抗污染反滲透膜回收廢水裕廊島經驗
來(lai)源(yuan)：陶氏化學（中國）投資(zi)有限(xian)公司 閱(yue)讀：4776 更新時間(jian)：2010-06-03 14:41新(xin)加(jia)坡作(zuo)為(wei)島(dao)國自(zi)然資(zi)源匱乏，水(shui)(shui)成為(wei)它的(de)一(yi)項戰略資(zi)源。目前新(xin)加(jia)坡的(de)飲用水(shui)(shui)有一(yi)半來(lai)自(zi)鄰國馬(ma)來(lai)西亞(ya)，但是(shi)它與(yu)馬(ma)來(lai)西亞(ya)僅有的(de)兩個供水(shui)(shui)協議將(jiang)分(fen)別于2011 年和2061年失效。
關鍵字：污染;廢水;經驗
摘要:
新加(jia)坡作為(wei)島國自然資(zi)源(yuan)匱乏，水(shui)(shui)成為(wei)它的(de)(de)(de)一(yi)項戰略(lve)資(zi)源(yuan)。目前(qian)新加(jia)坡的(de)(de)(de)飲用水(shui)(shui)有一(yi)半(ban)來自鄰國馬來西亞，但是它與馬來西亞僅有的(de)(de)(de)兩個供水(shui)(shui)協議將分別于(yu)2011 年和2061年失效。隨著工業的(de)(de)(de)繁榮，該國對(dui)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)需求(qiu)也不斷增長。這種(zhong)情況(kuang)促使新加(jia)坡政府及其工業界不斷尋求(qiu)創造性(xing)的(de)(de)(de)供水(shui)(shui)辦法(fa)，使該國的(de)(de)(de)水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)更多地自給自足。
新加坡(po)目前已(yi)建立起一個大型的(de)反(fan)滲透工廠處理三級(ji)生化(hua)廢水(shui)，并將其轉化(hua)成適于蓬勃發展的(de)石化(hua)工業(ye)使(shi)用(yong)(yong)的(de)高級(ji)工業(ye)給(gei)(gei)水(shui)(HGIW)。該(gai)(gai)反(fan)滲透系統由(you)美國 Aquatech國際公(gong)(gong)司(si)(AIC)供貨，并裝備了2184支(zhi)(zhi)陶(tao)氏化(hua)學(xue)公(gong)(gong)司(si)的(de)抗(kang)污染膜元(yuan)件(jian)FILMTECâBW30-365FR2。該(gai)(gai)系統由(you)SUT Seraya (SUT)公(gong)(gong)司(si)---SembCorp公(gong)(gong)用(yong)(yong)事(shi)業(ye)公(gong)(gong)司(si)的(de)子公(gong)(gong)司(si)---負責運營(ying)管(guan)理。整個系統為(wei)單(dan)(dan)級(ji)RO，共6列(lie)，單(dan)(dan)列(lie)產水(shui)量(liang)5000m3/d，總產水(shui)量(liang) 30,000m3/d。每(mei)列(lie)分3段(duan)，按28:16:8排列(lie)，使(shi)用(yong)(yong)52個壓力容器(qi)(7元(yuan)件(jian)的(de)容器(qi))，配置BW30-365FR2元(yuan)件(jian)364支(zhi)(zhi)。系統平均設計(ji)通量(liang)10GFD(17l/m2.h)，設計(ji)給(gei)(gei)水(shui)TDS為(wei)~1300 mg/l。
利(li)用RO技術及30,000m3/d的(de)(de)(de)(de)(de)容量帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)模經濟(ji)效應(ying)，SUT通過新(xin)加坡公用事業署不僅能將回收水出售給(gei)裕廊島用戶，而(er)且其價格(ge)比目(mu)前的(de)(de)(de)(de)(de)飲用水更便(bian)宜(yi)。SUT生產的(de)(de)(de)(de)(de)高級工業給(gei)水，可(ke)進(jin)一步節省除鹽費(fei)用，因為其中的(de)(de)(de)(de)(de)絕大(da)多數溶解固體已通過反滲透膜除掉。
為了(le)使該工(gong)(gong)程經濟上更加合算，這(zhe)要(yao)求(qiu)系統(tong)回(hui)收率設(she)計突破常規(gui)(gui)。所以，SUT對三級廢水以高達(da)85%(常規(gui)(gui)為75%)的設(she)計回(hui)收率，將其(qi)轉化成可(ke)(ke)回(hui)用(yong)的高級工(gong)(gong)業用(yong)水。其(qi)中(zhong)，Aquatech獨特(te)的常規(gui)(gui)預處(chu)理工(gong)(gong)藝可(ke)(ke)以將生(sheng)物(wu)活性(xing)廢水的SDI值降到正常值4以下(xia)。并且，SUT和Aquatech的工(gong)(gong)程師還發現：FILMTEC的抗污染膜(mo)非(fei)常容(rong)易清洗，常規(gui)(gui)化學藥品就足(zu)以滿足(zu)清洗的要(yao)求(qiu)，這(zhe)樣(yang)能夠保持(chi)清洗成本低廉。
