管式膜在濃水軟化中的應用

馮艷玲 梁靜

摘 要：本文介紹了管式膜在某電廠濃水軟化中的應用情況，工程采用化學藥劑軟化+TMF膜過濾的軟化處理工藝，介紹了工藝流程、管式膜系統以及運行效果，并對工程存在的問題進行分析。

關鍵詞：濃水軟化;管式膜

0 前言

某電廠廢水水源是礦井疏干水及其他廠區廢水經RO濃縮處理的反滲透濃水，采用了化學加藥軟化+TMF膜過濾+膜濃縮后續處理的處理工藝。該水質的特點是鹽分、硬度及堿度高，且水量大，無法直接回收利用，需要進一步進行濃水減量化。傳統的處理工藝一般是先化學加藥使鈣鎂離子形成不溶物，然后用澄清池做固液分離，澄清池上清液用多介質過濾器做預過濾處理，隨后再經保安過濾設備之后，采用中空纖維超濾做進一步除濁處理，最后進入回收反滲透系統進行脫鹽，其產水回到主系統中。整個處理工藝流程長、可靠性低、投資大、占地面積大、運行成本高?；瘜W藥劑軟化+TMF膜過濾的軟化處理工藝，流程大大縮短。并且經一次性加藥反應之后，通過過濾分離就可將鈣、鎂、鋇、鍶和二氧化硅這些無機致垢成分降至極低的程度，有效保護后續的回收反滲透單元，并大大提高其回收率。其中管式膜是本處理工藝的最關鍵部分，承擔著取代沉淀池做固液分離和向后端回收反滲透裝置輸送合格進水的雙重功能。

1 工藝流程

廢水流入反應槽，在第一反應槽內添加碳酸鈉、氯化鎂等藥劑，進行pH粗調，調整到大約8.5，形成碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀物，同時氫氧化鎂攜帶二氧化硅形成共沉淀。此外根據實際情況，有時可能還需要添加一定量次氯酸鈉用于抑制微生物滋生;然后廢水流入第二反應槽，繼續補充添加藥劑（液堿或石灰和碳酸鈉），對pH進行精調，提升到10.5-11.0，使得碳酸鈣和二氧化硅進一步沉淀。兩級反應槽分別進行機械攪拌和pH監控。經過反應后的水（含有反應生成的懸浮固體）溢流到管式膜的濃縮槽內，再用循環泵輸送到管式膜進行固液分離。此時大流量的水在廢水濃縮槽和管式膜之間循環，而部分膜透過水（等同于輸入的水量）則送往中間過濾水槽短期貯存，將pH回調到中性之后部分作為反滲透的進水，在反滲透系統內做進一步的脫鹽處理。管式微濾膜的濃縮液繼續回到濃縮槽內，再進行下一次循環。同時，管式膜還產生一定量的濃縮液（污泥），需要送往污泥脫水系統，經過板框壓濾機脫水之后，脫水泥餅委外處理或直接填埋，脫離水則回流到系統前端再次處理。

2 管式膜系統

管式膜系統由濃縮水池、管式膜和其他配套設備組成。濃縮水池可接收不斷被管式膜濃縮的污水，保持污泥濃度達到最佳狀態。管式膜裝置包含膜組件、反洗水緩沖柱、清洗水箱、沖洗水箱、進水泵、清洗泵以及環氧層鋼架等。管式膜裝置是由1至6列膜列并排連接成為一臺膜裝置，進水通過母管向支管配水的方式分別流入各個膜列，各個膜列的回流水通過支管匯集到母管流回濃縮水箱，各膜列的產水也通過支管到母管的收集流向產品水箱。每一個膜列由1至12支的膜組件串連成，進水從第一支膜組件的膜管內流入，從最后一支膜組件的膜管內流出，回流到濃縮水箱，透過膜的過濾水從流經的每一支膜組件的產水口流出。膜組件按膜管數量分為1芯、4芯、5芯、10芯、13芯、15芯、37芯;按膜截流孔徑分為0.5um、0.1um、0.05um;按支撐層材質分為PE、PVDF;按膜殼材質分為：CPVC、UPVC，在實際應用中根據不同水質狀況，選擇不同的膜型號。

管式膜的結構是膜被澆鑄在多孔材料管的內部。含被過濾物質（固體）的水流透過膜后，再透過多孔支撐材料，進入產水側（水被凈化）。被膜截留的固體顆粒在水流的推動下，不會停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的沖刷作用，避免污染物在膜表面停留。管式微濾是一種錯流過濾、壓力驅動的膜分離技術，用于除去水中亞微米級和更大的懸浮固體顆粒，可達到非常好的出水水質，利用微孔的膜把廢水中的沉淀物分離出來，它不需要沉淀物粒徑足夠大和比重足夠大，所以當把物質從溶解狀態轉化為不溶狀態后，它是一種更有效的分離方法。

與普通的中空纖維超濾不同，管式膜可以承受很高的污泥濃度（2-5%），和極高的pH值，在pH為強堿性的條件下也能正常穩定的工作。又不同于傳統的傳統的沉淀分離工藝，首先管式過濾的固液分離工藝的濾過液濁度已足夠低，可直接送往后續處理系統（反滲透或蒸發器）而不需要任何進一步的除濁設施;其次不需要添加絮凝劑。在傳統工藝中，正因為固液分離階段需要添加絮凝劑，給后續的中空纖維超濾和反滲透等設備帶來極大的麻煩（難以恢復的污堵，和斷絲導致的難以預期的RO進水水質）;第三則是無需過量的藥劑投加，因此既不會產生過多的污泥，又不會向系統帶入過量的離子負荷。

3 運行效果

系統安裝完畢后，進行調試，調試期間設備運轉正常，下表為168小時試運行時監測的濃水水質以及管式膜產水水質。數據取每日的平均值。

濃水池水源為礦井疏干水及其他廠區廢水經RO濃縮處理的反滲透濃水，水質變化大。由調試試運行期間水質報表可以看出，第二反應槽PH提升的越高，硬度去除率越大，但是堿度亦會隨之增加，將PH控制在11.4時，堿度變化不大，硬度去除率亦可達到96%。

4 結論

反滲透系統因其一系列優越性在30年內基本取代了傳統的離子交換技術，成為目前最主流的初級脫鹽工藝。但隨著水資源日益緊張，水的回收工藝越來越受重視，其中比例很大的一塊就是反滲透系統中約1/4的濃水回收問題?；瘜W藥劑軟化+TMF膜過濾的軟化處理工藝，可以直接對反滲透濃水進行有效的硬度、堿度、硅垢的去除，進而利用回收反滲透做脫鹽處理，脫鹽后產水可納入到主系統中。這種工藝能將系統回收率從75%提升到95%左右（視實際情況而定），大大減少了濃水排放，具有較好的應用推廣前景。

參考文獻：

[1]董運文，程新燕.管式微濾膜在高鹽水零排放預處理中的應用[J].煤炭加工與綜合利用，2020（5）：59-66.

[2]王詩琴，喻江.管式微濾膜軟化污水加藥量研究與分析[J].清洗世界，2019（9）：25-29.

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