超濾膜技術用于處理電廠循環冷卻排污水
隨著水資源的日趨緊張，廢水回用在節水工作中所占的比例越來越大。目前，國內電廠一般用循環排污水進行沖灰，但隨著高濃度水力輸灰和干除灰技術的逐漸成熟，循環排污水量已大大超過灰渣系統用水量，同時循環排污水比離子交換系統的再生廢水水質好，因此回收再利用電廠循環水排污水已成為必然[1]。
我國山西煤炭資源豐富，但干旱少雨，水的再生回用成為必然。為配合山西華澤鋁電有限公司2×300MW機組的建設，節約用水，擬采用超濾(UF)技術對循環冷卻排污水進行預處理，以達到反滲透系統的進水要求。
為了確定運行過程中超濾工藝的可行性、相關運行參數以及超濾出水進入反滲透的安全性，進行了大量的試驗研究，并通過了實際循環冷卻排污水連續化操作試驗。下面主要討論超濾系統現場試驗過程中超濾膜的相關運行參數及變化規律。
1 超濾技術概述
1.1 超濾原理
超濾是一種以機械篩分原理為基礎，以膜兩側壓差(100～1000kPa)為驅動力的膜分離技術。它可分離液相中直徑在0.05 ～0.2μm的分子和分子量為1～10萬的大分子。超濾膜的篩分孔徑小，它可截留病毒病菌、膠體、大有機分子、油脂、蛋白質、懸浮物等[2]。通過超濾膜后的出水，水質穩定，受原水水質、運行操作條件的影響很小。
1.2 超濾膜
超濾膜的類型有板式、管式、中空纖維、渦卷式等多種類型。其中中空纖維膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形式，它與其它形狀的膜相比具有體積小、膜面積大、水通量大、不易堵塞等優點[3]。
HYDRAcap是美國海德能公司新開發的一種大直徑中空纖維超濾膜組件。新型工業用中空纖維設備具有可自動、頻繁脈沖式沖洗中空纖維管的性能，其特點是通過短時間的停運，來保持穩定的產水量；可在很低的錯流速度下工作，甚至可以在單向流速下工作。
HYDRAcap60超濾膜主要技術參數為：需要精度為150μm預過濾；pH為2～13；連續余氯≤5mg/L；最高運行溫度≤40℃；運行方式可以是錯流過濾或全量過濾；20℃時透膜壓差為28～150kPa；反洗壓力240kPa；反洗水流量315L/m2/h；反洗頻率15～60min/次；反洗時間30～60s/次。組件公稱膜面積46m2,中空絲外徑/內徑φ0.8mm/φ1.3mm。
2 原水水質及工藝流程
2.1 原水水質
取水地點為河津熱電廠#1冷卻水池，期間濁度變化為10～30NTU，進水溫度8～20℃。河津電廠循環冷卻水水質報告見表1。
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HYDRAcap超濾膜采用恒壓控制，全量過濾。過濾周期分別設置30min和45min兩個過濾周期。30min的產水量分別為3.2t/h、3.6t/h、4.0t/h；45min的產水量為4.0t/h。為防止循環冷卻水夾帶大顆粒劃傷膜表面，在超濾組件前設置150μm的盤式過濾器。
3 試驗結果分析
在試驗中，對于超濾膜能否作為反滲透的預處理，主要從超濾產水的水量和水質來考慮。超濾的產水水質必須符合反滲透膜的進水要求，否則反滲透膜會很快被污染，大大影響膜的使用壽命。同時超濾膜產水量需比較穩定，以便于整個設備的宏觀設計和運行操作過程的控制。
3.1 產水水量
圖2分別為運行時間為30min和45min的產水量隨時間的變化曲線。
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由圖2可知，隨著運行時間的延長，此超濾膜能夠維持比較穩定的產水量。
3.2 產水水質
在整個實際運行期間，主要監測了超濾膜進水濁度、產水的濁度、SDI、CODCr、余氯的去除率等幾項指標，在此根據其在試驗中的變化規律對超濾膜的水處理能力及變化進行討論。
3.2.1 系統濁度變化
運行前后濁度變化見表2。
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由表2可知，在不同進水水質、不同過濾周期、不同處理水量的條件下，出水濁度可穩定在0.07～0.11NTU之間，水質穩定，滿足反滲透進水要求。
3.2.2 出水SDI
經超濾膜處理后水的SDI變化見圖3。
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由圖3可知，在系統穩定運行過程中，產水的SDI都保持在2以下，完全可以滿足反滲透進水對SDI的要求。
3.3 CODCr和余氯的去除率
在不同的產水量、不同的運行周期下測得超濾膜前后的CODCr和余氯的關系曲線，見圖4、圖5。
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由圖4、圖5可以看出，超濾膜對CODCr的去除率在65%～85%之間，超濾出水的CODCr小于15mg/L；對余氯的去除率在60%～90%之間，超濾出水的余氯小于0.04mg/L，完全滿足反滲透復合膜進水要求。
4 注意事項
4.1 過濾周期的選擇
過濾周期的長短與超濾設備的水回收率有直接關系，試驗中共選擇了30min、45min兩種過濾周期。每次過濾周期結束時進行約60s的反洗。不同的過濾周期，出水水質基本沒有變化。此超濾膜采用恒壓控制，過濾周期的延長，使水回收率增加，但過長的過濾周期又將導致超濾膜通量的衰減加快，從而加重化學清洗的負擔。根據試驗數據，建議最佳的過濾周期為45min。
4.2 清洗
超濾過程中，除了科學地設定運行條件以控制由于濃差極化而引起的超濾膜透量的衰減，適當的清洗也是維持超濾膜性能長期穩定的有效途徑。運行中固體顆粒物在膜表面積累，每次運行周期結束時對膜進行約60s的反洗，每4個周期加入15mg/LNaClO溶液進行反洗，對膜進行滅菌消毒，這樣可使膜面的凝膠層在尚未達到一定厚度時即被除去，保證透水量的相對穩定。每次開機前進行反沖洗，可使透水量恢復到100%。當溫度修正透膜壓差增至20 Pa時，對膜進行化學性清洗：先用2%的檸檬酸，再用0.5%的NaOH和200mg/L的NaClO溶液循環清洗，清洗結束后，用進水沖洗膜5min。
5 結論
超濾與傳統預處理工藝相比，系統簡單、操作方便、占地小，投資少，產水可滿足反滲透進水要求。
本次試驗中，超濾膜對水中有機物和各類膠體均具有良好的去除特性，出水SDI＜1.5，余氯＜0.04mg/L，濁度可穩定在0.07～0.11NTU之間，遠遠低于反滲透膜進水要求，能夠保證反滲透設備安全運行，減少反滲透的化學清洗周期，延長使用壽命。
參考文獻
［1］沙中魁.火電廠循環排污水的回收利用［J］.電力建設，2001,(8).
［2］鄒為和.超濾(UF)在補給水處理系統中的應用［J］.山東電力技術，2002，(5).
［3］馬映心.羅定電廠的預處理系統除膠體硅方案的選擇［J］.廣西電力，2002，(2).
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