【摘 要】水是万物之源，人们生活的方方面面都离不开水的支撑。随着人们生活水平的逐渐提升，对于生活水质的要求越来越高，这就为水厂提出了更加严苛的要求，有必要采取措施不断提升出厂水的水质。本文结合某具体事例，详细介绍了大型浸没式超滤膜水厂的设计与运行情况，以及能够对超滤工艺在国内制水行业内的推广应用起到积极作用。
【关键词】超滤工艺；大型水厂；水质标准；设计运行
1 引言
某水厂建于1993年，当初的设计规模是10×104m3/d。水厂以水库中的水作为水源，其中水库中的水由江水引入，通过液氯、二氧化氯混合预氧化，混凝沉淀，砂滤以及液氯消毒等几项常规工艺进行处理，所生产的水其水质可以满足相关标准中的所有指标要求。后对该水厂进行了水质提标改造工程，在原有工艺基础上修建粉末活性炭投加系统以及浸没式超滤系统，通过新系统的投入使用，此工程改造后，出厂水水质标准得到显著提升。
2 改建工程工艺选择
水厂改造工程其工艺流程是在原有常规工艺的基础上增添了活性炭－超滤膜工艺，通过增加该工艺能够大幅度提升水厂水质标准。与现有净水工艺相比较而言，工艺构筑物以及管理点都变少，运行成本有所降低，可以实现高浓度含炭污泥的回流，使得絮凝效果更加显著，从而充分利用活性炭，减少制水成本，超滤膜组合工艺特点得到充分体现。
改建工程主要有下面三种处理工艺可供选择：
（1）常规处理（包含气浮）+ 双氧水 + 臭氧活性炭工艺，该工艺可以确保水质满足标准要求。
（2）混凝沉淀 + 双氧水+ 臭氧活性炭工艺 + 膜处理工艺。在臭氧活性炭工艺后面设置膜池，与第一种工艺相比能够使得出水水质得到进一步提升，确保出水浊度不超过0.01 NTU，没有微生物泄漏，具有较好的生物安全性，可以很好的控制溴酸盐的产生。
（3）混凝沉淀 + 浓缩污泥回流（此环节需要将粉末活性炭投入其中）+ 膜处理工艺。此方案适应性较好。由于原水低温低浊，通过浓缩污泥回流工艺可以显著改善絮凝与沉淀；没有投加臭氧防止产生溴酸盐以及其它臭氧副产物；因为原水浊度偏低，添加适量粉末活性炭可以获得高倍浓缩，得到去污染能力比较强的活性污泥以及生物粉末活性炭；此方案完全基于超滤膜来实现藻类以及微生物的去除。综合分析比较最终选择第三种工艺。
2 大型浸没式超滤膜水厂设计要点
2.1 合理确定膜的设计通量
通常选择膜经济通量的大约90%作为设计通量。针对已经达到设计负荷的老水厂进行改造时，那么膜池膜组最好是一次性配置同时适当留有余量；对于新建膜水厂最好是在满足现阶段供水要求的条件下每年增加膜组数量。本实例中设置有12个膜池，其中每个膜池的过滤面积大约为12600 m2，设置有6个膜组，其中每个膜组有2100 m2膜组件，通过离线化学进行清洗，降低了由于化学清洗而对膜池产水量造成的影响。
2.2 反洗废水再利用
在针对膜滤系统周期反冲洗时，会产生很多的废水，需要对这些废水实施定期排放。对于一座10×104m3/d的膜池，每天冲洗排放的水量大约在800～1200 m3。针对老水厂改造项目而言，因为在膜系统前已经设置有较好的预处理系统，因此进入膜池的污染物通常很少，膜池排水无需彻底排空。本实例中膜池排水量只有设计排水量的1/4，这样可以在很大程度上提升膜系统产水率。膜池反冲洗排水一般浊度都比较低，可以直接将其运送至配水井、水库或者废水调蓄池。
2.3 膜池总进水阀门的控制
实现超滤膜车间的全自动控制，将各种参数设定完成之后便可以自动运行，然而膜池总进水阀门通常容易被忽视。很多设计人员通常觉得设置该阀门的作用就是为了检修的时候使用。如果膜池进水量超过膜组产水量，那么多余的水就会溢流，这样可以确保膜池的安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但在具体运行的时候，膜前阀门另外一个作用就是实现进水量的调节。因为如果大型超滤系统一旦出现溢流，那么便会引起大面积的水资源浪费问题，因此在设计的时候应该可以使膜池前的阀门开启度和膜池的水位相关。一旦膜池出现溢流问题时，就应该及时调减进水阀门开启度；相反，如果进水量不足的时候就应该加大阀门开启度。
2.4 水质预警系统的建设
