連續(xù)浸沒式微濾技術(shù)（CMF—S）在工業(yè)廢水處理中的創(chuàng)新與應(yīng)用

李虹

【摘 要】 以冶金工業(yè)廢水作為水源，采用連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）的工藝技術(shù)，運(yùn)行跨膜壓差小，能耗低，膜元件使用運(yùn)行壽命長?！岸嘟橘|(zhì)過濾器+微濾（CMF-S）”的工藝技術(shù)組合作為反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)，模塊化設(shè)置，占地小，節(jié)省空間。而且微濾為多孔膜，且膜孔徑為0.1μm，相比超濾技術(shù)不易堵塞，反洗時效果好，運(yùn)行周期長。

【關(guān)鍵詞】 連續(xù)浸沒式微濾 反滲透 超濾

【Abstract】 In the metallurgical industry wastewater as a source of water， with the continuous immersed microfiltration （CMF-S） technology， when the backwash effect and long running period，membrane element with long service life.“Multi media filter technology + The microfiltration technology（CMF-S）”， this technology combination as the pretreatment of reverse osmosis， In a modular set，so covers an area of small and space saving. The microfiltration technology for porous membrane， and the membrane pore size of 0.1μm， compared with ultrafiltration technology is not easy to be blocked， when the backwash effect is good， and long operation cycle

【Key words】 Continuous immersed microfiltration； Reverse osmosis technology （RO）； The ultrafiltration technology （UF）

1 引言

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越受到全世界的關(guān)注。淡水資源的緊缺及水資源的污染問題日益成為人們關(guān)注的重要問題。中國是一個干旱缺水嚴(yán)重的國家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1/4，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。而與之相反的則是我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶來的環(huán)境污染及水資源的大量消耗，多數(shù)工業(yè)行業(yè)企業(yè)普遍存在廢水排放量大，水資源的循環(huán)利用率低及污水資源化程度低等現(xiàn)象，為中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重影響。

邯鋼充分意識到了污水資源再利用，資源化的重要性，在2004年就成功引進(jìn)了“負(fù)壓浸沒式超濾 +反滲透”的水處理技術(shù)，利用冶金廢水再利用的中水制取生產(chǎn)所需的軟水及精脫水。該技術(shù)由于工藝需求，需鼓風(fēng)曝氣、抽真空動能消耗高；且負(fù)壓式超濾的膜通量低，占地大，存在設(shè)備的一次性投資高等缺點。而管束式超濾由于膜材質(zhì)限制，膜絲脆，不如浸沒式超濾膜絲韌性強(qiáng)，使用壽命長。

為了解決這些問題，我們通過對反滲透預(yù)處理工藝的研究和探討，在二軟水的建設(shè)中，選用了由西門子的CMF-S連續(xù)浸沒式微濾替代超濾的方案。根據(jù)多年的運(yùn)行管理經(jīng)驗，供水車間通過方案優(yōu)化最后確定采用“多介質(zhì)過濾器+CMF-S連續(xù)浸沒式微濾+反滲透”的組合工藝，來水水源為以冶金工業(yè)廢水回用處理后的中水進(jìn)行深度處理再利用，生產(chǎn)出滿足生產(chǎn)需要的軟水、脫鹽水。

2 原有工藝技術(shù)組合

2.1 “負(fù)壓浸沒式超濾+反滲透”的水處理工藝技術(shù)

2.1.1 工藝流程

以冶金工業(yè)廢水為水源，在邯鋼第六、第七軟水站采用負(fù)壓浸沒式超濾+反滲透的水處理工藝技術(shù)，工藝流程如圖1所示。

2.1.2 該系統(tǒng)的不足之處

（1）該工藝預(yù)處理系統(tǒng)采用負(fù)壓浸沒式超濾的膜通量較小，工藝設(shè)計要求膜使用量大，占地大，工藝設(shè)備的一次性投資較高。（2）負(fù)壓浸沒式超濾，由于工藝的需要，需對該超濾系統(tǒng)的膜絲進(jìn)行不間斷的鼓風(fēng)曝氣和抽真空，造成系統(tǒng)運(yùn)行過程中能耗較高。（3）超濾系統(tǒng)反洗過程的鼓風(fēng)曝氣為膜絲外曝氣，膜面污染物去除率低。（4）負(fù)壓式超濾采用的是膜箱組合，膜絲直接與進(jìn)水接觸，容易斷裂，且斷絲測試必須請專業(yè)人士。（5）膜元件損壞時，無法確認(rèn)破損膜束及無法進(jìn)行完整性測試。