1. 工程概況：
1.1 裕廊島的(de)形成
1994年，當新(xin)加坡開始(shi)實施(shi)其雄(xiong)心勃勃的(de)計(ji)劃，準備在亞(ya)太地區建(jian)立(li)世界級(ji)的(de)化(hua)工中心時，它(ta)將其南部的(de)7個小島通(tong)過(guo)填筑水域的(de)辦法(fa)合并形成一個面積 2650公頃(qing)的(de)大(da)島。這(zhe)就是(shi)裕廊島(JI)。
在裕廊島規(gui)劃和發展的(de)同時，SembCorp公(gong)用事業公(gong)司(si)---通過它的(de)子(zi)公(gong)司(si)SUT Sakra 公(gong)司(si)和 SUT Seraya公(gong)司(si)---實施(shi)了一(yi)項“公(gong)用事業設施(shi)集中化(hua)”的(de)概(gai)念方案。該方 案可向預定建于裕廊島的(de)眾多石化(hua)公(gong)司(si)、化(hua)學公(gong)司(si)及(ji)精(jing)煉公(gong)司(si)提供一(yi)系列的(de)公(gong)用設施(shi)，諸如蒸汽供應、廢水處(chu)理、除鹽(yan)水供應、冷卻水供應、產品(pin)貯存(cun)設施(shi)及(ji)終(zhong)端設施(shi)，等等。
1.2 水-戰(zhan)略資源
新加坡地域狹(xia)小，只有660平(ping)方公里(li)，相對(dui)而言，人(ren)口則高達400萬，僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)靠新加坡島的(de)集(ji)水量遠不能滿足(zu)對(dui)水的(de)全部(bu)需求。所以，新加坡有一半的(de)給水需通過兩個供水協議(分別(bie)于2011年和2061年失(shi)效(xiao))從鄰(lin)國馬(ma)來西亞(ya)購(gou)買。
基(ji)于(yu)戰略重要(yao)性，早(zao)在20世紀70年代，新加(jia)坡已(yi)經向裕(yu)廊島(dao)工(gong)業(ye)(ye)區提供(gong)工(gong)業(ye)(ye)用(yong)(yong)水(shui)(IW)作為(wei)替代性的(de)工(gong)業(ye)(ye)水(shui)源。這種工(gong)業(ye)(ye)用(yong)(yong)水(shui)主要(yao)是從 Ulu Pandan 廢(fei)水(shui)回(hui)收(shou)廠排放的(de) 的(de)經過三(san)級處理(li)的(de)廢(fei)水(shui)(新加(jia)坡的(de)污(wu)水(shui)需處理(li)到符合標準20ppm BOD, 30ppm SS)。 工(gong)業(ye)(ye)用(yong)(yong)水(shui)(IW)的(de)典型水(shui)質為(wei) BOD <3 ppm, SS <5 ppm and TDS <1300ppm，為(wei)了鼓 勵回(hui)用(yong)(yong)它(ta)，其出售(shou)價(jia)格比飲用(yong)(yong)水(shui)便宜很多，因(yin)此，無論對直接的(de)工(gong)業(ye)(ye)回(hui)用(yong)(yong)還是進一步深度處理(li)均有很大(da)的(de)吸引力。
由于化學和(he)石化部門(men)的(de)用水主要(yao)是非飲用目的(de)(占新(xin)加(jia)坡(po)整個飲用水量(liang)的(de)5％)，所(suo)以這促(cu)使SUT和(he)政府(fu)開(kai)發創造性的(de)水源以替代(dai)現有的(de)飲用水源。
2. 項目規劃及發展歷程
2.1 為裕廊島規劃替(ti)代水源
早在裕廊(lang)(lang)(lang)島(dao)規劃(hua)階段，人們就已經設想將位(wei)于裕廊(lang)(lang)(lang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)區的工(gong)(gong)業(ye)(ye)水網加以(yi)延伸，以(yi)滿(man)足整個裕廊(lang)(lang)(lang)島(dao)的工(gong)(gong)業(ye)(ye)需要。利用供給裕廊(lang)(lang)(lang)島(dao)的工(gong)(gong)業(ye)(ye)用水，采(cai)用RO/EDR技術或相關技術進一步(bu)可將工(gong)(gong)業(ye)(ye)用水處理(li)成高級工(gong)(gong)業(ye)(ye)用水(HGIW)，這(zhe)被認為(wei)在經濟上是可行的。
2.1.1 高級(ji)工業用水(HGIW) 規(gui)范
