膜處理在水廠苦咸水深度處理工程中的應用研究

于建光　肖文星

摘 要：城市化發(fā)展與建設進程中，污水處理廠和水庫中存在苦咸水，人們應用膜處理方法研究苦咸水的脫鹽處理，并不斷加強對苦咸水的深度處理，以此凈化城市用水?；诖?，以膜處理工作作為研究對象，分析水庫水質(zhì)測量標準和常見的凈水工藝，結合工藝實施情況探究膜處理在水廠苦咸水處理工程中的實踐應用。

關鍵詞：膜處理;水質(zhì)測量;苦咸水深度處理

中圖分類號：X703文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0102-02

0 引言

以某地區(qū)水廠水庫作為本次水廠苦咸水膜處理工藝研究對象，水中含有大量氯化物，水廠工作人員采用雙膜法去除水質(zhì)中的氯化物。經(jīng)過對相關工藝流程與參數(shù)的設計和分析，結合最終膜處理效果，水中氯化物被有效去除，該工藝可以為其他水廠苦咸水深度處理提供參考，方便人們完善對水質(zhì)的檢測，提高水質(zhì)質(zhì)量。

1 水庫水質(zhì)測量指標

某地水庫原本用來進行農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)養(yǎng)魚，隨著城市化進程的加快和基礎設施調(diào)整，該水庫成為城市用水的專供水庫。但是當前水庫水質(zhì)較差，已經(jīng)受到污染，水體中氨氮和耗氧量較高，且水中氯化物含量高，是典型的苦咸水水體。從2018全年角度看待該水庫水質(zhì)情況：1月份水質(zhì)氨氮含量為0.08 mg/L，耗氧量為6.91 mg/L，氯化物含量為297.5 mg/L，pH值為8.75;6月份該水廠苦咸水中水質(zhì)氨氮含量為0.13 mg/L，耗氧量為5.89 mg/L，氯化物含量為274.9 mg/L，pH值為8.61;12月份該水廠苦咸水中氨氮含量為0.59 mg/L，耗氧量為6.36 mg/L，氯化物含量為310.8 mg/L，pH值為8.71。通過以上數(shù)據(jù)研究得知，該水廠苦咸水中氯化物含量在提高，需要立即治理。

根據(jù)水廠水質(zhì)實測情況，確定了該水廠苦咸水治理工程的有關水質(zhì)進水和出水設計，并嚴格按照《生活飲用水衛(wèi)生標準》進行方案制定。該項目中，要求進水的pH值在6～9.5，氨氮含量為1.0 mg/L以下，氯化物含量不能超過400 mg/L，耗氧量為5.0～8.0 mg/L即可。水廠出水時pH值為6.5～8.8，氨氮含量小于0.5 mg/L，氯化物為250 mg/L左右，耗氧量不能超過3.0 mg/L，特殊情況下可以小于5.0 mg/L[1]。

2 凈水工藝的選擇

關于水廠苦咸水處理工程的工藝選擇，明確該工程水源來自于該水庫，水源受到了污染，無論是耗氧量還是氯化物的指標都無法達到用水標準。人們不能直接將水用在生活飲用水，需要研究人員利用相關凈水工藝進行水質(zhì)凈化。對此，以下幾點建議可供參考：

首先，去除水廠苦咸水中有機污染物和藻類。當前水庫耗氧量為5.65 mg/L左右，最高不會超過7.31 mg/L;氨氮含量0.05 mg/L，最高不超過1.9 mg/L，以上參數(shù)信息無法達到二級水質(zhì)標準。水質(zhì)污染處理時需要去除至少20%的耗氧量，只有這樣才能夠達到3 mg/L以下的耗氧量出水需求。要求有關人員對水廠苦咸水進行預處理，可以在取水泵房中加入高錳酸劑氧化劑，在夏季高溫時節(jié)加入氯，以此去除水廠苦咸水中的藻類物質(zhì)。此外，還需要預留出活性炭，通過活性炭物質(zhì)的吸附作用以備應急[2]。

