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超濾在水廠濾池反沖洗廢水處理中的應用

發布時間:2022-11-23 15:12:15  中國污水處理工程網

我國水資源總量約為28×104m3,但人均水資源量約為24×103m3,僅為世界人均水平的1/4。隨著社會經濟的不斷發展,用水量逐漸增多,同時污水排放也日益增加,水質嚴重下降。另外,現如今,對于生活飲用水衛生要求越來越高,這就要求水廠采用先進的污水處理技術,對污水進行重復利用,并保證水質健康。

1、超濾技術原理

現如今,國內外水廠所采用的自來水生產工藝主要流程為混凝、沉淀、過濾、消毒。近年來,膜技術發展迅速,并逐漸被應用于水廠飲用水的深度處理中,通過過濾器進行水質凈化,水系統工藝流程如圖1所示。在過濾設備運行環節,由于受到反沖洗影響,部分水質復雜的沖洗液會被排放,據調查,排放量占水廠制水量的3%10%,過去,對于反沖洗廢水,一般直接排放。近年來,水資源緊張問題越來越嚴重,社會各界逐漸意識到加強水資源保護的重要性。而膜過濾技術能夠有效凈化濾池反沖洗廢水,因此,對該項技術及其應用方式進行詳細探究具有十分重要的現實意義。

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超濾技術指的是在壓力驅動作用下,通過膜分離雜質,其應用原理為篩除機理,在壓力作用下,污水能夠從高壓側透至低壓側,在此過程中,污水中的大分子顆粒被阻擋,經過處理后的污水以濃縮液的形式排除。通過膜分離,超濾法能夠分離出水中的蛋白質、膠體等其他大分子物質,因此,將其應用于水廠濾池反沖洗廢水中,可以有效去除污水中的各類雜質。超濾膜是超濾技術應用的關鍵,其類型較多,包括平板超濾膜、中空纖維超濾膜、管式超濾膜、多孔超濾膜等。根據超濾膜原材料種類,可以將其分為有機高分子材料及無機材料。應用實踐發現,在水廠濾池反沖洗廢水處理中,超濾技術不僅操作便捷,而且設備投資費用較少,能夠有效分離出水中的有機物、懸浮物等雜質,但是,需要注意的是,其對于金屬離子并不具備去除能力。

2、超濾凈水工藝

21 簡單預處理的超濾凈水工藝

簡單預處理的超濾凈水工藝的應用流程如圖2所示,首先對原水經過簡單處理,然后再進入超濾凈水系統中。與常規的凈水技術相比,簡單預處理技術在實際應用中,省去了常規處理中的過濾甚至是沉淀過程,處理工藝簡單,并且原水在經過混凝處理后,可直接進入超濾膜進行過濾凈化,同時在膜池內完成濃水回收和污泥濃縮,濾后水加入少量消毒劑進入清水池。目前最常見的簡單預處理方式為混凝。簡單預處理的超濾凈水工藝對水中的濁度、微生物以及混凝產生的絮體等物質可以完全依靠超濾膜進行去除,不僅工藝便捷,而且易于運行管理,占地面積小,如果水廠用地有限,建議應用這一處理工藝。

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22 常規預處理的超濾凈水工藝

常規預處理的超濾凈水工藝是指原水經混凝、沉淀、過濾為基礎的傳統凈水工藝后再進人超濾過濾系統的超濾凈水工藝。該工藝利用超濾膜進一步截留穿透濾池的污染物與微生物,提升了產水的生物安全性與化學安全性。與簡單預處理的超濾凈水工藝相比,常規預處理的超濾凈水工藝對原水中的濁度和有機物的適應能力更強,主要針對原水濁度波動較大、水質成分較為復雜的地表III類水體為水源的舊水廠的升級改造,或新水廠建設,以保證高品質產水。其一般流程如圖3所示。

