Hydracap超濾係統在首鋼汙水回用處理中的應用

編輯:AG娛樂客戶端處理        日期:2019/7/18 17:33:49        閱讀:5560

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

設備位置

膜類型

膜組件數

膜塊單元數/

單元組件數

設計產水量

進水類型

產水用途

動力廠

HydraCap60

60

4/15

200m3/h

廢水

RO進水

焦化廠

HydraCap60

28

2/14

100m3/h

地表水+廢水

RO進水

彩圖廠

HydraCap60

16

2/8

30×2 m3/h

廢水

RO進水

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

階段

預處理

排水流量m3/h

循環流量m3/h

產水流量m3/h

1、沙濾

沙濾

1.2

0.5

2.7-3.0

2、加藥條件

盤濾

0

0

3.2-3.5

3、膜汙染分析

盤濾

0

0

3.2-3.5

4、工藝條件確認

沙濾

盤濾

0

0

3.2-3.6

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。

  • 關鍵詞:超濾膜|超濾係統|超濾膜應用領域|超濾汙水回用
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