膜處理技術在水廠中的應用
來源：美國科氏濾膜系統有限公司上海代表處 閱讀：5258 更新時間：2008-01-15 16:07
UF/RO （超濾／反滲透）因其出水品質好、自動化程度高，在各行各業的給水和廢水處理中扮演著越來越重要的作用。自 20 世紀 80 年代以來，以中空纖維超濾（ UF ）和反滲透（ RO ）為代表的膜處理技術作為一種新興的高科技技術，在各行各業的給水和廢水處理中得到了廣泛的應用。膜法分離裝置操作容易，便于維修且分離效率高，與常規水處理方法相比，具有出水品質好、能耗低、自動化程度高等特點，因而在大規模的節水和水回用領域發揮著極其重要的作用。
浙江省由于經濟的飛速增長，對環境造成了很大的負面影響，尤其是飲用水源受到了污染。據統計，省內 20 ％的河流受到了嚴重污染， 3500 萬人口不能喝到合格的飲用水，還有 1000 萬的農村居民喝的是沒有經過任何處理的已經污染的河水、湖水或地下水。為了解決這個問題，滿足當地居民飲用水的需求， 2003 年浙江省決定投資 200 億元人民幣用于新的飲用水工程，確保全省居民 2012 年前全部喝上放心水。浙江慈溪航豐自來水廠就是實施該工程的一個重要的項目。該水廠位于浙江省慈溪市，緊臨杭州灣，距離上海 400 多公里。水廠由藍星水處理公司施工建設，并已于 2004 年 11 月投入使用，是目前國內最大的超濾／反滲透制取飲用水項目，超濾產水 1200 噸／小時。該項目的投運標志著膜法在飲用水處理中的大規模應用。
原水水質
水廠以四灶浦水庫為水源，要求產品水符合 GB5749-85 《生活飲用水標準》。四灶浦水庫的水源是已受到周邊環境的嚴重污染，耗氧量、氨氮和氯離子均超過了飲用水二級標準的要求，同時還有海水倒灌。具體參見下面的水質表。
原水水質表
| 水質指標 | 數 值 | 水質指標 | 數 值 |
| 濁度 | 15NTU | 亞硝酸鹽 | 0.02mg/l |
| 色度 | 40 | 硝酸鹽 | 10mg/l |
| 總堿度 | 190mg/l | 氨氮 | 3mg/l |
| 總硬度 | 140mg/l | COD Mn | 10-20mg/l |
| 鐵 | 0.3mg/l | 細菌 | 500 |
| 錳 | 0.1mg/l | 大腸菌 | 150 |
| 鉀 | 280mg/l | 大腸菌 | 1200mg/l |
| pH | 8月9日 |
系統工藝流程
為了將該污染水源處理到達標飲用水，選擇合適的處理工藝非常關鍵。針對耗氧量和氨氮超標（飲用水源二級標準規定為≤ 0.1mg/L ），藍星水處理公司在工藝方案中增加了去除有機物的預處理工藝；同時由于海水倒灌，氯離子超標，達 360-367.5mg/L ，而飲用水水源二級標準要求≤ 250mg/L ，又增加了除鹽工藝。為了減少投資采用了部分水脫鹽的方案，需除鹽的部分水為 40% ，即 2 萬噸 / 天。藍星水處理公司在進行了大量的調研考察工作后，決定采用運行穩定可靠、投資合理的超濾／反滲透聯合處理工藝。
系統描述
自四灶浦水庫設 2 根 D1200 引水管至取水泵房，取水泵房設于凈水廠區內，引水管進水口設置攔污格柵。取水泵房為地下式鋼筋砼池，水泵集水池前方設格柵、格網。水泵為潛水泵，將原水送入接觸氧化池。接觸氧化工藝主要是去除水中的有機污染，降低耗氧量、氨氮等指標。接觸氧化池為鋼筋砼結構，一期設 5 萬噸/日規模的 1 座。。