2.2 “管束式超濾+反滲透”的水處理工藝技術(shù)

2.2.1 工藝流程

以冶金工業(yè)廢水為水源，在邯鋼第三軟水站，采用管束式超濾+反滲透的水處理工藝技術(shù)，工藝流程如圖2所示。

2.2.2 該系統(tǒng)的不足之處

（1）該工藝預(yù)處理系統(tǒng)采用的加壓管束式超濾，工藝要求的跨膜壓差高，能耗高，同時膜的使用壽命短。（2）加壓管束式超濾，膜元件材質(zhì)為PES聚醚砜材質(zhì)，膜絲脆，韌性不強(qiáng)。（3）加壓管束式超濾，其膜孔小，易堵塞膜孔，運(yùn)行周期短。（4）膜元件損壞時，無法進(jìn)行完整性測試及單支膜束的確認(rèn)。（5）超濾進(jìn)水采用“澄清池+無閥濾池+多介質(zhì)過濾器”的組合占地大。

3 改進(jìn)后的工藝技術(shù)

3.1 工藝技術(shù)流程

以冶金工業(yè)廢水回用水的中水做水源，在邯鋼第二軟水站采用“連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）+反滲透”的水處理工藝技術(shù)，減小占地，延長運(yùn)行周期及膜使用壽命。工藝流程如圖3所示。

3.2 工藝特點

由于該系統(tǒng)的水源為冶金工業(yè)廢水經(jīng)過初步處理后的產(chǎn)品水中水。冶金工業(yè)廢水經(jīng)過初步處理后的產(chǎn)品水中水，其懸浮物、硬度、大分子顆粒及有機(jī)物經(jīng)過一定的去除。但是，由于冶金工業(yè)廢水的特點，水質(zhì)變化大，細(xì)菌、有機(jī)物含量高，cod含量及氯離子含量高，源水水質(zhì)對設(shè)備的抗污染性要求高。管束式超濾存在膜元件韌性差、抗污染性差，同時由于運(yùn)行壓力高，膜元件的使用壽命相對時間短等缺點，而負(fù)壓浸沒式超濾存在產(chǎn)水通量低、一次性投資高、能耗高、清洗污染物去除率低等缺點。我們通過方案優(yōu)化，決定采用“連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）+反滲透”的工藝組合。endprint

根據(jù)中水水質(zhì)的特性，總結(jié)多年我們對雙膜法運(yùn)行積累的工作經(jīng)驗，對反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了多次改進(jìn)。經(jīng)過反復(fù)論證，方案優(yōu)化，最終結(jié)合目前三、六、七軟水站的工藝技術(shù)，確定了最終方案。將在三軟水設(shè)計中的絮凝劑、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七軟水的浸沒式超濾設(shè)計上增加了多介質(zhì)過濾器，去除細(xì)小顆粒、膠體等雜質(zhì)，避免堵塞微濾膜。

由于邯鋼第二污水處理廠設(shè)計中工藝已設(shè)計了絮凝、沉淀、過濾的工序，并投加了相關(guān)的藥劑，因此，二軟水在設(shè)計中去除了相關(guān)的設(shè)計，減少投資費(fèi)用。而為了起到對微濾膜元件的保護(hù)，避免生產(chǎn)水中偶爾出現(xiàn)的大分子顆粒及雜質(zhì)對膜絲堵塞及損壞，在微濾進(jìn)水前設(shè)計了多介質(zhì)過濾系統(tǒng)。

