1、研究背景和意義

　　燃煤電廠(chǎng)作為用水、排水大戶(hù)，其用水量占工業(yè)用水量的30%～40%，從經(jīng)濟運行和保護水環(huán)境角度出發(fā)，節約發(fā)電用水，提高水的重復利用率，實(shí)現燃煤電廠(chǎng)廢水零排放意義重大。燃煤電廠(chǎng)產(chǎn)生的廢水主要有循環(huán)水排污水、工業(yè)廢水、生活污水、含煤廢水、含油廢水、脫硫廢水等，主要污染物為懸浮物、有機物、重金屬、鹽類(lèi)等。其中循環(huán)水排污水因水量大、水質(zhì)較復雜，是實(shí)現燃煤電廠(chǎng)廢水零排放的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。對循環(huán)水進(jìn)行預處理以及添加高性能緩蝕劑、阻垢劑等化學(xué)品能提高循環(huán)倍率，但多數電廠(chǎng)循環(huán)水采用城市中水，循環(huán)冷卻水的濃縮倍率一般控制在3～5，因此，占循環(huán)冷卻水補水量20%～40%的循環(huán)排污水，則不可避免地成為一股含鹽量高、硬度高、有機物及懸浮物含量高，且水質(zhì)、水溫波動(dòng)范圍大的廢水，對實(shí)現電廠(chǎng)外排廢水“零排放”提出了新的技術(shù)挑戰。

　　以反滲透技術(shù)為核心的膜法處理技術(shù)在廢水回用及濃縮領(lǐng)域已經(jīng)成為主流，為了滿(mǎn)足反滲透系統苛刻的進(jìn)水條件，需要采用超濾工藝對反滲透進(jìn)水進(jìn)行處理，因此，超濾工藝的運行效果是整個(gè)“零排放”工藝能否實(shí)現的關(guān)鍵。

　　相比有機超濾膜，陶瓷超濾膜良好的化學(xué)穩定性、較高的溫度耐受性、較高的機械強度和高通量成為顯著(zhù)優(yōu)勢。因此，對陶瓷超濾膜處理回用中水(廢水)進(jìn)行中間性試驗(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中試)，既具備理論基礎，又具有現實(shí)意義。

　　2、中試項目介紹

　　2.1 項目場(chǎng)所及水質(zhì)

　　華電滕州新源熱電有限公司采用污水處理廠(chǎng)中水和部分地表水混合作為機組循環(huán)水的補充水，中水水質(zhì)符合GB18918―2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》一級A標準，地表水水質(zhì)符合三類(lèi)水水質(zhì)標準;中水和地表水混合后不經(jīng)任何預處理直接進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行循環(huán)濃縮，循環(huán)濃縮倍率控制在3～5，循環(huán)水中還投加有必需的殺菌劑、緩蝕劑和阻垢劑。排污水水質(zhì)見(jiàn)表1。

　　2.2 項目工藝

　　由于循環(huán)排污水硬度、濁度較高，因此在進(jìn)入超濾系統之前，需要進(jìn)行軟化澄清處理，此次中試工藝為:循環(huán)水補水→冷卻塔→循環(huán)排污水→軟化澄清池→陶瓷超濾裝置。

　　2.3 中試裝置

　　中試裝置包含一套軟化澄清池以及一套陶瓷膜超濾中試設備，其中軟化澄清采用處理量為1t/h的高效澄清池，包括反應區、混凝區、沉淀區以及配套的加藥系統。

　　陶瓷膜超濾中試設備包括原水箱、原水泵、陶瓷超濾膜、產(chǎn)水箱、反洗水泵、化學(xué)加強反洗藥箱及加藥泵，裝置采用可編程控制器(PLC)自動(dòng)控制。

　　3、陶瓷超濾膜介紹

　　此次中試采用的超濾膜元件為德國原裝進(jìn)口的第三代大面積塊片式陶瓷超濾膜，陶瓷超濾膜與傳統中空纖維超濾膜的特性對比見(jiàn)表2。由表2可知:陶瓷超濾膜具有更好的親水性以及過(guò)濾通量，其耐受溫度范圍、耐油性、耐壓性、耐化學(xué)清洗性均顯著(zhù)優(yōu)于傳統的有機中空纖維超濾膜;同時(shí)，陶瓷膜生產(chǎn)工藝與有機中空纖維超濾膜不同，過(guò)濾孔徑呈狹窄集中的正態(tài)分布，過(guò)濾層與支撐層結合緊密，因此其理論過(guò)濾精度高，出水水質(zhì)佳。