其次，去除水廠苦咸水中的氯化物。當前水庫中原有的水質(zhì)中氯化物含量很高，經(jīng)過檢測得知該水庫水廠苦咸水中氯化物濃度基本處于274 mg/L左右，最高時已經(jīng)達到了311 mg/L，屬于典型的苦咸水。居民飲用水標準中，水質(zhì)內(nèi)氯化物含量不能超過250 mg/L，可見該水廠的水質(zhì)無法達到要求。為了降低水中氯化物成分，人們需要在常規(guī)處理工藝中加入膜處理單元。

最后，降低水廠苦咸水的pH值。經(jīng)過2018年的水廠水質(zhì)監(jiān)測得知，原有的水廠水質(zhì)pH值處于8.68左右，最高已經(jīng)達到了9.08，pH值較高，呈現(xiàn)出堿性特點。對此，需要在水中加入酸性物質(zhì)，以此實現(xiàn)酸和堿的平衡。本水廠苦咸水深度處理工程中應用濃硫酸，即在取水泵房內(nèi)加入濃度為98%的濃硫酸。

3 膜處理在水廠苦咸水深度處理工程中的應用

結合該水廠苦咸水的水質(zhì)特點分析，本次水廠苦咸水深度處理工程采用了膜處理工藝。結合相關處理技術，明確去除水廠苦咸水中氯化物的工藝有膜分離法，其中包含反滲透法和電滲析法，水廠選擇的為反滲透分離法。水廠苦咸水反滲透技術，指的是在飲用水中應用濾料和過濾裝置，將苦咸水中氯化物去除，即脫鹽淡化。該技術是近些年發(fā)展的水處理技術，尤為適合用于苦咸水深度處理。

3.1 膜處理工藝分析

反滲透分離法指的是以壓力作為推動力，帶動水廠苦咸水實現(xiàn)膜分離。該技術的特點主要如下：①系統(tǒng)可以將能耗全部集中在進水高壓泵;②反滲透法處理水廠苦咸水的處理率最高可以達到98%;③反滲透分離法處理裝置結構簡單，運行十分可靠，針對系統(tǒng)的維修與保養(yǎng)十分便利（如圖1）。

水廠苦咸水經(jīng)過一級反滲透分離處理之后，從出水處檢測水質(zhì)中氯化物的濃度，按照進水時400 mg/L氯化物濃度為標準，出水時氯化物濃度最低8 mg/L，最高20 mg/L。該水廠苦咸水深度處理項目針對水出廠后氯化物濃度指標為250 mg/L，因此一級反滲透分離處理時水量需要達到總體水量的40%。將常規(guī)方法處理的水和膜處理法出水相混合，水體在清水池中就能夠達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》要求。因此得知，該水廠苦咸水深度處理工程確定膜處理出水量為208 m³/d。為了滿足膜處理工藝要求，原廠苦咸水經(jīng)過折板反應平流沉淀池和濾池常規(guī)處理方式后，還需要通過超濾裝置，將苦咸水中的懸浮物去除。

3.2 超濾單元

應用膜處理法進行水廠苦咸水深度處理時，需要使用袋式過濾器，以此防止有顆粒較大的懸浮物對UF膜孔產(chǎn)生堵塞，從而提高UF膜工作穩(wěn)定性。針對超濾單元的設計，可以按照280 m³/h設計，一共設定了4套超濾單元。運行中為了保證系統(tǒng)正常工作，要求工作人員在固定時間范圍內(nèi)沖洗系統(tǒng)，在超濾系統(tǒng)中設定反沖洗裝置，每經(jīng)過1 h反沖洗超濾系統(tǒng)2 min，快沖1 min，然后切換進水方向，使超濾系統(tǒng)繼續(xù)工作。每相隔一個月需要對超濾系統(tǒng)化學清洗，需要提前準備出一套化學清洗系統(tǒng)。

經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)超濾系統(tǒng)的進水壓力為0.25 MPa，反沖洗壓力小于0.2 MPa，反沖洗的強度400 L/m²·h以內(nèi)。超濾系統(tǒng)進水量為310 m³/h，產(chǎn)水量為280 m³/h，濃水量為30 m³/h，回收率可以達到90%[3]。

