新型超滤技术在净水厂的应用

第38卷第3期华电技术Vol．38No．32016年3月HuadianTechnologyMar．2016新型超滤技术在净水厂的应用叶书荣，冯暨伟(华电水务控股有限公司，北京100160)摘要:介绍了超滤技术的特点，结合漯河某净水厂项目，对比了压力式超滤系统和浸没式超滤系统的膜组件参数、建设成本及运行成本等，确定压力式超滤膜系统可以长期维持较高膜通量运行，较浸没式超滤系统更具技术、经济优势。最后指出，在净水厂采用“混凝沉淀+超滤”的新型短流程工艺，应优先选择铁盐混凝剂，严格控制沉淀池出水的混凝剂和助凝剂残余量。关键词:净水厂;自来水;超滤膜;压力式超滤系统;浸没式超滤系统中图分类号:TU991．2文献标志码:B文章编号:1674－1951(2016)03－0014－03收稿日期:2016－02－23;修回日期:2016－03－160引言随着社会经济的高速发展，人民生活水平日益提高，城市饮用水水质要求更加严格，供水保证率和供水安全度将会不断提高，尤其是体现感官性状、一般化学指标以及微生物含量等综合情况的浊度指标日趋严格。超滤技术是第3代饮用水处理工艺，其产水浊度低且稳定，可以有效去除水中的微生物，极大地提高饮用水的生物安全性。漯河某净水厂是一座采用超滤技术新型工艺路线的现代化自来水工厂，水厂水源为南水北调中线工程水源，工程处理规模2．5万t/d，采用“高密度沉淀池+外压式超滤”的新型短流程工艺，投资费用低，产水水质能满足国家标准。1超滤技术的特点具备“安全保障、运行稳定、成本经济”特点的自来水技术才是值得大力推广实施的技术。长久以来，自来水厂都是采用传统的净水处理工艺，即“混凝+沉淀+过滤+消毒”。传统工艺在工艺路线和形式上的选择都已十分成熟，但其抗冲击负荷小，当来水水质波动，特别是短时高浊度的原水冲击对产水水质影响较大时，会直接导致产水水质不合格。我国对饮用水的安全十分关注，在已全面实施的GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》中提出了106项污染物控制指标，其中对贾第鞭毛虫(直径为5～15μm)和隐孢子虫(直径为3～5μm)的去除要求是首次提出。传统砂滤池的过滤精度无法满足对“两虫”的去除要求，因此，新的过滤技术需要引入传统的自来水行业中。超滤膜的过滤孔径小于0．1μm，可绝对去除“两虫”。超滤技术已被工程用户广泛接受，是一种成熟可靠的过滤技术，主要应用于反渗透前的预处理，具备产水水质和水量稳定、自动化程度高、运行状态稳定的特点，可以很好地满足后段工艺的需要，在电厂和回用水项目上得到广泛应用。国外已有采用超滤技术稳定运行的自来水厂，超滤的出水水质明显高于我国的生活饮用水卫生标准，其产水水质一般能满足以下要求:悬浮物(SS)质量浓度≤1mg/L，浊度≤0．1NTU，细菌去除率≥99．99%［1］。目前，用水量的需求在不断增加，但自来水厂附近可能已无可供使用的土地，超滤技术所需占地面积是传统过滤技术所需占地面积的一半，节省土建费用;另外，随着超滤膜成本的降低，超滤技术应用在市政自来水处理，将会体现其“技术先进、水质稳定、节省空间、经济高效”的优点。与传统水处理工艺相比，超滤工艺更能确保饮用水水质的安全，并且具有绿色、高效、节能、工艺简便、过程易控制等优点，是新一代饮用水净化工艺的较佳选择。截至2013年，我国采用膜处理工艺的净水厂运行规模已超过338．91万m3/d，多年的研究和工程实践使其技术更加成熟、系统投资和成本逐年降低，运行管理经验逐渐丰富。2压力式超滤及浸没式超滤形式比选漯河某净水厂项目设计过程中，业主方根据下游用户需求确定了采用超滤技术作为净水厂的主要技术路线，并调研了目前国内超滤工艺应用于市政给水的新建项目，主要有两种实现途径，一种是成套机架设备形式的压力式超滤路线，另一种是采用土建膜池结构的负压抽吸浸没式超滤路线，对于采用哪种超滤形式，对比分析如下。第3期叶书荣，等:新型超滤技术在净水厂的应用·15·2．1超滤膜组件参数对比在超滤系统运行过程中，外界需提供一定的压力或吸力作为驱动力，驱动力大于膜过滤的总阻力才能顺利产水。超滤膜作为过滤材料存在极限通量，即当膜表面形成凝胶层后，若再增加超滤压力，则会出现凝胶层厚度增加而溶剂通量不增加的现象，这是由于增加的压力差被凝胶层阻力所抵消，这时的渗透通量为极限通量［2］。超滤膜在低通量运行时，水流流速较小，膜通量符合达西公式［3］J=ptm/(μFt)，式中:J为膜通量;ptm为膜两侧的压差;μ为水的黏度;Ft为膜过滤的总阻力。膜过滤的总阻力包括膜自有阻力、可逆膜表面污染物累积阻力和不可逆污染累积阻力，其中:膜自有阻力由膜材质亲水性、孔径大小、孔隙率、膜断面结构等特性所决定，可逆膜表面污染物累积阻力可采取日常气洗、反洗及化学清洗方式去除。超滤系统一般在恒流或恒压模式下操作