膜處理技術(shù)在新水處理站擴(kuò)建工程中的應(yīng)用分析

李彥春

（森森環(huán)保工程有限公司廣東東莞523112）

膜處理技術(shù)在新水處理站擴(kuò)建工程中的應(yīng)用分析

李彥春

（森森環(huán)保工程有限公司廣東東莞523112）

膜處理技術(shù)作為一種新型生物處理技術(shù)，近年來(lái)在水處理站得到了廣泛的應(yīng)用。新水處理站在實(shí)施擴(kuò)建的過(guò)程中，膜處理技術(shù)也將發(fā)揮重要的作用，文章對(duì)膜處理技術(shù)的特定進(jìn)行分析，探討了膜處理技術(shù)在新水處理站擴(kuò)建工程中的應(yīng)用方式。

膜處理技術(shù)；新水處理站；擴(kuò)建工程

膜處理技術(shù)的應(yīng)用主要是為了除去水中的鹽分，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前該技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于純水的制造和水的深度處理。膜分離技術(shù)是一種利用膜的透過(guò)性將水中的離子和雜質(zhì)進(jìn)行分離的技術(shù)。當(dāng)前，膜處理技術(shù)主要應(yīng)用于超純水的提取和純水的制備，解決了傳統(tǒng)工藝所面臨的諸多問(wèn)題。膜處理技術(shù)在水處理站中也得到了廣泛的應(yīng)用，為水處理工業(yè)貢獻(xiàn)了很大的力量。隨著水需求量的不斷增加，水處理站也面臨著擴(kuò)建等問(wèn)題，如何在水處理站擴(kuò)建工程中運(yùn)用膜處理技術(shù)，成為水處理人員所要思考的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 膜處理技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 膜處理技術(shù)的應(yīng)用原理

膜處理技術(shù)是一種結(jié)合了生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)的新型水處理方式，該種技術(shù)能夠利用分離設(shè)備將水中的大分子物質(zhì)和活性污泥加以阻攔，減少過(guò)濾的步驟。利用反應(yīng)器可以完成對(duì)污泥停留時(shí)間的控制，難降解的大分子物質(zhì)也會(huì)不斷的完成反應(yīng)。當(dāng)前，膜處理技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域和污水凈化領(lǐng)域已經(jīng)成為一種不可缺少的重要技術(shù)，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

1.2 膜處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在膜處理技術(shù)的應(yīng)用中，膜組件代替了傳統(tǒng)的二沉池，這就使固液分離能夠更加高效的進(jìn)行。同時(shí)膜處理技術(shù)也克服了傳統(tǒng)工藝中水質(zhì)穩(wěn)定度差、污泥易膨脹等問(wèn)題，提高了污水處理的效率。污水處理技術(shù)的有點(diǎn)可以從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)出來(lái)：（1）該技術(shù)能夠高效的完成固液分離，保證了水質(zhì)的穩(wěn)定，應(yīng)用該技術(shù)處理的水質(zhì)能夠達(dá)到國(guó)家A級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。（2）該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)再生水的回收，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展創(chuàng)造了條件。（3）該技術(shù)能夠降解工業(yè)廢水中的有機(jī)物，克服了傳統(tǒng)工藝的局限性。（4）該技術(shù)所應(yīng)用的生物反應(yīng)器能夠保證微生物的濃度，且容積的負(fù)荷較高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間的合理利用。（5）該技術(shù)能夠保證微生物的生長(zhǎng)繁殖，提高了系統(tǒng)的有效作用率。

2 膜處理技術(shù)在新水處理站擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

2.1 技術(shù)運(yùn)用

新水處理站擴(kuò)建工程中，可運(yùn)用超濾技術(shù)和一級(jí)反滲透技術(shù)來(lái)生產(chǎn)脫鹽水，再應(yīng)用二級(jí)反滲透技術(shù)將脫鹽水凈化為除鹽水，除鹽水在經(jīng)EDI處理后可成為精除鹽水。這就形成了一種“超濾+EDI+反滲透”的膜處理技術(shù)。其基本流程為：一次水過(guò)濾-換熱器-過(guò)濾器-超濾膜-加壓泵-保安過(guò)濾器-高壓泵-一級(jí)反滲透裝置-脫鹽裝置-加壓泵-保安過(guò)濾器-高壓泵-二級(jí)反滲透裝置-除鹽裝置-加壓泵-EDI裝置-精除鹽裝置-水泵-供水點(diǎn)。

2.2 工程設(shè)計(jì)

