1. 前言

近些年隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化的進(jìn)程，大量的工業(yè)和生活污染物排放到環(huán)境中，給水體帶來越來越嚴(yán)重的污染。惡化的水質(zhì)危及工業(yè)生產(chǎn)和人們的健康，增加了整個(gè)社會(huì)獲取水資源的成本。黃河就是其中一個(gè)實(shí)例。

在黃河下游地區(qū)，建有許多套反滲透脫鹽系統(tǒng)。這些系統(tǒng)以黃河水為原水，基本上采用“多介質(zhì)過濾+活性炭”作為反滲透預(yù)處理工藝。但是最近調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在很多系統(tǒng)中，該常規(guī)預(yù)處理工藝的處理效果往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，出水SDI值偏高。結(jié)果帶來保安過濾器濾芯更換頻繁，反滲透膜清洗周期縮短等諸多問題，大大縮短了反滲透膜的壽命，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本。

濟(jì)南金雞嶺熱源廠現(xiàn)有的310m3/h鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)于2002年8月將水源由地下水更換為黃河水后，也出現(xiàn)了類似的問題。反滲透膜的清洗周期由5個(gè)月縮短到1個(gè)月，同時(shí)出現(xiàn)了產(chǎn)水量下降的困擾。為了解決上述問題，金雞嶺熱源廠借鑒廢水回用和循環(huán)水零排放設(shè)計(jì)中采用的超濾技術(shù)，考慮以超濾做為反滲透的預(yù)處理來替代常規(guī)的“多介質(zhì)過濾+活性炭”工藝。慎重起見，以黃河水為原水進(jìn)行了為期兩周的中試，以驗(yàn)證超濾工藝的可靠性并據(jù)此提出工程設(shè)計(jì)參數(shù)。

2. 超濾膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一大類技術(shù)的總稱。和水處理有關(guān)的主要包括微濾、超濾、鈉濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。其過濾的精度和濾膜本身的孔徑大小有關(guān)。通常習(xí)慣把孔徑較大的稱為微濾（Microfiltration），而較小的稱為超濾（ Ultrafiltration），而“孔徑”更小則是鈉濾和反滲透。

這些分離膜的“孔徑”和分離的對(duì)象如下表和下圖所示：

上圖顯示了水中各種雜質(zhì)的大小和去除它們所使用的分離方法。反滲透主要用來去除水中溶解的無機(jī)鹽；而超濾則可以去除病毒、大分子物質(zhì)、膠體等；微濾一般能夠去除水中的細(xì)菌、灰塵，具有很好的除濁效果。這些都是傳統(tǒng)的過濾（如砂濾、多介質(zhì)過濾等）無法實(shí)現(xiàn)的。

超濾膜分離產(chǎn)品從形式上分為中空纖維、管式、卷式、平板式等；從材質(zhì)上分PP、PE、PS、PVDF、PAN等多種。這些膜產(chǎn)品能夠具備優(yōu)異的分離能力，是和它的結(jié)構(gòu)及材料密不可分的。下面幾張圖顯示了聚合物膜材料的結(jié)構(gòu)。

　超濾膜屬于非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，即包括致密的皮層（真正起分離作用）和多孔的支撐層。這種結(jié)構(gòu)既保證了良好的分離效果，又提高了膜通量，降低運(yùn)行能耗，并抗污堵。這些因素使得膜產(chǎn)品最終能夠?qū)崿F(xiàn)大工業(yè)化的應(yīng)用。目前在青島、山西等地多個(gè)熱電廠的鍋爐給水系統(tǒng)中已經(jīng)成功采用超濾做為反滲透的預(yù)處理。

膜分離產(chǎn)品最近受到了市場(chǎng)的高度關(guān)注，這是因?yàn)樗哂腥缦碌膬?yōu)點(diǎn)：

對(duì)雜質(zhì)的去除效率高，產(chǎn)水水質(zhì)大大好于傳統(tǒng)方法；

大大減少化學(xué)藥劑的使用，避免二次污染；

系統(tǒng)易于自動(dòng)化，可靠性高。運(yùn)行簡(jiǎn)易，設(shè)施只有開啟，關(guān)閉兩檔；

占地面積小；

與常規(guī)水處理系統(tǒng)費(fèi)用相當(dāng)。

3. 試驗(yàn)結(jié)果

3.1原水水質(zhì)

試驗(yàn)原水為經(jīng)自來水廠處理的黃河水，取自金雞嶺熱源廠化水車間生水池。其主要水質(zhì)指標(biāo)如下：

3.2試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)流程

試驗(yàn)裝置采用歐美環(huán)境工程公司一體化的集裝箱式中試裝置，緊湊布置了φ750多介質(zhì)過濾器、φ750活性炭過濾器、超濾裝置一套、反滲透裝置一套、EDI裝置一套。以及輔助的自動(dòng)控制系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)及在線儀表。其中超濾使用的是OMEXELLTMSFP 2660超濾元件，該產(chǎn)品是歐美環(huán)境工程公司為廢水處理和反滲透預(yù)處理而設(shè)計(jì)、制造的，采用改性的PVDF材質(zhì)，耐污染、抗氧化性較好。

試驗(yàn)以黃河水為原水，比較了常規(guī)“多介質(zhì)過濾+活性炭”工藝和超濾工藝對(duì)濁度、SDI的去除效果，并評(píng)價(jià)了超濾膜通量的變化情況。其中原水在進(jìn)入多介質(zhì)過濾器前加入了10ppm PAC做為混凝劑；而原水不加任何藥劑直接進(jìn)入超濾。

試驗(yàn)中超濾的產(chǎn)水量為5m3/h。超濾裝置采用4支OMEXELLTM-SFP 2660超濾膜，全自動(dòng)運(yùn)行。采取死端過濾的方式，每支膜運(yùn)行30分鐘反洗一次，反洗時(shí)間1分鐘（包括濃排時(shí)間），反洗水流量2m3/h。每支膜運(yùn)行12小時(shí)氣洗一次，氣洗強(qiáng)度7Nm3/h。

4. 結(jié)論

通過中試及對(duì)中試過程的數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論。

1. 超濾作為反滲透的預(yù)處理，以濟(jì)南地區(qū)黃河水作為原水，在技術(shù)上是可行的；

2. “多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器”的常規(guī)預(yù)處理工藝，處理黃河水，其產(chǎn)水的SDI15難以控制在4以下，有時(shí)甚至超過5、6，不利于對(duì)反滲透膜的保護(hù)；

3. 試驗(yàn)期間超濾產(chǎn)水的SDI15在0.5以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)工藝。

4. 試驗(yàn)期間超濾膜基本沒有出現(xiàn)通量不可恢復(fù)性下降的情況，表現(xiàn)了較好的抗污堵性能。但長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步考察。

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