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浸没式膜过滤技术在砂滤池改造工程中的应用
作者:管理员    发布于:2016-04-22 14:25:03    文字:【】【】【

  特别策划bookmark0浸没式膜过滤技术在砂滤池改造工程中的应用郑卫宁(天津膜天膜科技有限公司,天津300457)给水排水动态新型的浸入式结构的膜元件,是与连续膜过滤技术CMF相结合而派生出来的一种特别适用于大型水处理工程的新型节能膜过滤技术。

  浸没式膜过滤技术和一般膜系统中使用的压力式膜元件不同,其使用的是开放空纤维膜外压膜元件。

  膜元件外部为开孔管结构。使用时,膜元件直接浸没在膜池之中,采用负压抽吸的方式进行过滤。该技术一般使用数个膜池,每个膜池中放置若干膜元件,每个膜池用1台水泵负压抽吸产水。各膜池的反洗和清洗轮流进行。SMF取代传统水处理工艺中的过滤过程,产水水质优良,可广泛应用于给水净化、中水回用、海水淡化预处理等领域。SMF同压力式连续膜过滤技术相似,可实现中空纤维膜系统的在线清洗和在线化学增强清洗,消除膜污染,有效恢复膜通量。在膜生物反应器(MBR)中使用的膜工作方式与之相似,由于是在活性污泥下使用,在这里不加讨论。

  我们公司在多年膜生产和技术应用的基础上,独立开发了这项技术(原理见)。使用的浸没式膜元件为圆柱形开放式PVDF外压膜,具有的双端出水结构。膜元件顶端为出水口,底端为清洗空气进口。单支膜元件过滤膜面积为35m2.系统的工作方式是:原水经预过滤后进入装有膜元件的SMF滤池,并在抽滤泵的抽吸作用下通过中空纤维膜膜孔,进入膜纤维内腔,滤过液经产水集合管收集。系统反冲洗为周期运行(时间间隔为2090min),用以去除膜表面附着的固体杂质。反冲洗水使用过滤产水,反冲洗泵使反洗水进入膜纤维内腔,再反向通过超/微滤膜。在水反冲洗同时,利用空气气流对膜面进行振荡擦洗,强化反冲洗的效果,膜滤池的反冲洗水通过重力排放。

  有可定期清除膜面污染的化学增强反清洗系统(CEB)和化学清洗系统(CIP),而且还配有膜完整性检验系统,可以方便地进行膜元件的在线完整性检验,并能对问题膜方便迅速地进行隔离、更换和修补。

  浸没式膜技术系统的一个突出的特点是负压抽吸过滤出水。膜系统出水是在虹吸和低压抽吸的状态下进行的,泵的主要作用是将滤过水送往产品水池或用水点,因而能耗很低。

  负压出水,决定了系统要在很低的压力下工作,因此必须要使用低压、超低压工作的超滤膜,我们公司生产的PVDF膜正是这种超低压膜。超低压过滤时,由于膜面截留的污物和膜面的结合比较不牢固,因此,在反洗和清洗时容易从膜表面剥离脱落,膜通量容易恢复,容易保证膜系统的长期稳定运行。同时,由于使用条件温和,膜的使用寿命也得以延长。

  浸没式膜技术系统的另一个突出的特点是容易做成大型机台,适用于大型水处理工程项目。一般的压力式膜系统由于受膜元件尺寸、机台管路等影响,其处理厉受到限制,单机日产很难超过5000m3.而浸没式膜系统,单个膜池可以放置数百支以上的膜元件,单机日产一般都在10000m3以上,对于数万吨以上的大型工程,这一点十分重要。大型工程特别策划bookmark3如果机台数过多,将面临管路复杂,控制点过多,维护难度大等问题。同时,由于膜池内大量滤膜密集排布,在占地方面,明显小于压力式膜系统,这方面的优点也是十分重要的。

  纪庄子再生水厂进行了一系列浸没式膜系统的开发实验。在40m3/d(2年),150m3/d(10个月)的试验数据基础上,又进行了规模为1 500m3/d的工程试验,在经历了冬季低温、夏季高温高藻等各种考验后,对膜元件结构、膜组结构和运行工艺、清洗方式等进行了进一步优化。

