管式膜在浓水软化中的应用

冯艳玲 梁静

摘 要：本文介绍了管式膜在某电厂浓水软化中的应用情况，工程采用化学药剂软化+TMF膜过滤的软化处理工艺，介绍了工艺流程、管式膜系统以及运行效果，并对工程存在的问题进行分析。

关键词：浓水软化;管式膜

0 前言

某电厂废水水源是矿井疏干水及其他厂区废水经RO浓缩处理的反渗透浓水，采用了化学加药软化+TMF膜过滤+膜浓缩后续处理的处理工艺。该水质的特点是盐分、硬度及碱度高，且水量大，无法直接回收利用，需要进一步进行浓水减量化。传统的处理工艺一般是先化学加药使钙镁离子形成不溶物，然后用澄清池做固液分离，澄清池上清液用多介质过滤器做预过滤处理，随后再经保安过滤设备之后，采用中空纤维超滤做进一步除浊处理，最后进入回收反渗透系统进行脱盐，其产水回到主系统中。整个处理工艺流程长、可靠性低、投资大、占地面积大、运行成本高。化学药剂软化+TMF膜过滤的软化处理工艺，流程大大缩短。并且经一次性加药反应之后，通过过滤分离就可将钙、镁、钡、锶和二氧化硅这些无机致垢成分降至极低的程度，有效保护后续的回收反渗透单元，并大大提高其回收率。其中管式膜是本处理工艺的最关键部分，承担着取代沉淀池做固液分离和向后端回收反渗透装置输送合格进水的双重功能。

1 工艺流程

废水流入反应槽，在第一反应槽内添加碳酸钠、氯化镁等药剂，进行pH粗调，调整到大约8.5，形成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀物，同时氢氧化镁携带二氧化硅形成共沉淀。此外根据实际情况，有时可能还需要添加一定量次氯酸钠用于抑制微生物滋生;然后废水流入第二反应槽，继续补充添加药剂（液碱或石灰和碳酸钠），对pH进行精调，提升到10.5-11.0，使得碳酸钙和二氧化硅进一步沉淀。两级反应槽分别进行机械搅拌和pH监控。经过反应后的水（含有反应生成的悬浮固体）溢流到管式膜的浓缩槽内，再用循环泵输送到管式膜进行固液分离。此时大流量的水在废水浓缩槽和管式膜之间循环，而部分膜透过水（等同于输入的水量）则送往中间过滤水槽短期贮存，将pH回调到中性之后部分作为反渗透的进水，在反渗透系统内做进一步的脱盐处理。管式微滤膜的浓缩液继续回到浓缩槽内，再进行下一次循环。同时，管式膜还产生一定量的浓缩液（污泥），需要送往污泥脱水系统，经过板框压滤机脱水之后，脱水泥饼委外处理或直接填埋，脱离水则回流到系统前端再次处理。

2 管式膜系统

管式膜系统由浓缩水池、管式膜和其他配套设备组成。浓缩水池可接收不断被管式膜浓缩的污水，保持污泥浓度达到最佳状态。管式膜装置包含膜组件、反洗水缓冲柱、清洗水箱、冲洗水箱、进水泵、清洗泵以及环氧层钢架等。管式膜装置是由1至6列膜列并排连接成为一台膜装置，进水通过母管向支管配水的方式分别流入各个膜列，各个膜列的回流水通过支管汇集到母管流回浓缩水箱，各膜列的产水也通过支管到母管的收集流向产品水箱。每一个膜列由1至12支的膜组件串连成，进水从第一支膜组件的膜管内流入，从最后一支膜组件的膜管内流出，回流到浓缩水箱，透过膜的过滤水从流经的每一支膜组件的产水口流出。膜组件按膜管数量分为1芯、4芯、5芯、10芯、13芯、15芯、37芯;按膜截流孔径分为0.5um、0.1um、0.05um;按支撑层材质分为PE、PVDF;按膜壳材质分为：CPVC、UPVC，在实际应用中根据不同水质状况，选择不同的膜型号。

管式膜的结构是膜被浇铸在多孔材料管的内部。含被过滤物质（固体）的水流透过膜后，再透过多孔支撑材料，进入产水侧（水被净化）。被膜截留的固体颗粒在水流的推动下，不会停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的冲刷作用，避免污染物在膜表面停留。管式微滤是一种错流过滤、压力驱动的膜分离技术，用于除去水中亚微米级和更大的悬浮固体颗粒，可达到非常好的出水水质，利用微孔的膜把废水中的沉淀物分离出来，它不需要沉淀物粒径足够大和比重足够大，所以当把物质从溶解状态转化为不溶状态后，它是一种更有效的分离方法。

与普通的中空纖维超滤不同，管式膜可以承受很高的污泥浓度（2-5%），和极高的pH值，在pH为强碱性的条件下也能正常稳定的工作。又不同于传统的传统的沉淀分离工艺，首先管式过滤的固液分离工艺的滤过液浊度已足够低，可直接送往后续处理系统（反渗透或蒸发器）而不需要任何进一步的除浊设施;其次不需要添加絮凝剂。在传统工艺中，正因为固液分离阶段需要添加絮凝剂，给后续的中空纤维超滤和反渗透等设备带来极大的麻烦（难以恢复的污堵，和断丝导致的难以预期的RO进水水质）;第三则是无需过量的药剂投加，因此既不会产生过多的污泥，又不会向系统带入过量的离子负荷。

3 运行效果

系统安装完毕后，进行调试，调试期间设备运转正常，下表为168小时试运行时监测的浓水水质以及管式膜产水水质。数据取每日的平均值。

浓水池水源为矿井疏干水及其他厂区废水经RO浓缩处理的反渗透浓水，水质变化大。由调试试运行期间水质报表可以看出，第二反应槽PH提升的越高，硬度去除率越大，但是碱度亦会随之增加，将PH控制在11.4时，碱度变化不大，硬度去除率亦可达到96%。

4 结论

反渗透系统因其一系列优越性在30年内基本取代了传统的离子交换技术，成为目前最主流的初级脱盐工艺。但随着水资源日益紧张，水的回收工艺越来越受重视，其中比例很大的一块就是反渗透系统中约1/4的浓水回收问题。化学药剂软化+TMF膜过滤的软化处理工艺，可以直接对反渗透浓水进行有效的硬度、碱度、硅垢的去除，进而利用回收反渗透做脱盐处理，脱盐后产水可纳入到主系统中。这种工艺能将系统回收率从75%提升到95%左右（视实际情况而定），大大减少了浓水排放，具有较好的应用推广前景。

参考文献：

[1]董运文，程新燕.管式微滤膜在高盐水零排放预处理中的应用[J].煤炭加工与综合利用，2020（5）：59-66.

[2]王诗琴，喻江.管式微滤膜软化污水加药量研究与分析[J].清洗世界，2019（9）：25-29.

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