微生物去除效果好 有效控制膜污染
發(fā)布時(shí)間：2023-12-22 瀏覽:7次
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【中國環(huán)保在線 技術(shù)前沿】污水處理廠采用膜系統(tǒng)運(yùn)行效果如何？本文對已經(jīng)投運(yùn)4年的壓力式膜系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行詳細(xì)解讀，包括工藝流程及出水水質(zhì)，膜系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及情況概況，膜系統(tǒng)長期運(yùn)行情況和膜系統(tǒng)運(yùn)行成本分析。
膜系統(tǒng)：微生物去除效果好 有效控制膜污染
杭州清泰水廠壓力式膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)總凈產(chǎn)水量30萬m3/d，采用壓力式中空纖維膜。通過對已經(jīng)投運(yùn)近4年的水廠長期運(yùn)行效果的研究，總結(jié)了整個(gè)處理工藝的凈水效果，膜系統(tǒng)運(yùn)行中的電耗、藥耗以及長期運(yùn)行中跨膜壓差、滲透率的變化。
1 水廠工藝流程及出水水質(zhì)
清泰水廠膜過濾深度處理系統(tǒng)采用壓力式中空纖維膜，全系統(tǒng)設(shè)計(jì)總凈產(chǎn)水量30萬m3/d，由主過濾系統(tǒng)和水回收系統(tǒng)組成。
主過濾系統(tǒng)由2套完全獨(dú)立的子過濾系統(tǒng)組成，2套主過濾(分別稱為1#和2#)系統(tǒng)共18列膜架，每天凈產(chǎn)水29.5萬m3，設(shè)計(jì)通量為100 L/(m2˙h)，采用死端過濾；水回收系統(tǒng)(稱為3#)共2列膜架，負(fù)責(zé)主系統(tǒng)清洗水的回收過濾，每天凈產(chǎn)水5000m3/d，設(shè)計(jì)通量為56 L/(m2˙h)，采用錯(cuò)流過濾，錯(cuò)流的比例為10%。
工藝流程見圖1。經(jīng)過近4年的運(yùn)行，整個(gè)工藝流程進(jìn)出水水質(zhì)見表1。
從運(yùn)行結(jié)果可以看到，膜系統(tǒng)對濁度和微生物有很好的去除效果，出水的濁度平均在0.02 NTU，出水的總大腸菌群<1 MPN/100 mL，大大提高了出水的微生物安全性。但是膜系統(tǒng)對有機(jī)物和氨氮去除很少，有機(jī)物和氨氮主要在炭砂濾池得到去除。
2 膜系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及情況概況
清泰水廠采用的膜參數(shù)見表2。
膜系統(tǒng)于2013年4月開始安裝，8月完工，2013年底通過性能測試，轉(zhuǎn)入正式產(chǎn)水階段。膜系統(tǒng)運(yùn)行中，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，在一定的產(chǎn)水量下，其跨膜壓差不可避免會(huì)增長。因此，如何在跨膜壓差增加后，通過清洗恢復(fù)到原來的狀況是運(yùn)行中首先要考慮的問題。清泰水廠在運(yùn)行中，通過3種清洗來盡量減緩膜污染，保持運(yùn)行的長期穩(wěn)定。
首先，每30 min進(jìn)行一次物理清洗，每次清洗的時(shí)間為60 s的氣水聯(lián)合反洗和30 s的正沖。氣水聯(lián)合反洗時(shí)，反洗水流量和空氣流量均為300 m3/h。
其次，每2天進(jìn)行一次EFM清洗(維護(hù)性化學(xué)清洗)。EFM清洗采用400 mg/L的NaClO溶液，清洗循環(huán)持續(xù)時(shí)間為30 min。
然后，每35 天進(jìn)行一次CIP清洗(在線清洗)。CIP清洗分堿洗和酸洗，其中堿洗為1% NaOH+1 000 mg/L NaClO混合溶液，循環(huán)時(shí)間120 min。酸洗為2%的檸檬酸溶液，循環(huán)時(shí)間為120 min。
經(jīng)過近4年的實(shí)踐，上述3種清洗方式有效地控制了膜污染，使得膜系統(tǒng)一直能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。
3 膜系統(tǒng)長期運(yùn)行情況
3.1運(yùn)行中TMP的變化
一般膜系統(tǒng)有兩種運(yùn)行方式，即恒流過濾或恒壓過濾。恒流過濾狀態(tài)下，通過考察壓力變化，可以掌握膜的運(yùn)行情況；恒壓過濾狀態(tài)下，通過考察流量的變化，可以掌握膜的運(yùn)行狀態(tài)。隨著城市改造進(jìn)程中屋頂水箱的取消，杭州市各水廠的時(shí)變化系數(shù)明顯增大，受水廠清水池調(diào)節(jié)容積(約為10%)的限制，實(shí)際水廠運(yùn)行中，既不是恒流過濾，也不是恒壓過濾。運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，膜的運(yùn)行壓力和流量隨時(shí)都在變化，因此，為了使數(shù)據(jù)更有可比性，選取同樣運(yùn)行通量下，膜的TMP進(jìn)行分析比較。圖3為膜系統(tǒng)投運(yùn)3年來，每次CIP清洗前后同通量時(shí)的運(yùn)行情況。
