【正文】 moved salt rate was 99%). UF membrance flux achieved 3 m3/. The system running credibly and cost was low. It is a reasonable process. Key words: thermal power plant。 recirculation cooling water。 UF。 RO。 reuse 在火力電廠循環(huán)冷卻水量很大，約占總水量的 90%[1]，冷卻水的排污水量也較大，因此回收利用這部分水可取得很好的環(huán)境效益和社會效益 [2]。冷卻塔中因蒸發(fā)損失的水基本不含鹽分，循環(huán)水中的含鹽量越來越高，為防止循環(huán)系統內發(fā)生結垢和污堵，一般控制濃縮倍數在 3～ 4 倍。根據循環(huán)水濁度高、含鹽量高的水質特點，回用處理主要是除濁和除鹽，目前常用的回用工藝是預處理 /RO[3][4][5]，典型的工藝流程如圖 1 所示。反滲透產淡水回用的途徑有兩種，其一是作為鍋爐預脫鹽補充水 [5]，其二是送回循環(huán)水系統提高濃縮倍數 [2]，而濃水大 都作為沖灰或煤場噴淋水。 絮凝劑 NaClO ↓ ↓ 循環(huán)冷卻排水 —— → 澄清池 —— → 無閥濾池 —— → 中間水箱 —— → 多介質過濾器 — → — → 活性炭過濾器 —— → 保安過濾器 — → 高壓泵 —— → 反滲透裝置 —— → 淡水箱 — → 回用 ↑ 阻垢劑 圖 1 現有工藝流程圖 基金項目：國家自然科學基金資助 項目（ 50448017） 河北工程 大學 畢業(yè)設計（論文） 8 根據華北某電廠現場調研，現有工藝存在以下問題：活性炭過濾器出水 SDI 值大于 5， COD 出水有時超過進水含量，保安過濾芯更換頻繁，致使 RO 運行一年后即出現產水量和脫鹽率大幅度下降的嚴重問題。分析其原因，進水較大的 SDI 值是造成 RO 膜懸浮顆粒和膠體污染的直接原因，由于循環(huán)水中含有相對較多的有機污染物，活性炭吸附飽和后，就會產生 COD 出水超過進水含量的可能，適宜的水溫，使活性炭過濾器成為微生物滋生繁殖的溫床，更換下來 5μ m 過濾芯上的粘性物質證明了這一點。為此探求新的工藝組合，具有現實意義， 其中 UF 作為 RO 預處理具有諸多的優(yōu)點[6]。本文結合現有工藝對混凝 /UF/RO 工藝和常規(guī)預處理 /UF/RO 工藝進行了試驗研究。 1. 試驗水質和工藝流程 1. 1 試驗水質 某電廠循環(huán)水系統排放水水質分析報告 (摘要 )見表 1 。 表 1 循環(huán)冷卻水水質 項 目 全硬度(mmol/L) pH值 全硅(mg/L) 溶解固形物 (mg/L) 懸浮物(mg/L) CODMn (mg/L) 電導率 (25℃) (μS/cm) 水溫(℃) 循環(huán)水 (平均 ) 1475 36 2400 試驗工藝流程及裝置 根據預處理的不同，試驗分為兩個流程，混凝 /UF/RO 工藝（以下簡稱工藝一）和 澄清 /過濾 /UF/RO工藝（以下簡稱工藝二），工藝二流程如圖 2 所示。 工藝一 UF 前設 200μ m 自動反洗盤式過濾器，以保護 UF 膜不受機械損傷。工藝二 UF 前常規(guī) 預處理為現有構筑物。 絮凝劑 NaClO ↓ ↓ 循環(huán)冷卻排水 —— → 澄清池 —— → 濾池 —— → 中間水箱 —— → 超 濾裝置 — → 反洗泵 —————————— ————— ——— ↑ ↑ ↑ 空壓機 — → 超濾出水箱 —— → 高壓泵 —— → 反滲透裝置 —— →產品水 ↑ 阻垢劑、還原劑 圖 2 試驗工藝二流程圖 超濾膜采用中空纖維超濾膜 HFM— 2020 一支。膜材質：聚偏氟乙烯（ PVDF），標準孔徑： μ m ，有效膜面積： 72m2， 運行方式：外壓式全量過濾。 超濾需進行周期反洗，在本次試驗中，反洗分為底部 反洗、空氣清洗、排水、正沖四個步驟。