以黃河為例，由于黃河水源在每年的1～3月時(shí)水質(zhì)較為渾濁，CODMn、色度、溫度均較低，水質(zhì)具有明顯的低溫低濁特征。在4～7月期間，黃河迎來(lái)了枯水期，在這一階段水質(zhì)的CODMn、色度、溫度均較高，水處理的難度也相對(duì)較大。在8～10月時(shí)黃河迎來(lái)了枯水期，在這一階段水質(zhì)的渾濁度較高，但CODMn、色度均較低，這一階段的水質(zhì)屬于高濁水。在12月時(shí)，水質(zhì)的渾濁度和溫度均較低，但CODMn相對(duì)較高，這一階段水的處理難度較大。在以往的水處理工作中，多使用活性炭來(lái)對(duì)污水進(jìn)行處理，但由于活性炭的吸附力度較小，很容易出現(xiàn)飽和，往往達(dá)不到水處理的客觀要求，經(jīng)活性炭處理后，很容易出現(xiàn)CODMn超標(biāo)的現(xiàn)象。在黃河水處于低溫時(shí)期時(shí)，其對(duì)反滲透膜和超濾膜的出水量會(huì)有一定的影響。當(dāng)水中的鈉離子濃度達(dá)到150mg/L～314mg/L，氯離子的濃度達(dá)到100mg/L～290mg/L時(shí)，使用反滲透膜進(jìn)行過(guò)濾很容易造成鈉鉀離子的泄露，電導(dǎo)率難以得到保證。研究顯示，在超濾膜系統(tǒng)中加入板式換熱器能夠起到加熱低溫水的作用，保證了超濾膜的出水量，解決了CODMn超標(biāo)的問(wèn)題。在提取精制鹽的過(guò)程中加入EDI系統(tǒng)能夠使氯離子的含量保持在正常的范圍。

2.3 超濾膜取代活性炭

將活性炭應(yīng)用于水處理的過(guò)程中雖然能夠起到一定的過(guò)濾效果，但隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，活性炭的過(guò)濾作用會(huì)受到很大的抑制，其自身也會(huì)成為主要的污染源。因此必須要建立反滲透膜預(yù)處理系統(tǒng)，以此來(lái)取代活性炭的應(yīng)用。超濾膜的應(yīng)用能夠使預(yù)處理水達(dá)到反滲透膜的要求，為水的進(jìn)一步過(guò)濾提供了必要的條件。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要對(duì)其進(jìn)行短期清洗和長(zhǎng)期清洗，在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后要對(duì)其進(jìn)行短期清洗工作，保證膜的透過(guò)性。在系統(tǒng)運(yùn)行4個(gè)月后，要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期清洗，此次清洗為化學(xué)清洗，去除水中的膠體、細(xì)菌和有機(jī)物，保證出水的SDI在4以內(nèi)，保證濁度在0.3NTU以內(nèi)。超濾膜工藝具有如下優(yōu)勢(shì)，（1）該技術(shù)能夠有效去除大分子的有機(jī)物，解決了普通過(guò)濾工藝所面臨的重大問(wèn)題。（2）黃河水的水質(zhì)具有很大的穩(wěn)定性，出水可保持在CODMn＜1.5mg/L，SDI＜4的范圍內(nèi)，減少了反滲透裝置發(fā)生堵塞的次數(shù)，在系統(tǒng)運(yùn)行4個(gè)月后對(duì)其實(shí)施清洗即可。這也是反滲透膜的應(yīng)用時(shí)間得以延長(zhǎng)，降低了工程的投資。（3）反滲透技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保的特點(diǎn)，能夠?qū)⑺械闹齽⑿跄齽┑扔泻ξ镔|(zhì)徹底清除。（4）超濾膜具有良好的穩(wěn)定性和抗菌能力，相對(duì)于其它的處理工藝能夠發(fā)揮出更大的作用。

2.4 兩級(jí)反滲透技術(shù)

在水處理過(guò)程中，采用兩級(jí)反滲透技術(shù)如圖1，即一級(jí)、二級(jí)并用的反滲透技術(shù)。在具體應(yīng)用中，可將一段與二段按照10:5的比例進(jìn)行排列。具體做法為選用一級(jí)反滲透裝置4套，裝置的產(chǎn)水量要達(dá)到70m3/h，回收率要達(dá)到75%，脫鹽率要達(dá)到97%以上。選用二級(jí)反滲透裝置2套，裝置的單套產(chǎn)水量要達(dá)到70t/h，回收率要達(dá)到85%，脫鹽率要達(dá)到97%。

圖1 反滲透技術(shù)

