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膜技术在电厂中水回用系统中的应用

发布时间:2019-03-21 15:58所属分类:理工论文浏览:1

摘要:采用传统污水处理工艺与膜法相结合对电厂排放废水进行深度处理,实现回收利用。工程结果表明,经过传统污水处理工艺处理后的中水,经过反渗透系统,大部分悬浮物、COD及盐分被有效截留,反渗透产水悬浮物含量10mg/L,COD10mg/L,电导率50s/cm,可回用

  摘要:采用传统污水处理工艺与膜法相结合对电厂排放废水进行深度处理,实现回收利用。工程结果表明,经过传统污水处理工艺处理后的中水,经过反渗透系统,大部分悬浮物、COD及盐分被有效截留,反渗透产水悬浮物含量<10mg/L,COD<10mg/L,电导率<50μs/cm,可回用到生产工艺中。该工艺可实现水循环利用,减少废水的排放,创造了较为直观的社会效益和可观的经济效益。

  关键词:膜法水处理,中水回用,纤维球过滤,活性碳过滤,反渗透

科技创新与应用

  电厂是耗水大户,在发电过程中使用大量的去离子水,同时产生大量的废水,如不经处理直接排放,会造成大量水资源的浪费,为节约用水,减少废水排放量,开展中水回用尤为必要[1]。江西某电厂现有一套传统污水处理系统,但是处理后的出水难以达到回用标准。该厂现有废水中主要污染为pH值、SS、COD、盐分、石油类等,采用一般传统处理技术难以实现对盐的脱除。

  膜分离是近年来兴起的一种高效分离技术,广泛应用于中水回用和废水的深度处理,尤其是反渗透膜对废水中的盐分、有机物的截留率非常高,因此该电厂考虑采用反渗透膜技术作为主要的处理技术[2]。为降低膜污染,提供膜的使用寿命,该电厂废水处理系统采取传统处理工艺与膜法相结合的方式对排放废水进行处理,使其达到回用水要求。

  1原水水源和水质

  待处理水为电厂生产过程中产生的机组排水及洗煤水汇总后经絮凝沉淀后的产水,该水中悬浮物含量较高,且含一定量油分、COD等杂质。

  2系统工艺流程

  全厂生产的工业废水经絮凝沉淀、pH值调节、消毒处理后的经预处理水泵提升送入纤维球过滤器,纤维球滤料具有较大的比表面积和载污量,能与废水充分接触,使水中的有机物、悬浮物粘附聚集于其表面,从而达到截留去除的效果。纤维球过滤器同时能有效去除原水中的油,降低后续活性碳过滤和反渗透系统的处理负荷[3]。

  纤维球过滤器产水直接进入活性碳过滤器,采用水处理专用活性碳为滤料,去除原水中的有机物、重金属及余氯等物质,保证出水污泥密度指数(sludgedensityindex,SDI)≤3,余氯含量≤0.1mg/L,符合反渗透装置的进水要求,避免对膜造成损坏。

  纤维球过滤器和活性碳过滤器定时使用活性碳过滤器产水对其进行反洗,预处理系统产水能保证反渗透的进水量和预处理罐反洗所需水量[3]。预处理出水送入中间水池,通过反渗透进水泵,投加阻垢剂和杀菌剂后进入保安过滤器,再经高压泵进入反渗透系统反渗透膜对废水中的盐分、有机物的截留率非常高,反渗透产水作为清洁水可直接回收于生产工艺,反渗透浓水进入废水池做进一步处理。

  3主要设备设计参数

  3.1纤维球过滤器

  系统设计纤维球过滤器2台,设计处理量100m3/h,单台处理量50m3/h。该过滤器以卵石为支撑层,纤维球为过滤层,通过重力流过滤,滤速可达较高,使大部分的悬浮物、胶体和油等在这里被截留。系统采用全自动控制,运行和反洗可根据进出水压差自动进行切换。纤维球主要性能指标如下:球径40mm,密度1.30kg/m3,滤速20~35m/h,充填密度50~70kg/m3,载污量5~9kg/m3,比表面积2800m2/m3,孔隙率95%。纤维球滤料与传统的钢性颗粒滤料相比具有弹性效果好、不上浮水面、空隙大、工作周期长、水头损失小等优点。

  3.2活性碳过滤器

  系统设计活性碳过滤器2台,设计处理量100m3/h,单台处理量50m3/h。该过滤器以卵石为支撑层,石英砂和活性碳为过滤层,通过重力流过滤,设计较低的滤速,利用活性碳吸附原水中的有机物、重金属及余氯等物质,使产水污泥密度指数SDI≤3,余氯含量≤0.1mg/L。系统采用全自动控制,运行和反洗可根据进出水压差自动进行切换。

