內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司(以下簡(jiǎn)稱烏達(dá)熱電)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市內(nèi)，全廠水源原設(shè)計(jì)為近河道的自備井地下水。由于近年來(lái)內(nèi)蒙古自治區(qū)不斷提升環(huán)保指標(biāo)要求，烏達(dá)熱電需停止使用地下水作為全廠水源，生產(chǎn)用水水源改為當(dāng)?shù)厥姓鬯畯S達(dá)標(biāo)排放水，黃河水作為備用水源，生活用水水源改為市政自來(lái)水。由于市政污水處理廠提供水源為低污染類水源，有機(jī)物含量較高，為了節(jié)約用水，考慮新建規(guī)模為97m3/h的冷卻塔排污水回收系統(tǒng)。同時(shí)，考慮到系統(tǒng)運(yùn)行安全和遠(yuǎn)期擴(kuò)建需要，設(shè)計(jì)建設(shè)3套每套出力為49m3/h的循環(huán)冷卻水回收系統(tǒng)，正常運(yùn)行2套，循環(huán)備用1套。市政污水處理廠提供水源通過(guò)該回收系統(tǒng)處理后，作為電廠生水補(bǔ)充水源回用到電廠生產(chǎn)用水中。
1、水質(zhì)分析
烏達(dá)熱電水源由近河道地下水改為市政污水廠達(dá)標(biāo)排放水，水源類型由水質(zhì)優(yōu)異的地下水調(diào)整為受污染的回用水，使整個(gè)電廠水處理系統(tǒng)都面臨較大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，因此，需要根據(jù)水源特性，選擇有針對(duì)性的工藝應(yīng)對(duì)方案。項(xiàng)目配套的市政污水處理廠水源水質(zhì)和循環(huán)水排污水回用取水點(diǎn)采樣水質(zhì)見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，循環(huán)排污水水質(zhì)由于其濃縮倍率提升，表現(xiàn)為堿度、硬度、氯離子等增加，同時(shí)水中有機(jī)污染物指標(biāo)化學(xué)需氧量(COD)也相應(yīng)增高。在分析水源水質(zhì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮控制有機(jī)污染物，減少對(duì)反滲透膜造成的污染。綜合目前成熟的應(yīng)用工藝技術(shù)，選擇機(jī)械加速澄清池和超濾的組合工藝作為反滲透預(yù)處理工藝，通過(guò)投加藥劑使污染物通過(guò)團(tuán)聚和分子鍵橋聯(lián)、靜電吸附等作用，形成穩(wěn)定的礬花沉淀下來(lái)，依靠超濾技術(shù)將水中不易沉降的懸浮物進(jìn)一步除去。
2、工藝流程
根據(jù)循環(huán)水排污水水質(zhì)特點(diǎn)，重點(diǎn)控制其懸浮物和有機(jī)污染物，通過(guò)比較確定工藝流程為“機(jī)械加速澄清池+浸沒(méi)式超濾+反滲透系統(tǒng)”，具體如圖1所示。其中，超濾組件選用HFS－30型浸沒(méi)式中空纖維超濾膜元件。
機(jī)械加速澄清池主要用于去除水體中的大顆粒物質(zhì)、大直徑懸浮物膠體等。機(jī)械加速澄清池具有處理效果較穩(wěn)定、適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，常作為電廠原水預(yù)處理工藝，但其運(yùn)行操作有較高技術(shù)要求，加藥量、藥劑類型、水溫、藻類、攪拌器轉(zhuǎn)速等都會(huì)影響出水效果，甚至?xí)霈F(xiàn)礬花無(wú)法沉降的“翻池”現(xiàn)象，造成出水水質(zhì)超標(biāo)。
浸沒(méi)式超濾膜是將膜組件放置在膜池中，通過(guò)負(fù)壓抽吸或虹吸自流方式過(guò)濾水，通常用于原水水質(zhì)波動(dòng)較大的中水回用或已有濾池改造項(xiàng)目上。由于開(kāi)放式的膜池結(jié)構(gòu)，使其具有進(jìn)水水質(zhì)要求較寬松、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、對(duì)預(yù)處理的要求較低等特點(diǎn);同時(shí)，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，可用于反滲透前處理，去除膠體、濁度、細(xì)菌、病毒等，達(dá)到反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。浸沒(méi)式超濾對(duì)預(yù)處理的要求較低、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，因此，應(yīng)用于污染較嚴(yán)重的水質(zhì)處理和規(guī)模較大的工程時(shí)，更具優(yōu)勢(shì)。
反滲透技術(shù)主要用于除鹽，需要對(duì)反滲透膜的進(jìn)水污染指數(shù)(SDI)、進(jìn)水濁度進(jìn)行控制，通常要求SDI不高于4，濁度不高于0．2NTU。反滲透前的預(yù)處理效果越好，出水水質(zhì)越穩(wěn)定，反滲透膜運(yùn)行越穩(wěn)定。
3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 浸沒(méi)式產(chǎn)品特點(diǎn)