2.5 EDI取代混床

在除鹽的過(guò)程中，要使用一級(jí)除鹽加混床的方式來(lái)進(jìn)行。研究表明，這種工藝具有出水優(yōu)良、水質(zhì)穩(wěn)定、交換終點(diǎn)明確、出水電導(dǎo)率上升較快等特點(diǎn)，能夠保證失效的監(jiān)控。但該種技術(shù)也有其自身的缺點(diǎn)，其缺點(diǎn)為再生劑的運(yùn)用量大、樹(shù)脂層的利用率較低、樹(shù)脂易遭到破壞、樹(shù)脂補(bǔ)充量較大，樹(shù)脂再生的過(guò)程十分復(fù)雜，在樹(shù)脂再生的過(guò)程中要現(xiàn)將陰陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)行分離，再分別對(duì)兩種樹(shù)脂清洗和再生，所需時(shí)間較長(zhǎng)。目前，混床技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，但由于其應(yīng)用成本相對(duì)較高，維護(hù)工作較為復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中還面臨著很多的困難。對(duì)于本次研究來(lái)說(shuō)，精除鹽水要達(dá)到氯離子濃度小于0.1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，出水量要達(dá)到7t/h的標(biāo)準(zhǔn)，如果將混床技術(shù)應(yīng)用于精除鹽水的處理中，不僅需要多臺(tái)設(shè)備，還需要大量的再生酸和堿中和設(shè)備來(lái)作為技術(shù)的支撐，投資過(guò)大，可見(jiàn)在實(shí)際操作中應(yīng)用這種技術(shù)并不合理。

在水的精除鹽處理中，可使用EDI取代混床。EDI電滲析、電化學(xué)再生和離子交換的結(jié)合體，在的精除鹽處理中能夠發(fā)揮極大的作用。在EDI完成水處理的過(guò)程中，由電極極化所產(chǎn)生的氫離子和氫氧離子能夠與離子能交換劑一同完成連續(xù)再生，減少了酸堿化學(xué)單獨(dú)再生的操作。在此過(guò)程中，只需要使用加壓泵將經(jīng)過(guò)除鹽處理的水打入到EDI模塊中即可，濃度過(guò)高的水還可被回收再利用，大大降低的制水成本。在具體設(shè)計(jì)中，可使用兩套EDI，單套的出水量要達(dá)到7.5m3/L，回收率要達(dá)到90%以上。

2.6 經(jīng)濟(jì)效益分析

從技術(shù)的選擇上來(lái)看，膜處理技術(shù)、EDI技術(shù)、離子交換技術(shù)的應(yīng)用為工程的建設(shè)節(jié)省了大量的資金，這些技術(shù)具有占地空間小、運(yùn)行成本少等特點(diǎn)，將技術(shù)運(yùn)用于水處理的工作中，大大降低了工作的復(fù)雜性，提高了水處理的效率。由于膜處理技術(shù)能夠起到全面過(guò)濾水中雜質(zhì)的作用，降低了水質(zhì)受到二次污染的概率。由于黃河水質(zhì)的特點(diǎn)，至技術(shù)實(shí)施過(guò)程中無(wú)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)于頻繁的清理，降低了成本的投入，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

從水處理站的建設(shè)上來(lái)說(shuō)，水站的規(guī)模一般較大，所需的設(shè)備較多，膜處理技術(shù)的應(yīng)用即減少了單個(gè)設(shè)備的投入，也減少了工程的總投入，且水站的規(guī)模越大，其節(jié)省的資金越多，獲得的效益也就越多。

從技術(shù)的發(fā)展上來(lái)看，近年來(lái)，膜處理技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和污水的處理中，應(yīng)用的范圍也在不斷的擴(kuò)大，新的技術(shù)不斷的笨哦研發(fā)出來(lái)，為水處理工作的進(jìn)行帶來(lái)了嶄新的發(fā)展空間。新技術(shù)的研發(fā)不僅是為了提升工作的效率，也是為了在最大程度上節(jié)約運(yùn)行的成本。在未來(lái)幾年中，膜技術(shù)和膜處理技術(shù)都將得到更好的發(fā)展，使水處理工作能夠更好的開(kāi)展。

3 結(jié)語(yǔ)

膜處理技術(shù)作為一種新型水處理方式，能夠利用分離設(shè)備將水中的大分子物質(zhì)和活性污泥加以阻攔，減少過(guò)濾的步驟。當(dāng)前，膜處理技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域和污水凈化領(lǐng)域已經(jīng)成為一種不可缺少的重要技術(shù)。在具體應(yīng)用中，可以采用“超濾+EDI+反滲透”的膜處理技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理。運(yùn)用超濾膜取代活性炭、實(shí)施兩級(jí)反滲透技術(shù)、EDI取代混床，使膜工藝能夠在污水處理工作中發(fā)揮更大的作用。應(yīng)用膜技術(shù)不僅能夠減少資金的投入，也能提升處理的效率。可以說(shuō)該技術(shù)的應(yīng)用為水處理工作提供了更大的空間。

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李彥春（1984—），內(nèi)蒙古赤峰市人，湘潭大學(xué)，中級(jí)職稱，從事環(huán)保工程工作。