為了使廢水(shui)(shui)的(de)(de)回(hui)用(yong)(yong)(yong)對工業界更具吸引力，人們認為高級(ji)工業用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(HGIW)應(ying)該比公共事業署(shu)(PUB)提供(gong)的(de)(de)飲(yin)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)稍好一(yi)點。其目(mu)標電(dian)導(dao)率(lv)將(jiang)控(kong)制小于250μS/cm，相比而言，PUB提供(gong)給裕廊地區(qu)的(de)(de)飲(yin)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)電(dian)導(dao)率(lv)為350-650μS/cm 。
1996年和1997年，通過對(dui)擬投資(zi)于新加坡裕廊島(dao)的(de)石(shi)化(hua)(hua)公司(si)、化(hua)(hua)學工(gong)司(si)及(ji)精煉公司(si)展開調查(cha)，預(yu)計飲用水(shui)級的(de)工(gong)業用水(shui)消(xiao)耗量將達到 50,000m3/d。因此，我們規劃了一(yi)個(ge)日產30,000m3高級工(gong)業用水(shui)的(de)工(gong)廠。在(zai)投產后，如果產品(pin)水(shui)以稍低一(yi)些的(de)價格出(chu)售，那(nei)么(me)將很容易取代(dai) PUB的(de)飲用水(shui)。
接下(xia)來，在1997年和1998年，SUT開(kai)始著手發展用工業(ye)用水(shui)(IW)作原(yuan)料的(de)(de)替代水(shui)源。人們預計工業(ye)用水(shui)(IW)能(neng)夠進一步(bu)處理并制得(de)可(ke)與飲用水(shui)相比的(de)(de)產品水(shui)，但只用于工業(ye)目的(de)(de)。這(zhe)種水(shui)即被命名為高級工業(ye)用水(shui)(HGIW)，以與工業(ye)用水(shui)(IW)相區別(bie)，并通過(guo)單獨的(de)(de)給水(shui)系統賣給裕廊島的(de)(de)工業(ye)用戶(hu)。
2.2 工業用(yong)水(IW)規范
設計(ji)HGIW水(shui)(shui)(shui)(shui)廠的(de)(de)起(qi)點(dian)是工業(ye)(ye)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質。到目前為止(zhi)，新加坡公(gong)用(yong)事業(ye)(ye)署(PUB)經營(ying)裕廊工業(ye)(ye)水(shui)(shui)(shui)(shui)網(JIWW-處理來(lai)自Ula Pandan 廢水(shui)(shui)(shui)(shui)回收(shou)廠排放的(de)(de)三級(ji)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)處理廠)已 長達20年，并(bing)積累了(le)豐富的(de)(de)工業(ye)(ye)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(IW)水(shui)(shui)(shui)(shui)質數據。
然而，就象(xiang)其他許多(duo)下水(shui)(shui)道陳舊、地下水(shui)(shui)位高(gao)的海(hai)(hai)岸城市一樣，海(hai)(hai)水(shui)(shui)倒灌現象(xiang)導(dao)致工(gong)業用水(shui)(shui)組分隨著(zhu)潮(chao)位而急(ji)劇變(bian)化(hua)(hua)。氯化(hua)(hua)物水(shui)(shui)平從100mg/l可變(bian)化(hua)(hua)到 500mg/l，但正常(chang)的范圍為250+100ppm。
在相當(dang)長的(de)時(shi)期內，我們(men)觀察到工業用水(IW)的(de)電導率(lv)從(cong)低達800mS/cm可波動到高達1800mS/cm，有時(shi)甚至(zhi)高達2000mS/cm。因此，為謹慎起(qi)見，應(ying)該提供安全設(she)計(ji)裕(yu)度。在設(she)計(ji)RO時(shi)，原水規(gui)范采用相當(dang)于(yu)TDS1300mg/l的(de)最大電導率(lv)。另外，考慮(lv)到RO膜的(de)逐漸污堵和鹽通量隨時(shi)間的(de)增加，我們(men)也提供了很(hen)高的(de)安全設(she)計(ji)裕(yu)度。
2.3 技術招標及評估
