全膜法水处理工艺教程

（1）纤维过滤器在初期运行时，当压差为0.08 MPa时进行自 动反洗， 反洗压差设定范围为0.05 ～0.12 MPa，反洗压差不 能设定过高，设定过高会造成过滤水质恶化、水量减少、排 管异常等。设备运行7个月后，发现当设备压差达到0.05 MPa 前系统出水悬浮物已经超出设计值 5 mg/L，对纤维丝进行了 人工清洗，反洗改为根据时间自动进行， 每70 min自动反洗 一次。

该工程水源为水库来水，水质为：K+ 6.58 mg/L， Na+16mg/L，Ca2+ 17.2 mg/L，Mg2 + 7.0 mg/L，Fe3+ 0.41 mg/L，Al3+ 0.016 mg/L，Cl- 24.6 mg/L，SO42- 7 mg/L，SiO2（全）7.55 mg/L，总硬度70.9 mg/L，COD 5.92 mg/L，悬浮物24，pH 8.48。经机械加速澄清池处理， 保证其出水悬浮物≤10 mg/L 后，再进入锅炉补给水处理系 统。
在全膜法工艺中，以超滤、微滤代替砂滤、活性碳
过滤，去除水中的悬浮物胶体和有机物，降低浊度、 SDI（污染指数）、COD（化学耗氧量）等，可以 实现反渗透装置对污水回用的安全、高效运行；以 反渗透代替离子交换脱盐 , 去除水中的溶解盐，进 一步去除有机物、胶体、细菌等杂质；以 EDI代替 混床深度脱盐，利用电而不是酸碱对树脂进行再生， 可以彻底避免酸碱，真正实现关键性突破。
全膜法水处理工艺
环境工程
Table of Contents
内容大纲
1 2 3 4
全膜法概念
全膜法的优点
全膜法存在的问题 系统流程 全膜法处理技术的应用
5
全膜法概念：
全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、 EDI
ห้องสมุดไป่ตู้
等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除 污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺。
正常运行的情况下， EDI系统的出水电导率可以做
到在 0.057us/cm---0.062us/cm 之间，非常接近于 纯水电导率的理论值 0.055us/cm ，它的出水水质 要明显好与传统工艺混床的出水水质。并且以 EDI 设备代替混床深度脱盐，利用电对树脂进行再生， 可以彻底避免使用酸碱，真正实现“全膜法”关键 性的突破。
1.2.2 超滤系统
超滤系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均由超滤 PLC 实现自动控制。原水在中空纤维的内部流动， 而产水则 是在原水流经膜的过程中逐渐由内壁向外壁透过（称为内压 式），收集后，成为超滤产水从产水端排出。超滤运行过程 中控制膜过滤压差（TMP）小于0.08 MPa，TMP 最大不能超 过0.10 MPa否则会导致在膜的表面形成无法反洗掉的污垢。 超滤运行一段时间后被截留的悬浮物、细菌、大分子有机物、 胶体等就堆积在纤维内表面，此时膜的进水侧与产水侧的压 差会逐渐增加，需要进行水力清洗。
影响超滤膜产水的因素有以下4点：

