Hydracap超滤系统在首钢污水回用处理中的应用

编辑:秦泰盛水处理        日期:2019/7/18 17:33:49        阅读:5495

集成膜过程IMS(Integrated Membrane Solution)是将超滤与反渗透(或纳滤)相结合,以抗污染能力强、性能优越的超滤单元代替了复杂的传统处理工艺。超滤出水没有细菌、悬浮物,对COD也有一定的去除率。膜集成工艺有许多优点,系统稳定、维护少、占地面积小、化学品用量少、流程简单、运行费用低。

本文将介绍这三套装置的运行状况,总结长期运行过程中积累的经验和发现的一些问题,重点介绍工艺优化现场实验研究的详细情况。

1.首钢公司正在运行的Hyadracap超滤装置及其运行状况

从2002年下半年开始,再首钢公司陆续建造了3套采用Hydracap60超滤膜的水处理装置,装置基本情况见表1

表1 首钢超滤系统基本情况

设备位置

膜类型

膜组件数

膜块单元数/

单元组件数

设计产水量

进水类型

产水用途

动力厂

HydraCap60

60

4/15

200m3/h

废水

RO进水

焦化厂

HydraCap60

28

2/14

100m3/h

地表水+废水

RO进水

彩图厂

HydraCap60

16

2/8

30×2 m3/h

废水

RO进水

进入超滤装置的废水是污水厂处理水。首钢污水厂的原水是典型的钢铁工业废水,来自炼铁、炼钢、焦化、煤气等工艺流程,还有少量的生活污水。主要的污染物是乳化油、重金属和生活污水污染物。除油工艺主要在各车间完成,进入污水厂的原水含油<5mg/l。

1.1焦化厂

设备投运时间:2003年4月。

工作模式及设计通量:直流过滤,浓水排放10%,80 l/m2h。原水:70-90%地表水+污水厂处理水。

预处理:聚合氯化铝混凝沉降,细砂过滤。

运行状况:前三个月运行通量85 l/m2h,未进行化学清洗。一直24小时连续运行,设备运行正常。

存在问题:投运半年后运行压力较高,跨膜压差在最高时可达0.1Mpa。主要原因是化学清洗中无法进行通过膜的清洗循环(让清洗溶液部分透过超滤膜,以便于清洗膜孔内的污染物)。

1.2动力厂

设备投运时间:两组分别于2003年3月。

工作模式及通量:直流过滤,80l/m2h,浓水排放10%。原水:污水厂出水,未经预处理。

预过滤:2003年5月23日之前采用55?m盘式过滤器,其后换为130?m。

运行状况:24小时连续运行。更换预过滤器之前,跨膜压差<0.06Mpa,但有时预过滤器发生堵塞现象。更换过滤器之后,运行压力较高,化学清洗不能完全恢复膜初始通量。

存在问题:主要原因是化学清洗中无法进行通过膜的清洗循环。

1.3彩图厂

设备投运时间:两组分别于2003年8月和2004年3月投运。工作模式及通量:全量过滤,80l/m2h。

原水:污水厂出水,未经预处理。预过滤:55?m盘式过滤器。

运行状况:运行跨膜压差<0.05Mpa,没有投加任何絮凝剂。由于生产水量需求未达到设计负荷,装置日平均运行时间<16小时。该装置从未出现膜污染现象,可能与间歇运行有关。

工艺优化现场实验

为了对动力厂超滤装置及其运行工艺进行进一步的优化,解决运行压力增加较快和膜清洗周期较短的问题,从2003年12月开始在现场进行工艺优化实验研究。在中试装置上对原有运行工艺进行局部调整,24小时连续运行考察调整效果,并寻找膜污染的原因和实质性减轻膜污染的途径。

2.1实验

现场实验内容见表2

表2 工艺优化现场实验内容

阶段

预处理

排水流量m3/h

循环流量m3/h

产水流量m3/h

1、沙滤

沙滤

1.2

0.5

2.7-3.0

2、加药条件

盘滤

0

0

3.2-3.5

3、膜污染分析

盘滤

0

0

3.2-3.5

4、工艺条件确认

沙滤

盘滤

0

0

3.2-3.6

2.3 讨论

1)化学清洗(CIP)和加药反洗

在本次试验的开始和中间进行了4次化学清洗,前3次清洗后TMP只降到

0.05-0.06MPa,但第四次却使TMP降到0.03MPa。第四次与前三次的主要区别

在于采用了海德能程序中规定的透膜清洗,即在第二次清洗液循环时采用部分

清洗液透过膜的过程,而前三次只是使用表面清洗循环。

在1月9日开始第二阶段试验期间,采用碱性溶液加药反洗能够快速清理膜

污染,降低TMP,恢复产水流量。CEB的接触时间短,没有清洗液循环过程,

但所起到作用比此前的CIP还要明显。

酸性溶液和碱性溶液都有清洗效果,说明沉积在膜上的污染物具有酸碱两

性。

2)三氯化铁复合絮凝剂

三氯化铁复合絮凝剂能够有效抑止膜污染,增强周期性反洗过程的清洗效

率。三氯化铁是目前絮凝——超滤过程中最为常用的絮凝剂。据文献介绍,氯

化铁会在膜面上形成一层透水性良好的滤饼,这层滤饼的厚度比原水中污染物

形成的滤饼的厚度大,但阻力要小的多。氯化铁滤饼可吸附污染物,同时易于

通过反洗过程洗脱。在不加氯化铁复合絮凝剂时TMP上升缓慢,但反洗的效果

也较差,反洗前后的进水压力变化不大,膜污染过程是一个缓慢的但逐渐增加

的不可逆过程。

3)污染物

根据第三阶段实验数据重复性差的情况,以及结合2003年3月份连续水质

检测的情况(表- ),铝盐絮凝残余成分污染膜的可能性较大。对比实验数据

中pH值变化及通量和TMP变化的情况,铝盐污染可以解释大部分实验现象。

与铝盐有关的现象有:

前期实验中出现的TMP自动下降的情况与当时的pH较高有关。

加酸反洗后TMP急剧上升。主要是铝离子在遇到呈酸性的膜后,

在膜孔中形成胶体,造成膜的快速堵塞。

加碱反洗后TMP连续稳定几小时后才开始增长。铝胶体在遇到呈

碱性的膜后,重新溶解,降低了阻力。

加入氯化铁,实际上等于降低pH值。所以添加氯化铁会加快TMP

的增长。

铝离子浓度和原水的pH值变化无!⑽薹ㄔげ猓廖廴疽簿兔挥

规律可寻,因此实验现象无法重复。

  • 关键词:超滤膜|超滤系统|超滤膜应用领域|超滤污水回用
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