建設30,000m3/d的(de)(de)工業用水深(shen)度(du)處(chu)理(li)廠的(de)(de)項目在(zai)1997年初舉行(xing)招標(biao)(biao)，有10多家(jia)國際著(zhu)名的(de)(de)水公司參與(yu)組織的(de)(de)投(tou)標(biao)(biao)。評(ping)標(biao)(biao)則基于每份(fen)標(biao)(biao)書的(de)(de)實際凈(jing)值進行(xing)(結合資金和長期(qi)運(yun)行(xing)成本的(de)(de)影(ying)響)，同(tong)時考(kao)慮采(cai)用當時最可(ke)靠的(de)(de)先進技術。
提交的(de)各種(zhong)(zhong)標書(shu)大概可以歸(gui)類成三種(zhong)(zhong)基本不同的(de)工藝：
a) EDR 技術
b) 用(yong)微濾(MF)作預處理(li)的反滲(shen)透(RO)技術
c) 用傳統(tong)雙(shuang)介質過(guo)濾(lv)(DMF)作(zuo)預處理(li)的反滲(shen)透(RO)技術
EDR技(ji)術和RO相(xiang)比(bi)由于(yu)其達不到高(gao)脫(tuo)鹽率而未被采納(na)。
MF膜作(zuo)(zuo)預處(chu)理(li)工藝與傳(chuan)統(tong)介(jie)質(zhi)(zhi)過濾(lv)(lv)相(xiang)比經濟性上有兩個不足(zu)。其(qi)一，每隔(ge)5年MF組件必須更換(huan)；其(qi)二，MF膜只能(neng)提供90-95％的系統(tong)回(hui)收(shou)(shou)率。相(xiang)比而(er)言，傳(chuan)統(tong)雙介(jie) 質(zhi)(zhi)過濾(lv)(lv)(DMF)不需要(yao)昂貴的介(jie)質(zhi)(zhi)更換(huan)費用(砂子和無煙(yan)煤相(xiang)對便(bian)宜)，更重(zhong)要(yao)的是，DMF由于使用RO的濃水作(zuo)(zuo)反洗水而(er)可將其(qi)回(hui)收(shou)(shou)率提高(gao)到99%。
令SUT感到(dao)欣慰的(de)(de)是，位于(yu)印度Chennai的(de)(de)馬德拉斯肥料有(you)限公司(MFL)，成功地將傳統(tong)雙(shuang)介質過濾和標準陶氏RO膜結合使用多(duo)年，日(ri)產 12,250m3產品水。
因此，用傳統雙介質過濾(lv)(DMF)作預處理的(de)反滲透(RO)方案被確定下來。
2.4 系統回收率(lv)及項目經(jing)濟性
由于公用(yong)事(shi)業署(PUB)對新加坡(po)使用(yong)的(de)每噸工業用(yong)水征收(shou)水費(fei)0.43新元(yuan)，所以廢水回(hui)收(shou)廠只有(you)采用(yong)最高(gao)的(de)可行的(de)回(hui)收(shou)率(lv)，方能(neng)使該項目經濟上可行。同時，消費(fei)者也盼(pan)望有(you)一(yi)個具有(you)競爭性(xing)的(de)水價(jia)。因此，篩選剩下(xia)的(de)標書必須(xu)采用(yong)介質過(guo)濾作為RO的(de)預處(chu)(chu)理，而且RO裝置的(de)回(hui)收(shou)率(lv)高(gao)達86％，結合預處(chu)(chu)理部分99％的(de)回(hui)收(shou)率(lv)，最后整(zheng)個系統的(de)回(hui)收(shou)率(lv)達到85％。
3. 中型試驗及系統設計
設(she)(she)計和(he)建(jian)設(she)(she)污水回用(yong)廠(chang)的合同最后被(bei)美國(guo)Aquatech國(guo)際公司(si)(AIC)中標。在設(she)(she)計的最初階段，為了使(shi)SDI值(zhi)達(da)到RO膜要求(qiu)的目標值(zhi) (<4.0)，工程公司(si)決定(ding)采用(yong)兩級 雙介質過濾DMF(初級：PDMF和(he)次級：SDMF)作(zuo)預處理(li)。這就(jiu)意味著為裕廊島將來可(ke)能出(chu)現的水質不(bu)穩定(ding)狀態(tai)提供了裕度。
3.1 中型試驗
為模擬兩級DMF，OEM建立(li)了一套中試(shi)裝置，以篩選、優(you)化混凝/絮凝工藝，同時優(you)化介質層。
3.1.1 混凝和(he)絮凝的優化(hua)
OEM作了(le)一系列容(rong)器試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)，測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)了(le)不同濃度的(de)多(duo)種聚(ju)合(he)物，并通過沉降性試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)、絮體形成試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)、濁度測(ce)(ce)量(liang)等方(fang)法(fa)確定每種聚(ju)合(he)物的(de)最(zui)(zui)佳效果。從該容(rong)器試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)中，篩選出兩(liang)種聚(ju)合(he)物，作為(wei)進(jin)一步中試(shi)(shi)(shi)(shi)研究。中試(shi)(shi)(shi)(shi)主(zhu)要測(ce)(ce)量(liang)不同濃度下(xia)的(de)濁度和SDI值。基于測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)結(jie)果，最(zui)(zui)后確定采用的(de)聚(ju)合(he)物和混凝劑。
