壓力式超濾膜處理工藝技術(shù)的工程應(yīng)用

嚴(yán)偉嬋

（廣州市自來水公司，廣東廣州 510300）

1 工程背景

南方某水廠建于1992年，設(shè)計(jì)規(guī)模為30萬m3/d，采用網(wǎng)格絮凝-平流沉淀池和氣水反沖普通快濾池。由于公司供水格局變化，該廠的供水量呈增長趨勢，為此，2008年，該水廠對反應(yīng)沉淀池實(shí)施了挖潛改造工程，使反應(yīng)沉淀能力增加了5萬m3/d。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，需水量增長快，使得該水廠近年均處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，2011年該廠平均日供水總量達(dá)36萬m3/d。為解決該廠濾池過濾能力不足問題，以滿足周邊地區(qū)供水需要、確保供水水質(zhì)，根據(jù)對壓力式膜與浸沒式膜的試驗(yàn)研究結(jié)果、工程占地、投資等綜合比較，最終確定，在該廠的清水池池頂新建凈水輔助車間，內(nèi)設(shè)產(chǎn)水能力為5萬m3/d的壓力式膜處理系統(tǒng)。

2 工程概況

2.1 工藝流程

該水廠的原水水質(zhì)常年處于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的II類標(biāo)準(zhǔn)，豐水期大部分指標(biāo)達(dá)到I類。

根據(jù)采用相同水源的“混凝沉淀—超濾膜處理”試驗(yàn)研究結(jié)果，本工程的工藝流程見圖1。

沉淀池出水經(jīng)管道流至提升泵房前的吸水總管，經(jīng)提升泵提升進(jìn)入自動(dòng)自清洗保安過濾器，截留水中100 μm以上的懸浮顆粒物，然后進(jìn)入壓力式超濾膜處理系統(tǒng)，去除絕大部分懸浮物、細(xì)菌、病毒等污染物，膜處理后的出水經(jīng)消毒后進(jìn)入廠區(qū)清水池。壓力式超濾膜系統(tǒng)的反沖洗水排至廠區(qū)排水池。

2.2 工藝設(shè)計(jì)

凈水輔助車間疊建于該廠的某清水池池頂，車間總占地為54 m×25 m，根據(jù)使用功能，車間內(nèi)劃分為提升泵房、超濾膜處理車間、投藥間、沖洗機(jī)房、變電間五個(gè)區(qū)域。

2.2.1 進(jìn)水系統(tǒng)

超濾膜處理系統(tǒng)的進(jìn)水取自平流沉淀池的出水總管，沉淀池出水經(jīng)新裝的DN800鋼管流至提升泵房前的吸水總管，通過3臺(tái)（2用1備）臥式離心泵提升至超濾膜處理車間，在DN800管上設(shè)置電磁流量計(jì)，對超濾膜系統(tǒng)的進(jìn)水量進(jìn)行計(jì)量。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of Coagulating Sedimentation－Ultrafiltration Membrane System

2.2.2 預(yù)處理系統(tǒng)

為了進(jìn)一步攔截較大的懸浮顆粒、纖維等，防止其堵塞和損壞膜組件，保證壓力式膜組件的安全，在提升泵后設(shè)置了4套（3用1備）全自動(dòng)自清洗保安過濾器作為超濾膜處理系統(tǒng)裝置的前置預(yù)處理系統(tǒng)。

單套過濾器的流量為 850 m3/h，精度 100 μm。保安過濾器的清洗可根據(jù)壓差或時(shí)間設(shè)定自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)不停運(yùn)清洗。

2.2.3 壓力式超濾膜處理系統(tǒng)

壓力式超濾膜系統(tǒng)由11列膜組、2臺(tái)（1用1備）鼓風(fēng)機(jī)、12臺(tái)電磁流量計(jì)組成。

壓力式超濾膜為UF－0615D外壓式PVDF超濾膜，每列膜組由80支膜柱組成，膜設(shè)計(jì)通量為70 L/（m2·h），過濾精度為0.1 μm，單列膜組的平均產(chǎn)水量為200 m3/h。過濾周期為30 min，出水跨膜壓差＜0.15 MPa。膜組采用單氣體吹掃清洗，程序?yàn)椋簹怏w吹掃40 s，排水40 s后進(jìn)水恢復(fù)過濾。