　　4、中試加藥方案及運行參數

　　對電廠(chǎng)#4冷卻塔排污水采用雙堿法進(jìn)行軟化預處理，再進(jìn)入陶瓷超濾系統。經(jīng)軟化澄清處理后的水質(zhì)見(jiàn)表3。

　　陶瓷超濾膜中試設備采用集裝箱式一體化試驗裝置，陶瓷超濾膜元件的膜面積為3m2，過(guò)濾精度為30nm，過(guò)濾周期為30min，運行通量為180～300L/(m2?h)，反洗通量為300L/(m2?h)。

　　5、試驗數據

　　5.1 軟化澄清池運行效果

　　軟化澄清池進(jìn)、出水濁度和硬度分別如圖1、圖2所示。根據圖1和圖2數據:循環(huán)排污水硬度相對穩定，在1000～1100mg/L之間;但pH值和濁度則波動(dòng)很大，pH值在6.8～8.9之間呈現不規律變化，均值為8.5左右，濁度則在9～22NTU之間呈現無(wú)規律的波動(dòng)。

　　中試第1～24天，采用氫氧化鈉+碳酸鈉雙堿作為軟化藥劑，此階段澄清池出水濁度基本穩定在0.7～1.0NTU，出水硬度穩定在350mg/L左右。第25天后，改為石灰-純堿作為軟化藥劑，由于石灰與排污水中的緩釋阻垢劑相互作用，使得軟化澄清池出水濁度及硬度都產(chǎn)生了較大波動(dòng)，出水濁度上升至0.8～1.8NTU，出水硬度則上升至350～800mg/L。

　　5.2 超濾系統運行效果

　　采用雙堿法運行澄清池(如圖3所示)，陶瓷超濾每24h進(jìn)行1次堿性條件次氯酸鈉維護性清洗，每24h進(jìn)行1次鹽酸維護性清洗。在24d的運行期內，逐漸將運行通量由183L/(m2?h)上升到260L/(m2?h)，再上升至300L/(m2?h)，過(guò)膜壓差在0.05～0.08MPa之間呈現周期性變化，總體平穩，并沒(méi)有上升的趨勢，證明陶瓷膜可以穩定運行。

　　采用石灰-純堿法運行澄清池(如圖4所示)，陶瓷超濾每24h進(jìn)行1次次氯酸鈉維護性清洗，每24h進(jìn)行1次鹽酸維護性清洗。在14d的中試期間，由于澄清池出水濁度波動(dòng)較大且在數個(gè)時(shí)間段內出水硬度過(guò)高，進(jìn)行維護性化學(xué)加強反洗時(shí)產(chǎn)水生成沉淀物，清洗效果差，過(guò)膜壓差上升速度較快并多次超過(guò)0.1MPa。但在調整好軟化澄清池處理效果后，陶瓷超濾系統依舊可以穩定運行。

　　試驗期間無(wú)需進(jìn)行原地清洗(CIP)，因此該項目CIP周期大于1個(gè)月。

　　陶瓷膜產(chǎn)水濁度和淤泥密度指數(SDI)都非常穩定，SDI平均值為1.9，產(chǎn)水濁度穩定在0.05NTU左右，不超過(guò)0.10NTU(如圖5所示)，完全滿(mǎn)足后續反滲透系統的進(jìn)水要求。

　　6、結論

　　此次中試過(guò)程中，陶瓷膜超濾膜處理軟化澄清后的冷卻塔排污水運行通量可穩定在260L/(m2?h)左右，系統回收率>92%，陶瓷膜超濾產(chǎn)水濁度小于0.2NTU，SDI小于3，完全符合后續反滲透系統的進(jìn)水要求。陶瓷膜每次維護性清洗持續時(shí)間為12h，且中試的一個(gè)月內未進(jìn)行恢復性化學(xué)清洗。中試結果表明，陶瓷膜具有較高的運行通量、良好的運行穩定性和水質(zhì)處理效果。(來(lái)源：華電滕州新源熱電有限公司，納諾斯通水務(wù)技術(shù)(上海)有限公司)