浸沒式超濾在自來水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[五篇材料]_2

1、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。浸沒式超濾在自來水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用五篇材料 超濾膜技術(shù)在市政凈水廠應(yīng)用中存在的問題及對策 秦青松 王磊 （成都市信高工業(yè)設(shè)備安裝有限責(zé)任公司，四川成都，610000） 摘要。本文初步總結(jié)了超濾膜技術(shù)在市政凈水廠應(yīng)用中存在的一些問題，闡述了系統(tǒng)預(yù)處理工藝、膜池配水的均勻性、膜系統(tǒng)的安裝與維護(hù)、膜系統(tǒng)的自動(dòng)化控制等對超濾膜系統(tǒng)運(yùn)行的影響及對策，為今后國內(nèi)市政凈水廠超濾膜技術(shù)的應(yīng)用提供參考。 關(guān)鍵詞：市政凈水廠超濾膜系統(tǒng)存在的問題對策 1.引言 超濾膜技術(shù)作為一種新興的水處理工藝，是水處理領(lǐng)域近20年來的重要技術(shù)突破，其出水水質(zhì)優(yōu)良，微生物安全性高。近年來隨著制膜工

2、藝的進(jìn)步，膜產(chǎn)品價(jià)格的降低，促成了超濾膜技術(shù)在市政凈水廠中的規(guī)?；瘧?yīng)用。 近幾年來，我公司緊跟超濾膜技術(shù)發(fā)展的步伐，在超濾膜技術(shù)市政凈水廠工程的應(yīng)用中，先后完成了北京市第九水廠應(yīng)急改造工程（7萬噸/天）、烏魯木齊市紅雁池水廠改擴(kuò)建工程（10萬噸/天）、廣東省肇慶市產(chǎn)學(xué)研“飲用水深度處理技術(shù)應(yīng)用與示范項(xiàng)目”示范工程（2萬噸/天）、北京市第三水廠應(yīng)急擴(kuò)建工程（8萬噸/天）等超濾膜凈水廠的系統(tǒng)集成工作，積累了較為豐富的工程業(yè)績和經(jīng)驗(yàn)。 通過超濾膜技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，影響膜系統(tǒng)運(yùn)行性能的因素很多，如原水的特性，膜組件的特性，工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，膜系統(tǒng)工程安裝施工質(zhì)量，自動(dòng)化控制系統(tǒng)對膜工藝的

3、融合性等。下面結(jié)合我公司近年來在超濾膜工藝市政凈水廠應(yīng)用中遇到的相關(guān)問題以及對策做以下介紹： 2.預(yù)處理工藝對膜系統(tǒng)的影響與對策 從目前投產(chǎn)的膜處理水廠來看，原水特性對膜系統(tǒng)有著直接的影響。由于原水中存在不同的污染物以及受污染的程度存在差異，其對膜組件污染情況也會(huì)不盡相同。目前自來水廠中采用膜處理的工藝形式主要有三種： 1、混凝出水+超濾膜； 2、沉淀出水+超濾膜； 3、濾后水+超濾膜。 從以上三種不同的工藝處理形式可以看出，膜處理的各種來水水質(zhì)存在著較大差異。由于沉后水與濾后水的水質(zhì)相對穩(wěn)定，超濾膜對沉后水與濾后水的處理也相對比較穩(wěn)定。但是采用沉后水+超濾膜與濾后水+超濾膜工藝增長了水處理的

4、工藝流程，增加了建設(shè)投資，所以很多膜水廠采用混凝+超濾膜的短流程工藝。由我公司實(shí)施的工程實(shí)例中，北京市九水廠與北京市三水廠采用的就是這種混凝+超濾的短流程工藝形式。由于北京原水主要采用密云水庫水及南水北調(diào)水，其特性隨季節(jié)變化的差異較大。因此，在沒有沉淀池及濾池作為前端屏障的情況下，直接處理混凝水對膜系統(tǒng)抗沖擊性能的要求將大大提高。從北京市第九水廠的運(yùn)行情況來看，原水采用廠區(qū)的反沖洗廢水，經(jīng)混合絮凝后進(jìn)入膜池進(jìn)行處理。膜系統(tǒng)在開始運(yùn)行的一段時(shí)間里，跨膜壓差緩慢增長，隨著時(shí)間的推移，膜組件污染明顯加劇，并出現(xiàn)了較嚴(yán)重的積泥情況。通過對原水的檢測，發(fā)現(xiàn)水體中的污染物主要是溶解性有機(jī)物，而前端投加少量

