城市中水回用中膜污染分析及对策.docVIP

PAGE 1 城市中水回用中膜污染分析及对策 以 \o 反渗透脱盐技术新闻专题 反渗透脱盐技术为代表的 \o 膜处理技术新闻专题 膜处理技术已成为过去30年新火力发电厂水处理的首选，随之发展起来的全膜处理工艺在电厂中也得到广泛应用。在膜技术广泛应用的同时，由膜污染引发的生产问题也随之增多。 随着国家对环保要求的提高和对城市中水回用的推行，越来越多的已建电厂将锅炉补给水的膜处理工艺列入技改项目。城市 \o 中水污染新闻专题 中水污染性高，在其回用过程中，多家发电企业的化学制水系统和循环水系统频繁出现问题。 1 系统概况 某火力发电厂发电机组的补给水处理工艺为： 城市中水→中水处理系统→清水泵→生水加热器→自清洗过滤器→超滤装置→超滤水箱→超滤水泵→反渗透保安过滤器→反渗透装置→中间水箱→阳床→阴床→混床→除盐水箱。 中水处理系统来水为城市污水厂二级处理出水，水库来水为备用水源。 近年来，由于城市污水厂二级处理出水水质较中水处理系统进水设计值有较大改变，电厂在实际生产运行中采用污水厂来水与水库来水的混合水。中水处理系统工艺流程见图 1。 图 1中水处理系统工艺流程 补给水处理系统中的超滤膜组件为科氏中空纤维膜件，处理装置采用内压错流过滤，每套装置额定进水流量为120 m3/h，产水率设计为90%，出水淤泥污染指数（SDI）≤2；反渗透膜组件为陶氏螺旋卷式膜件，处理装置采取一级二段处理方式，每套装置额定出力80 m3/h，回收率控制在75%。 2 膜处理设备压差异常 2018年7月，电厂开始增大城市中水用量，超滤和反渗透设备出现压差上升趋势。至2019年3月，超滤跨膜压差上升至0.1 MPa，反渗透跨膜压差上升至0.2 MPa，严重影响了制水水质和水量。 检查发现，超滤膜装置的进水端面覆盖有一层暗棕色黏泥，有腥臭味，其灼烧减量为71.2%，XRF分析表明，其主要成分为钙、铁及硅的化合物，判定超滤膜存在有机物、微生物和无机盐混合污染；反渗透膜元件表面有白色晶体，其中二段末端膜元件质量增重约15 kg，刮取的白色晶体样品能够全部溶于稀盐酸，并有大量气泡排出，判定其主要成分为碳酸盐。 为恢复设备性能，进行了在线化学清洗，清洗工艺为碱洗→杀菌→酸洗→碱洗。投运后，设备性能恢复，但反渗透保安过滤器滤芯使用周期仍不足1个月。检查发现滤芯表面显深棕色，局部有黑色斑块。 3 膜处理设备污染分析 3.1反渗透预处理水质分析 膜处理设备严重污染，说明中水处理系统出水不合格。反渗透预处理各项目水质分析结果见表 1。 表 1反渗透预处理各项目水质分析结果 由表 1可知，中水处理系统基本没有处理效果，关键指标不降反升。其原因： （1）石灰软化系统以澄清池出水碱度低于2 mmol/L为控制指标调整加药量，造成石灰投加过量，使出水硬度超过进水硬度，pH高于混凝最佳pH； （2）澄清池后加酸调pH系统按设计值控制pH为7.0~8.5，控制值偏高，最终导致反渗透进水有一定的结垢倾向（朗格里尔指数LSI约为1.27）。 3.2机械搅拌澄清池 自城市中水的占比提高后，澄清池出水浊度经常超标，偶尔出现翻池现象。主要原因： （1）中水处理系统没有设计加热装置，冬季水温低，水的黏度大，不利于胶体凝聚； （2）澄清池未投加杀菌剂，存在微生物滋生问题； （3）池内污泥回流不畅导致污泥沉积池底，日久腐化发酵形成大块松散腐殖物，并加带腐败气体漂于水面； （4）石灰加药量不合理，致使出现出水硬度高于进水。由于运行状况不良，混凝澄清对COD的去除率较低，加剧了后续膜工艺设备的污染倾向，且增大了后续杀菌剂的用量。 3.3超滤水箱 超滤出水合格，但反渗透保安过滤器污堵，因而考虑超滤水箱存在污染。检查发现，水箱内壁四周有一层松软的黑色泥状物附着，用手可擦除，厚度约为0.1 mm，且局部有大块透明黏膜附着，类似琼脂，黏膜内包裹有白色颗粒状物体，透明黏膜有腥臭味。水箱底部防腐层手感粗糙，覆盖有较多铁屑。 取黑色泥状物进行分析：样品不溶于NaOH、丙酮溶液；置于0.1 mol/L HCl溶液中24 h，样品基本溶解，且溶液呈淡黄色；将样品在105 ℃下烘至恒重，然后于850 ℃下灼烧2 h，其灼烧减量为33.3%。说明黑色泥状物中大部分为无机化合物。 对微生物黏膜内白色颗粒状物质进行分析：将样品置于0.1 mol/L HCl溶液中有气泡产生；样品在105 ℃下烘至恒重，然后于850 ℃下灼烧2 h，其灼烧减量为44.7%；灼烧后进行XRF分析，分析结果见表 2。分析结果表明，白色颗粒物质主要成分为碳酸钙。由于超滤产水有结垢的倾向（LSI＞1），推测是Ca2+、HCO3-在大块透明黏膜内浓缩，反应后形成碳酸钙。 表 2样品XRF分析结果 综上，超滤水箱内存在有机物、微生物和无机盐的