所谓水质预警系统指的就是将计算机技术、环境监测技术以及网络通信技术以将水质、环境管理实时在线监测集为一体，可以同步针对水质的污染因子实施实时在线监测，实现对污染物质总量的实时测控，一旦污染物浓度超过标准便会出现预警，并通过设置好的程序实现下一步操作的自动控制。此系统的主要构成部分有采配水单元、在线监测单元、预处理单元、数据采集传输单元、控制单元、远程监控单元等六大部分。本实例中已经建设完成水质预警系统，实现了1个水源水、2个管网水水质以及1个出厂水水质的在线监测，这样便可以实现从水源一直到用户的水质的实时监测，从根本上确保了本地区人民的饮用水安全。
3 大型浸没式超滤膜水厂运行要点
3.1 适当调整反冲洗周期
可以把膜的冲洗系统划分成两部分，其一就是通过气泡的剪切作用实现对膜丝的擦洗，其二就是通过清水实施反冲洗。冲洗强度：以膜池面积计，气冲强度大约在60 m3/(m2·h)；而水反冲强度大约为60 L/(m2·h)，针对每格膜池实施反洗的时间大约为120 s，首先进行曝气90 s，然后在进行气水反冲30 s。同时，还需要综合考虑季节以及水温因素对反冲洗周期进行调整。以本工程为例，在冬、春季反冲洗周期为5 h，而在夏、秋季反冲洗周期为8 h。
3.2 科学确定化学清洗周期
可以将化学清洗划分成在线以及离线清洗两种。针对膜组实施维护性清洗之后无法确保跨膜压差恢复至正常水平的时候就需要实施化学清洗，超滤膜进行化学清洗的周期通常在4～6个月范围内，选择的化学药剂种类一般有柠檬酸（或者盐酸）、次氯酸钠和氢氧化钠等。另一方面，需要结合具体情况来确定离线化学清洗周期，将跨膜压差作为重要的参考指标，如果跨膜压差一直维持在一定范围内，也就是长时间持续运行过程中并未导致跨膜压差过大（比如跨膜压差始终没有超过60 kPa），或者跨膜压差增长速度非常缓慢的时候，就不需要实施离线化学清洗。需要指出的是，经过化学清洗之后膜组抽吸泵的电流值与清洗之前相比降低大约15%左右，此数据表明进行化学清洗对于节约能源消耗具有重要作用。
3.3 膜前消毒剂的投加以及膜后消毒剂的改进
在超滤膜工艺中，有学者觉得在沉淀池出水进入超滤膜池之前就投放适量消毒剂，可以有效减缓膜污染，同时延长膜寿命，但实践表明，在膜池前投放消毒剂对于整个膜系统并没有明显影响。原因可以解释为：（1）为防止藻类的生长，在工艺前端就已经添加了二氧化氯和液氯实施灭菌除藻，因此沉淀池出水中藻类、颗粒物等有可能对超滤膜造成影响的物质含量已经非常低；（2）前端添加的消毒剂通常都是过量投放，所以沉淀池出水中已经包含了一定的消毒剂，因此再在膜池前投放消毒剂作用效果降低。为降低嗅味物质以及氯代副产物的产生，提升居民用水的口感，改善供水水质，该超滤水厂利用二氧化氯替换了液氯针对管网水实施消毒。长时间的实践检测表明，利用二氧化氯消毒引起的THMs与液氯消毒相比较而言，其含量要低10倍。通过二氧化氯对管网水以及出厂水实施消毒，比通过传统液氯进行消毒更能够保证饮用水的安全，其中在控制CODMn氨氮的时候，二氧化氯效果也比液氯好。
4 结语
在普通生活用水工艺的基础上修建粉末活性炭投加系统以及浸没式超滤系统，能够显著提升出厂水水质标准。本文结合某具体工程，针对大型超滤膜水厂的设计及运行进行了详细分析探讨，以及能够为我国其他水厂的建设运行提供一定的数据基础和实践经验，同时为超滤工艺在国内制水行业内的推广应用起到积极作用。
参考文献：
[1]罗敏.浸没式超滤膜在大型自来水厂的应用[C]//膜法市政水处理技术研讨会.2010.
[2]何光辉,李微.浸没式超滤膜水厂运行的优化探讨[J].建筑与环境,2010(4):152-154.
[3]王璐.浸没式超滤膜在某水厂的运行经验[J].城镇供水,2013(3):12-18.
论文作者:陈晓漫
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/11
标签：超滤膜论文; 水厂论文; 工艺论文; 水质论文; 活性炭论文; 消毒剂论文; 超滤论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;