5、次氯酸鈉沒有起到預(yù)氧化的效果。而水體中存在的溶解性有機(jī)物不僅影響了混凝的效果，而且又是造成膜污染的主要因素。由于絮凝絮效果不佳，引起膜池內(nèi)沉淀效果差，從而造成池內(nèi)排泥濃度低，大量的污泥集結(jié)在膜池內(nèi)無法排出，引起膜組件的污染和積泥現(xiàn)象。針對溶解性有機(jī)物造成的絮凝效果差以及膜污染嚴(yán)重等情況，后來在膜池進(jìn)水中投加強(qiáng)氧化劑臭氧。通過投加臭氧對水體中有機(jī)物的分解，不僅增強(qiáng)了絮凝的效果，而且加強(qiáng)了沉淀。同時(shí)極大地緩解了膜污染，并且解決了膜組件積泥的問題。 通過北京市第九水廠的工程實(shí)例說明，針對原水水質(zhì)的不同，前端的預(yù)處理起著至關(guān)重要的作用。所以選擇合適的預(yù)處理工藝，是保證膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和緩解膜污染的重要手

6、段。 3.布水均勻性對膜系統(tǒng)的影響與對策 目前浸沒式膜池的進(jìn)水方式主要有側(cè)面配水堰進(jìn)水、側(cè)面閘板直接進(jìn)水、底部錐斗進(jìn)水、側(cè)面平流進(jìn)水等方式。在膜池運(yùn)行過程中，因采用配水方式的不同而造成各個(gè)膜池在運(yùn)行負(fù)荷上存在較大差異，引起每格膜池污染程度不一，影響膜系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。膜池過濾一般都需要負(fù)壓，通常采用的方式主要是虹吸和抽吸泵抽吸兩種方式。由于每個(gè)膜池配水不均造成各個(gè)膜池的進(jìn)水量不等，在進(jìn)行恒液位控制時(shí)，造成各個(gè)膜池運(yùn)行負(fù)荷不一致，有的會(huì)超設(shè)計(jì)通量運(yùn)行，有的會(huì)低于設(shè)計(jì)通量運(yùn)行，從而影響膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。相對于采用虹吸的方式過濾，采用抽吸泵過濾方式的穩(wěn)定性更好。采用虹吸過濾時(shí)，膜池過水流量的控制通過膜

7、池內(nèi)液位與產(chǎn)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行。產(chǎn)水調(diào)節(jié)閥的開度直接影響膜池的過濾量和膜池的液位，而膜池的液位會(huì)直接反應(yīng)到膜池配水的水頭。一般情況下，產(chǎn)水調(diào)節(jié)閥都采用蝶閥，而蝶閥在不同開度下的調(diào)節(jié)的流量差異較大，使得膜池內(nèi)液位波動(dòng)較大，造成膜池在不同的過濾時(shí)間的過濾通量差異較大，影響膜池過濾的均勻性和穩(wěn)定性。由于水廠中采用的大都是有機(jī)超濾膜，孔徑較小，在過濾過程中存在著不可逆污染。而配水的不均勻性加劇了負(fù)荷較大膜池內(nèi)膜組件不可逆污染的可能性，影響了膜組件的使用壽命。 綜合上述分析，為了使膜池配水相對均勻，應(yīng)盡量采用調(diào)節(jié)堰進(jìn)行配水，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可以采用凸輪泵進(jìn)行抽吸過濾。在采用閥門調(diào)節(jié)出水時(shí)，應(yīng)選用靈敏度