3.1.2 雙(shuang)介質過濾器 (DMF)–濾層優化
由(you)于中試中觀察到SDI穿(chuan)透(>5)，基于初(chu)級過(guo)濾器(qi)的(de)(de)最(zui)小(xiao)泥沙帶出量，二級過(guo)濾器(qi)采(cai)用了細(xi)砂以增(zeng)加SDI值的(de)(de)穩(wen)定性。(SDI的(de)(de)設計目標(biao)為<4)
3.1.3 聚合(he)物帶出試驗
人們(men)進行了聚合物帶(dai)出(chu)試(shi)驗(yan)，并發現帶(dai)出(chu)結(jie)果為(wei)零。
3.1.4 預(yu)處理充分性及污堵性的研究(jiu)
確定化學藥(yao)品(pin)及過(guo)濾介質的優化配置之后(hou)，建立了一套單獨的閉合循(xun)環(huan)的中(zhong)試系(xi)統(tong)，以模擬RO系(xi)統(tong)的第3段的最后(hou)一支元(yuan)件。該(gai)(gai)系(xi)統(tong)由單支陶氏 FILMTEC BW30-365FR2抗污(wu)(wu)(wu)染元(yuan)件組成，運行(xing)回(hui)(hui)收(shou)率(lv)86％。該(gai)(gai)系(xi)統(tong)運行(xing)將(jiang)近一月(yue)之后(hou)證明沒有(you)任何污(wu)(wu)(wu)堵(du)。接下來，回(hui)(hui)收(shou)率(lv)提高到90％，強(qiang)制產(chan)生了一些污(wu)(wu)(wu)堵(du)。但是，即使這樣(yang)也沒有(you)產(chan)生嚴(yan)重的污(wu)(wu)(wu)堵(du)。因此，證明預處理(li)是充分(fen)的。這些試驗也有(you)助于減少現場調試所需的時(shi)間。
3.1.5 RO膜(mo)元件的(de)特點及選擇
SUT選擇FILMTEC的BW30-365FR2抗污染膜，既是(shi)基(ji)于(yu)(yu)該膜在(zai)凈化生(sheng)物活性水方 面的卓越性能(neng)得(de)到(dao)實(shi)踐證明，也是(shi)基(ji)于(yu)(yu)陶氏(shi)可靠的技(ji)術服(fu)務和支持。陶氏(shi)在(zai)Chennai的馬德拉斯化肥廠的跟(gen)蹤(zong)記錄(lu)使SUT更加放(fang)心。在(zai)將(jiang)近10年(nian)中，陶氏(shi)標準膜成功地用于(yu)(yu)印(yin)度Chennai廠，以凈化有機物含(han)量高的生(sheng)物活性水。過去(qu)，膜技(ji)術因(yin)其污堵速度快(kuai)而被認(ren)為(wei)不適(shi)合這種惡(e)劣水質(zhi)。
FILMTEC BW30-365FR2是卷(juan)式復合(he)膜(mo)，具有很強的(de)(de)(de)抗(kang)污(wu)染性能(neng)(neng)。 FILMTEC FR抗(kang) 污(wu)染元(yuan)件有著諸(zhu)多性能(neng)(neng)優(you)(you)勢和經濟(ji)優(you)(you)勢：先(xian)進的(de)(de)(de)自動卷(juan)膜(mo)技術(shu)使精(jing)度達到手(shou)工卷(juan)制(zhi)望塵莫及的(de)(de)(de)水(shui)平；增加膜(mo)片數縮短膜(mo)片長(chang)顯著減小了(le)產(chan)水(shui)側的(de)(de)(de)壓力(li)損失，這樣效率更高，驅動壓更均(jun)勻(yun)，產(chan)水(shui)通量分布也(ye)更均(jun)勻(yun)。元(yuan)件的(de)(de)(de)給水(shui)通道(dao)寬(kuan)34mil，比其他品牌產(chan)品寬(kuan)10-20％，這使得清洗(xi)更容易(yi)。FILMTEC FR抗(kang)污(wu)染膜(mo)證明抗(kang)細(xi)菌吸附 ，因而(er)可大大延(yan)長(chang)清洗(xi)周(zhou)期。FILMTEC FR元(yuan)件的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)累積和生(sheng)物(wu)污(wu)堵的(de)(de)(de)速(su)率很低(di)(di) ，這樣平均(jun)給水(shui)壓力(li)很低(di)(di)，從而(er)顯著降了(le)低(di)(di)能(neng)(neng)耗(hao)。
3.2 AIC提供的獨特的系(xi)統設計特點
3.2.1 高效的過濾器設計，以使SDI值始終保持(chi)低水(shui)平
