李宏秀

（中國華電工程（集團）有限公司，北京 100160）

生物膜與浸沒式超濾膜組合工藝的應用

李宏秀

（中國華電工程（集團）有限公司，北京 100160）

以再生水作為循環(huán)水補水的水源，可采用生物膜與浸沒式超濾的組合工藝作為深度處理工藝，產(chǎn)水滿足循環(huán)水補水和鍋爐補給水的水質要求。與其他處理技術相比，具有占地小、節(jié)約能耗等優(yōu)點，可為缺水地區(qū)電廠提供借鑒。

再生水；生物膜；浸沒式超濾膜

0 引言

采用生物膜與浸沒式超濾的組合工藝作為再生水深度處理工藝，開辟第二淡水資源，是電廠節(jié)水的一項新任務。再生水是城市穩(wěn)定的淡水資源，污水再生利用減少了電廠對自然水的需求量，消減了對水環(huán)境的污染負荷，減弱了對水自然循環(huán)的干擾，是維持健康水循環(huán)不可缺少的措施。在缺水地區(qū)（如新疆），再生水的應用是解決水荒的有利可行之策，是保護水資源和使水資源“增值”的有效途徑。

1 再生水深度處理新工藝

1.1 生物膜與浸沒式超濾膜組合工藝流程

某污水處理廠出水水質達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。出水水質不穩(wěn)定，氨氮及懸浮物質量濃度超標。

再生水（污水處理廠出水）引入電廠，依次經(jīng)曝氣生物濾池（生物膜法）、自清洗過濾器、浸沒式超濾處理后，出水滿足循環(huán)水補水和鍋爐補給水水質要求。

具體流程為：再生水→調節(jié)池→污水升壓泵→曝氣生物濾池→緩沖水池→超濾水泵→浸沒式超濾膜池→透過液泵→清水池→清水泵→下級用戶。

采用的曝氣生物濾池和浸沒式超濾系統(tǒng)結合了生物處理和膜分離工藝，可以去除可生物降解的5日生化需氧量（BOD5）、氨氮、懸浮物以及一部分化學需氧量（CODCr）。原水通過原水升壓泵經(jīng)生水加熱器加熱后送至曝氣生物反應池的配水渠，然后經(jīng)過自清洗過濾器后進入曝氣生物濾池。濾池產(chǎn)水送入緩沖水池，經(jīng)泵提升后進入超濾膜池。超濾產(chǎn)水送入水箱，一部分作為循環(huán)水補充水，一部分作為鍋爐補給水水源。

1.2 主要技術說明

1.2.1 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池采用陶粒生物濾池，其技術特征是在床體內充填由特殊黏土燒制而成的球形陶粒填料，陶粒具有巨大的比表面積，能附著大量的生物。水流形式為上向流，濾料深度達3～4m，處理效果非常好，出水水質穩(wěn)定。由于采用特殊的反沖洗和配水方式，操作更加簡便。

曝氣生物濾池為鋼筋混凝土結構，方形，處理水量為420m3／h。單格曝氣生物濾池面積為35m2，共6格，總面積為210m2。墊層高度為0.3m，填料高度為3.0m，濾料上水深0.6m，布水布氣室高1.4 m，淹沒高度為1.0 m，超高0.5 m，池總深度為6.0m。

系統(tǒng)正常運行時啟動工藝曝氣風機，每格濾池對應1臺工藝曝氣風機。濾池運行一定時間后，陶粒濾料需要反洗時，即可停止該格濾池運行，通過水反洗和空氣擦洗，使之恢復原有性能。當其中一格濾池反洗時，其他格濾池仍正常運行，保證后續(xù)設備的正常運行。

生物濾池的運行分為兩個過程：過濾過程和反沖洗過程。

（1）過濾過程。為了保證每格濾池的均勻配水，生物濾池的進水采用渠道配水。經(jīng)過配水后，污水分別從濾池底部進入每格生物濾池，通過濾頭后再經(jīng)過濾料層從上部出水。

（2）反沖洗過程。濾池的反沖洗過程全部為自動控制。反沖洗水和反沖洗氣從濾池底部分別進入，經(jīng)過一系列的反沖洗程序后，反沖洗排水渠道與每格濾池連接口的氣動閥開啟，反沖洗排水從渠道內排出。

1.2.2 浸沒式超濾

浸沒式超濾采用聚偏氟乙烯（PVDF）膜材質，耐酸、堿、氧化劑且抗污染的能力強，尤其適用于污水處理系統(tǒng)。該膜組件在膜產(chǎn)品水側（中空纖維絲的內中心通道）抽吸產(chǎn)生負壓，使原水從中空纖維絲的外部透過膜絲進入中空纖維中心通道成為產(chǎn)品水，而懸浮物、膠體等雜質被膜元件截留，并通過反洗去除。