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23 復雜預處理的超濾凈水工藝

當水源受到污染,水源為劣l類或更低標準的水質時,常規處理不能完全去除水中污染物,需對原水進行深人復雜處理以保證水質安全。復雜預處理單元包括臭氧活性炭濾池、炭砂濾池、曝氣生物活性炭濾池等,在復雜預處理工藝后增加超濾膜過濾,稱為復雜預處理的超濾凈水工藝,其一般流程如圖4所示。復雜預處理的超濾凈水工藝中,超濾主要作用是對復雜預處理產物或流失物(采用活性炭復雜預處理時,出水中可能存在的流失微生物及生物活性炭渣)進行攔截,保證水質達標。與其他預處理形式的超濾工藝相比,這類工藝出水水質更好,膜污染更輕,但占地面積大、成本高。這類工藝一般用于原水有機物含量較高或存在藻類、“兩蟲”等微生物穿透風險的場合。

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3、超濾在水廠濾池反沖洗廢水處理中的應用實例

31 試驗裝置與方法

在本次試驗中,水廠供水量約為35×104m3/d,在水質凈化工藝中,反應池和沉淀池中所產生的污泥被直接排放,而對于濾池中的反沖洗水,需進行集中收集至回收池中進行沉淀,取上清液,然后輸送至配水井中,將其與原水進行充分混合,并進行凈化處理。在該水廠濾池運行過程中,需分三個階段間歇運行,反沖洗水量約為整個水廠水量的5%。在本次試驗中,首先對回收池中上清液水質進行調查分析,結果如表1所示。

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在本次試驗中,采用超濾技術對濾池反沖洗廢水進行凈化處理,濾膜材料為內壓式中空纖維超濾膜,原材料為改性PVC材料,有效膜面積為40m2,膜平均孔徑為001μm,截留分子質量為100ku。另外,在超濾膜組件前方,還需要配備疊片過濾器,并采用PLC技術進行自動化控制,超濾流程如圖5所示。

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在本次試驗中,超濾設備需連續運行24h,運行流量為24m3/h,濾池反沖洗廢水過濾周期為30min。在本次廢水凈化中,超濾設備在長時間運行后,可能會受到細菌附著影響,對此,需注意每隔8h采用10mg/LNaClO,對超濾組件進行浸泡處理,浸泡時間控制在5min左右。在超濾組件運行環節,還應該注意的是,如果跨膜壓力差顯著增加,則需要對反沖廢水強化沖洗過程。在反沖洗廢水處理過程中,必須強化跟蹤監測管理,保證系統運行正常。

32 試驗結果與分析

321 跨膜壓差

在本次試驗中,水廠超濾設備經過2個月運行,監測發現,原跨膜壓差為21kPa,在經過超濾處理后,原跨膜壓差為74kPa,增長明顯。通過實時監測發現,當超濾組件累計流量達到1000m3左右時,膜絲被堵住,超濾膜通量下降,原跨膜壓差增長速度放緩,據此,強化水流沖洗,膜絲堵塞問題得到妥善解決,膜通量也恢復正常。但是,隨著超濾的持續進行,原跨膜壓差增長速度也有所放緩。

超濾組件設備在經過57d運行后,當濾過水量達到2845m3時,跨膜壓差增加至74kPa,膜絲堵塞問題越來越嚴重,再對膜組件進行清洗后,清洗工作恢復正常。

322 出水水質

在本次水廠濾池反沖洗廢水超濾過程中,濾出水質良好,水質色度、渾濁度以及細菌總量均符合《生活飲用水衛生標準》(GB57492006)標準。

323 運行成本

在超濾膜組件運行過程中,運行成本主要包括設備能耗、化學藥劑以及工業用電這幾個方面。對超濾工藝應用前后成本進行分析可知,在使用變頻設備前,超濾運行成本為025/m3;后期能耗為013kWh/m3,總運行成本為012/m3。

4、結語

綜上所述,水質問題是社會各界廣泛關注的熱點問題,水廠濾池反沖洗廢水污染問題嚴重,如果直接排放,會造成水資源浪費問題。本文主要對超濾技術在濾池反沖洗廢水中應用工藝進行了詳細探究,根據本次研究發現,對于反沖洗廢水,可以對其進行集中處理,經過沉淀后與原水混合,采用超濾膜處理技術,凈化水質,提高水質質量,不僅應用工藝簡單,而且能夠有效提升水資源利用率,值得推廣。(來源:重慶市涪陵區自來水有限公司)

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