中水石灰處理膜法脫鹽堵塞問題的調查

張 妙

北京沃特爾水工程有限責任公司,北京 100025

近些年來，水環境污染和水資源的缺乏，制約了社會和經濟可持續發展，因而污水的治理和資源化迫在眉睫，城市污水再生深度處理回用是解決這一問題的重要途徑，但回用于鍋爐補水時出現的膜堵塞問題應因此設計人員于運行的注意。

1 工程水處理簡介

現裝機容量：3×200mW+2×25mW。

地理環境：位于邯鄲市區內東側，釜陽河下游之濱，取釜陽河水為供水水源。

水源：1998年工程改建時水源為邯鄲市東污水處理廠的城市二級中水（實際采用釜陽河水）水質黑混惡臭，2004年邯鄲市西污水處理廠投運，河水水質略改善。東污水處理廠中第二條水管修通后可使用中水，至今用中水與河水的混合水。

設計總處理水量～2 940m3/h，其中循環冷卻水補充水～2 400m3/h、鍋爐補充水～540 m3/h。

中水深度處理設備投運日期：1998年9月17日。

用途：經石灰處理的中水從投運之始即作為循環冷卻水和鍋爐補充水。循環冷卻水直接補充水塔，鍋爐補充水經過濾和兩級離子交換脫鹽后進入系統（后增加UF和RO）。

中水石灰處理系統：

原設計為：

現運行系統為

2 中水石灰處理系統與運行

主要設備與技術參數：

澄清池：3×1000m3/h DCH-1000型泥渣接觸分離型中水石灰處理澄清池，直徑Φ24000mm，正常運行出水濁度～2mg/l,最大負荷1200m3/h,排泥濃度3%～5%，出水安定性良好、水質穩定，集水槽內部沉積垢量約＜1mm/a，殘余有機物去除率均約≥50%。

濾池：12×21m2GBKL-21型調節濾料深層濾池，為改進型變孔隙過濾技術，設計允許進水濁度20mg/l, 出水濁度＜2mg/l,最大負荷Q=250M3/H,濾層阻力～2MH2O，在水氣反洗強度16 L/m2.s不亂層不丟砂,周期長度≮24h,全自動。

石灰制備：3×V=250m3D-SJF-250-I型粉石灰制備裝置，全密閉自動調節，常年運行無堵塞，無沉積，無結垢，無泄漏，環境良好，維護容易。

運行狀況：

迄今投運以來連續安全運行11年，汽水系統水質正常，循環水維持濃縮倍率N=2～2.5，各冷卻器換熱管（317L）未見腐蝕。

約在中水系統投運2～3年后發現循環水PH大幅降低現象，最低達到pH=4.3，導致系統混凝土構筑物和通流接觸材料的腐蝕。隨即在循環水中補加NaOH調整pH運行約七八年，至循環水投加ClO2后停止。此間委托試驗證實腐蝕是NH3-N進入系統后轉化為NO3-N消耗水中堿度所致。

中水處理系統的改變：

原設計電解制氯基本沒有投運，中水和循環水較長時間沒有殺菌，中間曾投加氯錠，現在循環水加二氧化氯。

有機高分子助凝劑計量由開始～0.3mg/L到膜系統運行后逐漸減少，2006年約為0.08mg/L，至2007～2008年度平均為0.055mg/L，2008年7月基本停止至今。

3 膜裝置

第一套膜裝置 UF 4×27根Φ8”膜，出力Q=4×75m3/h=300m3/h, 10萬道爾敦，聚砜，每隔2h反洗和沖洗70s，反洗時不加殺菌劑（NaCLO）。

第 二 套 膜 裝 置 UF 4×14根 Φ8” 膜，長1.8m膜，Q=4×156m3/h=624m3/h，10萬道爾敦，聚砜，2005年10月使用至今。每隔30分鐘反洗和沖洗35s，反洗時加殺菌劑（NaCLO）。

4 膜裝置投入運行后發生的污堵問題

膜系統投運開始即出現膜的污堵問題，不斷清洗，UF膜嚴重斷絲而全部更換，但污堵問題仍然存在。UF和RO膜都有，RO膜藥物清洗也很頻繁。這種狀況不僅產水量下降，影響正常供水，而且生產管理非常緊張，生產成本增加，給運行帶來很大困難。

4.1 還原劑的影響

第一套膜裝置投運后在UF和RO即都發現有污物堵塞問題，清洗很困難。拆管查找在投加還原劑的區間管道上有大量粘稠附著物，當時認為這是產生污堵的主要原因，即停止投加還原劑至今，情況好轉。但是第二套膜的還原劑的投加一直延續至今，沒有發現管道和膜上如第一套膜同樣的問題。

對還原劑影響的分析。回用中水雖然經過石灰深度處理，水中仍然存在相當量的殘余有機物（包含可繁殖生物），加上多年加氯不正常，系統中已長時間沒有加氯，在設備管道里積存生物是必然的，UF僅在反洗時的短時間加氯，雖然可視為沖擊加氯，可以起到一定作用，這只限于反洗水所接觸到的部分，在連續投加還原劑的情況下，可以達到完全絕氧，為厭氧菌提供了良好的生存繁殖環境。

4.2 助凝劑的影響

為減輕UF與RO的污堵，也為了降低成本，多年前即開始降低助凝劑計量直至最后停加，澄清池出水濁度SS≥5mg/l。但是UF和RO膜的運行工況變好。

4.3 清洗的影響

從2005年6月9日測定數據看出，UF的主要截留物主要是菌類，少量TOC和助凝劑殘余物，故清洗時依靠較大計量的殺菌劑，當清洗液中添加10ppmNaClO時效果不好，增加計量到20～30ppm后基本可以清洗恢復。

5 歸納幾點認識

中水石灰深度處理水后進行膜脫鹽時會面臨污堵困難，導致影響正常供水。它與石灰深度處理的效果直接相關，尤其重要的是澄清池內的反應工況，即對有機物高的去除率和少的有害物質的攜帶率。

1）對膜產生污堵的原因有：中水殘余有機物、細菌類生物、清水帶出的助凝劑（PAM）及其衍生物，對第一套UF和管道污堵的主要是（高效過濾帶來的）細菌類生物，從第二套UF和RO膜觀察到的污堵原因主要是助凝劑（PAM-包括AM等），助凝劑產生污堵的主要原因是聚丙烯酸鈣（CPA）；

2）石灰深度處理過程中的殺菌是必要的，本廠投加殺菌劑一直不足，系統中積存較多有機生物是容易發生問題的潛在因素；

3）澄清過程添加助凝劑對保證出水水質和降低有機物有較大作用，不宜完全否定,可研究配制和投加方式和最優投加量，如果深度處理澄清池不加助凝劑，應研究改善水質的辦法；

4）應當提高UF對非溶解物（主要是膠體級的有機物）去除率，起到對RO 膜更有效的保護作用，應選用在保持膜面積和單位產水率不變下更小的微孔直徑（如＜2萬道爾敦）的膜；

5）UF藥清洗次數仍然偏多。應當改進澄清池的運行工況，提高對非溶解臺殘余有機物的去除率，以緩解UF膜負荷。

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