8、較高的調(diào)節(jié)閥門。另外，針對各個(gè)膜池出現(xiàn)的配水不均情況，在進(jìn)行恒液位過濾時(shí)，可以通過設(shè)置不同的過濾恒液位來進(jìn)行調(diào)整。 4.管路氣密性對膜系統(tǒng)的影響與對策 由于膜系統(tǒng)的過濾必須通過壓力來推動(dòng)，過濾時(shí)必須在產(chǎn)水管路上形成負(fù)壓，一般采用虹吸或者泵抽吸使產(chǎn)水管道形成真空進(jìn)行過濾。如果產(chǎn)水管路中存在空氣，會(huì)增加管路中的氣阻，這不僅會(huì)影響膜系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，而且會(huì)造成運(yùn)行中跨膜壓差增高，增加運(yùn)行的能耗。另外，管路中存在的空氣還會(huì)造成抽吸泵葉輪的氣蝕，損壞設(shè)備。同時(shí)，在進(jìn)行膜系統(tǒng)反沖洗時(shí)，隨著水流的迅速?zèng)_擊，存留在管道中的空氣會(huì)使得反洗的壓力瞬時(shí)達(dá)到很高，當(dāng)壓力超過膜絲能承受的最大破斷壓力時(shí)，膜絲就會(huì)出現(xiàn)破損和

9、斷絲的情況。 由上述現(xiàn)象可以看出，管路的氣密性對膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響很大。通常膜系統(tǒng)需要配置真空常吊裝置，保證產(chǎn)水管道的真空度。在選擇真空裝置時(shí)，必須通過管徑的大小對真空泵的能力進(jìn)行嚴(yán)格核算，并留有一定的余量。另外還需要根據(jù)運(yùn)行的最大跨膜壓差與虹吸高度或者運(yùn)行真空度對真空泵的安裝高度進(jìn)行核算，使真空泵工作在有效的范圍內(nèi)。 對產(chǎn)水管路抽真空主要是增加系統(tǒng)安全的保障，并不能從根本上解決膜系統(tǒng)管道氣密性的問題。管道漏氣的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在膜堆與膜池產(chǎn)水母管的接頭處，產(chǎn)水管及真空管道與閥門連接處或者管道與管道焊縫及法蘭連接處。針對上面各處存在的漏氣現(xiàn)象，在進(jìn)行膜系統(tǒng)施工安裝時(shí)必須保證工程質(zhì)量。 在進(jìn)行膜堆安

10、裝時(shí)，首先要保證膜堆支撐水平面的平均誤差，另外要控制膜堆與產(chǎn)水母管對接矢狀面的精度。同時(shí)在選擇膜堆與產(chǎn)水母管連接的方式時(shí)，不常拆卸的可以選用法蘭連接。當(dāng)膜堆需要經(jīng)常拆卸時(shí)，可以選用快速卡箍接頭或者抱箍接頭，但接頭要選擇密封性能好，并有一定的調(diào)節(jié)余量。 針對管道間接頭漏氣的情況，真空管道及產(chǎn)水管道接頭時(shí)應(yīng)采用焊接方式進(jìn)行連接，管路上應(yīng)盡量減少閥門的設(shè)置。針對管道與閥門連接部位漏氣的情況，在管道與閥門采用絲口連接或法蘭連接的地方，做好密封，在選用閥門時(shí)應(yīng)選用密封性能優(yōu)良的產(chǎn)品。真空管道與產(chǎn)水管道不僅要按要求進(jìn)行壓力試驗(yàn)，還要在耐壓試驗(yàn)后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。對管道焊口以及管道與法蘭連接的焊口，應(yīng)采用射線

11、探傷的方式檢測其性能，避免沙眼或者氣眼情況出現(xiàn)。 5.安裝及維護(hù)對膜系統(tǒng)的影響與對策 “三分設(shè)備、七分安裝”這句話充分反應(yīng)了安裝質(zhì)量對一個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。從很多工程實(shí)例來看也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，排除個(gè)別工程因某些環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、選型不到位導(dǎo)致后期整改的情況外，實(shí)際工程運(yùn)行中出現(xiàn)的大多問題還是由于安裝質(zhì)量不到位，維護(hù)不及時(shí)、維護(hù)不到位所致。對于浸沒式超濾膜處理系統(tǒng)來說，以下幾點(diǎn)是工程實(shí)施和運(yùn)行時(shí)需要特別注意的地方： （1）真空系統(tǒng)和空壓系統(tǒng)管路和設(shè)備的安裝一定要保證氣密性，系統(tǒng)中電磁閥的安裝一定要注意安裝方向和介質(zhì)流向相符，防止出現(xiàn)方向裝反的情況。 （2）膜架與膜出水總管的連接一定要牢固，