為維持SDI值，過濾器設計具有如下特點:
a) 雙室過濾器設計。通過將濾層分(fen)成兩室可提高空(kong)氣擦洗及反洗的效果。
這種設計使我們可更好地控制整(zheng)個過(guo)(guo)濾流通(tong)面(mian)上(shang)(shang)的(de)通(tong)量。并增加過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)的(de)高度(du)，以(yi)進一步增強流量分配的(de)均勻性。初(chu)級(ji)(ji)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)主要為(wei)顆粒和污泥堆積提供空間(jian)，次(ci)級(ji)(ji)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)則作為(wei)精濾器(qi)(qi)。初(chu)級(ji)(ji)和次(ci)級(ji)(ji)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)始終有(you)一個以(yi)上(shang)(shang)保持在線(xian)運(yun)行(xing)。這樣SDI值的(de)穩定性更好，因為(wei)任何時(shi)候過(guo)(guo)濾系統(tong)都沒(mei)有(you)運(yun)行(xing)在新(xin)反洗的(de)狀態。
b) 初級(ji)過(guo)濾(lv)和次級(ji)過(guo)濾(lv)交錯反洗
設計上(shang)，初級和次(ci)級過(guo)(guo)濾器交錯(cuo)反(fan)洗，避免同步。由于(yu)初級過(guo)(guo)濾器的(de)壓(ya)差超標比次(ci)級過(guo)(guo)濾器更為頻繁，故(gu)而(er)其反(fan)洗頻率也更高。交錯(cuo)的(de)概(gai)念有(you)助于(yu)確(que)保過(guo)(guo)濾過(guo)(guo)程一直在壓(ya)實的(de)濾床(chuang)上(shang)進行。這一點(dian)有(you)助于(yu)穩(wen)定SDI值。
3.2.2 通(tong)過級間升壓泵節能(neng)
為達到86％的系統回收率，RO的第(di)(di)一(yi)、二(er)段(duan)設(she)(she)(she)一(yi)臺高壓(ya)泵，第(di)(di)三段(duan)設(she)(she)(she)一(yi)臺段(duan)間升壓(ya)泵，并在第(di)(di)一(yi)段(duan)的產品水管上設(she)(she)(she)節流(liu)(liu)孔板以控制(zhi)第(di)(di)二(er)段(duan)的給水流(liu)(liu)量。這(zhe)種設(she)(she)(she)計允許第(di)(di)一(yi)、二(er)段(duan)運(yun)行的同(tong)時，沖洗第(di)(di)三段(duan)。
3.2.3 第(di)三段沖洗的(de)特點
由于(yu)待處(chu)理(li)水的本性及(ji)系統回收(shou)(shou)率(lv)高(gao)的特點，第(di)三(san)段(duan)(duan)RO濃水達(da)到的飽和(he)水平極(ji)高(gao)，極(ji)易導致污堵和(he)結垢(gou)。由于(yu)產品(pin)水具有溶解性能，第(di)三(san)段(duan)(duan)用產品(pin)水定期進行(xing)污染物(wu)和(he)沉淀物(wu)的沖洗，防止板結。每一(yi)運行(xing)班都要對第(di)三(san)段(duan)(duan)進行(xing)隔離，用產品(pin)水沖洗，同時前兩(liang)段(duan)(duan)保持(chi)75％的回收(shou)(shou)率(lv)繼續制水。每次啟停系統都遵循上(shang)述沖洗規(gui)程。
3.2.4 變頻(pin)驅動(dong)裝置(VFD)和節能
AIC公司在該系(xi)統(tong)中(zhong)采(cai)用變頻驅動(dong)裝(zhuang)置(VFD)作(zuo)為節能設施。高壓(ya)泵設計的揚程很高，足以(yi)滿足膜(mo)污堵所需(xu)的高壓(ya)力，使(shi)(shi)膜(mo)元(yuan)件充分達到(dao)其使(shi)(shi)用壽命。
通(tong)過采(cai)用變頻驅(qu)動(dong)，高壓泵正(zheng)好(hao)運行在使膜不(bu)產生污堵所需的壓頭(tou)下。因(yin)此，不(bu)必在泵的出口設置節(jie)流閥以控制(zhi)多(duo)余的壓頭(tou)。這樣(yang)在最初(chu)幾(ji)年就能(neng)節(jie)省大量(liang)能(neng)源。
VFD使軟啟停成為可能。這(zhe)樣，馬達可以在(zai)較長的時間內逐漸加速或(huo)減速到期望值。這(zhe)可防止水(shui)(shui)錘(chui)(chui)作(zuo)用對膜的破壞，而(er)水(shui)(shui)錘(chui)(chui)會使膜孔壓實，進而(er)導致通(tong)量(liang)損失。同時，因元件在(zai)壓力容器內的移動導致的望遠鏡(jing)現象(xiang)也可避免(mian)。
