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杭州清泰水厂压力式膜系统设计总净产水量30万m3/d,采用压力式中空纤维膜。通过对已经投运近4年的水厂长期运行效果的研究,总结了整个处理工艺的净水效果,膜系统运行中的电耗、药耗以及长期运行中跨膜压差、渗透率的变化。
1 水厂工艺流程及出水水质
清泰水厂膜过滤深度处理系统采用压力式中空纤维膜,全系统设计总净产水量30万m3/d,由主过滤系统和水回收系统组成。
主过滤系统由2套完全独立的子过滤系统组成,2套主过滤(分别称为1#和2#)系统共18列膜架,每天净产水29.5万m3,设计通量为100 L/(m2˙h),采用死端过滤;水回收系统(称为3#)共2列膜架,负责主系统清洗水的回收过滤,每天净产水5 000 m3/d,设计通量为56 L/(m2˙h),采用错流过滤,错流的比例为10%。
工艺流程见图1。经过近4年的运行,整个工艺流程进出水水质见表1。
从运行结果可以看到,膜系统对浊度和微生物有很好的去除效果,出水的浊度平均在0.02 NTU,出水的总大肠菌群<1 MPN/100 mL,大大提高了出水的微生物安全性。但是膜系统对有机物和氨氮去除很少,有机物和氨氮主要在炭砂滤池得到去除。
2 膜系统运行参数及情况概况
清泰水厂采用的膜参数见表2。
膜系统于2013年4月开始安装,8月完工,2013年底通过性能测试,转入正式产水阶段。膜系统运行中,随着运行时间的增加,在一定的产水量下,其跨膜压差不可避免会增长。因此,如何在跨膜压差增加后,通过清洗恢复到原来的状况是运行中首先要考虑的问题。清泰水厂在运行中,通过3种清洗来尽量减缓膜污染,保持运行的长期稳定。
首先,每30 min进行一次物理清洗,每次清洗的时间为60 s的气水联合反洗和30 s的正冲。气水联合反洗时,反洗水流量和空气流量均为300 m3/h。
其次,每2天进行一次EFM清洗(维护性化学清洗)。EFM清洗采用400 mg/L的NaClO溶液,清洗循环持续时间为30 min。
然后,每35 天进行一次CIP清洗(在线清洗)。CIP清洗分碱洗和酸洗,其中碱洗为1% NaOH+1 000 mg/L NaClO混合溶液,循环时间120 min。酸洗为2%的柠檬酸溶液,循环时间为120 min。
经过近4年的实践,上述3种清洗方式有效地控制了膜污染,使得膜系统一直能够长期稳定运行。
3 膜系统长期运行情况
3.1运行中TMP的变化
一般膜系统有两种运行方式,即恒流过滤或恒压过滤。恒流过滤状态下,通过考察压力变化,可以掌握膜的运行情况;恒压过滤状态下,通过考察流量的变化,可以掌握膜的运行状态。随着城市改造进程中屋顶水箱的取消,杭州市各水厂的时变化系数明显增大,受水厂清水池调节容积(约为10%)的限制,实际水厂运行中,既不是恒流过滤,也不是恒压过滤。运行发现,膜的运行压力和流量随时都在变化,因此,为了使数据更有可比性,选取同样运行通量下,膜的TMP进行分析比较。图3为膜系统投运3年来,每次CIP清洗前后同通量时的运行情况。
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