HFS－30型浸沒(méi)式膜產(chǎn)品是一種具有內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)型浸沒(méi)式中空纖維膜產(chǎn)品，可應(yīng)用在浸沒(méi)式超濾和膜生物反應(yīng)器(MBＲ)工藝中。
浸沒(méi)式超濾系統(tǒng)流程如圖2所示，其工作方式為HFS－30膜箱直接浸沒(méi)在曝氣池中，或?qū)⒛は溲b于單獨(dú)的膜池中。多個(gè)膜箱并排排布在一起形成一個(gè)膜列，直接與出水母管連接，出水母管再透過(guò)產(chǎn)水泵將過(guò)濾水抽出，在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)曝氣，使得氣泡上升沖刷超濾膜表面，減少膜表面污染物附著。該項(xiàng)目所采用的浸沒(méi)式超濾膜產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表2。
3．2 烏達(dá)熱電水源切換超濾設(shè)計(jì)參數(shù)
浸沒(méi)式超濾用于循環(huán)水排污水回收利用，設(shè)置為3個(gè)系列單元，每個(gè)系列單元都能單獨(dú)運(yùn)行，也可以同時(shí)運(yùn)行，系統(tǒng)凈出力3×75m3/h，2用1備。表3為超濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，膜凈通量為35L/h，回收率不低于90%。浸沒(méi)式超濾系統(tǒng)共采用222支HFS－30浸沒(méi)式超濾膜片，膜池為防腐處理鋼結(jié)構(gòu)，共3個(gè)膜池，每個(gè)膜池設(shè)置1個(gè)膜框架單元，每個(gè)單元安裝74片浸沒(méi)式超濾膜片。
3．3 浸沒(méi)式超濾系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)
浸沒(méi)式超濾系統(tǒng)的運(yùn)行分為產(chǎn)水、反洗、化學(xué)加強(qiáng)洗和化學(xué)清洗幾個(gè)部分。其中，日常制水過(guò)程中按照“產(chǎn)水+反洗”運(yùn)行，固定間隔時(shí)間進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)洗，當(dāng)化學(xué)加強(qiáng)洗無(wú)法保證運(yùn)行跨膜壓差在50kPa以內(nèi)運(yùn)行或每3個(gè)月到期時(shí)，需要進(jìn)行離線化學(xué)清洗。浸沒(méi)式超濾膜是將超濾膜置于構(gòu)筑物內(nèi)，污水進(jìn)入構(gòu)筑物后接觸到超濾膜外表面，超濾膜通過(guò)膜抽吸水泵的作用，將清水透過(guò)膜孔進(jìn)入膜管內(nèi)側(cè)從而分離出來(lái)，將污水中的顆粒物、污染物截留在水中。系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間后，需要程序控制對(duì)膜組件進(jìn)行反沖洗。反沖洗的主要目的是，防止?jié)B濾液中的污染物在膜表面沉積，利用清水反向沖洗，使膜外表面的污染物質(zhì)剝落下來(lái)。一般每次反洗時(shí)長(zhǎng)為0．5～1．0min，超濾膜每過(guò)濾15．0～30．0min進(jìn)行一次反洗。反洗時(shí)曝氣風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，對(duì)膜絲表面進(jìn)行空氣擦洗，清除表面附著的污染物。為保持膜的長(zhǎng)期運(yùn)行，需要定期對(duì)膜進(jìn)行短期的化學(xué)加藥浸泡，減緩膜表面的污染。通常為1～3天1次，每次30．0min，可以根據(jù)污染物的不同選擇不同的清洗劑。為保持膜的性能，膜組件應(yīng)該定期進(jìn)行化學(xué)清洗，一般推薦3個(gè)月進(jìn)行1次化學(xué)清洗。浸沒(méi)式超濾膜系統(tǒng)詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表4。
4、運(yùn)行分析
系統(tǒng)自2016年10月正式投運(yùn)，至今已超過(guò)1年，運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，確保了后續(xù)工藝系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
4．1 進(jìn)水溫度變化
在浸沒(méi)式超濾裝置運(yùn)行時(shí)，記錄超濾進(jìn)水溫度，由于循環(huán)排污水經(jīng)過(guò)自然冷卻后水溫基本上維持在20．0℃左右，水溫隨季節(jié)性變化有一定同向趨勢(shì)(如圖3所示)，溫度波動(dòng)范圍為11．5～28．7℃。
水溫對(duì)運(yùn)行工況的影響主要體現(xiàn)在，水溫越低，水的黏度越高，造成運(yùn)行壓力升高，一般運(yùn)行時(shí)，操作壓力控制不變的情況下，僅水溫的變化就會(huì)造成膜通量的對(duì)應(yīng)變化。一般浸沒(méi)式超濾標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行溫度為25．0℃，與之偏差會(huì)造成溫度對(duì)膜通量的影響，因此，對(duì)于膜運(yùn)行工況的分析，需要進(jìn)行溫度校正后得到標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行參數(shù)，本項(xiàng)目的校正系數(shù)為0．46～1．15。