3.2.5 實現高(gao)回收率的方(fang)法
AIC公司采(cai)用了下述方法減少(shao)水(shui)的損(sun)失，提高回收率(lv):
a) 回收排污水
過濾器反洗(xi)之前(qian)的排污(wu)水(shui)通(tong)過再循環管線(xian)送回入口回用。這個設計(ji)節約了相(xiang)當(dang)可觀的水(shui)，否則(ze)這部分水(shui)將被(bei)浪費。
b) 用氯化(hua)消毒的RO濃水反洗雙介質過濾器
將RO濃(nong)水(shui)(shui)用于反洗(xi)過濾(lv)器也取得了顯著的(de)節(jie)水(shui)(shui)效果。反洗(xi)水(shui)(shui)箱由于濃(nong)水(shui)(shui)的(de)不斷流過而始(shi)終處于攪(jiao)拌狀態，這樣(yang)水(shui)(shui)箱就能夠保持滿(man)水(shui)(shui)位(wei)，而且新(xin)鮮的(de)濃(nong)水(shui)(shui)不斷更換原有的(de)濃(nong)水(shui)(shui)。每次(ci)反洗(xi)工藝(yi)開始(shi)之前(qian)，對反洗(xi)用的(de)濃(nong)水(shui)(shui)先進行氯(lv)化消毒，以避免過濾(lv)器的(de)底部發生任何污染。
c) 過濾器正洗(xi)水循環(huan)使用
正(zheng)(zheng)(zheng)洗步(bu)驟需消耗相(xiang)當(dang)可(ke)觀(guan)的(de)水(shui)(shui)量(liang)。在正(zheng)(zheng)(zheng)洗階段(duan)，先將(jiang)過濾(lv)器底部的(de)濃水(shui)(shui)置換排(pai)(pai)放，而(er)后的(de)所有正(zheng)(zheng)(zheng)洗排(pai)(pai)水(shui)(shui)全部再循環，送回(hui)入口水(shui)(shui)箱回(hui)用。這(zhe)樣，可(ke)以延長正(zheng)(zheng)(zheng)洗步(bu)驟，更好地壓實濾(lv)床，從而(er)控制SDI值。
4. 系統布局及運行性能
4.1. SUT設計的整個水處理廠(chang)的布局概況
三級廢水(shui)(原工業用水(shui)IW)作為給水(shui)如圖1所(suo)示(shi)通(tong)過(guo)預處理(li)工藝(yi)步驟進(jin)行(xing)深度(du)處理(li)。
在系(xi)統(tong)中(zhong)加入(ru)NaClO以(yi)盡可能控制生物及藻(zao)類(lei)的(de)滋(zi)長處于低水平(ping)。在整個(ge)預(yu)(yu)處理(li)階段(duan)，游(you)離余氯和化(hua)合(he)氯維持(chi)一(yi)(yi)定的(de)水平(ping)。在給(gei)(gei)(gei)水進入(ru)RO膜之前，加入(ru)亞硫酸氫鈉(na)(SBS)，確保沒有游(you)離余氯接觸膜元(yuan)件(jian)(jian)。為防(fang)(fang)止(zhi)難溶鹽類(lei)結垢，RO的(de)給(gei)(gei)(gei)水往往需(xu)要加入(ru)阻垢劑。對進入(ru) RO元(yuan)件(jian)(jian)的(de)經過(guo)預(yu)(yu)處理(li)的(de)給(gei)(gei)(gei)水，在線(xian)監測其氧化(hua)還原(yuan)電位(ORP)。在RO元(yuan)件(jian)(jian)的(de)上(shang)游(you)，每周一(yi)(yi)次加入(ru)非氧化(hua)性的(de)殺生劑，以(yi)防(fang)(fang)止(zhi)RO系(xi)統(tong)滋(zi)長微生物。給(gei)(gei)(gei)水中(zhong)氯胺的(de)水平(ping)為~0.5mg/l。RO的(de)給(gei)(gei)(gei)水壓力980kPa(9.8 bar，140PSI)。
圖(tu)1中稱作“MEMBRANE 1-6”的RO裝置，共6列，規格一樣。
 |
| 新加坡SUT水處理工廠概圖 |
4.2. RO系統的布局
每(mei)列(lie)RO由(you)3段組成，其(qi)布局如圖2所示。
 |
| 新加坡SUT水處理工廠單列RO的配置概圖 |
RO產品水(shui)(shui)水(shui)(shui)質始終符合高級工業用水(shui)(shui)(HGIW)的技術規范。見下表“工業用水(shui)(shui)(IW)和(he)高級工業用水(shui)(shui)(HGIW)的實際值(zhi)及規范值(zhi)的比較”。
裕廊工業用水(shui)(shui)(IW)和(he)高級工業用水(shui)(shui)(HGIW)的實際值(zhi)和(he)設計(ji)規(gui)范值(zhi)的比較(jiao)
 |
 |
 |
新加坡SUT水處理工廠SDI值(zhi)
注： N.D. 意思(si)是探(tan)測不到，N.M. 意思(si)是未測，U.O. 意思(si)是無嗅味(wei)。