3.3 反滲透單元

進入反滲透膜之前，人們需要在系統(tǒng)裝置中加入阻垢劑與還原劑，以此防止?jié)馑畟却嬖诮Y垢現(xiàn)象。同時需要保證進水處剩余氯化物含量0.1 mg/L以內(nèi)，預留非氧化殺菌劑加藥口，以此防止水廠苦咸水處理系統(tǒng)在工作中對水質(zhì)造成微生物污染。使用保安過濾器，防止有顆粒懸浮物對RO膜孔造成永久性堵塞現(xiàn)象，并在保安過濾器的幫助下提高RO膜運行穩(wěn)定性。

反滲透單元設計時，可以按照210 m³/h設計，一共制定四套反滲透單元。每套反滲透系統(tǒng)停運的時候，要求工作人員將RO膜透過水沖洗，沖洗時間15 min即可，不宜時間過長，防止?jié)馑L時間停留在RO膜表面處。要求設置一套專業(yè)沖洗裝置，每隔三個月對反滲透裝置化學沖洗一次，從而恢復RO膜的正常使用性能。除了設置一套沖洗裝置，還應該設置化學清洗裝置。

水廠苦咸水反滲透系統(tǒng)的進水壓力為1.4 MPa，進水量280 m³/h，產(chǎn)水量為210 m³/h，濃水量70 m³/h，回收率達到了75%。應用反滲透膜處理法對水廠苦咸水中氯化物的去除率能夠達到98%，原廠中水經(jīng)過以及反滲透膜處理，出水的氯化物濃度同超濾單元相同，進水氯化物濃度為400 mg/L，出水氯化物濃度為8 mg/L，最高不超過20 mg/L。

4 水廠苦咸水深度膜處理工程應用效果分析

該水廠苦咸水給水膜處理工藝中，嚴格按照水庫水、取水泵房、折板反應平流沉淀池、氣水反沖洗濾池的過程進行苦咸水深度處理。其中60%水量進入到清水池，剩下40%水量進入到膜處理裝置中，即超濾單元和反滲透處理單元，經(jīng)過處理之后，出水和常規(guī)處理水在清水池中混合，統(tǒng)一進入送水泵房。水廠苦咸水淡化裝置，利用了反滲透技術原理，綜合微電腦技術和機電一體化技術，將氯化物含量過高的苦咸水脫鹽淡化處理，使送水泵房中的水可以達到居民飲用水標準。用戶飲用水就是來自于送水泵房，此外，在水廠內(nèi)需要增加加藥間，以防水體受到污染，使用藥劑及時處理。

經(jīng)過處理后，該水廠苦咸水被有效治理。其中進水項目中，pH值為8.6左右，氨氮含量為0.05 mg/L左右，最高不超過1.0 mg/L，氯化物為273.9 mg/L，耗氧量為5.65 mg/L。出水項目中pH值為7.54，堿度在濃硫酸作用下有所下降;氨氮含量最高不超過0.3 mg/L;氯化物含量為177 mg/L，最高231 mg/L;耗氧量為1.68 mg/L，所有參數(shù)明顯下降。由此可見，本水廠苦咸水深度處理工程中，應用的膜處理工藝切實有效。

5 結語

總而言之，根據(jù)本文距離研究，通過水廠苦咸水深度處理實踐得知，超濾單元和反滲透單元的膜處理技術可以用于氯化物含量高的水質(zhì)處理中。且膜處理工藝帶來的效果良好，得到的水純度高，可以將等離子雜質(zhì)去除，將污染物和微生物去除，有效實現(xiàn)該工藝的應用價值。

參考文獻

[1] 柳盼.正滲透工藝在苦咸水處理和城市再生水深度處理中的應用研究[D].濟南：山東大學，2015.

[2] 宮喜君，呂穎，張晟瑀，等.苦咸水除鹽的低壓反滲透膜處理法[J].水處理技術，2016，39（8）：117-120+126.

[3] 陳曉安，王新華.膜處理在水廠苦咸水深度處理工程中的應用[J].中國給水排水，2019，25（16）：41-43.