連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）由于采用的是微濾，因此運(yùn)行跨膜壓差小，能耗低，同時由于膜元件在低壓狀態(tài)下運(yùn)行，運(yùn)行壽命長，一般CMF-S的膜元件使用壽命為7～10年。連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）的高密度填充，使之占地小，節(jié)省空間。由于采用的是微濾，為多孔膜，且膜孔徑為0.1μm（超濾為非對稱膜，膜孔徑小于微濾膜），因此在運(yùn)行中，微濾相比超濾不易堵塞，反洗時效果好，運(yùn)行周期長。

4 使用效果

通過在2010年，在邯鋼二軟水站采用西門子的連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理工藝技術(shù)，目前崗位已運(yùn)行將近4年，從運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，微濾安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。微濾技術(shù)可去除顆粒大于0.1μm的固體顆粒，去除水中的膠體、細(xì)菌，滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)，進(jìn)水SDI≤3，濁度小于0.2NTU。反滲透系統(tǒng)運(yùn)行周期平穩(wěn)，段間壓差增長速度曲線平穩(wěn)，污堵情況同其他軟水站情況相同。

5 結(jié)語

邯鋼引進(jìn)西門子的連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S），由于此工藝技術(shù)占地小，高密度填充，適合應(yīng)用于大型水處理水站，這為邯鋼今后建設(shè)提供了管理的經(jīng)驗及技術(shù)支持。二軟水是邯鋼東區(qū)初次使用微濾技術(shù)作為反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)，為雙膜法崗位的工藝技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)提供了方向及借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]任建新.膜分離技術(shù)及其應(yīng)用.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]鄭領(lǐng)英.我國反滲透、超濾、微濾膜技術(shù)的現(xiàn)狀.水處理技術(shù)，1995.

[3][英]西蒙·賈德，[英]布魯斯·杰斐遜.膜技術(shù)與工業(yè)廢水回用.化學(xué)工業(yè)出版社.2006.

[4]西門子微濾產(chǎn)品與技術(shù)手冊.2010.endprint

根據(jù)中水水質(zhì)的特性，總結(jié)多年我們對雙膜法運(yùn)行積累的工作經(jīng)驗，對反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了多次改進(jìn)。經(jīng)過反復(fù)論證，方案優(yōu)化，最終結(jié)合目前三、六、七軟水站的工藝技術(shù)，確定了最終方案。將在三軟水設(shè)計中的絮凝劑、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七軟水的浸沒式超濾設(shè)計上增加了多介質(zhì)過濾器，去除細(xì)小顆粒、膠體等雜質(zhì)，避免堵塞微濾膜。

由于邯鋼第二污水處理廠設(shè)計中工藝已設(shè)計了絮凝、沉淀、過濾的工序，并投加了相關(guān)的藥劑，因此，二軟水在設(shè)計中去除了相關(guān)的設(shè)計，減少投資費(fèi)用。而為了起到對微濾膜元件的保護(hù)，避免生產(chǎn)水中偶爾出現(xiàn)的大分子顆粒及雜質(zhì)對膜絲堵塞及損壞，在微濾進(jìn)水前設(shè)計了多介質(zhì)過濾系統(tǒng)。

連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）由于采用的是微濾，因此運(yùn)行跨膜壓差小，能耗低，同時由于膜元件在低壓狀態(tài)下運(yùn)行，運(yùn)行壽命長，一般CMF-S的膜元件使用壽命為7～10年。連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）的高密度填充，使之占地小，節(jié)省空間。由于采用的是微濾，為多孔膜，且膜孔徑為0.1μm（超濾為非對稱膜，膜孔徑小于微濾膜），因此在運(yùn)行中，微濾相比超濾不易堵塞，反洗時效果好，運(yùn)行周期長。

