超滤膜处理黄河水工程实例

设计化学药洗周期为１８０无，用以去除超滤膜在运行中受到的顽固胶体污染和生物污染，恢
复膜性能。
３运行参数的优化
３．１膜材料
系统运行的前１５个月采用第一类超滤膜（膜材料为聚氯乙烯．ＰＶＣ，内压式，膜丝内外径ＯＤ／ＩＤ ＝１．５／１．０ｍｍ，标称截留分子量８００００ Ｄａｌｔｏｎ），第１６月后至今的４８个月采用第二类超滤膜（膜 材料为改性聚砜．ｎａＰＳ，内压式，膜丝内外径ＯＤ／ＩＤ＝１．８／１．２ｍｍ，标称截留分子量４５０００ Ｄａｌｔｏｎ）。
２２８．６ ２２２．２ ２２５．４ ２１９．０ ２２８．６ ２２２．２ ２１５．８
—２９９—
４．３运行费用
本工程超滤系统的直接运行费用主要包括药剂费（吨水成本０．０２元）、电费（按每千万时０．５０ 元计，吨水成本０．１８元）、膜更换费（按６年，每平方米膜２００元人民币计，吨水成本０．０４元）， 三项合计为０．２４元，吨。
３．３超滤水利用率
在更换聚砜超滤膜后进行了超滤膜产水率优化实验。其中比较了排水量与反洗周期的变化。 实验证明可以将全部错流水回用而不影响超滤系统的运行。此时超滤系统水利用率为９８．３％。
３．４反洗周期及程序的优化
系统投运时反洗周期设定为６０分钟。每次反洗程序为正冲３０秒，上反洗加药（１００ｐｐｍ次 氯酸钠）３０秒，下反洗加药（１００ｐｐｍ次氯酸钠）３０秒，上下同时反洗３０秒，正冲３０秒。单只 膜的反洗强度为１２．５ｍ３／ｈｒ． 在选择和优化反洗周期时主要考察反洗前后单套超滤跨膜压差（ＴＭＰ）以及产水量的变化。 一般以反洗前后跨膜压差无明显变化、产水量变化为士１５％为宜。目前反洗周期为每产３６０ｍ３水反 洗一次，每次反洗程序保持不变。这一优化可以提高水利用率Ｏ．３％。
４运行结果与讨论
４．１膜材料的影响
两类超滤膜分别运行安装后前１２个月的统计参数见表１．
表ｌ 两种超滤膜运行参数 ＰＶＣ超滤膜 产水平均ＳＤＩ 断丝率％ 化学药洗周期（天）
３。５ ５．２％ １８０
ＰＳ超滤膜
Ｌ ５ ０ １８０
不同的膜材料必定影响膜的性能。当然也不是某一种膜材料一定优于另一种膜材料。在本工 程的实践中的确发现不同材料的膜组件表现出不同的性能。另一方面，运行经验的增长显然对后 来更换的膜组件更有利。 在使用ＰＶＣ超滤膜，时在原水中添加絮凝剂，投运３个月内ＳＤＩ值在１。３．２．０之间，此后逐 渐增加，投运６个月时增加到４．２。此时发现断丝问题。 使用Ｐｓ膜，在原水中添加絮凝剂前提下，ＳＤＩ值仅为０．５．０．９。为了节省运行成本，停止添 加絮凝剂，此时ＳＤＩ值随给水水质有所波动，但保持在１．２之间。 对于反渗透预处理，超滤系统的污染指数（ＳＤＩ）值尤为重要。这一指标与水中细微悬浮物和胶 体的总量相关联。这一指标的降低标志着水中微生物和微生物碎片被滤除。一般地说超滤膜截留 分子量越小，产水的这一指标也越低。当然，当膜组件发生断丝时，这一指标会明显上升。 对于饮用水处理，超滤膜最大的优势就是阻隔悬浮物和致病微生物。一旦出现断丝问题，这 一优势就荡然无存。因此在膜材料的选择方面性能的权重显然远远大于成本的权重。
超滤技术是保证饮水安全的重要手段之一【ｌ Ｊ。特别是在解决贾第鞭毛虫和隐孢子虫对饮水安 全的威胁方面超滤技术更是有着不可替代的重要角色【２Ｊ。然而，由于超滤的技术和价格等问题， 超滤在中国自来水领域的应用还刚刚开始，经验还较为缺乏。与此同时，超滤技术在工业领域却 已经得到了广泛应用和普遍接受。２００８年日产超过５００００吨的工业超滤系统也已经开始投运。本 文报道了较大型超滤常年的运行经验，希望为超滤在饮用水方面的应用提供借鉴。 另一方面超滤系统的吨水造价也已经出现了明显变化。对于大型超滤系统，预期压力式膜组 件每天吨水投资可以控制在７５元，而压力式膜系统每天吨水设备投资可以控制在４５元以内。膜 系统价格的降低将使超滤技术在大型自来水制造领域获得更高的竞争力。
表２聚砜超滤膜归一通受
Ｔａｂ．２ ＮｏｎＩｌａｌｉｚｅｄ ｆｌｕｘ ｏｆ ｍＰＳ ｍｅｍｂｒａｎｅ
记录时间
２００６．０４．１０ ２００６．１０．１０ ２００７．０４．１０ ２００７．１０．１０ ２００８．０４．１０ ２００８．１０．１０ ２００９．０４．１０
超滤膜通量（Ｌ／ｍ２．１ｌｒ ａｔ Ｏ．１ ＭＰａ）
参考文献
【１】李圭白，杨艳玲．第三代市饮用水净化工艺－超滤为核心的组合工艺【Ｊ】．给水排水，２００７， ３３（４）：１． 【２】许航，陈为，袁哲，等．湖泊水深度处理工艺的比较实验研究【Ｊ】．给水排水，２００９， ３５（９）：２２・２５。
