超濾膜短流程凈水工藝-

超濾膜短流程凈水工藝匯報人：周艷妮工藝介紹目錄短流程系統(tǒng)布置超濾膜單元設計工程應用

凈水技術發(fā)展現(xiàn)狀于20世紀初研發(fā)出來的“混凝-沉淀-過濾-氯消毒”的凈水工藝，被稱為市政凈水的“常規(guī)工藝”或“傳統(tǒng)工藝”，隨著目前原水水質的不斷惡化和出水水質標準的逐步提高，第一代水處理工藝已經(jīng)無法適應新的生活飲用水處理要求。為第一代的延伸，即在第一代凈水工藝后面增加臭氧、顆?；钚蕴康墓に?，該工藝產(chǎn)生于20世紀70年代，主要針對飲用水的化學安全性問題，它是由飲用水中可能存在的多種對人體有毒有害的有機物和氯化消毒副產(chǎn)物造成的。但活性炭的投加使出水生物穩(wěn)定性降低，出水中細菌等微生物含量時有增加。李圭白院士提出第三代凈水處理工藝是以壓力推動膜過濾技術為核心的處理工藝，“以超濾為核心技術的組合工藝，將成為第三代城市飲用水凈化工藝的主要特征，它將是飲用水凈化工藝一個新的發(fā)展方向?！钡谝淮鷥羲に嚨诙鷥羲に嚨谌鷥羲に?3245簡介工藝運行機理工藝流程圖工藝特點與常規(guī)工藝的比較工藝介紹

超濾膜短流程凈水工藝

市政凈水行業(yè)超濾膜工藝的應用，按其流程不同一般可分為長流程超濾膜工藝和短流程超濾膜工藝；所謂“長流程”，一般是指在常規(guī)混凝、沉淀甚至是過濾工藝之后接入超濾膜工藝；“短流程”一般指原水經(jīng)過適當預處理（例如氧化、吸附、生化、絮凝）之后直接進入浸沒式超濾膜進行膜過濾，同時在膜池內完成濃水回收和污泥濃縮，濾后水加入少量消毒劑（避免二次污染）進入清水池。與傳統(tǒng)工藝流程相比，短流程工藝弱化了沉淀功能，處理工藝明顯縮短，占地面積明顯縮小，方便了凈水廠的運行管理。簡介

超濾膜短流程凈水工藝工藝流程圖

超濾膜短流程凈水工藝

通過試驗和實踐證明，絮凝水的絮體具有活性，即使?jié)岫容^高，只要充分反應(形成的絮體不一定很大)，超濾過程中具有一定透水性的絮體全部被截留在膜的表面形成濾餅層。保持一定活性的濾餅層可以吸附后續(xù)的絮體，形成更為厚重的濾餅。這種后期濾膜“富集濃縮絮體”的過程與傳統(tǒng)絮凝過程必須通過顆粒相互碰撞使絮體不斷成長的機理是不一樣的，它保證了清洗下來的濾餅顆?！按蠖亍?，具有良好沉降特性。整個系統(tǒng)排除的泥量相當于原水進入膜池的泥量(懸浮顆?？偭?，從而完成了在膜系統(tǒng)內進出泥量的平衡，不會因膜單元的反復進行物理清洗并自行消納回收物理清洗水的情況下出現(xiàn)“濃水”。工藝運行機理

超濾膜短流程凈水工藝凈水效果好富集濃縮變通量運行超濾膜承擔了過濾和在膜表面富集濃縮絮體的雙重功能，在一定條件下替代了常規(guī)工藝中的沉淀和砂濾，大大提高了出水水質的生物安全性；絮凝水直接進行超濾，絮凝階段只要有清晰界面的絮體即可，絮體的成長則通過膜表面的富集濃縮，使之形成較原有絮體更大的濾餅，清洗后在重力作用下沉降；同一池內的膜分單元并列運行，類似于移動沖洗罩濾池分成多格的運行方式。它將所有膜單元置于同一跨膜壓差之下，均分沖洗周期，形成在同一跨膜壓差之下的變通量運行。隨著時間的推移膜表面泥餅層增厚阻力加大，通量逐步下降，是一個典型的變通量運行方式，有利于減輕膜的深層污染。工藝特點