12、并保證膜出水系統(tǒng)的管道連接或焊接質(zhì)量，保證氣密性滿足設(shè)計(jì)要求。 （3）設(shè)計(jì)中對系統(tǒng)構(gòu)筑物有防腐要求的一定要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的防腐要求做，尤其是膜池、化學(xué)清洗池的防腐以及加藥系統(tǒng)的防腐。 （4）由于膜處理系統(tǒng)中變頻設(shè)備比較多，在電氣施工時(shí)若抗干擾措施未做好在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的信號(hào)干擾情況，導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法穩(wěn)定可靠運(yùn)行。因此施工布線時(shí)一定要嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范實(shí)施，系統(tǒng)接地一定要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 （5）系統(tǒng)投運(yùn)后要定期對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，特別要注意做好對真空系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)和設(shè)備保養(yǎng)，以及系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)如真空節(jié)點(diǎn)開關(guān)等的檢查、維護(hù)。 （6）加強(qiáng)對系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)測，尤其是要跟蹤觀察膜的運(yùn)行污染情

13、況，及時(shí)對膜進(jìn)行清洗和修復(fù)破損的膜絲。 6.自動(dòng)化控制系統(tǒng)對膜工藝的影響與對策 一套完整的膜處理系統(tǒng)要能穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，自控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型及軟件編程至關(guān)重要。尤其是工藝設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合尤為重要。下面根據(jù)我們的幾個(gè)工程實(shí)踐總結(jié)一下此方面的心得體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。（1）由于目前膜工藝正方興未艾，且膜工藝運(yùn)行工況受溫度、水源水質(zhì)等條件的影響比較大，在不同的季節(jié)運(yùn)行工況可能差別比較大，因此工藝設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡量考慮到實(shí)際運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的工況調(diào)整情況和運(yùn)行工藝參數(shù)的變動(dòng)情況，將運(yùn)行時(shí)的工況調(diào)整情況和可能變動(dòng)的工藝運(yùn)行參數(shù)在設(shè)計(jì)階段明確，便于軟件工程師在編制軟件時(shí)充分考慮可能出現(xiàn)的情況，將可能的

14、工況變動(dòng)和參數(shù)調(diào)整預(yù)留到控制系統(tǒng)的人機(jī)界面上，這樣便于系統(tǒng)投運(yùn)后根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，增加系統(tǒng)的適應(yīng)能力。 （2）目前用于市政水處理的膜系統(tǒng)運(yùn)行對時(shí)間的要求比較嚴(yán)格，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)消耗在有效生產(chǎn)以外的時(shí)間將直接影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，若選擇的設(shè)備動(dòng)作時(shí)間偏長將降低產(chǎn)水率、使總投資額增加、相對增加能耗，且不便于系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度。所以建議最好選擇在滿足使用功能的情況下設(shè)備動(dòng)作時(shí)間盡量短的設(shè)備，鑒于此膜處理系統(tǒng)的控制閥門建議優(yōu)先考慮氣動(dòng)閥門，最好不用電動(dòng)閥。 （3）在膜處理工藝控制系統(tǒng)的配置時(shí)應(yīng)充分根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)、系統(tǒng)規(guī)模、工藝設(shè)備現(xiàn)場布局情況綜合考慮，總體的原則是穩(wěn)定第 一、兼顧分散風(fēng)險(xiǎn)。一般大規(guī)模的膜處理系統(tǒng)采用主-從式的方式布置，從站分別負(fù)責(zé)不同的區(qū)域，各從站之間相互獨(dú)立，不影響彼此的運(yùn)行。根據(jù)工程規(guī)模和投資情況及系統(tǒng)對安全性要求的高低綜合考慮從站監(jiān)控范圍的大小及確定從站的數(shù)量，從站的配置由于已經(jīng)考慮了風(fēng)險(xiǎn)分散的情況，所以控制器一般不考慮冗余配置。主站配置成管理所有從站和監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)中的公用設(shè)備，如反沖泵、鼓風(fēng)機(jī)、空壓系統(tǒng)等設(shè)備。由于主站負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，所以主站的穩(wěn)定性、安全可靠性需要充分考慮，在投資條件許可的條件下盡量考慮冗余配置方案。 7.小結(jié) 近年來，隨著國內(nèi)大