杭州清泰水廠壓力式膜系統(tǒng)設計總凈產(chǎn)水量30萬m3/d，采用壓力式中空纖維膜。通過對已經(jīng)投運近4年的水廠長期運行效果的研究，總結(jié)了整個處理工藝的凈水效果，膜系統(tǒng)運行中的電耗、藥耗以及長期運行中跨膜壓差、滲透率的變化。  

1水廠工藝流程及出水水質(zhì)  

清泰水廠膜過濾深度處理系統(tǒng)采用壓力式中空纖維膜，全系統(tǒng)設計總凈產(chǎn)水量30萬m3/d，由主過濾系統(tǒng)和水回收系統(tǒng)組成。 

主過濾系統(tǒng)由2套完全獨立的子過濾系統(tǒng)組成，2套主過濾(分別稱為1#和2#)系統(tǒng)共18列膜架，每天凈產(chǎn)水29.5萬m3，設計通量為100L/(m2˙h)，采用死端過濾;水回收系統(tǒng)(稱為3#)共2列膜架，負責主系統(tǒng)清洗水的回收過濾，每天凈產(chǎn)水5000m3/d，設計通量為56L/(m2˙h)，采用錯流過濾，錯流的比例為10%。  

工藝流程見圖1。經(jīng)過近4年的運行，整個工藝流程進出水水質(zhì)見表1。  

從運行結(jié)果可以看到，膜系統(tǒng)對濁度和微生物有很好的去除效果，出水的濁度平均在0.02NTU，出水的總大腸菌群<1MPN/100mL，大大提高了出水的微生物安全性。但是膜系統(tǒng)對有機物和氨氮去除很少，有機物和氨氮主要在炭砂濾池得到去除。  

2膜系統(tǒng)運行參數(shù)及情況概況  

清泰水廠采用的膜參數(shù)見表2。  

膜系統(tǒng)于2013年4月開始安裝，8月完工，2013年底通過性能測試，轉(zhuǎn)入正式產(chǎn)水階段。膜系統(tǒng)運行中，隨著運行時間的增加，在一定的產(chǎn)水量下，其跨膜壓差不可避免會增長。因此，如何在跨膜壓差增加后，通過清洗恢復到原來的狀況是運行中首先要考慮的問題。清泰水廠在運行中，通過3種清洗來盡量減緩膜污染，保持運行的長期穩(wěn)定。  

首先，每30min進行一次物理清洗，每次清洗的時間為60s的氣水聯(lián)合反洗和30s的正沖。氣水聯(lián)合反洗時，反洗水流量和空氣流量均為300m3/h。  

其次，每2天進行一次EFM清洗(維護性化學清洗)。EFM清洗采用400mg/L的NaClO溶液，清洗循環(huán)持續(xù)時間為30min。  

然后，每35天進行一次CIP清洗(在線清洗)。CIP清洗分堿洗和酸洗，其中堿洗為1%NaOH+1000mg/LNaClO混合溶液，循環(huán)時間120min。酸洗為2%的檸檬酸溶液，循環(huán)時間為120min。  

經(jīng)過近4年的實踐，上述3種清洗方式有效地控制了膜污染，使得膜系統(tǒng)一直能夠長期穩(wěn)定運行。  

3膜系統(tǒng)長期運行情況  

3.1運行中TMP的變化  

一般膜系統(tǒng)有兩種運行方式，即恒流過濾或恒壓過濾。恒流過濾狀態(tài)下，通過考察壓力變化，可以掌握膜的運行情況;恒壓過濾狀態(tài)下，通過考察流量的變化，可以掌握膜的運行狀態(tài)。隨著城市改造進程中屋頂水箱的取消，杭州市各水廠的時變化系數(shù)明顯增大，受水廠清水池調(diào)節(jié)容積(約為10%)的限制，實際水廠運行中，既不是恒流過濾，也不是恒壓過濾。運行發(fā)現(xiàn)，膜的運行壓力和流量隨時都在變化，因此，為了使數(shù)據(jù)更有可比性，選取同樣運行通量下，膜的TMP進行分析比較。圖3為膜系統(tǒng)投運3年來，每次CIP清洗前后同通量時的運行情況。  