超濾膜短流程凈水工藝產(chǎn)水率高節(jié)約占地節(jié)約能耗回收物理清洗廢水——通過運行中的膜單元加以回收，即被正在運行的膜單元消納。由于其他膜單元的膜表面已經(jīng)形成了一個由絮凝絨體形成的泥餅層，具有一定的化學和物理活性，所以并不會加重膜的深層污染。實現(xiàn)了在自身工藝系統(tǒng)框架內自行回收沖洗水，不需要另外設置回收反洗水的裝置。短流程縮短了工藝流程，節(jié)省了建設和改造費用，省卻了常規(guī)工藝中的砂濾池，節(jié)省了占地。浸沒式超濾膜運行所需跨膜壓差較低，一般在0.02~0.07MPa之間，無需額外增設提升泵，節(jié)約能耗，更適用于對原有水廠凈水工藝的改造。如對原有水廠工藝采用超濾技術進行改造時，可以充分利用沉淀池與清水池之間的水位差（一般情況下在3.0m左右)。大多數(shù)情況下可實現(xiàn)重力產(chǎn)水，能耗低。工藝特點

超濾膜短流程凈水工藝比較項目常規(guī)工藝短流程工藝工藝流程若增加超濾會更長緊湊微污染水處理需進行深度處理需進行預處理沉淀處理根據(jù)原水水質設置膜表面富集絮體，清洗時濾餅在重力作用下沉降過濾處理砂濾截留除小分子有機物、溶解性物質以外的其他顆粒消毒處理必須防止二次污染，濾后投加消毒劑保持一定的余氯出水水質可以達到0.1NTU左右濁度低，保持在0.05NTU以下，提高了生物安全性構筑物根據(jù)工藝分別獨立設置系統(tǒng)可以集中在一個構筑物內布置與常規(guī)工藝的比較

超濾膜短流程凈水工藝比較項目常規(guī)工藝短流程工藝回收反沖洗水需另行設置回收設施采用多膜單元均分周期運行，系統(tǒng)內自行消納回收占地大小建設費用增加超濾，造價更高綜合經(jīng)濟技術比較，與常規(guī)工藝相當或略省運行費用增加超濾，運行費用較高略高，包括了按膜使用壽命更換膜的分攤費用與常規(guī)工藝的比較混凝劑的選擇絮凝效果絮凝后過渡區(qū)的設置絮凝預處理對超濾膜的影響

超濾膜短流程凈水工藝短流程系統(tǒng)布置

總體布置進水除污格柵短流程進水優(yōu)化工作水頭

超濾膜短流程凈水工藝總體布置采取低流速進水，同一跨膜壓差下分膜單元運行，并將膜單元進行相對獨立分格，以便實現(xiàn)分格的在線維護性化學清洗和恢復性清洗，減少離線化學清洗拆卸超濾組件（單元）的工作量。所謂分格，即將若干個膜單元分成分成不小于4格相對獨立的單體，每格內設置相同數(shù)量的膜單元，其進水則與其他分格相通，相互連接的進水渠（槽或管）必須以低流速（0.1m/s左右，以不破碎絮體為準）進水，這是為了實現(xiàn)膜單元物理清洗短時間上升的流量（清洗時該單元自身的流量加上反沖洗的水量）能夠通過渠（槽或管）均勻分配到其他分格的膜單元。分格進水設小阻力提板閥，關閉后可對該分格內的膜單元進行在線維護性化學清洗或恢復性化學清洗。底部設排泥裝置，根據(jù)原水濁度定時排泥。

超濾膜短流程凈水工藝進水除污格柵為防止原水中的漂浮物進入膜單元，應在進水前端設置除污格柵，格柵的孔眼大小應以不破壞絮體顆粒為佳短流程進水水應從膜組件上方或上方側向進入膜單元，這樣有利于膜表面泥餅層脫落后的沉降。當水從上方進入膜組件，向下的水流速度將有利于提高膜絲之間污泥下沉速度。隨著超濾運行，沿程出水膜絲間水流的速度將逐步降低，膜間的水流速度趨于0；若進水從膜單元下方進入，所產(chǎn)生的上升流速將導致泥餅脫落后下沉受阻，甚至當膜絲間水流向上的流速大于污泥沉淀速度時，會出現(xiàn)污泥懸浮或者上浮的現(xiàn)象，致使污泥在膜間富集，跨膜壓差增長較快，影響超濾膜的正常運行。

