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超滤替代

污水处理终端超滤替

综述

  在新的环保形式要求下,越来越多的污水处理需要提标,以满足更高的出水指标要求,例如出水满足地表四类水或准四类水,最基本的硬指标包括:(mg/L

  为了确保出水悬浮物能够达到5mg/L,很多用户选择了超滤膜工艺设备作为污水处理的终端,应该说出水指标很好,但是仍然避免不了超滤膜固有的不足,这就是堵塞与流量衰减,如果说勉强可以接受堵塞与定期更换膜组件的话,那流量衰减则难以接受,特别是日处理量在万吨以上规模城镇污水厂,流量衰减意味着有一部分水不达标,对于运营商来讲则影响收益,定期更换膜组件不可避免,对于小规模处理问题不大,但是规模越大则后期投入的更换费用越大,很可能挤压甚至消耗掉了利润空间,因此寻找流量不衰减,一次投资长期使用的工艺技术则是当务之急。北京一滴水的节能微滤技术一直关注此事,长期进行针对性研发攻关,终于有所突破,使得用户今后多了一种选择,而且很可能是非常务实的选择。

  如果说对于双膜法技改,主要是改善超滤膜预处理的话,那么对于污水处理采用超滤终端技改的首选方案是替代,也就是用深床微滤替代超滤

技术背景分析

  本文提出深床微滤替代超滤不能一概而论,是有一定条件和范围的,包括以下几个要点:

◎ 这里提到的深床微滤技术与设备,指的是北京市一滴水环保科技有限公司研发生产的节能微滤罐和配套技术,工艺,程序,技巧等综合技术系统。

◎ 这里提到的深床微滤不是膜的概念,仍然是不定型滤料,是多微孔的复合过滤材料。但是有别于传统的砂滤罐,已经较好解决了传统砂滤罐十二项不足之处,使其有了全新的技术定义和使用效果。

◎ 从过滤精度分析,深床微滤是相对精度,超滤膜是绝对精度,因此从这个意

义上讲,深床微滤不能够替代超滤膜,本文中的替代一词实际指的是出水效果。也就是当采用深床微滤也可以达到与超滤膜同样的出水效果时,适合以替代为优先选择。

◎ 更进一步分析,对于城镇污水处理一级A再提标,达到地表四类水或再生水,尤其是悬浮物要求达到5mg/L,本文的分析则更具有实际意义,因为城镇污水流量大,要求长期稳定运行,如果同样达标,则采用深床微滤具有明显的性价比,适合普及推广。

经济运行分析

对比内容

超滤膜工艺

一滴水深床过滤

备   注

设备厂房

需要

不需要

 

膜前过滤

需要

不需要

 

出水SS

12mg/L

15mg/L

地表四类水为5 mg/L

出水精度

不可调

可调整

可调整能降低运行费用

药剂清洗

需要

不需要

 

离线清洗

需要

不需要

 

流量衰减

1015%/每年

不衰减

100%保持设计流量

滤材更换

3年左右

有效寿命20

预装20年自然损耗量

运行费用

100%

5070%

电耗与维护费用

同比投资

100%

6070%

价格与工艺有关

进水SS

≤10mg/L

≤50mg/L

短时可以更高

占地情况

需要整块场地建设正规厂房

标准单元,多套设备并列

微滤设备可以露天任意摆放,充分利用边角余地。

 

以下取典型的现场案例进行分析:

某开发区城镇污水一级A提标至地表四类水,为了使SS达到5mg/L,终端采用了超滤膜组件,设计流量每天5万吨。工艺流程为:

生化---絮凝---气浮---机械过滤----超滤---产水

◎ 运行出水悬浮物稳定达标,维持在1—2mg/L

◎ 运行流量逐渐衰减,二年多逐渐下降到3.5万吨。

◎ 期间由于水质波动或气浮不稳定会导致机械过滤器(不锈钢网)堵塞。  

◎ 污水处理的原则是:够用为好,达标即可,由于受到运行成本的控制,一般不建议单方提高出水指标,因为这将导致运行成本增加,由于超滤膜的精度是固定的,因此不能根据需要而调整,达到1—2mg/L固然是好事,但是与SS达到5mg/L要求比,则过多增加了运行成本,本案例实际上也是普遍现象,流量小可以不关注,但是每天5万吨,10万吨则不得不考虑运行成本问题。

   污水处理是保本微利,需要处处精打细算,才能挖掘利润空间。

工艺路线分析

以一级A再提标至地表四类水典型工艺为例:

生化---絮凝---气浮---机械过滤----超滤---产水。

◎ 生化至絮凝阶段,会有部分活性污泥,微生物群体,微生物代谢物,他们都是水中粘性物质的一部分,然后进入到絮凝阶段,絮凝阶段目的在于化学除磷,这个阶段会添加聚氯或聚铁从而产生繁花,然后加入聚丙烯酰胺进行团聚长大,繁花是粘性物质,聚丙烯酰胺是粘性物质,微生物群体,微生物代谢物也是粘性物质,他们通过气浮会去除大部分悬浮物,运行好的气浮出水肉眼观察悬浮物已经很少,清澈透明,检测可以达到10---20mg/L

◎ 注意这个现象和指标:肉眼观察悬浮物已经很少,清澈透明,检测可以达到10---20mg/L既然清澈透明为何检测仍然是10---20mg/L呢?根据国标,悬浮物SS的检测方法是重量法,用0.45微米的膜片过滤后烘干,万分之一天平称量,因此尽管肉眼看着清澈透明,但是水中的微量胶体在烘干后仍然显示重量,四类水要求5mg/L的含义是:一升水的百万分之五,这就是技术瓶颈所在,也是污水提标的最后一公里。

◎ 问题在于面对10—20mg/L的水质,用什么工艺技术路线和设备,才能达到四类水要求的5mg/L?用砂滤吗?进出水差不多,难以稳定达标,关键是每天数万吨的流量,采用砂滤要消耗大量的反洗水和电耗,相比之下用超滤膜工艺并无道理,超滤膜精度可以在0.1—0.01微米,完全截留胶体,所以出水会稳定达标。

◎ 分析到这里可以看出,选择超滤膜的目的主要是截留胶体类细小悬浮物,但是膜组件又恰恰容易被胶体阻塞,下图是现场运行中的膜组件,可以看出,

原来白色的膜丝逐渐变成了黄色---深黄色---黑色,他们包裹在膜丝的周围,堵塞了膜孔,因而造成了流量下降。无论采用水洗,气洗或药剂清洗都难以完好如初。都难以100%回复膜通量,但是污水处理却要求:即要满足技术指标又要保持处理量。因此可以认为,选择膜工艺作为污水处理的终端,作为截留悬浮物的设备系统,完全可以使得出水悬浮物达标,但是难以满足长期稳定的水通量,而气洗,药剂清洗,离线清洗,定期更换膜组件都增加了运行成本。

◎ 如果说选择膜工艺是为了截留包括胶体类悬浮物,那么只要达标,只要有合适的性价比,尤其是既要达标还要保持水通量,用什么工艺都可以,包括膜工艺但是不限于膜工艺,既然传统砂滤不理想,那么有没有其他方式呢?这就是北京一滴水深床微滤研究的初衷。

◎ 如前所述,超滤是绝对精度,深床微滤是相对精度,从这个意义上将,深床微滤不能替代超滤,但是就类似上述污水提标终端来讲,就产水指标来比,深床微滤完全可以替代超滤,而且比超滤更有优势,更具性价比,例如深床微滤可以通过调整滤材颗粒直径和滤层高度,dadao 控制过滤精度,从而可以调整出水SS指标在用户要求的范围,例如:要求达到5mg/L,则深床微滤控制在小于3---4mg/L即可,这样比超滤可以降低运行费用。在实际运行中,深床微滤出水悬浮物SS最好指标可以达到0.9mg/LSDI(污染指数)可以达到小于4

实施案例

 以下是某工业园区日处理5万吨膜工艺终端技术改造情况。

第一步:技术交流

 用户提供运行情况和要求,供方现场考察后提出改造的技术方案,双方讨论修

改确认。

第二步:中试验证

 提出采用深床微滤替代超滤难以让人相信,尽管技术交流和原理探讨都认可,

但总是不放心,因为毕竟是大型膜系统,污水处理也会有一定的波动,因此一

滴水公司提供了一套中试设备现场运行测试。这是一套放在集装箱内的完整系

统,设备系统采用了了商品的最小规格,当需要增加流量时,仅需要并列模块设备或增加滤罐直径即可。设备系统24小时连续运行,送交第三方检测和用户

用户随时取样检测,各项参数均验证了技术方案的内容,用户最终同意实施技改

方案,采用一滴水深床微滤替代超滤。

 

第三步 工程实施

  由于用户流量继续衰减,为了尽快补足设计流量,因此首期技改规模定为日处

理水量2万吨,以后酌情全部替换超滤工艺。实施过程采用了应急工程方式,规

2万吨分为二个单元,每个单元为一万吨,一滴水公司提供了快速设置地基和

模块化设备系统,二个月完成安装工程。

深床微滤可以承受进水较大范围的波动,设计进水SS≤50 mg/L,但是即使来水


由于前一道工序(例如气浮)波动而导致较高悬浮物,例如100mg/L,出水认可

保持稳定,不会对设备造成破坏性影响,最后通过缩短反洗周期而化解。

关于投资风险

 为了规避投资风险,用户可以选择设备租赁或先租后买,或按照出水指标付费。

 

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