為了進一步降低水中的有機物與膠體物質，設計了混凝劑加藥系統和活性炭粉末添加等，但在實際運行中，活性炭粉末沒有添加。混凝劑投加在反應池前的進水管路上，原水與混凝劑在管道靜態混合器進行混合后進入反應池。反應池為折板反應，反應區設在沉淀池的端部，反應采用三段同波折板，反應區停留時間 16 分鐘。沉淀采用平流沉淀池。
在進入超濾／反滲透處理前，采用了氣水反沖濾池進行過濾以進一步降低水中的濁度。氣水反沖濾池共設二座，每座設計規模 10 萬 m 3 /d ，鋼筋砼結構。
超濾系統概況
經過氣水反沖濾池過濾的清水進入超濾系統。中空纖維超濾是 RO 前處理的最理想方法，它不依賴于進水水質的變化，可以連續穩定地提供低濁度、低 SDI 值的產水作為 RO 的進水，顯著增加了 RO 系統的運行穩定性，減少了清洗周期，大大提高了 RO 系統的整體性能。而且超濾可以有效截留水中對人體有害的各類細菌和病毒。
中空纖維超濾系統：
超濾產水規模： 4 套各 300 噸／小時；
超濾膜組件：科氏濾膜公司（ KOCH ）內壓式 V1072-35-PMC 膜件，共 160 只；
超濾運行方式：單通錯流過濾，濃水排放 5% ；
系統回收率： 90 ％；
反洗周期： 30 分鐘；
反洗時間： 1 分鐘；
快沖周期：每次反洗后；
快沖時間： 0.5 分鐘；
化學清洗周期： 1 － 3 個月；
RO 系統概況：
產水規模： 900 噸／小時；
回收率： 75 ％；
綜合效益
采用超濾／反滲透工藝的浙江慈溪航豐自來水廠自 2004 年 11 月投運以來，給業主和社會都創造了良好的經濟和環境效益。
（1）出水水質穩定，超濾出水 NTU<0.1 ， SDI<3 ；
（2 ）占地面積小，超濾和反滲透均為模塊化的設備，膜件高度集中布置，尤其是超濾系統，采用的是產水量比 8 英寸膜件增加了 60 ％的 10 英寸膜件，單位空間的產水量增加了 60 ％左右；
（3 ）自動化程度高，除化學清洗外，所有步驟包括產水、反洗、正洗均為自動控制，大大節約了人工操作和維護的工作量；
（4 ）操作靈活簡單，膜組件之間立式并聯連接，可以方便的進行完整性測試，有利于每支膜件的維護，能夠方便地為日后系統擴建預留空間；而且超濾系統可根據來水量的變化而選擇一套或幾套同時運行；
（5 ）水的利用率高，超濾系統的回收率達 90 ％，濃排水回至混凝沉淀池可進一步提高回收率，整個系統的回收率達 80 ％以上。
浙江慈溪航豐自來水廠擁有目前國內最大的飲用水超濾／反滲透處理系統 。該系統自 2004 年 11 月投運以來，已經穩定運行了 2 年多的時間，極大地改善了周邊地區的居民的飲水環境，成功地為浙江省的居民們提供了非常可靠的飲用水，是國內水源受污染地區解決飲水問題的一個典范。
鏈接：超濾／反滲透膜
超濾膜（ UF ）是一層非常薄而致密的薄膜，膜的孔徑在 0.01 ～ 0.1 微米左右，它在原水和出水之間形成了一層有效的機械阻檔，可以去除原水中的高分子有機物、懸浮固體、細菌、病毒和各類硅、鐵和鋁的膠體顆粒等。一般來說， UF 透過液的濁度小于 0.1NTU ， SDI 小于 3 ，因此，中空纖維超濾常用作直飲水的處理、各類反滲透包括海水淡化的前處理，還可用于反滲透／離子交換的后處理，提供最終的細菌和顆粒控制。 UF 用作反滲透（ RO ）的前處理時，其穩定的高品質的產水可以顯著改善 RO 系統的性能，比如在一定通量下可以降低操作壓力，減少了膜的結垢和污染，減少了化學清洗頻率。
反滲透膜（ RO ）是最精細的一種膜分離產品，能有效截留所有溶解鹽類及分子量大于 100 的有機物，同時允許水分子通過。反滲透復合膜的脫鹽率一般高于 99.5% ，廣泛應用于各類苦咸水脫鹽和海水淡化，可以顯著降低酸堿性的廢水排放量。
