生物膜与浸没式超滤膜组合工艺的应用

李宏秀

（中国华电工程（集团）有限公司，北京 100160）

生物膜与浸没式超滤膜组合工艺的应用

李宏秀

（中国华电工程（集团）有限公司，北京 100160）

以再生水作为循环水补水的水源，可采用生物膜与浸没式超滤的组合工艺作为深度处理工艺，产水满足循环水补水和锅炉补给水的水质要求。与其他处理技术相比，具有占地小、节约能耗等优点，可为缺水地区电厂提供借鉴。

再生水；生物膜；浸没式超滤膜

0 引言

采用生物膜与浸没式超滤的组合工艺作为再生水深度处理工艺，开辟第二淡水资源，是电厂节水的一项新任务。再生水是城市稳定的淡水资源，污水再生利用减少了电厂对自然水的需求量，消减了对水环境的污染负荷，减弱了对水自然循环的干扰，是维持健康水循环不可缺少的措施。在缺水地区（如新疆），再生水的应用是解决水荒的有利可行之策，是保护水资源和使水资源“增值”的有效途径。

1 再生水深度处理新工艺

1.1 生物膜与浸没式超滤膜组合工艺流程

某污水处理厂出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。出水水质不稳定，氨氮及悬浮物质量浓度超标。

再生水（污水处理厂出水）引入电厂，依次经曝气生物滤池（生物膜法）、自清洗过滤器、浸没式超滤处理后，出水满足循环水补水和锅炉补给水水质要求。

具体流程为：再生水→调节池→污水升压泵→曝气生物滤池→缓冲水池→超滤水泵→浸没式超滤膜池→透过液泵→清水池→清水泵→下级用户。

采用的曝气生物滤池和浸没式超滤系统结合了生物处理和膜分离工艺，可以去除可生物降解的5日生化需氧量（BOD5）、氨氮、悬浮物以及一部分化学需氧量（CODCr）。原水通过原水升压泵经生水加热器加热后送至曝气生物反应池的配水渠，然后经过自清洗过滤器后进入曝气生物滤池。滤池产水送入缓冲水池，经泵提升后进入超滤膜池。超滤产水送入水箱，一部分作为循环水补充水，一部分作为锅炉补给水水源。

1.2 主要技术说明

1.2.1 曝气生物滤池

曝气生物滤池采用陶粒生物滤池，其技术特征是在床体内充填由特殊黏土烧制而成的球形陶粒填料，陶粒具有巨大的比表面积，能附着大量的生物。水流形式为上向流，滤料深度达3～4m，处理效果非常好，出水水质稳定。由于采用特殊的反冲洗和配水方式，操作更加简便。

曝气生物滤池为钢筋混凝土结构，方形，处理水量为420m3／h。单格曝气生物滤池面积为35m2，共6格，总面积为210m2。垫层高度为0.3m，填料高度为3.0m，滤料上水深0.6m，布水布气室高1.4 m，淹没高度为1.0 m，超高0.5 m，池总深度为6.0m。

系统正常运行时启动工艺曝气风机，每格滤池对应1台工艺曝气风机。滤池运行一定时间后，陶粒滤料需要反洗时，即可停止该格滤池运行，通过水反洗和空气擦洗，使之恢复原有性能。当其中一格滤池反洗时，其他格滤池仍正常运行，保证后续设备的正常运行。

生物滤池的运行分为两个过程：过滤过程和反冲洗过程。

（1）过滤过程。为了保证每格滤池的均匀配水，生物滤池的进水采用渠道配水。经过配水后，污水分别从滤池底部进入每格生物滤池，通过滤头后再经过滤料层从上部出水。

（2）反冲洗过程。滤池的反冲洗过程全部为自动控制。反冲洗水和反冲洗气从滤池底部分别进入，经过一系列的反冲洗程序后，反冲洗排水渠道与每格滤池连接口的气动阀开启，反冲洗排水从渠道内排出。

1.2.2 浸没式超滤

浸没式超滤采用聚偏氟乙烯（PVDF）膜材质，耐酸、碱、氧化剂且抗污染的能力强，尤其适用于污水处理系统。该膜组件在膜产品水侧（中空纤维丝的内中心通道）抽吸产生负压，使原水从中空纤维丝的外部透过膜丝进入中空纤维中心通道成为产品水，而悬浮物、胶体等杂质被膜元件截留，并通过反洗去除。