從圖3中可以看出，總體來看，TMP在冬季與夏季期間呈現(xiàn)有規(guī)律的升高和降低的趨勢，冬季高夏季低。CIP清洗前TMP變化范圍在49——88 kPa，平均TMP為62 kPa，清洗后TMP變化范圍在 44——61 kPa，平均TMP為51 kPa，平均每次下降值為11 kPa。
3.2運(yùn)行中滲透率的變化
運(yùn)行中，除了要關(guān)注實(shí)際TMP的增長情況，還要關(guān)注每一次清洗后，膜性能的恢復(fù)情況。為了消除溫度和運(yùn)行通量不同等因素的影響，選取相同運(yùn)行通量下的滲透率來進(jìn)行比較(見圖4)。
從圖4中可以看出，3年中，CIP清洗前的滲透率變化范圍在1.189——1.579 L/(m2˙h˙kPa)，平均為1.358 L/(m2˙h˙kPa)。CIP清洗后的滲透率變化范圍在1.495——1.987 L/(m2˙h˙kPa)，平均為1.687 L/(m2˙h˙kPa)。滲透率隨著季節(jié)有規(guī)律地波動(dòng)，一般在冬季較高，夏季較低。
為了更好地衡量清洗對膜的恢復(fù)效果，將膜次清洗后，通量為80 L/(m2˙h)時(shí)的初始滲透率值1.88 L/(m2˙h˙kPa)作為比較標(biāo)準(zhǔn)，以后每次清洗后的滲透率值都與該值進(jìn)行比較，用來衡量膜的恢復(fù)性能。結(jié)果見圖5。
從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，在長期運(yùn)行過程中，膜的滲透恢復(fù)率呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，且一直維持在較高水平，說明膜污染得到有效的控制。膜的滲透恢復(fù)率在79.5%——105.7%波動(dòng)，平均為89.4%。初有3次的恢復(fù)率超過了100%，可能是因?yàn)榇蜟IP清洗后，膜的性能沒有徹底恢復(fù)，而在后面幾次得到了徹底的恢復(fù)。
同時(shí)，從圖5中也可以發(fā)現(xiàn)，滲透恢復(fù)率隨著溫度的升高，有所降低。這可能與滲透率計(jì)算過程中，修正系數(shù)的值有關(guān)。也可能與季節(jié)溫度不同時(shí)，膜受的污染不同有關(guān)，在溫度低的季節(jié)，膜受的污染比較容易恢復(fù)，而在溫度高的季節(jié)，膜受的污染不容易恢復(fù)。
4膜系統(tǒng)運(yùn)行成本分析
在膜運(yùn)行過程中，藥劑主要用于化學(xué)清洗。堿洗用的是10%的次氯酸鈉溶液以及氫氧化鈉溶液，酸洗用的是檸檬酸。根據(jù)原設(shè)計(jì)，在清洗廢液的中和過程中，需用亞硫酸氫鈉對次氯酸鈉進(jìn)行還原，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)并不需要使用，因此，實(shí)際并沒有用到亞硫酸氫鈉。膜系統(tǒng)投運(yùn)后，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，其藥耗為0.006元/m3。
經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，電耗為0.068 9 kW˙h/m3(合同簽訂值0.071 5 kW˙h/m3)，電費(fèi)按照0.8元/(kW˙h)計(jì)算，則電耗為0.056元/m3。膜系統(tǒng)總運(yùn)行費(fèi)用為0.062元/m3，其中電耗占90.32%，藥耗只占9.68%?？梢?，膜系統(tǒng)大的運(yùn)行費(fèi)用在電費(fèi)。
5 結(jié)語
(1)膜系統(tǒng)長期運(yùn)行結(jié)果表明，膜對有機(jī)物和氨氮基本沒有去除效果，但是對濁度和微生物具有很好的去除效果，其出水濁度平均在0.02 NTU，出水大腸菌群數(shù)<1 MPN/100 mL。
(2)膜系統(tǒng)采用氣水聯(lián)合反洗并結(jié)合EFM清洗及CIP清洗，有效地控制了膜污染，系統(tǒng)運(yùn)行近4年來，跨膜壓差、滲透率等主要控制指標(biāo)均沒有明顯上升。
(3)膜系統(tǒng)運(yùn)行中，總運(yùn)行費(fèi)用為0.062元/ m3，其中電耗占90.32%，藥耗只占9.68%。
原標(biāo)題：給水排水 |30萬噸/天，4年，大型壓力式膜系統(tǒng)長期運(yùn)行效果
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