超滤技术在不同水质条件下应用的工艺选择
及相关影响因素的探讨
于蕾
欧美公司（北京 ）
[摘 要] 本文针对电厂水处理系统中主要面对的三种水源：海水、地表水和循环排污水，列举了三个典型案例，通过分析得出，针对不同水源，分别采用“UF”、“预处理＋UF“和“MMF+UF”可有效的保护反渗透，使反渗透运行稳定并延长反渗透的清洗周期。同时，本文就目前超滤技术在电厂上应用的几个关键问题进行了讨论。膜法工艺目前主要的问题之一是如何解决“原水水质波动对超滤和反渗透运行造成的冲击“这一课题，本文对此作了初步的探讨。
[关键词] 超滤；循环排污水；膜法水处理
Technical Process Selection and Influence Factors Study of Ultra Filtration Technology
Application under Different Raw Water Sources
Abstract: Three cases，one for seawater treatment，one for surface water treatment and the other one for
recycling waste water of power plant treatment，were selected in this paper to be studied. Three pretreatments of
RO were used to make RO system operation more stable and prolong the CIP period，which one was “UF” for
seawater treatment，one was “pretreatment process +UF” for surface water treatment and the other one was
“MMF+UF” for recycling waste water of power plant treatment. At the meanwhile，some key problem also were
presented in this paper. For membrane water treatment technology，the one of key problem was how to solve “the
impact of changeable raw water quality on UF and RO system“. The draft solutions were presented for above
ploblem.
Keywords: Ultra filtration; recycling waste water; membrane water treatment
1 前言
反渗透技术在电厂水处理工艺中已得到广泛应用，其装置本身的性能已相当成熟，应用成败的关键在于能否满足其高要求的进水水质(SDI<5、游离氯<0.1 mg/L)。多个运行的系统表明，不合格的进水水质将导致反渗透膜迅速被污堵，造成频繁清洗，产水水质下降，因此通常需要对原水进行适当的预处理，以去除原水中存在的悬浮物、胶体、有机物等。传统的“混凝澄清＋多介质过滤器＋活性炭过滤器”的反渗透预处理工艺由于占地大、维护困难和产水水质不稳定等原因，已经逐渐被超滤/微滤膜法工艺所取代，电厂的“双膜法”和“全膜法”工艺得到了越来越普遍的应用。但是膜法工艺并不是万能的，在面对污染越来越严重的地表
水和污水等水体作为水源时，膜法工艺应用也发现了一些问题。对于地表水，目前最大的问题之一是原水水质的季节性波动和水体的有机物污染对超滤和反渗透系统造成较大冲击；而对水质相对更差的中水，水质波动和合适的超滤预处理的选择以及细菌控制是主要的问题。
本文针对以上问题，探讨影响膜法工艺的关键因素，并列举几个典型案例进行相关剖析。

