杭州清泰水(shui)廠(chang)(chang)壓(ya)力(li)式(shi)(shi)膜(mo)系(xi)統設計總凈(jing)產水(shui)量(liang)30萬m3/d，采(cai)用壓(ya)力(li)式(shi)(shi)中空(kong)纖維膜(mo)。通過對已經投運近(jin)4年的水(shui)廠(chang)(chang)長(chang)期(qi)(qi)運行(xing)效果(guo)的研究，總結了整個(ge)處理工藝的凈(jing)水(shui)效果(guo)，膜(mo)系(xi)統運行(xing)中的電耗(hao)、藥耗(hao)以(yi)及長(chang)期(qi)(qi)運行(xing)中跨膜(mo)壓(ya)差(cha)、滲(shen)透率的變(bian)化。  

1水廠工藝流程及出水水質  

清泰水廠(chang)膜過濾深度(du)處理系(xi)(xi)統(tong)采用壓力式中空纖(xian)維膜，全系(xi)(xi)統(tong)設計(ji)總凈產(chan)水量30萬m3/d，由主過濾系(xi)(xi)統(tong)和水回(hui)收系(xi)(xi)統(tong)組(zu)成(cheng)。 

主(zhu)過(guo)濾(lv)(lv)系(xi)(xi)統(tong)由2套完全(quan)獨立(li)的子過(guo)濾(lv)(lv)系(xi)(xi)統(tong)組成，2套主(zhu)過(guo)濾(lv)(lv)(分別稱為(wei)(wei)1#和2#)系(xi)(xi)統(tong)共(gong)18列膜架，每(mei)天凈產水29.5萬m3，設計通(tong)量(liang)為(wei)(wei)100L/(m2˙h)，采用死(si)端過(guo)濾(lv)(lv);水回收(shou)系(xi)(xi)統(tong)(稱為(wei)(wei)3#)共(gong)2列膜架，負責主(zhu)系(xi)(xi)統(tong)清洗水的回收(shou)過(guo)濾(lv)(lv)，每(mei)天凈產水5000m3/d，設計通(tong)量(liang)為(wei)(wei)56L/(m2˙h)，采用錯流(liu)過(guo)濾(lv)(lv)，錯流(liu)的比例為(wei)(wei)10%。  

工(gong)藝(yi)流程(cheng)見圖1。經過近4年的運行，整(zheng)個(ge)工(gong)藝(yi)流程(cheng)進出水水質見表1。  

從運行(xing)結果可(ke)以看到，膜系統對(dui)(dui)濁(zhuo)度和(he)(he)微(wei)生物(wu)有很好的去(qu)除(chu)效果，出水的濁(zhuo)度平均在0.02NTU，出水的總大(da)腸菌群<1MPN/100mL，大(da)大(da)提高了出水的微(wei)生物(wu)安全性。但是膜系統對(dui)(dui)有機(ji)物(wu)和(he)(he)氨氮去(qu)除(chu)很少，有機(ji)物(wu)和(he)(he)氨氮主要在炭砂(sha)濾(lv)池得到去(qu)除(chu)。  

2膜系統運行參數及情況概況  

清泰水廠采用的膜參數見表2。  

膜(mo)系統于2013年4月開始安裝，8月完(wan)工，2013年底(di)通過(guo)性能測試，轉入(ru)正(zheng)式產(chan)水階段。膜(mo)系統運(yun)(yun)行(xing)中，隨著(zhu)運(yun)(yun)行(xing)時間(jian)的(de)(de)增加(jia)，在一定的(de)(de)產(chan)水量下，其(qi)跨膜(mo)壓(ya)(ya)差(cha)不可避免會增長。因此，如(ru)何在跨膜(mo)壓(ya)(ya)差(cha)增加(jia)后，通過(guo)清(qing)洗恢復(fu)到原來的(de)(de)狀況是運(yun)(yun)行(xing)中首先(xian)要考慮的(de)(de)問題(ti)。清(qing)泰水廠在運(yun)(yun)行(xing)中，通過(guo)3種清(qing)洗來盡(jin)量減緩膜(mo)污染，保持運(yun)(yun)行(xing)的(de)(de)長期穩(wen)定。  

首(shou)先(xian)，每(mei)30min進行(xing)一次(ci)物理清洗，每(mei)次(ci)清洗的(de)時(shi)間為60s的(de)氣水(shui)(shui)聯(lian)合(he)反(fan)洗和(he)30s的(de)正(zheng)沖。氣水(shui)(shui)聯(lian)合(he)反(fan)洗時(shi)，反(fan)洗水(shui)(shui)流(liu)量和(he)空氣流(liu)量均為300m3/h。  

其次，每2天進行(xing)一次EFM清(qing)洗(xi)(維護性化學(xue)清(qing)洗(xi))。EFM清(qing)洗(xi)采(cai)用400mg/L的NaClO溶液，清(qing)洗(xi)循環持續時間(jian)為(wei)30min。  

