浸没式膜系统的设计及优化.doc

浸没式膜系统的设计与优化 【时间：2009-3-19】 ?? 【字体：大?中?小】??? 【打印】??? 【收藏】??? 【关闭】 摘要：膜技术，特别是低压浸没式中中空纤维膜，已成为当今水再生和再利用的主导领先技术；作为北京绿色奥运象征之一—清河奥林匹克废水再生工程就是必威体育精装版的典型例证。她成功地应用了具有代表性的先进ZW低压膜系统，处理80，000m3/天废水，并直接回用到奥运湖。 膜系统是高度集成的工程技术。需要丰富扎实的工程知识和经验进行设计优化。在早期，由于未能全面掌握膜及工艺集成优化，人们经受了许多挑战和教训，也获得了宝贵的开发高效可靠膜系统的经验。本文以清河工程为例探讨膜系统的近代发展及工艺设计优化中的三个关键因素—膜和通量的选择，系统集成优化及污堵控制以及对膜寿命和性能的影响。 经优化设计，清河使用六列ZW1000V3膜系列，全自动在线清洗和全部膜池排空工艺膜式。20多个月的运行进一步证明，优化的膜系统不仅性能高效可靠，而且能明显提高膜使用寿命，降低生命周期总成本。更重要的是，膜运行TMP和不可逆污堵比设计值低，即使进水TSS较低，膜系统仍然可去除高达80%的浊度和30%COD，从而在任何情况下系统都能可靠地为奥运提供高质量的产水。 一、膜法再生水技术与绿色奥运 ?? 水资源匮乏、节约用水、更严格的环保法律法规和人民生活质量的提高加速了我国发展深度水处理的研发与应用。 膜法水处理技术己成为世界先进的深度水处理的主流技术。近几年，我国开始将膜技术应用于再生水处理。与传统工艺相比，膜法水处理技术具有占地面积小、操作简便、易于扩容等优点，特别是其出水水质好而且稳定，经其处理的再生水可用于市政杂用、景观、工业补水等方面。 “绿色奥运”是北京奥运会的三大理念之一，作为绿色奥运的重要组成部分，北京建成了10座再生水厂，2007年利用再生水的规模已经达到4.8亿立方米。清河再生水厂是北京市规划的国内供水规模最大、采用了最先进的浸没式超滤技术的再生水厂，其再生水直接回用于奥运公园景观水体等，相当于每天节约50万人的日均用水。 本文将以奥运清河再生水厂的设计和运行维护为例，探讨膜法再生水系统的工艺设计和优化。 二、膜系统与废水再生和再利用 近几十年来，用于废水再生和再利用的膜技术在北美和欧洲得到迅速发展；当前中国水处理工业如同十多年前的北美和欧洲一样，正经历着相似的变革。更加突出的是，膜技术的创新更快，竞争更激烈。促使膜系统技术更成熟，成本大幅度降低，使膜处理技术变成广为关注的、经济实用的方法。 但是，膜技术在北美和欧洲的快速发展中也经受了许多挑战和教训!例如，由于早期膜制造及工程技术不够成熟，膜系统容易出现断裂，淤堵，污堵等许多问题，结果导致换膜频繁和系统运行不稳定!有时，即使膜系统可以运行，但是能耗高，化学品消耗高，而且需要经常仔细的维护。工程界曾经一度对膜系统在废水再生和再利用中的推广和应用相当谨慎。因此为了改进和加强膜系统的性能和可靠度，对膜系统进行了大量的技术工程优化研究，积累了大量成功的经验。 在考虑25年的生命周期成本时，膜系统和传统系统以及不同的膜系统之间存在着巨大的差别；膜系统的生命周期总成本更多取决于长期运行成本-膜更换成本及能耗。当合适的膜知识和必威体育精装版的膜系统集成的工程经验不能被恰当的应用到膜的制造、系统的设计和优化中时，业主就会面临极大的投资和运行风险。例如，选择恰当的高质量膜，且经过优化的膜系统的生命周期可以长达十年甚至更长；相反，差质量的膜系统的生命周期短至三年甚至更短。在25年的运行周期内，作为系统的主要部分，膜更换成本可以有三倍多的差别!另外，工程效果差的膜系统还有能耗和化学品消耗高以及维护频繁的弊端。 因此，基于以往成功的工程优化经验来对膜系统进行优化非常重要。无容置疑，北美和欧洲的经验对中国的水处理工业将有着重要的参考价值!? 用于废水再生和再利用的膜系统有三种类型：1)从外向内中空纤维膜，2)从内向外中空纤维膜，3)平板膜。平面图见图1。 ????? 在不同的应用中，这三种膜各有优缺点，表1总结了它们的主要特性。 最近对于全球已知的膜装置统计表明，已安装的浸没式中空纤维膜日总处理能力超过了2000ML/天，超过了其他膜系统总处理能力的两倍。这清楚地表明了低压浸没式中空纤维滤膜的优势已经使它正在成为废水再生应用中的领导者。 三、浸没式中空纤维膜系统的设计和优化 膜系统的设计优化受许多因素影响，本文将集中关注有着重大影响的三个关键因素：膜和膜通量选择，系统设计和优化，以及膜污堵控制。 1、膜和膜通量选择 膜元件，作为膜系统的核心，直接决定其性能和可靠性。选择最适合应用目的的膜元件是开发一个优化膜系统的基础。 在浸没式中空纤维膜的应用中，膜丝经受到很强的冲击应力，膜丝断裂通常是限制其成功应用，特别