2.2.4 化學(xué)清洗

化學(xué)清洗分為維護(hù)性清洗與恢復(fù)性清洗。維護(hù)性清洗周期為3 d，化學(xué)清洗藥劑采用次氯酸鈉?；謴?fù)性清洗周期為3個(gè)月一次，化學(xué)清洗藥劑采用500 gm/L的次氯酸鈉加0.2%的鹽酸[1]。

在凈水輔助車間旁設(shè)了兩個(gè)中和池，用于還原劑NaHSO3與氧化劑NaClO中和，以及用于堿NaOH與酸HCl中和。

2.2.5 在線監(jiān)測系統(tǒng)

在線檢測系統(tǒng)由1臺(tái)在線顆粒計(jì)數(shù)儀、2臺(tái)在線濁度儀、1臺(tái)在線余氯儀、1臺(tái)在線pH計(jì)、1臺(tái)在線溫度計(jì)組成。

采用在線濁度儀、在線溫度計(jì)對膜的進(jìn)水進(jìn)行檢測，采用在線顆粒計(jì)數(shù)儀監(jiān)測膜系統(tǒng)中膜絲是否有破損，采用在線濁度儀、在線余氯儀和在線pH計(jì)檢測膜系統(tǒng)出水濁度、余氯和pH，以便隨時(shí)調(diào)整工藝運(yùn)行。

2.2.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)

11列膜組聯(lián)機(jī)運(yùn)行由公共PLC站負(fù)責(zé)，總程序記錄目前聯(lián)機(jī)在線的膜組，按時(shí)序依次進(jìn)行需要啟動(dòng)的程序，聯(lián)機(jī)運(yùn)行的膜組主要運(yùn)行程序跟單獨(dú)膜組的一樣。公共PLC站具有全部自控功能，除了顯示超濾膜處理系統(tǒng)工程設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，顯示工藝流程的動(dòng)態(tài)參數(shù)外，還包括顯示相關(guān)參數(shù)的趨勢，歷史數(shù)據(jù)，以及提供報(bào)警、遠(yuǎn)程操作等功能。

3 運(yùn)行效果

3.1 出水水質(zhì)

工程于2012年12月上旬完工，12月下旬進(jìn)入試運(yùn)行階段。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間，產(chǎn)水量為5萬m3/d左右，膜系統(tǒng)的平均出水濁度低于0.1 NTU，微生物指標(biāo)均未檢出。

3.2 存在問題

在試運(yùn)行階段，發(fā)現(xiàn)超濾膜系統(tǒng)運(yùn)行中，存在個(gè)別膜組氣洗頻率及沖洗氣量不足的問題；部分膜組有產(chǎn)水能力下降、跨膜壓差上升快的情況。通過對膜系統(tǒng)清洗排隊(duì)程序進(jìn)行修改，保證了各列膜組氣洗頻率及沖洗氣量。通過對膜組進(jìn)行恢復(fù)性清洗后，大部分膜組的產(chǎn)水能力均得到恢復(fù)，但某一列膜組的效果不太明顯。膜廠家對該列膜組的某支膜柱進(jìn)行替換，并對替換下來的膜柱進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)膜柱內(nèi)部有積泥現(xiàn)象，膜絲較為粘稠。膜廠家已將膜柱發(fā)回總部，并尋找合適的清洗藥劑。

4 結(jié)語

超濾膜處理工藝具有占地面積小、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，對于無法新征用地的水廠擴(kuò)容改造項(xiàng)目，采用超濾膜工藝是優(yōu)選方案之一。

［1］張?jiān)?超濾膜污染的機(jī)理和控制[J].凈水技術(shù),2001,20(4):11－13.