4．2 通量變化(溫度標(biāo)準(zhǔn)化)
本項(xiàng)目日常運(yùn)行主要為電廠提供備用水源，基本上為單套開(kāi)啟，剩余2套輪換備用;冬季供熱時(shí)，為2套開(kāi)啟，1套備用。電廠運(yùn)行主要通過(guò)超濾開(kāi)啟套數(shù)和超濾產(chǎn)水箱進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，因此，考察運(yùn)行數(shù)據(jù)主要研究單套運(yùn)行通量變化趨勢(shì)，并按照溫度校正系數(shù)將通量轉(zhuǎn)換成25．0℃標(biāo)準(zhǔn)條件下的標(biāo)準(zhǔn)化通量變化趨勢(shì)進(jìn)行研究。浸沒(méi)式超濾膜運(yùn)行通量及標(biāo)準(zhǔn)化通量變化趨勢(shì)如圖4所示。
由圖4可知:隨時(shí)間的變化，系統(tǒng)凈通量維持在35L/h左右;經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后發(fā)現(xiàn)，隨運(yùn)行時(shí)間增加，標(biāo)準(zhǔn)化通量有降低趨勢(shì)，但趨勢(shì)平緩。因此，可以判斷存在一定量的不可逆膜污染，但其污染量較小，目前的清洗方式有效果。
4．3 跨膜壓差變化
按照“跨膜壓差(TMP)=進(jìn)水壓力－出水壓力”公式計(jì)算出跨膜壓差，由于進(jìn)水壓力為零，出水壓力為自吸泵負(fù)壓，故浸沒(méi)式超濾膜的跨膜壓差在不考慮液位差和管道損失的情況下，可近似視為自吸泵的運(yùn)行壓力。對(duì)浸沒(méi)式超濾跨膜壓差變化趨勢(shì)進(jìn)行研究，得出其變化趨勢(shì)曲線如圖5所示。
由圖5可知，跨膜壓差隨系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)增加而增大，經(jīng)過(guò)1年的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，其跨膜壓差基本穩(wěn)定在25kPa左右，系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定。
4．4 濁度去除效果
通過(guò)對(duì)超濾系統(tǒng)進(jìn)水母管濁度和超濾裝置產(chǎn)水濁度對(duì)比分析(如圖6所示)，可直觀了解超濾膜濁度去除效果。由圖6可知，超濾系統(tǒng)原水濁度存在一定幅度波動(dòng)，超濾裝置出水的濁度一般維持在0．1NTU以下，能很好地滿足反滲透進(jìn)水濁度的要求�？梢钥闯�，超濾裝置對(duì)濁度的去除效果非常明顯，并且在水質(zhì)有波動(dòng)的情況下，依然能保證水質(zhì)穩(wěn)定。
4．5 產(chǎn)水SDI變化
浸沒(méi)式對(duì)超濾膜產(chǎn)水SDI變化趨勢(shì)如圖7所示，可以看到，超濾系統(tǒng)出水SDI都在3以下，說(shuō)明浸沒(méi)式超濾應(yīng)用在循環(huán)冷卻排污水回用項(xiàng)目上，可確保產(chǎn)水SDI較為穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。
目前，在反滲透膜的進(jìn)水水質(zhì)要求方面，SDI是個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，一般要求小于4即可滿足要求。本項(xiàng)目循環(huán)冷卻排污水經(jīng)過(guò)浸沒(méi)式超濾膜過(guò)濾后，SDI基本上小于3，可滿足進(jìn)入反滲透膜的進(jìn)水SDI要求。
5、結(jié)束語(yǔ)
電廠循環(huán)水綜合利用是目前電廠在減排方面的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，本文介紹了HFS－30超濾膜在北方內(nèi)陸地區(qū)電廠實(shí)施循環(huán)排污水回用節(jié)水減排項(xiàng)目上的應(yīng)用情況。該項(xiàng)目于2016年8月投入運(yùn)行至今，水質(zhì)達(dá)標(biāo)，超濾及后續(xù)反滲透系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。從超濾運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，循環(huán)冷卻水排污水溫度變化不大，溫度波動(dòng)對(duì)通量的影響較小，由于水質(zhì)特點(diǎn)，機(jī)械加速澄清池的出水有較大的波動(dòng)性，雖然超濾進(jìn)水濁度波動(dòng)較大，但通過(guò)浸沒(méi)式超濾膜過(guò)濾后，能保證出水濁度穩(wěn)定在0．1NTU以下，SDI維持在3以下。國(guó)產(chǎn)浸沒(méi)式超濾膜的可靠性在烏達(dá)熱電運(yùn)行中得到了檢驗(yàn)，出水水質(zhì)優(yōu)良，過(guò)濾效果明顯。（來(lái)源：(華電水務(wù)膜分離科技(天津)有限公司）
