1. 前言

近(jin)些(xie)年隨著(zhu)我國工(gong)業(ye)化(hua)和城市(shi)化(hua)的(de)進(jin)程，大量的(de)工(gong)業(ye)和生活污(wu)(wu)染(ran)物(wu)排放到(dao)環境(jing)中，給水(shui)體帶來(lai)(lai)越來(lai)(lai)越嚴重的(de)污(wu)(wu)染(ran)。惡化(hua)的(de)水(shui)質危(wei)及工(gong)業(ye)生產和人(ren)們的(de)健康，增(zeng)加了整個社會獲取水(shui)資(zi)源的(de)成本。黃(huang)河就是其中一(yi)個實例。

在(zai)黃(huang)河下(xia)游地(di)區，建有許多套反滲(shen)透(tou)脫鹽系(xi)統(tong)(tong)。這些系(xi)統(tong)(tong)以黃(huang)河水為原水，基(ji)本上采用“多介質過濾+活性(xing)炭”作為反滲(shen)透(tou)預處理工藝(yi)。但(dan)是最(zui)近調查發現(xian)，在(zai)很多系(xi)統(tong)(tong)中，該常(chang)規預處理工藝(yi)的(de)處理效果往往達(da)不到設計(ji)要求，出水SDI值偏高。結果帶來(lai)保(bao)安過濾器濾芯更換(huan)頻(pin)繁，反滲(shen)透(tou)膜清(qing)洗周期縮短等諸多問題，大大縮短了(le)反滲(shen)透(tou)膜的(de)壽命，增加了(le)系(xi)統(tong)(tong)的(de)運行維護成本。

濟南金(jin)雞嶺熱源(yuan)(yuan)廠(chang)現有(you)的310m3/h鍋爐補給水(shui)(shui)系統于2002年(nian)8月將(jiang)水(shui)(shui)源(yuan)(yuan)由地下(xia)水(shui)(shui)更換(huan)為黃(huang)河(he)水(shui)(shui)后(hou)，也出(chu)(chu)現了類(lei)似的問題(ti)。反(fan)滲透(tou)膜的清洗周期由5個月縮短到1個月，同時出(chu)(chu)現了產水(shui)(shui)量下(xia)降的困(kun)擾。為了解(jie)決(jue)上述問題(ti)，金(jin)雞嶺熱源(yuan)(yuan)廠(chang)借鑒廢水(shui)(shui)回用和循環水(shui)(shui)零(ling)排放設(she)計中采(cai)用的超(chao)濾(lv)(lv)技(ji)術(shu)，考慮以(yi)(yi)超(chao)濾(lv)(lv)做(zuo)為反(fan)滲透(tou)的預處理來替代常規的“多介質過(guo)濾(lv)(lv)+活性(xing)炭”工(gong)藝。慎重起見，以(yi)(yi)黃(huang)河(he)水(shui)(shui)為原(yuan)水(shui)(shui)進(jin)行了為期兩周的中試，以(yi)(yi)驗(yan)證超(chao)濾(lv)(lv)工(gong)藝的可靠(kao)性(xing)并據此提出(chu)(chu)工(gong)程設(she)計參數。

2. 超(chao)濾膜(mo)分離技術

膜(mo)分(fen)離技術(shu)是一大類(lei)技術(shu)的(de)總(zong)稱(cheng)(cheng)。和(he)水處理(li)有(you)關的(de)主(zhu)要包括微(wei)濾(lv)(lv)(lv)、超濾(lv)(lv)(lv)、鈉濾(lv)(lv)(lv)和(he)反(fan)滲(shen)透等(deng)幾類(lei)。這些(xie)膜(mo)分(fen)離產品均是利用(yong)特殊制造的(de)多孔材料的(de)攔截能力，以(yi)物理(li)截留的(de)方式去除水中一定(ding)顆(ke)粒大小的(de)雜質。其過(guo)濾(lv)(lv)(lv)的(de)精度和(he)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)本身的(de)孔徑(jing)大小有(you)關。通常(chang)習慣(guan)把孔徑(jing)較大的(de)稱(cheng)(cheng)為(wei)微(wei)濾(lv)(lv)(lv)（Microfiltration），而較小的(de)稱(cheng)(cheng)為(wei)超濾(lv)(lv)(lv)（ Ultrafiltration），而“孔徑(jing)”更小則是鈉濾(lv)(lv)(lv)和(he)反(fan)滲(shen)透。

這些分(fen)離(li)(li)膜的“孔(kong)徑”和分(fen)離(li)(li)的對象如(ru)下(xia)(xia)表和下(xia)(xia)圖所示：

上圖(tu)顯示了水中(zhong)各種雜質(zhi)的(de)大(da)小(xiao)和去(qu)除(chu)它們所使用(yong)的(de)分離方法(fa)。反(fan)滲(shen)透(tou)主(zhu)要用(yong)來(lai)去(qu)除(chu)水中(zhong)溶解的(de)無機鹽；而超濾(lv)(lv)則(ze)可以去(qu)除(chu)病毒、大(da)分子(zi)物質(zhi)、膠體等(deng)；微濾(lv)(lv)一般能夠去(qu)除(chu)水中(zhong)的(de)細菌、灰塵，具有很好的(de)除(chu)濁(zhuo)效果。這些(xie)都(dou)是傳(chuan)統的(de)過濾(lv)(lv)（如砂濾(lv)(lv)、多介質(zhi)過濾(lv)(lv)等(deng)）無法(fa)實現的(de)。