系統(tǒng)共設3列過濾單元，每列膜過濾單元分別裝在膜池內。每列膜過濾單元的實際凈產(chǎn)水量為120m3／h，總出力可達360m3／h。系統(tǒng)運行通量為35 L／（m2·h），具有充分的余量，完全可以保證設計年限內膜元件正常運行和合理的清洗周期。

系統(tǒng)按每運行1 250 s反洗1次，每次反洗60 s進行設計，實際運行調試時可根據(jù)水質情況調整運行時間（30～60 min），運行幾個過濾周期后進行排污。

超濾裝置采用恒流控制，即根據(jù)每套超濾裝置的產(chǎn)水流量信號自動調節(jié)超濾透過液泵的頻率，保證超濾產(chǎn)水流量恒定，避免超濾進出水壓差過大、產(chǎn)水量過高，導致膜的污染傾向過大。

當超濾裝置運行一段時間后，會有一些雜質黏附在膜表面，此時需要通過反沖洗將雜質沖出膜元件，使之恢復原有的過濾性能。為提高反洗效果，在反洗過程中同時采用空氣擦洗。超濾裝置采用定期反洗的辦法（根據(jù)調試確定最佳間隔時間），反洗水采用超濾的產(chǎn)水，反洗之后投入運行。每24 h（調試時根據(jù)水質確定最佳時間）進行1次化學增強反洗（EFM），即采用900mg／L的NaClO清洗膜表面，使之徹底恢復原有的過濾性能。

系統(tǒng)采用自動控制方式，所有運行、反洗、空氣擦洗和EFM均由程序控制，自動運行。

1.3 出水水質

循環(huán)水補充水水質要求見表1。

表1 循環(huán)水補充水水質要求

生物膜與浸沒式超濾的組合工藝產(chǎn)水水質要求。

（1）曝氣生物濾池氨氮質量濃度＜5mg／L。

（2）超濾系統(tǒng)出水水質：污染指數(shù)（SDI15）＜2（如圖1所示），濁度＜0.1NTU。

圖1 產(chǎn)水SDI15與時間的對應曲線

2 不同處理方法對比

某電廠用水水源為污水處理廠經(jīng)循環(huán)式活性污泥工藝（CAST）二級生化處理后的出水，設計出水水質達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級B標準。目前，污水處理廠收集的廢水基本來自城市生活污水，水質較簡單，隨著工業(yè)化發(fā)展，污水處理廠收集的廢水水質及水量存在不穩(wěn)定性，鑒于電廠對用水量及水質穩(wěn)定性的要求，需進行深度處理。

中水深度處理設計出力為400m3／h；采用膜生物反應器（MBR）法處理工藝；MBR出水作為電廠輔機循環(huán)冷卻水補充水和鍋爐補給水系統(tǒng)補充水。

從表2～表4可看出（廠用電價格按0.348元／（kW·h）計）：以污水處理廠再生水作為水源，采用生物膜與浸沒式超濾膜組合工藝，不僅可以應對高CODCr、高BOD5、高氨氮的污水，而且可以節(jié)省占地和運行費用，節(jié)約投資和能耗。

表2 主要技術參數(shù)對比

表3 投資對比

表4 每產(chǎn)1 t水的運行費用對比

3 技術優(yōu)勢

利用再生水作為水源，減少新鮮水的取用量，是行之有效的節(jié)水方式。采用生物膜與浸沒式超濾膜組合工藝的創(chuàng)新點如下。

（1）采用生物膜與浸沒式超濾膜組合工藝，可應對城市中水水質及負荷變化大的復雜情況，保證出水SDI15＜2，濁度＜0.1NTU。

（2）采用生物膜法，可保證氨氮低負荷（0.448 kg／（m3濾料·d））運行，氨氮質量濃度由35mg／L降到5mg／L，去除率為85%。

（3）工藝流程簡短，節(jié)約投資及占地。

（4）能耗低（1.1 kW·h／m3產(chǎn)水），運行費用低（0.55元／m3產(chǎn)水）。

4 結論

曝氣生物濾池和浸沒式超濾系統(tǒng)結合了有效的生物處理和膜分離工藝，可去除可生物降解的BOD5、氨氮、懸浮物以及一部分CODCr，產(chǎn)水滿足工業(yè)用水及輔機循環(huán)冷卻塔補水的要求。該組合工藝的應用，探明了一條城市污水深度處理的有效途徑，為工業(yè)用水開辟了第二淡水資源，節(jié)約了新鮮淡水。

［1］鄭俊.曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2002.

［2］DL／T 5068—2006火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程［S］.

（本文責編：劉芳）

TM 621.8

：B

：1674-1951（2015）05-0072-02

李宏秀（1974—），女，內蒙古呼和浩特人，高級工程師，從事膜技術應用及海水淡化設計工作（E-mail：lihx＠chec.com.cn）。

2014-12-01；

2015-03-01