原(yuan)工業用(yong)水有時SDI值(>6)及(ji)TSS(6-6.5ppm)很高，這偶爾導致RO給水的SDI值超過 4 。
當RO給水的(de)(de)SDI值(zhi)長期超過4時，要求系統(tong)的(de)(de)回(hui)收率從86％降到75％。而(er)(er)且(qie)在(zai)2000年元(yuan)月啟動及其后的(de)(de)幾(ji)個(ge)月中(zhong)，該系統(tong)的(de)(de)回(hui)收率謹慎地控制在(zai)75％，而(er)(er)后在(zai)半年期間(jian)緩慢(man)增加(jia)到86％。
清(qing)(qing)(qing)洗(xi)周(zhou)期預計，在(zai)(zai)86％的(de)(de)回收率下，每月一(yi)次。在(zai)(zai)4周(zhou)的(de)(de)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)間隔中，產品(pin)(pin)水(shui)流量(liang)標(biao)準(zhun)化(hua)(hua)后會典型地下降15-20%。清(qing)(qing)(qing)洗(xi)后，標(biao)準(zhun)化(hua)(hua)的(de)(de)產水(shui)量(liang)能恢(hui)復到(dao)原(yuan)有(you)水(shui)平。 FILMTEC膜允許(xu)在(zai)(zai)很高(gao)的(de)(de)pH值(30°C時(shi)最(zui)高(gao)可(ke)到(dao)pH12，35°C時(shi)最(zui)高(gao)可(ke)到(dao)pH11.5)下進行清(qing)(qing)(qing)洗(xi)，而不會對膜性能造(zao)成負面(mian)影(ying)響。這比市場上(shang)其他品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)膜都(dou)要高(gao)得(de)多。正(zheng)常地，清(qing)(qing)(qing)洗(xi)就使(shi)用(yong)常用(yong)化(hua)(hua)學藥品(pin)(pin) (NaOH, Na-EDTA, HCl)即可(ke)。酸(suan)洗(xi)可(ke)用(yong)HCl在(zai)(zai) pH1-2下進行。
運行1年后，進行了一次例行的膜(mo)解剖和膜(mo)分析(xi)，以測試結垢物和污(wu)堵(du)(du)物的成分，并(bing)檢(jian)查標準條件下的元件性能(neng)。正(zheng)如所料，存(cun)在(zai)(zai)(zai)輕微生物污(wu)堵(du)(du)，并(bing)探測到少(shao)量Ca、Si、Fe，表明存(cun)在(zai)(zai)(zai)輕微膠(jiao)體污(wu)堵(du)(du)。系統(tong)性能(neng)正(zheng)如所預料的一樣，脫鹽率和流量均在(zai)(zai)(zai)技術規范之內。沒有任何(he)跡象表明存(cun)在(zai)(zai)(zai)產品水(shui)惡(e)化、通(tong)量損失、需要增加給水(shui)壓力(li)等問題。
5 結論及展望 – 保護稀缺的淡水資源
由于SUT，AIC及DOW的(de)緊(jin)密合作，在工程各階(jie)段進(jin)行了大量審查工作，該項目得(de)以(yi)按時(shi)調(diao)試，并(bing)且(qie)產(chan)品(pin)水水質超過設(she)定的(de)規范(fan)值。自2000年(nian)元月初次啟動以(yi)來，該RO系統運行良(liang)好，設(she)計(ji)參數穩(wen)定。
本(ben)項目開創的85％高回收(shou)率被視為三級廢(fei)水(shui)回用(yong)的工(gong)業標準。
SUT和AIC的(de)工程師發現FILMTEC的(de)FR膜(mo)正如嚴格實施(shi)的(de)設計和運(yun)行條件(jian)下的(de)預計，運(yun)行效果良好(hao)。并發現普通化學藥品就足以滿足清洗(xi)要(yao)求，從而保持(chi)較低(di)的(de)清洗(xi)成(cheng)本。與采用非抗污染(ran)膜(mo)的(de)老(lao)系統(tong)相比，該系統(tong)顯著降低(di)了運(yun)行成(cheng)本。
SUT提供的(de)高級工業用(yong)水(shui)進一(yi)步節省了裕廊島用(yong)戶的(de)除鹽費用(yong)，因為(wei)膜除去了廢水(shui)中的(de)大多數溶解鹽類。結果是雙贏局面，不(bu)僅為(wei)工業界找到了廉(lian)價的(de)水(shui)源，而且幫助新加(jia)坡保護(hu)了稀缺(que)的(de)淡水(shui)資源。
RO技術及FILMTEC的FR膜未來的潛力及意義已遠遠超出其帶給SUT及其裕廊島用戶的成功。RO是一項可行的且用戶用得起的技術，它不僅能從海水制取淡水，而且能使水回用，保護水資源。一套費用經濟的供水系統正在運行之中，其水質水量穩定，將為新加坡工業節省數百萬美元，并成為其他公司在此創業的重要因素。同樣地，該技術也可用于世界其他缺水地區循環回用廢水，從而保護重要的自然資源。