温度对产水量的影响：温度升高水分子的活性增强，粘滞 性减小，故产水量增加。因此即使是同一超滤系统在冬天 和夏天的产水量也是有很大差异的。 操作压力对产水量的影响：在低压段时超滤膜的产水量与 压力成正比关系，即产水量随着压力升高随着增加，但当 压力值超过0. 3MPa时，即使压力再升高，其产水量增加也 很小，主要是由于在高压下超滤膜被压密而增大透水阻力 所致。 进水浊度对产水量的影响：进水浊度越大时，超滤膜的产 水量越少，而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞。 流速对产水量的影响：流速的变化对产水量的影响不像温 度和压力那样明显，流速太慢容易导致超滤膜堵塞，太快 则影响产水量。
（1）系统设定每运行 30 min 后进行一次水力清洗，水力清 洗主要分为正冲擦洗和反洗，正冲擦洗控制正冲流量为 56 m3/h， 压缩空气压力为0.1 MPa，空气流量为150 m3/h，时 间为10 s，反洗过程中控制流量为240 m3/h，TMP 小于0.25 MPa， 时间为30 s，反洗时间要保证能够将所有污物不仅仅 是清除出膜组件，而且要保证清除出膜系统。 （2）为了清除水力清洗无法除去的所有污物，在系统进行水 力清洗30 个周期后，进行一次化学加强反洗，化学加强反洗 分为碱洗（ NaOH+NaClO ）和酸洗（ HCl ），碱洗的目的主 要除去有机物，酸洗的目的主要除去金属氧化物， 运行过程 中 3 次碱洗后进行一次酸洗，碱洗过程中控制 pH 为 12 ， NaClO 质量浓度为200 mg/L，酸洗过程中控制pH 为2，整个 化学加强反洗过程中控制流量为 120～150 m3/h， 同时注意 控制TMP 不能超过0.25 MPa。 （3）预处理系统运行结果如表1 所示。
全膜法处理后的出水可直接满足锅炉补给水、工艺
用水、电子超纯水、回用水、循环用水等要求该工 艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。该 工艺的关键技术EDI系电渗析（ED）和离子交换技 术（DI）有机结合，达到连续除盐、运行维护简单、 无酸碱排放污染。而超 / 微滤、反渗透已广泛应用 于海水（苦咸水）淡化及废水回用。
的同时，与水中的有机物一起成为厌氧菌大量滋生的营养源， 进而造成反渗透膜的微生物污染。微生物一旦形成，其表面 具有一定保护性能，利用化学清洗、杀菌消毒等措施都很难 完全消除。
EDI模块污堵原因分析 EDI作为火电厂制备除盐水的最终端，是保证除盐水品质的最 重要环节。正常情况下，反渗透产水完全能够满足EDI对进水 水质的要求。但是 ，国内原也有 EDI 模块被烧毁的事例发生。 其主要原因是由于系统设计不完善、用材不当、安装工艺和 调试措施执行不够严谨，导致反渗透产水被二次污染所致。 （3）因在全膜法水处理工艺方面的经验欠缺，在设计时各中 间水箱容积过大；使用内衬连接管道过多，很少设计交替使 用的非氧化性杀菌加药系统。所有这些设计方面的疏忽，都 极易造成产品水的二次污染。
（ 2 ）在反洗时采用气水合洗，反洗水量控制为 130 ～ 150 m3/h，反洗水压力0.15 MPa，反洗进风量为19.5 m3/min， 压力为0.05 MPa，进气采用底部进气有两个目的：一是空气 擦洗；二是利用空气上升的动力使纤维丝抖动，纤维丝之间 产生摩擦，这样黏附的固体就比较容易去掉。擦洗过程中， 纤维丝为脉冲式的放松和旋紧，持续放松25 s 后旋紧纤维丝5 s，再放松纤维丝25 s，运行初期，放松、旋紧过程为4 次， 运行7 个月后放松、旋紧过程为7～8 次。
EDI技术：
EDI 是“电去离子”。其特征是：巧妙地将电渗析
技术和离子交换技术相融合，无需酸碱而连续制取 高品质纯水，利用电而不是酸碱对树脂进行再生。 简单地说，EDI就是一种不耗酸碱而制取纯水的新 技术，俗称“电混床”、“填充床电渗析”。EDI 具有可连续生产，连续再生，产水品质稳定，运行 费用低，操作管理方便，占地面积小等优点，同时 无废水和化学污染物排放，有利于节水和环保，也 节省了污水处理的投资和运行费用。
由表 1 可见，预处理系统出水浊度为 0.02 ～ 0.05 NTU，SDI<2，完全满足反渗透入水要求。
3) 设备调试过程简单，无需繁琐的程序，只要预处理出水 SDI<5.0即可开始后续设备的调试；设备从系统调试到出合格 的水，所需的时间短；设备调试所需的材料费用极低，不需 要大量的酸、碱,更加符合现今的环保要求。
全膜法存在的问题：
