超滤膜技术用于处理电厂循环冷却排污水
随着水资源的日趋紧张，废水回用在节水工作中所占的比例越来越大。目前，国内电厂一般用循环排污水进行冲灰，但随着高浓度水力输灰和干除灰技术的逐渐成熟，循环排污水量已大大超过灰渣系统用水量，同时循环排污水比离子交换系统的再生废水水质好，因此回收再利用电厂循环水排污水已成为必然[1]。
我国山西煤炭资源丰富，但干旱少雨，水的再生回用成为必然。为配合山西华泽铝电有限公司2×300MW机组的建设，节约用水，拟采用超滤(UF)技术对循环冷却排污水进行预处理，以达到反渗透系统的进水要求。
为了确定运行过程中超滤工艺的可行性、相关运行参数以及超滤出水进入反渗透的安全性，进行了大量的试验研究，并通过了实际循环冷却排污水连续化操作试验。下面主要讨论超滤系统现场试验过程中超滤膜的相关运行参数及变化规律。
1 超滤技术概述
1.1 超滤原理
超滤是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差(100～1000kPa)为驱动力的膜分离技术。它可分离液相中直径在0.05 ～0.2μm的分子和分子量为1～10万的大分子。超滤膜的筛分孔径小，它可截留病毒病菌、胶体、大有机分子、油脂、蛋白质、悬浮物等[2]。通过超滤膜后的出水，水质稳定，受原水水质、运行操作条件的影响很小。
1.2 超滤膜
超滤膜的类型有板式、管式、中空纤维、涡卷式等多种类型。其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式，它与其它形状的膜相比具有体积小、膜面积大、水通量大、不易堵塞等优点[3]。
HYDRAcap是美国海德能公司新开发的一种大直径中空纤维超滤膜组件。新型工业用中空纤维设备具有可自动、频繁脉冲式冲洗中空纤维管的性能，其特点是通过短时间的停运，来保持稳定的产水量；可在很低的错流速度下工作，甚至可以在单向流速下工作。
HYDRAcap60超滤膜主要技术参数为：需要精度为150μm预过滤；pH为2～13；连续余氯≤5mg/L；最高运行温度≤40℃；运行方式可以是错流过滤或全量过滤；20℃时透膜压差为28～150kPa；反洗压力240kPa；反洗水流量315L/m2/h；反洗频率15～60min/次；反洗时间30～60s/次。组件公称膜面积46m2,中空丝外径/内径φ0.8mm/φ1.3mm。
2 原水水质及工艺流程
2.1 原水水质
取水地点为河津热电厂#1冷却水池，期间浊度变化为10～30NTU，进水温度8～20℃。河津电厂循环冷却水水质报告见表1。
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HYDRAcap超滤膜采用恒压控制，全量过滤。过滤周期分别设置30min和45min两个过滤周期。30min的产水量分别为3.2t/h、3.6t/h、4.0t/h；45min的产水量为4.0t/h。为防止循环冷却水夹带大颗粒划伤膜表面，在超滤组件前设置150μm的盘式过滤器。
3 试验结果分析
在试验中，对于超滤膜能否作为反渗透的预处理，主要从超滤产水的水量和水质来考虑。超滤的产水水质必须符合反渗透膜的进水要求，否则反渗透膜会很快被污染，大大影响膜的使用寿命。同时超滤膜产水量需比较稳定，以便于整个设备的宏观设计和运行操作过程的控制。
3.1 产水水量
图2分别为运行时间为30min和45min的产水量随时间的变化曲线。
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由图2可知，随着运行时间的延长，此超滤膜能够维持比较稳定的产水量。
3.2 产水水质
在整个实际运行期间，主要监测了超滤膜进水浊度、产水的浊度、SDI、CODCr、余氯的去除率等几项指标，在此根据其在试验中的变化规律对超滤膜的水处理能力及变化进行讨论。
3.2.1 系统浊度变化
运行前后浊度变化见表2。
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由表2可知，在不同进水水质、不同过滤周期、不同处理水量的条件下，出水浊度可稳定在0.07～0.11NTU之间，水质稳定，满足反渗透进水要求。
3.2.2 出水SDI
经超滤膜处理后水的SDI变化见图3。
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由图3可知，在系统稳定运行过程中，产水的SDI都保持在2以下，完全可以满足反渗透进水对SDI的要求。
3.3 CODCr和余氯的去除率
在不同的产水量、不同的运行周期下测得超滤膜前后的CODCr和余氯的关系曲线，见图4、图5。
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由图4、图5可以看出，超滤膜对CODCr的去除率在65%～85%之间，超滤出水的CODCr小于15mg/L；对余氯的去除率在60%～90%之间，超滤出水的余氯小于0.04mg/L，完全满足反渗透复合膜进水要求。
4 注意事项
4.1 过滤周期的选择
过滤周期的长短与超滤设备的水回收率有直接关系，试验中共选择了30min、45min两种过滤周期。每次过滤周期结束时进行约60s的反洗。不同的过滤周期，出水水质基本没有变化。此超滤膜采用恒压控制，过滤周期的延长，使水回收率增加，但过长的过滤周期又将导致超滤膜通量的衰减加快，从而加重化学清洗的负担。根据试验数据，建议最佳的过滤周期为45min。
4.2 清洗
超滤过程中，除了科学地设定运行条件以控制由于浓差极化而引起的超滤膜透量的衰减，适当的清洗也是维持超滤膜性能长期稳定的有效途径。运行中固体颗粒物在膜表面积累，每次运行周期结束时对膜进行约60s的反洗，每4个周期加入15mg/LNaClO溶液进行反洗，对膜进行灭菌消毒，这样可使膜面的凝胶层在尚未达到一定厚度时即被除去，保证透水量的相对稳定。每次开机前进行反冲洗，可使透水量恢复到100%。当温度修正透膜压差增至20 Pa时，对膜进行化学性清洗：先用2%的柠檬酸，再用0.5%的NaOH和200mg/L的NaClO溶液循环清洗，清洗结束后，用进水冲洗膜5min。
5 结论
超滤与传统预处理工艺相比，系统简单、操作方便、占地小，投资少，产水可满足反渗透进水要求。
本次试验中，超滤膜对水中有机物和各类胶体均具有良好的去除特性，出水SDI＜1.5，余氯＜0.04mg/L，浊度可稳定在0.07～0.11NTU之间，远远低于反渗透膜进水要求，能够保证反渗透设备安全运行，减少反渗透的化学清洗周期，延长使用寿命。
参考文献
［1］沙中魁.火电厂循环排污水的回收利用［J］.电力建设，2001,(8).
［2］邹为和.超滤(UF)在补给水处理系统中的应用［J］.山东电力技术，2002，(5).
［3］马映心.罗定电厂的预处理系统除胶体硅方案的选择［J］.广西电力，2002，(2).
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