從圖3中可以看出，總體來看，TMP在冬季與夏季期間呈現(xiàn)有規(guī)律的升高和降低的趨勢，冬季高夏季低。CIP清洗前TMP變化范圍在49~88kPa，平均TMP為62kPa，清洗后TMP變化范圍在44~61kPa，平均TMP為51kPa，平均每次下降值為11kPa。  

3.2運行中滲透率的變化  

運行中，除了要關(guān)注實際TMP的增長情況，還要關(guān)注每一次清洗后，膜性能的恢復情況。為了消除溫度和運行通量不同等因素的影響，選取相同運行通量下的滲透率來進行比較(見圖4)。  

從圖4中可以看出，3年中，CIP清洗前的滲透率變化范圍在1.189~1.579L/(m2˙h˙kPa)，平均為1.358L/(m2˙h˙kPa)。CIP清洗后的滲透率變化范圍在1.495~1.987L/(m2˙h˙kPa)，平均為1.687L/(m2˙h˙kPa)。滲透率隨著季節(jié)有規(guī)律地波動，一般在冬季較高，夏季較低。  

為了更好地衡量清洗對膜的恢復效果，將膜第一次清洗后，通量為80L/(m2˙h)時的初始滲透率值1.88L/(m2˙h˙kPa)作為比較標準，以后每次清洗后的滲透率值都與該值進行比較，用來衡量膜的恢復性能。結(jié)果見圖5。  

從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，在長期運行過程中，膜的滲透恢復率呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，且一直維持在較高水平，說明膜污染得到有效的控制。膜的滲透恢復率在79.5%~105.7%波動，平均為89.4%。最初有3次的恢復率超過了100%，可能是因為第一次CIP清洗后，膜的性能沒有徹底恢復，而在后面幾次得到了徹底的恢復。  

同時，從圖5中也可以發(fā)現(xiàn)，滲透恢復率隨著溫度的升高，有所降低。這可能與滲透率計算過程中，修正系數(shù)的值有關(guān)。也可能與季節(jié)溫度不同時，膜受的污染不同有關(guān)，在溫度低的季節(jié)，膜受的污染比較容易恢復，而在溫度高的季節(jié)，膜受的污染不容易恢復。  

4膜系統(tǒng)運行成本分析  

在膜運行過程中，藥劑主要用于化學清洗。堿洗用的是10%的次氯酸鈉溶液以及氫氧化鈉溶液，酸洗用的是檸檬酸。根據(jù)原設計，在清洗廢液的中和過程中，需用亞硫酸氫鈉對次氯酸鈉進行還原，但在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)并不需要使用，因此，實際并沒有用到亞硫酸氫鈉。膜系統(tǒng)投運后，經(jīng)過統(tǒng)計，其藥耗為0.006元/m3。  

經(jīng)過統(tǒng)計，電耗為0.0689kW˙h/m3(合同簽訂值0.0715kW˙h/m3)，電費按照0.8元/(kW˙h)計算，則電耗為0.056元/m3。膜系統(tǒng)總運行費用為0.062元/m3，其中電耗占90.32%，藥耗只占9.68%?？梢?，膜系統(tǒng)最大的運行費用在電費。  

5結(jié)語  

(1)膜系統(tǒng)長期運行結(jié)果表明，膜對有機物和氨氮基本沒有去除效果，但是對濁度和微生物具有很好的去除效果，其出水濁度平均在0.02NTU，出水大腸菌群數(shù)<1MPN/100mL。  

(2)膜系統(tǒng)采用氣水聯(lián)合反洗并結(jié)合EFM清洗及CIP清洗，有效地控制了膜污染，系統(tǒng)運行近4年來，跨膜壓差、滲透率等主要控制指標均沒有明顯上升。  

(3)膜系統(tǒng)運行中，總運行費用為0.062元/m3，其中電耗占90.32%，藥耗只占9.68%。

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