Hydracap超濾係統在首鋼汙水回用處理中的應用

集成膜過程IMS（Integrated Membrane Solution）是將超濾與反滲透（或納濾）相結合,以抗汙染能力強、性能優越的超濾單元代替了複雜的傳統處理工藝。超濾出水沒有細菌、懸浮物，對COD也有一定的去除率。膜集成工藝有許多優點，係統穩定、維護少、占地麵積小、化學品用量少、流程簡單、運行費用低。

本文將介紹這三套裝置的運行狀況，總結長期運行過程中積累的經驗和發現的一些問題，重點介紹工藝優化現場實驗研究的詳細情況。

1.首鋼公司正在運行的Hyadracap超濾裝置及其運行狀況

從2002年下半年開始，再首鋼公司陸續建造了3套采用Hydracap60超濾膜的水處理裝置，裝置基本情況見表1

表1 首鋼超濾係統基本情況

進入超濾裝置的廢水是汙水廠處理水。首鋼汙水廠的原水是典型的鋼鐵工業廢水，來自煉鐵、煉鋼、焦化、煤氣等工藝流程，還有少量的生活汙水。主要的汙染物是乳化油、重金屬和生活汙水汙染物。除油工藝主要在各車間完成，進入汙水廠的原水含油<5mg/l。

1.1焦化廠

設備投運時間：2003年4月。

工作模式及設計通量：直流過濾，濃水排放10％，80 l/m2h。原水：70－90％地表水＋汙水廠處理水。

預處理：聚合氯化鋁混凝沉降，細砂過濾。

運行狀況：前三個月運行通量85 l/m2h，未進行化學清洗。一直24小時連續運行，設備運行正常。

存在問題：投運半年後運行壓力較高，跨膜壓差在最高時可達0.1Mpa。主要原因是化學清洗中無法進行通過膜的清洗循環（讓清洗溶液部分透過超濾膜，以便於清洗膜孔內的汙染物）。

1.2動力廠

設備投運時間：兩組分別於2003年3月。

工作模式及通量：直流過濾，80l/m2h，濃水排放10％。原水：汙水廠出水，未經預處理。

預過濾：2003年5月23日之前采用55µm盤式過濾器，其後換為130µm。

運行狀況：24小時連續運行。更換預過濾器之前，跨膜壓差<0.06Mpa，但有時預過濾器發生堵塞現象。更換過濾器之後，運行壓力較高，化學清洗不能完全恢複膜初始通量。

存在問題：主要原因是化學清洗中無法進行通過膜的清洗循環。

1.3彩圖廠

設備投運時間：兩組分別於2003年8月和2004年3月投運。工作模式及通量：全量過濾，80l/m2h。

原水：汙水廠出水，未經預處理。預過濾：55µm盤式過濾器。

運行狀況：運行跨膜壓差<0.05Mpa，沒有投加任何絮凝劑。由於生產水量需求未達到設計負荷，裝置日平均運行時間<16小時。該裝置從未出現膜汙染現象，可能與間歇運行有關。

工藝優化現場實驗

為了對動力廠超濾裝置及其運行工藝進行進一步的優化，解決運行壓力增加較快和膜清洗周期較短的問題，從2003年12月開始在現場進行工藝優化實驗研究。在中試裝置上對原有運行工藝進行局部調整，24小時連續運行考察調整效果，並尋找膜汙染的原因和實質性減輕膜汙染的途徑。

2.1實驗

現場實驗內容見表2

表2 工藝優化現場實驗內容

2.3 討論

1）化學清洗（CIP）和加藥反洗

在本次試驗的開始和中間進行了4次化學清洗，前3次清洗後TMP隻降到

0.05-0.06MPa，但第四次卻使TMP降到0.03MPa。第四次與前三次的主要區別

在於采用了海德能程序中規定的透膜清洗，即在第二次清洗液循環時采用部分

清洗液透過膜的過程，而前三次隻是使用表麵清洗循環。

在1月9日開始第二階段試驗期間，采用堿性溶液加藥反洗能夠快速清理膜

汙染，降低TMP，恢複產水流量。CEB的接觸時間短，沒有清洗液循環過程，

但所起到作用比此前的CIP還要明顯。

酸性溶液和堿性溶液都有清洗效果，說明沉積在膜上的汙染物具有酸堿兩

性。

2）三氯化鐵複合絮凝劑

三氯化鐵複合絮凝劑能夠有效抑止膜汙染，增強周期性反洗過程的清洗效

率。三氯化鐵是目前絮凝——超濾過程中最為常用的絮凝劑。據文獻介紹，氯

化鐵會在膜麵上形成一層透水性良好的濾餅，這層濾餅的厚度比原水中汙染物

形成的濾餅的厚度大，但阻力要小的多。氯化鐵濾餅可吸附汙染物，同時易於

通過反洗過程洗脫。在不加氯化鐵複合絮凝劑時TMP上升緩慢，但反洗的效果

也較差，反洗前後的進水壓力變化不大，膜汙染過程是一個緩慢的但逐漸增加

的不可逆過程。

3）汙染物

根據第三階段實驗數據重複性差的情況，以及結合2003年3月份連續水質

檢測的情況（表－ ），鋁鹽絮凝殘餘成分汙染膜的可能性較大。對比實驗數據

中pH值變化及通量和TMP變化的情況，鋁鹽汙染可以解釋大部分實驗現象。

與鋁鹽有關的現象有：

前期實驗中出現的TMP自動下降的情況與當時的pH較高有關。

加酸反洗後TMP急劇上升。主要是鋁離子在遇到呈酸性的膜後，

在膜孔中形成膠體，造成膜的快速堵塞。

加堿反洗後TMP連續穩定幾小時後才開始增長。鋁膠體在遇到呈

堿性的膜後，重新溶解，降低了阻力。

加入氯化鐵，實際上等於降低pH值。所以添加氯化鐵會加快TMP

的增長。

鋁離子濃度和原水的pH值變化無常、無法預測，鋁汙染也就沒有

規律可尋，因此實驗現象無法重複。