  3.3反渗透系统

  反渗透系统设计总进水量100m3/h,分为2套,每套产水35m3/h,脱盐率≥98%,回收率≥70%[4]。反渗透系统采用最新的抗污染型反渗透,采用2套卷式膜系统,卷式膜结构紧凑,单位体积内有效膜面积较大。给水是从膜元件端部引入,给水沿着膜表面平行的方向流动,被分离的产品水是垂直于膜表面,透过膜进入产品水膜袋的,形成一个垂直、横向相互交叉的流向[5]。反渗透膜系统使用过程中会存在膜污染现象,因此使用一定时间后,须对膜进行清洗,以提高膜的使用寿命。

  4运行情况

  4.1预处理装置

  本项目预处理装置主要为纤维过滤器和活性碳过滤器,通过预处理达到降低反渗透系统的处理负荷的目的。预处理装置出水水质指标为:产水污泥密度指数SDI≤3,余氯含量≤0.1mg/L,石油类≤0.1mg/L,回收率≥99%。

  4.2反渗透装置

  为了防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入反渗透系统,保护高压泵和反渗透膜,在反渗透进水前设置了保安过滤器。反渗透系统平均每套产水量35m/h,回收率≥70%,脱盐率>95%。

  4.3系统产水水质

  通过采用传统的预处理装置+反渗透装置处理电厂中水,项目到目前为止装置运行十分稳定,出水水质能达到回用水质要求,大部分悬浮物、COD及盐分被有效截留,反渗透产水悬浮物含量<10mg/L,COD<10mg/L,电导率<50μs/cm,可回用到生产工艺中。

  4.4膜清洗

  正常情况下运行1月左右,膜通量开始下降,跨膜压差开始上升,需对膜进行清洗。分析造成膜污染的物质主要成分为有机物质和无机离子的沉积,对于有机物质,有效的清洗方法是用碱性专用清洗剂,无机离子是用酸性专用清洗剂。采用市购专用清洗剂,对膜系统进行清洗及运行跟踪,结果表明,膜通量恢复效果良好。

  5效益分析

  该电厂产生的中水全部回用于生产补给水,大大减少了新鲜水的消耗量。中水回用系统年运行时间按8000h计算,则生产的中水量为560000m3/年。根据工程实际,中水回用系统吨水处理成本为1.19元/m3,而新鲜水的取用和处理成本为2.5元/m3,从而每生产1m3中水可节约成本1.19元,每年可节约73.36万元。

  6结论

  反渗透膜作为一种新型的水处理技术,在废水深度处理和中水回用领域越来越得到广泛的应用。但是由于反渗透膜本身的物化特性及其结构特点,在使用反渗透膜处理废水前,必须对废水进行必要的预处理,确保水质达到反渗透膜进水水质要求,这不仅能保障膜系统的正常、稳定运行,而且能达到降低膜污染和提高反渗透膜使用寿命的效果。

  本研究采用纤维过滤器+活性炭对原水进行了预处理,有效降低了原水中的油类、有机物、重金属及余氯等污染物,降低了反渗透系统的负荷。采用反渗透膜处理电厂中水收到很好的效果,出水COD≤10mg/L,去除率达90%以上;电导率≤50μs/cm,去除率达95%以上,且出水水质稳定,基本不随进水水质变化产生变化。根据经济效益核算,每生产1m3中水可节约成本1.19元,具有较好的经济效益。

  参考文献

  [1]ZhengLibing,YuaDawei,WangGang,etal.CharacteristicsandformationmechanismofmembranefoulinginafullscaleROwastewaterreclamationprocess:MembraneautopsyandfoulingCharacterization[J].JournalofMembraneScience,2018,563:843-856.

  [2]SafariI,WalkerME,HsiehMK,etal.Utilizationofmunicipalwastewaterforcoolinginthermoelectricpowerplants[J].Fuel,2013,111:103-113.

  [3]李红莲,邱如斌,陈潮华,等.膜技术在电厂中水回用系统中的应用[J].河南工程学院学报(自然科学版),2012,24(2):39-42.

  [4]王锦龙,林丽华,蒋林熠.“双膜法”在PTA中水回用系统的应用[C]//论文集整理者不详.2009年有机颜料行业年会暨海峡两岸有机颜料趋势发展论坛资料集.厦门:出版社不详,2009.

  [5]韩凤丽.全膜水处理技术在热电厂中的应用[J].科技创新与应用,2013(33):286-287.

  相关期刊推荐:《科技创新与应用》(旬刊)创刊于2011年,是经中国新闻出版总署备案的学术期刊。刊发具有一定学术和应用价值的学术文献和反映各学科、各领域的新技术、新成果、新工艺等方面的论述文章。欢迎广大作者踊跃投稿!刊登内容:具有一定学术和应用价值的学术文献和反映各学科、个领域的新成果、新工艺、新产品等方面的论述文章,为科技工作者搭建学术交流平台。

  

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