超濾膜短流程凈水工藝優(yōu)化工作水頭根據(jù)超濾運行的特點，優(yōu)化系統(tǒng)高差，以節(jié)省能耗：當改造凈水廠時必須充分利用原有的工藝條件，在選取超濾膜運行的最大跨膜壓差時，不得超過原有工作水頭，并留有一定的富余量。否則應增設水泵來提高工作水頭；城市凈水廠不同季節(jié)供水負荷有著較大變化，可以取其時令季節(jié)的平均日變化系數(shù)來調整超濾膜系統(tǒng)在那個季節(jié)的運行通量，既能適應當時需水量的要求，又可充分利用相對富余的跨膜壓差，節(jié)省能耗；在設計清水池時可適當增加水池的深度，正常水溫下超濾膜跨膜壓差低，清水池可在高水位下運行，從而降低出廠二級泵的電耗；低水溫跨膜壓差增大時，可采用降低清水池水位來保證超濾膜在設計負荷下運行。

超濾膜短流程凈水工藝短流程系統(tǒng)布置超濾膜單元設計膜通量及跨膜壓差的選擇膜單元數(shù)量膜單元的基本構造管路系統(tǒng)及附件布置超濾膜單元布置污泥濃縮排泥區(qū)

超濾膜短流程凈水工藝膜通量及跨膜壓差的選擇膜通量選擇短流程采用低通量、低跨膜壓差的設計理念，以減輕膜的深層污染，減少運行能耗。為保證在低溫條件下能夠正常運行，應充分考慮水粘度增加膜通量下降的因素，在不得已的情況下才需增設超濾抽吸泵；一般情況下為了適應水廠改造，充分利用原工作水頭，超濾膜的運行通量控制在30L/（㎡·h）左右；某膜單元反沖洗時將引起其他膜單元通量的瞬時上升，此時的瞬時膜通量為：

超濾膜短流程凈水工藝膜通量及跨膜壓差的選擇考慮到超濾膜有可能在最不利（低水溫、可能出現(xiàn)的最大通量等）的條件下運行，應計算出最大跨膜壓差。膜單元的基本構造膜單元由膜組件組成。應根據(jù)膜廠商提供的膜組件技術參數(shù)和外形尺寸，結合處理水量、運行方式和安裝、維護的要求進行設計。可以根據(jù)產(chǎn)水量由多個組件構成單元。

超濾膜短流程凈水工藝膜單元數(shù)量最小膜單元數(shù)最大膜單元數(shù)

超濾膜短流程凈水工藝超濾膜單元布置平面布置對于膜單元的平面布置，應有利于均勻布水，方便膜組件的安裝、拆卸，以減少維護、維修工作量。有條件的話，保持膜單元之間適當寬松，保證布水均勻和泥顆粒的下沉；豎向布置膜組件上方水深應不小于300mm，膜組件下方應考慮反沖洗出流和曝氣時不會擾動已經(jīng)下沉的污泥；管路系統(tǒng)及附件的布置膜出水管路的設計應注意管路簡潔順暢，采用較低流速（如0.5m/s),避免和減少不必要的水頭損失；對于反沖洗管路（包括維護性清洗管路）需注意防止雜物通過管道進入超濾膜，必要時可增設過濾器總出水管（槽）應設有控制池內膜上水位的調節(jié)裝置（可設調節(jié)閥或調節(jié)堰），以保證運行中根據(jù)進水量的大小來調整跨膜壓差，防止超濾膜被暴露在空氣中。

超濾膜短流程凈水工藝管路系統(tǒng)及附件的布置管路系統(tǒng)的材質要求：如果短流程采用膜單元離線化學清洗，拆卸、吊裝比較麻煩。因此盡可能選用在線清洗的方式。為此對整個管路系統(tǒng)的材質有著嚴格的耐酸堿要求，對管路系統(tǒng)和相應配件、閥門亦有防酸堿的要求。采用耐酸堿性良好、價格低廉的PCV-U管材、管件不失為價廉物美的選擇。污泥濃縮排泥區(qū)高度設置：使有足夠的空間使沉泥得已濃縮，并不受水流的擾動；刮泥設施的設置：根據(jù)池型決定采用何種適合的刮泥機品種和型號，若采用在線化學清洗，刮泥機械必須具有良好的抗腐蝕性能。否則，亦可采用構造簡單的排泥槽或排泥斗。