系统共设3列过滤单元，每列膜过滤单元分别装在膜池内。每列膜过滤单元的实际净产水量为120m3／h，总出力可达360m3／h。系统运行通量为35 L／（m2·h），具有充分的余量，完全可以保证设计年限内膜元件正常运行和合理的清洗周期。

系统按每运行1 250 s反洗1次，每次反洗60 s进行设计，实际运行调试时可根据水质情况调整运行时间（30～60 min），运行几个过滤周期后进行排污。

超滤装置采用恒流控制，即根据每套超滤装置的产水流量信号自动调节超滤透过液泵的频率，保证超滤产水流量恒定，避免超滤进出水压差过大、产水量过高，导致膜的污染倾向过大。

当超滤装置运行一段时间后，会有一些杂质黏附在膜表面，此时需要通过反冲洗将杂质冲出膜元件，使之恢复原有的过滤性能。为提高反洗效果，在反洗过程中同时采用空气擦洗。超滤装置采用定期反洗的办法（根据调试确定最佳间隔时间），反洗水采用超滤的产水，反洗之后投入运行。每24 h（调试时根据水质确定最佳时间）进行1次化学增强反洗（EFM），即采用900mg／L的NaClO清洗膜表面，使之彻底恢复原有的过滤性能。

系统采用自动控制方式，所有运行、反洗、空气擦洗和EFM均由程序控制，自动运行。

1.3 出水水质

循环水补充水水质要求见表1。

表1 循环水补充水水质要求

生物膜与浸没式超滤的组合工艺产水水质要求。

（1）曝气生物滤池氨氮质量浓度＜5mg／L。

（2）超滤系统出水水质：污染指数（SDI15）＜2（如图1所示），浊度＜0.1NTU。

图1 产水SDI15与时间的对应曲线

2 不同处理方法对比

某电厂用水水源为污水处理厂经循环式活性污泥工艺（CAST）二级生化处理后的出水，设计出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准。目前，污水处理厂收集的废水基本来自城市生活污水，水质较简单，随着工业化发展，污水处理厂收集的废水水质及水量存在不稳定性，鉴于电厂对用水量及水质稳定性的要求，需进行深度处理。

中水深度处理设计出力为400m3／h；采用膜生物反应器（MBR）法处理工艺；MBR出水作为电厂辅机循环冷却水补充水和锅炉补给水系统补充水。

从表2～表4可看出（厂用电价格按0.348元／（kW·h）计）：以污水处理厂再生水作为水源，采用生物膜与浸没式超滤膜组合工艺，不仅可以应对高CODCr、高BOD5、高氨氮的污水，而且可以节省占地和运行费用，节约投资和能耗。

表2 主要技术参数对比

表3 投资对比

表4 每产1 t水的运行费用对比

3 技术优势

利用再生水作为水源，减少新鲜水的取用量，是行之有效的节水方式。采用生物膜与浸没式超滤膜组合工艺的创新点如下。

（1）采用生物膜与浸没式超滤膜组合工艺，可应对城市中水水质及负荷变化大的复杂情况，保证出水SDI15＜2，浊度＜0.1NTU。

（2）采用生物膜法，可保证氨氮低负荷（0.448 kg／（m3滤料·d））运行，氨氮质量浓度由35mg／L降到5mg／L，去除率为85%。

（3）工艺流程简短，节约投资及占地。

（4）能耗低（1.1 kW·h／m3产水），运行费用低（0.55元／m3产水）。

4 结论

曝气生物滤池和浸没式超滤系统结合了有效的生物处理和膜分离工艺，可去除可生物降解的BOD5、氨氮、悬浮物以及一部分CODCr，产水满足工业用水及辅机循环冷却塔补水的要求。该组合工艺的应用，探明了一条城市污水深度处理的有效途径，为工业用水开辟了第二淡水资源，节约了新鲜淡水。

［1］郑俊.曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［2］DL／T 5068—2006火力发电厂化学设计技术规程［S］.

（本文责编：刘芳）

TM 621.8

：B

：1674-1951（2015）05-0072-02

李宏秀（1974—），女，内蒙古呼和浩特人，高级工程师，从事膜技术应用及海水淡化设计工作（E-mail：lihx＠chec.com.cn）。

2014-12-01；

2015-03-01