全膜法水处理在工艺、技术等方面都逐渐成熟。但是，因经 验欠缺，无论在设计还是运行控制上，均存在着一定的不足 之处。主要表现在 RO 膜的微生物污染和 EDI 模块的污堵两个 方面，给全膜水处理装置及系统的运行造成了一定的被动局 面。 微生物污染的原因分析 （1）超滤膜对水中天然有机物的去除率并不十分理想，去除 率一般在10~30%左右。水中有机物是微生物繁殖的营养来源， 含有微生物和有机物的水进入膜处理装置后，由于水的浓缩， 膜浓水表面有机物和生物浓度同时增加，微生物繁殖较快， 从而造成膜的生物污染。 (2)预处理系统中的活性炭过滤器、微滤器和超滤器的滤料、 滤芯运行时会滤掉大量有机物和微生物，如果不及时消毒和 更换，则将成为微生物滋生的温床，水经过这些设备后出水 中的微生物有可能不减反增。 （3）在超滤出水中加入的还原剂（NaHSO3），在消除余氯
全膜法水处理技术的应用: 全膜法水处理技术在电厂中的应用
1、锅炉补给水处理系统工艺
1.1 系统工艺流程 某电厂锅炉补给水处理系统采用全膜法水处理工艺，设计为 两套系统，每套系统产水能力为 34m3/h，其工艺流程为：机 械加速澄清池出水 → 纤维过滤器 → 清水箱 → 清水泵 → 自清洗 过滤器 → 超滤装置 → 超滤水箱 → 超滤水泵 → 保安过滤器 → 一 级高压泵 → 一级反渗透装置 → 一级淡水箱 → 保安过滤器 → 二 级高压泵→二级反渗透装置→二级淡水箱→二级淡水泵 →EDI→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。
全膜法的优点：
与传统水处理技术相比，“全膜法”水处理技术运用到工程 项目上具有以下多种优势：
1)不需要酸碱再生，适应环保的要求；占地面积小（为第二代 水处理的1/2~2/3），基建投资省，现场安装工作量小,设备一 次费用低； 2)自动化程度高，系统设有高压、低压保护，运行的安全性大 大提高；运行人员减少，有利于减人增效；设备的故障率低， 设备的维护费用低；运行时水的回收率高，二级反渗透和EDI 的浓水可以全部回收利用，一级反渗透的浓水，视情况可以 全部或部分回收；出水水质好且稳定；
EDI的工作原理是通过填充在模堆中的树脂吸附源
水中的离子达到脱盐的目的，因为在纯水范围内， 盐离子在树脂中的迁移速率比水中高 2 ～ 3 个数量 级。通过给模堆两端的电极加直流电使模堆内部产 生电位差，使源水中的阳离子向阴极方向的阳离子 交换膜移动，阴离子向阳极方向的阴离子交换膜移 动，阴、阳离子最终进入浓缩室，树脂的存在加速 了离子迁移，改善了膜面的极化现象。随着盐室水 的电阻率的升高，电离分解生成 H+ 和 OH- ，以经 常保持脱盐室内的树脂处于再生状态，实现高度、 连续脱盐，使得离子迁移，水电解，树脂再生同时 发生，这样EDI就能够连续获得高纯水。
1.2 系统工艺特点及运行方式
1.2.1 纤维过滤器 纤维过滤器运行方式为程控自动运行， 在过滤过程中对纤维 丝施以回转机具压榨， 使其纤维丝纵向之间孔隙变小， 水中 的悬浮物均被挡住留在纤维丝外，过滤后得到清洁的处理水。 当过滤器内被截留的悬浮污物（杂质）增多，处理水量下降， 压差达到设定值，自动进入反冲洗过程；反洗时让过滤器的 压榨机具放松，使过滤纤维的孔隙在舒张的状态下，用罗茨 风机来空气和反洗水合洗，将污物通过排放管排除，然后又 自动进入过滤程序。
系统流程：

：原水预处理（超滤或微滤） → 反渗透 →电渗析除盐（简 称EDI）→高纯水。
预处理：
膜法预处理为下游的脱盐系统提供可靠的进水水质保证。过 滤精度在0.005μm~0.01μm 范围内，可以有效去除水中的微 粒、胶体、细菌及高分子有机物等。 超滤是一种利用膜分离技术的筛分过程，以膜两侧的压力 差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原 液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许 水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表 面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，从而 实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。 超滤过程无相转化，具有良好的耐温、耐酸、碱和耐氧化 性能。超滤膜采用不同的孔径、不同截留分子量的膜材料及 工艺设计，可以适应各种不同水质条件及分离功能。


反渗透：
反渗透简称 RO ，主要由高压泵和反渗透膜组成。
在高压的情况下，除了水分子以外，水中的其它物 质，矿物质，有机物，微生物等都被拒于膜外，并 被高压水流冲击；渗透到另一面的水，即是安全， 卫生，纯净的水。利用反渗透的分离特性可以有效 的去除水中的溶解盐，胶体，有机物，细菌等杂质， 具有能耗低，无污染，工艺先进，操作简单等优点。 同时还可以保证反渗透出水水质满足 EDI设备的进 水要求；