然后(hou)，每35天進行一次CIP清(qing)洗(xi)(xi)(在線清(qing)洗(xi)(xi))。CIP清(qing)洗(xi)(xi)分(fen)堿洗(xi)(xi)和酸洗(xi)(xi)，其中堿洗(xi)(xi)為(wei)1%NaOH+1000mg/LNaClO混合溶液，循環時間120min。酸洗(xi)(xi)為(wei)2%的檸檬酸溶液，循環時間為(wei)120min。  

經過(guo)近4年的實踐，上(shang)述3種清(qing)洗方(fang)式有效地控(kong)制(zhi)了膜污(wu)染，使得膜系統(tong)一直能(neng)夠長期穩定運(yun)行。  

3膜系統長期運行情況  

3.1運行中TMP的變化  

一般膜系(xi)統(tong)有(you)兩種運(yun)(yun)(yun)行(xing)方式，即恒(heng)(heng)流過(guo)濾或(huo)恒(heng)(heng)壓(ya)過(guo)濾。恒(heng)(heng)流過(guo)濾狀(zhuang)態下，通(tong)(tong)過(guo)考察壓(ya)力(li)變(bian)(bian)化(hua)，可(ke)以掌握膜的運(yun)(yun)(yun)行(xing)情況(kuang);恒(heng)(heng)壓(ya)過(guo)濾狀(zhuang)態下，通(tong)(tong)過(guo)考察流量(liang)的變(bian)(bian)化(hua)，可(ke)以掌握膜的運(yun)(yun)(yun)行(xing)狀(zhuang)態。隨(sui)著城市改(gai)造進程(cheng)中(zhong)屋頂(ding)水箱的取(qu)消，杭州市各水廠的時(shi)(shi)變(bian)(bian)化(hua)系(xi)數明(ming)顯增大，受(shou)水廠清水池調節(jie)容積(約為10%)的限(xian)制，實(shi)際(ji)水廠運(yun)(yun)(yun)行(xing)中(zhong)，既不(bu)是恒(heng)(heng)流過(guo)濾，也不(bu)是恒(heng)(heng)壓(ya)過(guo)濾。運(yun)(yun)(yun)行(xing)發現，膜的運(yun)(yun)(yun)行(xing)壓(ya)力(li)和流量(liang)隨(sui)時(shi)(shi)都在(zai)變(bian)(bian)化(hua)，因此(ci)，為了使數據更有(you)可(ke)比性，選取(qu)同樣運(yun)(yun)(yun)行(xing)通(tong)(tong)量(liang)下，膜的TMP進行(xing)分(fen)析比較。圖3為膜系(xi)統(tong)投運(yun)(yun)(yun)3年來，每次CIP清洗前后同通(tong)(tong)量(liang)時(shi)(shi)的運(yun)(yun)(yun)行(xing)情況(kuang)。  

從(cong)圖3中可以看出(chu)，總體來看，TMP在冬(dong)季(ji)與夏季(ji)期間呈現有(you)規(gui)律的升高和降低的趨(qu)勢，冬(dong)季(ji)高夏季(ji)低。CIP清(qing)洗(xi)前TMP變化范圍在49~88kPa，平(ping)均TMP為62kPa，清(qing)洗(xi)后TMP變化范圍在44~61kPa，平(ping)均TMP為51kPa，平(ping)均每(mei)次下(xia)降值為11kPa。  

3.2運行中滲(shen)透率的變化  

運(yun)行(xing)中(zhong)，除了要(yao)關(guan)注(zhu)實(shi)際(ji)TMP的(de)增長情(qing)況，還要(yao)關(guan)注(zhu)每一次清洗后，膜性能的(de)恢復(fu)情(qing)況。為了消(xiao)除溫度(du)和運(yun)行(xing)通(tong)量不同等因素的(de)影響(xiang)，選(xuan)取相(xiang)同運(yun)行(xing)通(tong)量下的(de)滲透率來(lai)進行(xing)比較(見圖4)。  

從圖4中可(ke)以(yi)看出(chu)，3年中，CIP清洗(xi)前的(de)滲透(tou)(tou)率變化范(fan)圍在(zai)1.189~1.579L/(m2˙h˙kPa)，平均(jun)為1.358L/(m2˙h˙kPa)。CIP清洗(xi)后的(de)滲透(tou)(tou)率變化范(fan)圍在(zai)1.495~1.987L/(m2˙h˙kPa)，平均(jun)為1.687L/(m2˙h˙kPa)。滲透(tou)(tou)率隨著季節有(you)規律地波動(dong)，一(yi)般在(zai)冬季較高，夏季較低。  

