石灰深度處理過程中的殺菌是必要的，本廠投加殺菌劑一直不足，系統(tǒng)中積存較多有機(jī)生物是容易發(fā)生問題的潛在因素；

3）澄清過程添加助凝劑對保證出水水質(zhì)和降低有機(jī)物有較大作用，不宜完全否定,可研究配制和投加方式和最優(yōu)投加量，如果深度處理澄清池不加助凝劑，應(yīng)研究改善水質(zhì)的辦法；

4）應(yīng)當(dāng)提高UF對非溶解物（主要是膠體級(jí)的有機(jī)物）去除率，起到對RO 膜更有效的保護(hù)作用，應(yīng)選用在保持膜面積和單位產(chǎn)水率不變下更小的微孔直徑（如＜2萬道爾敦）的膜；

5）UF藥清洗次數(shù)仍然偏多。應(yīng)當(dāng)改進(jìn)澄清池的運(yùn)行工況，提高對非溶解臺(tái)殘余有機(jī)物的去除率，以緩解UF膜負(fù)荷。

[1]魯欣南，章春生.城市中水回用于火電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].能源環(huán)境保護(hù)，2010，24(2)：42-44.

[2]張躍林，王俊紅.城市污水深度處理回用于電廠循環(huán)水[M].城市建設(shè)，2011.

[3]王學(xué)松.膜分離技術(shù)及其應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，1994.

[4]方道斌，郭睿威，哈潤華，等.丙烯酰胺聚合物[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006.