超濾膜短流程凈水工藝工程應用

超濾膜短流程凈水工藝工程應用南通市蘆涇水廠提標改造工程原水水質蘆涇水廠原水取自長江南通段,根據(jù)2002～2007年《蘆涇水廠水質檢驗月報表》的統(tǒng)計分析,蘆涇水廠原水水質見表所示

。原有工藝蘆涇水廠設有兩組2.5萬m3/d的凈水構筑物，原凈水工藝流程見下圖：取水泵房雙層回轉隔板絮凝池斜管沉淀池虹吸濾池清水池原水出水混凝劑、消毒劑消毒劑

超濾膜短流程凈水工藝工程應用存在的問題蘆涇水廠最初是按出廠水不大于5NTU的標準設計的，2000以來，蘆涇水廠全年滿負荷甚至是超負荷的工作狀態(tài)。2003年對沉淀池、虹吸濾池進行了恢復性大修，但凈水工藝、運行參數(shù)未改變，斜管沉淀池跑礬花現(xiàn)象時有發(fā)生，沉后水濁度相對較高，而虹吸濾池存在著反沖洗強度不夠，沖洗不徹底、初濾水不能外排的問題，出水水質僅能滿足原國標3NTU的要求。改造方案的選擇原有工藝主要存在的問題是出水濁度難以達到新國標的要求,而超濾膜技術與傳統(tǒng)水處理工藝相比,能有效截留雜質、細菌和病原菌,從而降低后續(xù)消毒加氯量,減少消毒副產(chǎn)物的生成量。由于水廠無改造用地,需利用原有工藝構筑物,因此考慮采用以浸沒式超濾膜為核心的改造工藝。因為可利用的水頭有限(3.2～4mH2O),而且希望盡可能節(jié)約能耗、減輕膜污染,所以選擇了低通量低跨膜壓差的運行方式。采用以浸沒式超濾膜為核心的工藝進行改造的方案有三種：混凝—超濾、混凝—沉淀—超濾、混凝—沉淀—砂濾—超濾，由于混凝—沉淀—砂濾—超濾的的改造方案需額外占地和二次提升，而水廠不能提供改造用地，因此第三種方案未作考慮。

超濾膜短流程凈水工藝工程應用方案比選方案混凝—超濾混凝—沉淀—超濾改造方法利用斜管沉淀池改造利用虹吸濾池改造能耗沉淀池頂標高距清水池最高水位3.2m,即清水池最高水位時仍有3.2m的高差可供超濾膜利用，只需在極限低溫下使用抽吸泵；濾池頂標高距清水池最高水位差為1.3m，即清水池最高水位時只有1.3m高差可供超濾膜利用，一年中大部分時間需使用抽吸泵；改造難度沉淀池改造可先將外部管道、設備全部安裝到位后，短時間停水安裝，同時底部空間較大，有利于絮體沉淀，原有刮泥機可利用虹吸濾池底部聯(lián)通，中間廊道無法利用，底部空間不足，需另外增設排泥裝置，改造工作量大，施工時間較長實驗結果運行效果較好，膜污染程度較低運行效果較好，但膜污染程度相對較重

超濾膜短流程凈水工藝改造后的凈水工藝流程取水泵房雙層回轉隔板絮凝池浸沒式超濾膜過濾（濃水回收、沉淀、污泥濃縮）清水池原水出水混凝劑、消毒劑消毒劑

超濾膜短流程凈水工藝物理清洗系統(tǒng)采用氣水反洗的物理清洗方式，清洗周期為1.5h，清洗歷時為1~1.5min，水沖強度60~90L/（m2·h），曝氣強度為60L/（m2·h）。

超濾膜短流程凈水工藝工程應用化學清洗系統(tǒng)洗，即化學清洗時，將需要化學清洗的膜單元移至離線化學清洗池，用備用的膜單元替換進行產(chǎn)水，基本不影響正