一３００
超滤膜处理黄河水工程实例
王黎明１，李华友１，陈华友１，金昌斌１，孟广祯２ （１山东滨化集团，山东滨州２５６６１９，２北京格兰特膜分离设备有限公司，北京
１００１ ０２）
Baidu Nhomakorabea
摘要：山东滨化集团超滤系统设计出力为每天１００８０吨，原水为黄河水，２００４年 １２月投运，２００６年３月开始稳定运行至今。本文报道了超滤膜材料，超滤系统错流 参数，超滤系统反洗，化学加强反洗条件以及化学药洗控制等运行条件对超滤系统 稳定运行的影响、选择和优化结果，对超滤设备的直接运行吨水成本约０．２４元。笔 者期望其中的一些参数对设计和运行自来水系统具有借鉴意义． 关键词：黄河水；饮用水；超滤；聚砜；改性聚砜；超滤膜
设计反抗周｛９ｉ每６０分钟反洗～次。反洗过程中加入次氯酸钠杀苗，用以控制超滤膜中细菌和 微生物的滋生。
田ｌ起漳系统照片
Ｆｉ９１Ａ ｐｌｏｔ，，ｏｆＵＩ；ｓｙｓｔｅｍ
设计错流流量为１２０ｍ‰，大部分错流水流回流到多介质过滤器培水泵之前，浓永捧放流量
为ｉｏｍ３胁。超滤反洗使用反渗透浓水。超滤系统水利用率为９７ ７％。
３．５化学药洗周期一
化学药洗在系统出力下降到设计能力的９０％时进行化学药洗。实际运行中即使系统出力没有 明显下降，每６个月也进行一次维护性化学药洗。
３．６完整性检验
自动完整性检验系统可以对超滤系统定期做完整性检验。打开产水阀门，向给水系统中加入 压缩空气，将给水侧水排净后定时自动关闭给水阀；到达指定压力后自动关闭气阀；系统中安装 的压力变送器将给水侧气体压力变化传送的ＤＣＳ记录和分析。２分钟压力损失超过５％的系统需 要进行人工完整性检验，找出需要修补的超滤膜组件。 在每支超滤膜顶部产水管上安装一段透明管，在人工完整性检验时打开超滤产水排放阀门， 向给水侧加入压缩空气，提高给水侧压力；到达指定压力后通过调整压缩空气加入量维持进水侧 压力在指定压力；观察产水透明管中是否有气泡逸出。有气泡逸出的超滤膜需要离线修补。 实际运行中每周进行一次完整性检验。每天测定产水的ＳＤＩ值也可以间接检测超滤系统的完 整性。
ｓｅｒｖｅ ａ
ＵＦ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｂｏｕｔ Ｏ．２４ ＲＭＢ．Ｔｈｅ ｄａｔａ ｍａｙ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ ＵＦ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｗａｔｅｒ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｙｅｌｌｏｗ ｒｉｖｅｒ；ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ；ｕｌｔｒａ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ＵＦ；ｐｏｌｙ－ｓｕｌｆｏｎｅ；ＰＳ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＳ；ｍｅｍｂｒａｎｅ．
Ａｎ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ＵＦ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｒｅａｔｉｎｇ
Ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ
Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ
Ｗａｎｇ Ｌｉｍｉｎ９１，Ｌｉ Ｈｕａｎｙｏｕｌ，Ｃｈｅｎ Ｈｕａｙｏｕｌ，Ｊｉｎ Ｃｈａｎｇｂｉｎｌ，Ｍｅｎｇ Ｇｕａｎｇｚｈｅｎ２
（１ Ｂｅ Ｆａｒ Ｇｒｏｕｐ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｂｉｎｚｈｏｕ ２５６６１９，ＰＲＣ；２
Ｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｃｒｏｓｓ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ，ｂａｃｋ ｗａｓｈ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｌｅａｎｉｎｇ
ｓｃｈｅｄｕｌｅ
ａｒｅ
ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ
２工艺流程及设计参数
２
１系统设计
超滤装置由６套单元组成，６套装置采用母管并联。整套超滤系统设计产量为每天１００８０吨
系统占地仅为１４ｍｘ３
３ｍ＝４６
２ｍ２。
设备竣工照片如图ｌ所示。
２
２设计参数
系统采用４０平方米的超滤膜组件８４支，单位膜面积水通量为１２５Ｌ／ｍ２ｈｒ。运行辫时通量为
１３５Ｌ／ｍ２ｂａｒ。
４．２超滤膜的通量
一般认为超滤膜的初始与稳定运行通量之间有较大差距，且稳定运行通量会逐渐衰减。 本工程使用聚砜超滤膜系统运行数据表明改性聚砜膜的通量非常稳定。表１列举了运行４８ 个月内的通量记录。运行数据表明归一的膜的通量仅在正负３％内波动。同时，这一稳定运行通 量在挟出厂初始通量范围内。这～特点可能与膜的永久亲水性有关，也可能与较粗膜丝的抗污染 能力较高有关。另外该种膜的过滤标称的过滤孔径小于０．０１微米，这一过滤孔径已经远远小于最 小的固体悬浮物的直径，因此避免了孔径被固体颗粒堵塞的可能。
３．２运行通量
本工程在投运后前３６个月运行通量一直控制在１２５Ｌ／ｍ２．ｈｒ，化学药洗周期大于等于６个月。 ２００８年１月，工程增容后使得超滤用水压力减低，运行人员主动将该超滤系统出力削减至 ６５Ｌ／ｍ２．ｈｒ。此时运行跨膜压差由０．０６．０．０８ＭＰａ下降至０．０３．０．０４ＭＰａ。这一压差一直稳定至今。
１工程概况
山东滨化集团于２００３年始建热电联产发电厂，其中锅炉补给水采用经过简单沉淀的黄河水。 在选择水处理工艺时，经调查发现大多数使用传统的多介质过滤加活性炭吸附的反渗透预处理工 艺不能保证反渗透系统长期稳定运行，而解决这一问题的出路之一是采用超滤过滤。经过论证和
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筛选，最终确定了多彳ｒ质过滤与超滤结合的反淳透预扯理工艺。 该项工程于２００４年底投入运行，初期超游处理效果非常理想。然而超滤系统在运行６个月后 出现大量“断丝”问题。由于“断丝”数量较多和持续增加，在投产９个月后将全部超滤膜更换。 但是在更换新超摅膜后３个月，“断丝”问题再次出现。２００６年３月，全部超滤膜更换成膜丝内 经为１．２ｔｌｌｍ政性聚砜材料的新掣超泣膜组件。此后至今共４２个月当中超滤膜稳定运行，水质和 术量完全达到原设计要求。
Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｇｒａｎｔ Ｍｅｍｂｒａｎｅ
Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０２，ＰＲＣ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ １ ００８０ ｃｕｂｉｃ ｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｄａｙ。Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（ＵＦ）Ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆｙｅａｒ ２００４ ａｔ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｂｅ ｆａｒ Ｇｒｏｕｐ．Ｔｈｅ ｆｅｅｄ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｆｒｏｍ Ｙｅｌｌｏｗ
５结论
虽然自来水领域与工业领域有不同的要求和标准。但是一般地说市政领域对于使用超滤处理 水的水质并不担心【Ｉ，２１。市政领域和工业领域对超滤的担心是一致的，就是超滤长期稳定运行的 问题和设备投资和运行费用的问题。超滤膜的断丝问题也一度威胁到了本工程电厂和工艺用水质 量。但是经过各方面的努力，经过４年零ｌＯ个月的实践证明超滤在本工程黄河水的处理中是成功 的。 对本工程项目而言，超滤膜材料、超滤膜的亲水性、超滤膜和超滤膜组件的机械结构对设备 的长期稳定运行均有至关重要的影响。根据运行经验，对黄河水而言超滤膜的设计通量应以８０．１００ Ｌ／ｍ２．１１ｒ为宜，此时跨膜压差约为Ｏ．０６５ＭＰａ，反洗周期应以６０分钟为宜；维护性化学药洗周期 为１８０天。 本工程也为超滤处理黄河水长期稳定运行提供了例证和参考。笔者期望也相信超滤技术将为 中国人喝上优质自来水作出贡献。