2 关键影响因素
2.1 针对不同水源的预处理方案选择
电厂水处理涉及的处理水源包括水质较好的地下水、地表水、海水以及水质较复杂的污水等。针对不同的水源，需要设计人员采用针对性的、合适的预处理方案，既节省投资，又能稳定的运行。对于水质较好的地下水，目前采用的预处理方案相对简单而且运行稳定，因此人们关注较少。而对于地表水，又细分为受污染不严重的地表水源和污染较严重的地表水源两种。对于前者，目前常用的RO膜法预处理工艺有以下几种：
（1） 保安过滤器＋UF
（2） 混凝＋澄清＋保安过滤器＋UF
（3） 预过滤+保安过滤器＋UF
对于受污染严重的地表水源，目前常用的工艺主要是“MMF+UF”工艺等。
对于海水，目前采用的RO预处理工艺较多，主要集中在“直接进UF”和“MMF+UF”两种工艺上。
而对于污水回用项目，比如对于电厂循环排污水回用，目前比较成熟的RO预处理工艺也是“MMF+UF”工艺。
2.2 超滤产水水质对RO 运行的影响
2.2.1 SDI 和浊度
SDI 值是污染指数的简称，在反渗透系统中，用来衡量反渗透进水的一个重要指标。反渗透系统进水要求15 分钟SDI 值SDI15＜5，推荐值SDI15＜4。反渗透进水SDI15 值越小说明进水对反渗透膜的污染程度越小。预处理采用了多介质过滤器装置和超滤装置，能去除水中的颗粒、胶体、悬浮物、大分子有机物、浊度等，使出水满足反渗透的进水条件，可以从浊度和SDI 值两个指标来判断预处理的产水水质情况。
2.2.2 COD 值
超滤对COD 的去除率在0～60%之间。对于地表水，超滤对COD 的去除率不高，在20%左右。对于电厂循环水排污水，相对来说，絮凝和多介质过滤器去除有机物的效果较好，混凝和多介质过滤器去除了大部分相对分子量大的有机物，而对于较低分子量的有机物，由于孔径较大，去除效果较低。而对这些小分子有机物，活性炭具有较高的去除率。因此可采用“活性炭＋超滤“等组合工艺来去除有机物。
2.2.3 细菌值
超滤对细菌的去除率可以达到4～6Log，几乎可以100%去除细菌。但是在实际应用中我们经常发现RO 装置发生微生物污染，这主要是以下几种原因引起的：
管路和保安过滤器的二次污染，引起细菌滋生，尤其是在夏季容易爆发RO 微生物污染；
超滤产水箱密封性较差，引起细菌滋生；
对于以上情况，可以通过在超滤产水管路中添加一定量的杀菌剂NaClO 来控制细菌生长。比如，使超滤产水箱在半小时内保持0.5ppm 的余氯值。在添加了NaClO 后，需注意RO 前还原剂的添加量，以防止氧化剂对RO 的氧化破坏。
2.3 混凝剂的投加对超滤的影响
当水质较差时，可加入混凝剂，使含有悬浮物颗粒的水在管道混合器中与混凝剂充分混合，使水中形成胶体颗粒的双电层被压缩。加药采用自动控制方法，可根据原水流量自动调整加药量。但是如果混凝剂的投加量过高时，则可能造成超滤膜甚至反渗透膜的不可逆污染，所以要求较好的加药自动控制系统。
2.4 原水水质波动的影响

水源为地表水时，水质受季节影响较大，枯水季节水质呈周期性恶化，尤其是北方地区的流域，季节影响更大。
可采取以下措施来解决水质波动问题：
冗余设计，比如采用备用一两套超滤装置的方法来应对水质的波动；
调整化学加药量。在枯水季节水质恶化时，加大絮凝剂的投加量；

在雨水季节时，减少絮凝剂的投加量，过多的未反应的絮凝剂和助凝剂会对膜丝形成不可逆的污染，尤其是对带电荷的膜材料，助凝剂的投加量一定要控制好。另外，氧化剂的投加量也需根据季节作相应的调节。 比如，在夏季细菌滋生的季节相应提高NaClO 的投加量，而在冬季时可降低投加量以节省化学药剂的投加费用；
调整反洗工艺：在水质较差时，可加大反洗频率和延长反洗时间。当水质特别恶劣时，可考虑增加化学分散洗工艺以缓解膜的污堵情况；
调整制水量：在水质波动据烈时，可考虑降低超滤和反渗透的制水量以减轻膜的运行负荷，降低膜的污染几率。
另一个随季节性波动的因素为水温。解决温度影响的方法目前主要有以下几种：
提高水温，可在超滤前增加换热系统，增加初期投资；
选择低温为设计水温，增加初期膜的投资费用；
低温时增加压力，增加膜污堵几率；
冬季降低水的用量。
3 实际案例研究
在上面第一部分中我们对反渗透的膜法预处理运行中存在的问题进行了简单的综述，下面我们将列举三个典型案例来探讨超滤预处理的实际解决方案。
3.1 超滤在电厂海水淡化项目上的应用
关于水质波动问题，这里以某电厂海水淡化项目为例来探讨它的影响：
该系统的最大特点是其短流程设计，即原海水只经过自清洗过滤器后，即进入“超滤－反渗透”的双膜系统，没有使用传统的“混凝－澄清－砂滤”等预处理工艺。
设备产水能力为总制水量： 450t/h 海水反渗透产水，日产淡水1 万吨；UF 系统采用OMEXELLTM SFP2660 系列，共分为10 套装置，单套出力为120t/h。