正沖水采用超濾進水，反洗水采用超濾產水。 反滲透膜采用 TML10 抗污染高脫鹽反滲透膜元件，架橋芳香族聚酰胺復合材料，有效膜面積：73 ft2（ 7 m 2），標準脫鹽率： % 。 UF— RO 系統采用 PLC 控制，為了便于試驗， UF 進水流量采用變頻控制，在試驗過程中設定流量后，其值基本穩(wěn)定，在線監(jiān)測壓力、溫度、流量和 pH 值。 2． 1 工藝一試驗結果與分析 循環(huán)水經 200μ m 的粗濾器后進入 UF— RO 系統。超濾參數如下： 設定水量 3～ m3/h（膜通量 ： 1～ ）， 給水 1 分鐘，過濾 30 分鐘，反洗 1 分鐘，反洗水量 6 ～ 9m3/h，氣洗 1 分鐘，空氣流量 m3/h， 排空 2 分鐘， NaClO 投加量 mg/L。超濾膜通量對透膜壓差影響如圖 3 所示。 RO 運行參數為：進水壓力： 570～ 690 kPa ；出水壓力： 560～ 580 kPa ；壓差 10 kPa；產水水量： 100 L/h（水通量為 ） ；原水回收率 30% 。 RO 前 NaHSO3 投加量 3mg/L，阻垢劑 (美國進口復合型 )投加量 2mg/L。原水、 UF、 RO 出水水質如表 2。 河北工程 大學 畢業(yè)設計（論文） 9 表 2 工藝一出水水質 項 目 原 水 UF 出水 RO 出水 濁 度 31～ 127 ～ CODMn (mg/L) ～ ～ SDI ～ 余氯 (mg/L) ～ 電導率 (μS/cm) 2300～ 2700 23～ 43 0122 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60運行時間( h )壓差(bar)q=1m3/q= 圖 3 工藝一 UF 膜通量對透膜壓差的影響 由表 2 可知，工藝一在上述工況下，系統出水水質良好， UF 出水 COD 平均去除率 %， SDI值小于 3， RO 除鹽率達到 % 。由圖 3 可知， UF 合理的 膜通量為 1m3/ ， 這時膜透壓差穩(wěn)定在 。以上說明工藝一出水水質完全滿足鍋爐預脫鹽補充水的要求，而且具有簡化工藝流程的優(yōu)點，然而，由于預處理過于簡單， UF 膜通量較小，在工程中膜元件需量大，在目前膜元件價格下總投資并未減少。 2． 2 工藝二試驗結果與分析 超濾參數如下： 設定水量 6～ 12m3/h（膜通量： 2～ 4m3/） ，反洗水量 為設定水量的兩倍 ，其它參數同工藝一。膜通量對透膜壓差影響如圖 4 所示。工藝二過濾、 UF、 RO 出水水質如表 3。 0122 6 12 18 24 30 36 42 48運行時間 ( h )壓差(bar)q=2m3/q=q=3m3/q=4m3/ 圖 4 工藝二 UF 膜通量對透膜壓差的影響 表 3 工藝二出水水質 河北工程 大學 畢業(yè)設計（論文） 10 項 目 過濾出水 UF 出水 RO 出水 濁 度 ～ ～ CODMn (mg/L) ～ ～ SDI ～ 余氯 (mg/L) ～ 電導率 (μS/cm) 2300～ 2700 17～ 23 由圖 4 和表 3 可知，在常規(guī)預處理條件下， UF 膜通量可達到 3 m3/，膜壓差穩(wěn)定在 左右。與工藝一相比，工藝二的膜通量大大提高，這里澄清 /過濾去除了原水中 95%以上的懸浮雜質，是后續(xù)膜分離高效穩(wěn)定運行的必要保障。 UF 對 CODMn 的平均去除率在 % ，雖然 UF 出水 CODMn仍在 ～ ，但 SDI 值小于 2， RO 出水除鹽率達到 99%，壓差較長時間穩(wěn)定，說明在循環(huán)水處理中超濾作為 RO 的預處理具有較大的優(yōu)越性。 由于循環(huán)水水溫適宜，又有微量有機物存在，膜內極易滋生微生物，因此在 UF 前投加 NaClO，且保證一定余氯預防膜的生物污染，同時在 RO 前投加適當富裕量的 NaHSO3 防止氧化劑對 RO 膜的破壞以及厭氧菌的繁殖，這些在膜法處理循環(huán)水中是十分重要的。 