超(chao)濾(lv)膜(mo)分(fen)(fen)離產品從(cong)形式(shi)上分(fen)(fen)為中空纖維、管式(shi)、卷式(shi)、平板式(shi)等；從(cong)材(cai)質上分(fen)(fen)PP、PE、PS、PVDF、PAN等多種。這些(xie)膜(mo)產品能(neng)夠具備(bei)優異的分(fen)(fen)離能(neng)力(li)，是和它的結構(gou)及材(cai)料密(mi)不可(ke)分(fen)(fen)的。下面幾張圖顯示了聚合(he)物膜(mo)材(cai)料的結構(gou)。

　超(chao)濾膜屬于非(fei)對稱的(de)結構(gou)，即包括致(zhi)密的(de)皮層（真正(zheng)起分離作(zuo)用(yong)）和多孔(kong)的(de)支撐(cheng)層。這種(zhong)結構(gou)既保證(zheng)了(le)良(liang)好(hao)的(de)分離效(xiao)果，又提高了(le)膜通量(liang)，降低運行能耗，并抗污堵。這些因素使得膜產(chan)品最終(zhong)能夠實現(xian)大工業化(hua)的(de)應用(yong)。目前在青島、山西等地(di)多個熱電(dian)廠的(de)鍋爐(lu)給水系(xi)統中已(yi)經(jing)成功采用(yong)超(chao)濾做為反(fan)滲透(tou)的(de)預處理(li)。

膜分離產品最(zui)近受到了市場的高度關注，這是因為它具有如下的優點：

對雜質(zhi)的去除(chu)效率高，產水(shui)水(shui)質(zhi)大大好(hao)于傳統方法；

大(da)(da)大(da)(da)減少化學(xue)藥(yao)劑的使用，避免二次污染(ran)；

系統易(yi)于自(zi)動化，可(ke)靠性高。運行簡易(yi)，設施只(zhi)有開啟，關(guan)閉兩檔(dang)；

占地面積小；

與(yu)常規水處(chu)理系統費用相當。

3. 試驗結果

3.1原水水質

試(shi)驗(yan)原水(shui)為經自來水(shui)廠(chang)處理的黃河水(shui)，取自金雞嶺(ling)熱源廠(chang)化水(shui)車間生水(shui)池。其主要水(shui)質指標(biao)如下：

3.2試驗裝(zhuang)置及(ji)試驗流程

試驗裝(zhuang)(zhuang)置采(cai)用歐美環(huan)境工(gong)程公司一(yi)體化(hua)的(de)(de)集裝(zhuang)(zhuang)箱式中(zhong)試裝(zhuang)(zhuang)置，緊湊(cou)布(bu)置了φ750多介(jie)質(zhi)過濾(lv)(lv)器(qi)、φ750活性(xing)炭過濾(lv)(lv)器(qi)、超(chao)濾(lv)(lv)裝(zhuang)(zhuang)置一(yi)套、反滲透裝(zhuang)(zhuang)置一(yi)套、EDI裝(zhuang)(zhuang)置一(yi)套。以及輔(fu)助的(de)(de)自動控制系(xi)統(tong)、輸送系(xi)統(tong)及在線儀表(biao)。其(qi)中(zhong)超(chao)濾(lv)(lv)使用的(de)(de)是OMEXELLTMSFP 2660超(chao)濾(lv)(lv)元件，該產品是歐美環(huan)境工(gong)程公司為廢(fei)水處(chu)理和反滲透預處(chu)理而設(she)計(ji)、制造的(de)(de)，采(cai)用改(gai)性(xing)的(de)(de)PVDF材質(zhi)，耐污染、抗氧化(hua)性(xing)較好。

試驗以黃河水為原(yuan)水，比較了常規“多介(jie)質過濾(lv)+活性炭(tan)”工藝(yi)和超(chao)濾(lv)工藝(yi)對濁度、SDI的去除效果，并(bing)評價了超(chao)濾(lv)膜通量的變化情況。其(qi)中原(yuan)水在進入多介(jie)質過濾(lv)器(qi)前加入了10ppm PAC做(zuo)為混(hun)凝劑；而原(yuan)水不(bu)加任(ren)何藥劑直接進入超(chao)濾(lv)。

試驗中超濾的產水(shui)量(liang)為5m3/h。超濾裝置采用4支(zhi)OMEXELLTM-SFP 2660超濾膜(mo)，全(quan)自(zi)動運行。采取死端過(guo)濾的方式，每支(zhi)膜(mo)運行30分(fen)鐘(zhong)反洗(xi)一(yi)次，反洗(xi)時(shi)間(jian)1分(fen)鐘(zhong)（包括濃排(pai)時(shi)間(jian)），反洗(xi)水(shui)流量(liang)2m3/h。每支(zhi)膜(mo)運行12小時(shi)氣洗(xi)一(yi)次，氣洗(xi)強度7Nm3/h。

4. 結論

通過中試及對中試過程(cheng)的數據分析可以(yi)(yi)得(de)出以(yi)(yi)下結論。

1. 超濾作為反滲透(tou)的預處(chu)理，以濟南地(di)區黃河水作為原水，在技術上是(shi)可行(xing)的；

2. “多介質過濾器+活性炭過濾器”的(de)常規預處理(li)工(gong)藝，處理(li)黃(huang)河水，其產水的(de)SDI15難以(yi)控制在4以(yi)下，有時甚至超過5、6，不利于對反滲透膜的(de)保護；

3. 試驗(yan)期間超(chao)濾產水的SDI15在0.5以下，遠遠優于常規(gui)工(gong)藝。

4. 試驗期間超濾膜基本沒有出(chu)現通量(liang)不(bu)可恢復性(xing)下降的(de)情(qing)況，表現了較好的(de)抗污堵(du)性(xing)能(neng)。但長期工作的(de)穩定(ding)性(xing)還有待進一步考察。

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