4 使用效果

通過在2010年，在邯鋼二軟水站采用西門子的連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理工藝技術(shù)，目前崗位已運(yùn)行將近4年，從運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，微濾安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。微濾技術(shù)可去除顆粒大于0.1μm的固體顆粒，去除水中的膠體、細(xì)菌，滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)，進(jìn)水SDI≤3，濁度小于0.2NTU。反滲透系統(tǒng)運(yùn)行周期平穩(wěn)，段間壓差增長速度曲線平穩(wěn)，污堵情況同其他軟水站情況相同。

5 結(jié)語

邯鋼引進(jìn)西門子的連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S），由于此工藝技術(shù)占地小，高密度填充，適合應(yīng)用于大型水處理水站，這為邯鋼今后建設(shè)提供了管理的經(jīng)驗及技術(shù)支持。二軟水是邯鋼東區(qū)初次使用微濾技術(shù)作為反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)，為雙膜法崗位的工藝技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)提供了方向及借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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[3][英]西蒙·賈德，[英]布魯斯·杰斐遜.膜技術(shù)與工業(yè)廢水回用.化學(xué)工業(yè)出版社.2006.

[4]西門子微濾產(chǎn)品與技術(shù)手冊.2010.endprint

根據(jù)中水水質(zhì)的特性，總結(jié)多年我們對雙膜法運(yùn)行積累的工作經(jīng)驗，對反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了多次改進(jìn)。經(jīng)過反復(fù)論證，方案優(yōu)化，最終結(jié)合目前三、六、七軟水站的工藝技術(shù)，確定了最終方案。將在三軟水設(shè)計中的絮凝劑、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七軟水的浸沒式超濾設(shè)計上增加了多介質(zhì)過濾器，去除細(xì)小顆粒、膠體等雜質(zhì)，避免堵塞微濾膜。

由于邯鋼第二污水處理廠設(shè)計中工藝已設(shè)計了絮凝、沉淀、過濾的工序，并投加了相關(guān)的藥劑，因此，二軟水在設(shè)計中去除了相關(guān)的設(shè)計，減少投資費(fèi)用。而為了起到對微濾膜元件的保護(hù)，避免生產(chǎn)水中偶爾出現(xiàn)的大分子顆粒及雜質(zhì)對膜絲堵塞及損壞，在微濾進(jìn)水前設(shè)計了多介質(zhì)過濾系統(tǒng)。

連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）由于采用的是微濾，因此運(yùn)行跨膜壓差小，能耗低，同時由于膜元件在低壓狀態(tài)下運(yùn)行，運(yùn)行壽命長，一般CMF-S的膜元件使用壽命為7～10年。連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）的高密度填充，使之占地小，節(jié)省空間。由于采用的是微濾，為多孔膜，且膜孔徑為0.1μm（超濾為非對稱膜，膜孔徑小于微濾膜），因此在運(yùn)行中，微濾相比超濾不易堵塞，反洗時效果好，運(yùn)行周期長。

4 使用效果

通過在2010年，在邯鋼二軟水站采用西門子的連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S）作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理工藝技術(shù)，目前崗位已運(yùn)行將近4年，從運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，微濾安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。微濾技術(shù)可去除顆粒大于0.1μm的固體顆粒，去除水中的膠體、細(xì)菌，滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)，進(jìn)水SDI≤3，濁度小于0.2NTU。反滲透系統(tǒng)運(yùn)行周期平穩(wěn)，段間壓差增長速度曲線平穩(wěn)，污堵情況同其他軟水站情況相同。

5 結(jié)語

邯鋼引進(jìn)西門子的連續(xù)浸沒式微濾（CMF-S），由于此工藝技術(shù)占地小，高密度填充，適合應(yīng)用于大型水處理水站，這為邯鋼今后建設(shè)提供了管理的經(jīng)驗及技術(shù)支持。二軟水是邯鋼東區(qū)初次使用微濾技術(shù)作為反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)，為雙膜法崗位的工藝技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)提供了方向及借鑒。

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[4]西門子微濾產(chǎn)品與技術(shù)手冊.2010.endprint