試驗中 RO 回收率為 30%，在工業(yè)設計中應按 75%，這時阻垢劑投加量相應加大（可按 4 mg/L），以防止化學結垢污染。 TML 型 RO 膜試驗水通量為 （ 570kPa ， ℃ ），壓力和溫度修正后設計 水通量可按 （ 1MPa ， 25℃ ）。 工藝比較 在試驗的基礎上，結合相關工程經驗，現有工藝和試驗工藝技術經濟特點比較如表 4。 表 4 技術經濟特點比較 項 目 現有工藝 工藝一 工藝二 預處理出水水質 SDI ＞ 5 ＜ 3 ＜ 2 濁度 ～ 3 ～ ～ UF 穩(wěn)定膜通量 (m3/) 1 3 系統運行可靠性 差 較差 好 系統操作 較復雜 簡單 簡單 占地面積 大 小 較小 一次性投資 較低 大 較大 運行維護費用 較高 較低 低 3 結論 對于火力電廠循環(huán)冷卻排水回用處理，超濾作為 RO 的預處理具有較大的優(yōu)越性，混凝 /UF/RO工藝雖然可簡化處理流程，但膜通量較小，總體投資并未減少，且運行可靠性較差；澄 清 /過濾 /UF/RO工藝出水水質優(yōu)良（ UF 出水 SDI 值小于 2， RO 除鹽率達到 99%）， UF 膜通量可達到 3 m3/，系統運行穩(wěn)定可靠，操作簡單，占地面積小，運行維護費用低，是較合理的工藝。 參考文獻： [1] 劉希波 .火電廠水務管理 [M].北京 :中國電力出版社 ,1998. [2] 李進 ,許兆義 ,于海琴 .微濾 /反滲透處理、回用循環(huán)冷卻排水 [J].中國給水排水， 20xx， 20（ 9）： 4749. [3] 徐峰 ,操家順 ,蔡娟 .反滲透工藝處理電廠循環(huán)冷卻排污 [J].給水排水 ,20xx,30(6):4042. [4] Okazaki M,Uraki M,Miura K,el recycling using sequential membrane treatment in electronics industry[J].Desalination,20xx,131(13):6573. [5] 張福常 ,楊培育 .西柏坡電廠廢水零排放工程設計與施工 [J].電力建設 ,20xx,22(1):2327. [6] 張贊紅 .超濾作為反滲透預處理的探討 [J].凈水技術 ,20xx,22(4):2931. 河北工程 大學 畢業(yè)設計（論文） 11 第 3 章 工藝設計及計算 主要處理構筑物的選擇 澄清 池的選擇 澄清池是綜合混凝和泥水分離過程的凈水構筑物。和豎流式沉淀池相比，澄清池具有生產能力高、處理效果好等優(yōu)點；但有些澄清池對原水的水量、水質、水溫、及混凝劑等因素的變化影響比較明顯。 澄清池一般采用鋼筋混凝土結構，個別也有用磚石砌筑，小型水池還可用鋼板制成。 澄清池型式的選擇，主要應根據原水水質、出水要求、生產規(guī)模以及水廠布置、地形、地貌、排水等條件，進行技術經濟比較后決定的。其一般優(yōu)缺點及適用范圍見表 31。 常用澄清池優(yōu)缺點及適用范圍 表 31 形式 優(yōu)缺點 適應條件 機械攪拌澄清池 優(yōu)點： ⒈處理效率高，單位面積產水量較大 ⒉適應性較強，處理效果較穩(wěn)定 ⒊采用機械刮泥設備后，對高濁度水（進水懸浮物含量 3000 毫克 /升以上）處理也具有一定適應性。 缺點： ⒈需要機械攪拌設備 ⒉維修較麻煩 ⒈進水懸浮物含量一般小于5000 毫克 /升，短時間內允許達 5000～ 10000 毫克 /升 ⒉一般為圓形池子 ⒊適用于大、中型水廠 水力循環(huán)澄清池 優(yōu)點： ⒈無機械攪拌設備 ⒉構造較簡單 缺點： ⒈投藥量較大 ⒉ 要消耗較大的水頭 ⒊對水質、水溫變化適應性較差 ⒈進水懸浮物含量一般小于20xx 毫克 /升，短時間內允許達 5000 毫克 /升 ⒉一般為圓形池子 ⒊適用于中、小型水廠 脈沖澄清池 優(yōu)點： ⒈虹吸式機械設備較為簡單 ⒉混合成分、布水較均勻 ⒊池深較淺便于布置。也適用于平流式沉淀池改建 缺點：