  试验中的原水是经混凝沉淀的二沉池出水,产水为市政中水,时间为连续360天的24h不间断连续运行,实现了57L/(m2h)的稳定通量,SDI始终矣3,过滤压力保持在-0.055MPa以内,1m3水电耗在0.05kWh以下,1m3水药耗在1分以下(产水指标见表1)。

  表1产水指标值项目数据产水浊度/NTU细菌去除率/藻类去除率/致病性原生动物去除率/ COD脱除率/对2un及以上颗粒物脱除率/ 3氨氮脱除率/在长时间的运行实践中,我们体会到膜技术应用在水处理工程中,只要膜是完好的,产水质量就是有保障的。技术上的难点是如何保证膜的长时间稳定运行,如何在多种来水条件下保持膜的通量,如何实现低能耗、低成本运行。我们认为,好的膜系统应该包括:优异的膜材料制成的超低压外压膜;结构合理的膜元件;优化的系统设计和完整合理的运行工艺。

  2009年,我们在天津纪庄子再生水厂实施了采用浸没式膜技术对砂滤池升级改造的工程(53此项工程是由于纪庄子再生水厂在为市政提供中水的基础上,又增加了为天津陈塘庄热电厂供水的任务,因此需要升级改造。

  纪庄子再生水厂原有砂滤站的设计能力为30000m3/d,有4mx5mx2m的砂滤池6座。改造是在原有砂滤站基础上进行的,不改变滤池主体,不改变主体建筑结构,尽可能利用原有条件。根据改造要求,将滤池原有的进出水部分打通成为供水渠,目前工程实际使用6个滤池中的4个,另外2个作为远期预留。当远期6个滤池完全使用时,产水可达到78000m3/d.改造中,将每个滤池的一侧(4mx5m)滤池部分填高改造成为膜池,安装10组共315支膜元件。滤池的另一侧(4mx5m)滤池部分作为安装泵的泵池,用来安装工作泵和相关仪表等。改造工程利用了砂滤站原有进水管道(增加1条进站水管)、产水管道和反洗管道;利用了原有反洗泵系统;利用了原有的风机和压缩空气系统。改造工程大限度地利用了原有条件,节约了大量土地、资金、原材料,减少了建筑垃圾的产生。

  生产中的来水为纪庄子污水处理厂处理后的达标排放水(市政),经混凝沉淀和0.5mm旋转格栅处理后进入膜池。膜产水进入臭氧消毒池,部分进入RO进行脱盐处理(工程同时包含12000m3/d的反渗透系统),部分进入产品清水池,与脱盐水混合送往用户。膜反洗使用滤过水即清水池内的产水。

  浸没式膜系统运行方式:通过供水渠向膜池供水,工作泵从膜池中的膜组抽吸产水,泵出水经原有产水管道送往产品水池,采用自动变频恒流量控制,过滤一段时间以后停止供水,进行反洗。通过风机从滤池每支膜元件底部鼓入空气,反洗泵同时启动进行反洗,反洗结束,排空滤池,重新供水,进行下一轮循环。

  本系统的特点:首先,膜池内的管路完全固定安装。膜元件单支装入膜池。其次,由于膜可以单独进行隔离,因此在完整性检测中发现问题时,可以单支进行更换。单支膜元件重量为20kg左右,一个人完全可以进行换膜操作。而且膜元件上有专门设计的导向机构,可以在膜池有水的情况下方便准确地将膜元件安装到位。

  由于膜组不整体出水,不需要一般系统的吊车,大大降低了需用的厂房高度,简化了操作。又由于问题膜在膜池中是随机分布的,在需要更换修补时,只要将其单独抽出即可,大大简化了换膜修补的操作,缩短了停机时间,提高了生产效率。同时,检修时膜单支出水,避免了无问题膜在出水检修过程中可能造成的风干损坏。另外,在长期运行中,当膜出现非常规污染时,也可以将单支膜元件取出,进行试验清洗,使清洗更为有效。

  实践证明,浸没式膜系统的开发是成功的。我们的池内固定管路单独插膜系统,具有自己的优点,不仅省去了安装、维护膜组时将膜组吊出的吊车系统,减少了投资,而且比国外产品操作更方便、更安全、适应性更宽,更符合我们国家的国情,为我们国家现存的大量砂滤池的升级改造,提供了1条全新的道路。

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