為了更(geng)好地衡量(liang)清(qing)洗(xi)對(dui)膜(mo)的恢(hui)復(fu)(fu)效果，將膜(mo)第一次清(qing)洗(xi)后(hou)，通(tong)量(liang)為80L/(m2˙h)時(shi)的初始滲(shen)透率值1.88L/(m2˙h˙kPa)作為比(bi)較標準，以(yi)后(hou)每次清(qing)洗(xi)后(hou)的滲(shen)透率值都與(yu)該值進(jin)行比(bi)較，用來衡量(liang)膜(mo)的恢(hui)復(fu)(fu)性能。結果見圖5。  

從圖5中可以發現(xian)，在長(chang)期運行過程(cheng)中，膜(mo)的(de)(de)滲透恢復(fu)率(lv)呈現(xian)有(you)(you)規律的(de)(de)變化，且一(yi)直維持在較高水平(ping)，說(shuo)明膜(mo)污(wu)染(ran)得到有(you)(you)效的(de)(de)控制。膜(mo)的(de)(de)滲透恢復(fu)率(lv)在79.5%~105.7%波動，平(ping)均為89.4%。最初有(you)(you)3次的(de)(de)恢復(fu)率(lv)超過了100%，可能(neng)是(shi)因為第一(yi)次CIP清洗后，膜(mo)的(de)(de)性(xing)能(neng)沒有(you)(you)徹底恢復(fu)，而(er)在后面幾(ji)次得到了徹底的(de)(de)恢復(fu)。  

同(tong)時，從圖(tu)5中也(ye)可以發現(xian)，滲透恢復率隨著溫(wen)度的升高，有(you)所降(jiang)低。這可能與(yu)滲透率計算過程中，修(xiu)正系(xi)數的值有(you)關。也(ye)可能與(yu)季(ji)節(jie)溫(wen)度不同(tong)時，膜受(shou)的污(wu)(wu)染(ran)(ran)不同(tong)有(you)關，在溫(wen)度低的季(ji)節(jie)，膜受(shou)的污(wu)(wu)染(ran)(ran)比較容(rong)易(yi)恢復，而在溫(wen)度高的季(ji)節(jie)，膜受(shou)的污(wu)(wu)染(ran)(ran)不容(rong)易(yi)恢復。  

4膜系統運行成本分析  

在(zai)(zai)膜(mo)(mo)運(yun)行過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，藥(yao)劑主(zhu)要用(yong)于化學清洗(xi)。堿洗(xi)用(yong)的(de)是10%的(de)次(ci)氯酸(suan)(suan)鈉(na)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)以及(ji)氫(qing)氧(yang)化鈉(na)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)，酸(suan)(suan)洗(xi)用(yong)的(de)是檸檬酸(suan)(suan)。根據(ju)原設(she)計，在(zai)(zai)清洗(xi)廢液(ye)(ye)(ye)的(de)中(zhong)和過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，需(xu)用(yong)亞硫酸(suan)(suan)氫(qing)鈉(na)對次(ci)氯酸(suan)(suan)鈉(na)進行還原，但在(zai)(zai)實(shi)際運(yun)行過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，發現并不需(xu)要使用(yong)，因此，實(shi)際并沒有用(yong)到亞硫酸(suan)(suan)氫(qing)鈉(na)。膜(mo)(mo)系(xi)統投運(yun)后，經(jing)過(guo)(guo)統計，其(qi)藥(yao)耗為0.006元/m3。  

經(jing)過統計，電(dian)(dian)耗(hao)為(wei)(wei)0.0689kW˙h/m3(合(he)同簽訂值0.0715kW˙h/m3)，電(dian)(dian)費按照0.8元/(kW˙h)計算，則電(dian)(dian)耗(hao)為(wei)(wei)0.056元/m3。膜系(xi)統總運(yun)行(xing)費用為(wei)(wei)0.062元/m3，其中電(dian)(dian)耗(hao)占90.32%，藥耗(hao)只占9.68%。可見，膜系(xi)統最大的運(yun)行(xing)費用在電(dian)(dian)費。  

5結語  

(1)膜(mo)系統長期運行結果表明，膜(mo)對(dui)有(you)機物和氨(an)氮(dan)基本沒有(you)去除(chu)效果，但(dan)是對(dui)濁(zhuo)(zhuo)度和微(wei)生物具有(you)很好的去除(chu)效果，其出水濁(zhuo)(zhuo)度平(ping)均在0.02NTU，出水大(da)腸(chang)菌群數<1MPN/100mL。  

(2)膜(mo)系統采用氣水聯合(he)反洗并結合(he)EFM清洗及CIP清洗，有(you)效(xiao)地控制了膜(mo)污染，系統運(yun)行近4年(nian)來，跨膜(mo)壓(ya)差(cha)、滲透率等主要控制指(zhi)標均沒有(you)明顯上升。  

(3)膜系統運行中，總(zong)運行費用(yong)為(wei)0.062元/m3，其中電(dian)耗(hao)占90.32%，藥(yao)耗(hao)只(zhi)占9.68%。

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