膜處理在水廠苦咸水深度處理工程中的應用研究

于建光　肖文星

摘 要：城市化發展與建設進程中，污水處理廠和水庫中存在苦咸水，人們應用膜處理方法研究苦咸水的脫鹽處理，并不斷加強對苦咸水的深度處理，以此凈化城市用水?；诖?，以膜處理工作作為研究對象，分析水庫水質測量標準和常見的凈水工藝，結合工藝實施情況探究膜處理在水廠苦咸水處理工程中的實踐應用。

關鍵詞：膜處理;水質測量;苦咸水深度處理

中圖分類號：X703文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0102-02

0 引言

以某地區水廠水庫作為本次水廠苦咸水膜處理工藝研究對象，水中含有大量氯化物，水廠工作人員采用雙膜法去除水質中的氯化物。經過對相關工藝流程與參數的設計和分析，結合最終膜處理效果，水中氯化物被有效去除，該工藝可以為其他水廠苦咸水深度處理提供參考，方便人們完善對水質的檢測，提高水質質量。

1 水庫水質測量指標

某地水庫原本用來進行農業灌溉和生態養魚，隨著城市化進程的加快和基礎設施調整，該水庫成為城市用水的專供水庫。但是當前水庫水質較差，已經受到污染，水體中氨氮和耗氧量較高，且水中氯化物含量高，是典型的苦咸水水體。從2018全年角度看待該水庫水質情況：1月份水質氨氮含量為0.08 mg/L，耗氧量為6.91 mg/L，氯化物含量為297.5 mg/L，pH值為8.75;6月份該水廠苦咸水中水質氨氮含量為0.13 mg/L，耗氧量為5.89 mg/L，氯化物含量為274.9 mg/L，pH值為8.61;12月份該水廠苦咸水中氨氮含量為0.59 mg/L，耗氧量為6.36 mg/L，氯化物含量為310.8 mg/L，pH值為8.71。通過以上數據研究得知，該水廠苦咸水中氯化物含量在提高，需要立即治理。

根據水廠水質實測情況，確定了該水廠苦咸水治理工程的有關水質進水和出水設計，并嚴格按照《生活飲用水衛生標準》進行方案制定。該項目中，要求進水的pH值在6～9.5，氨氮含量為1.0 mg/L以下，氯化物含量不能超過400 mg/L，耗氧量為5.0～8.0 mg/L即可。水廠出水時pH值為6.5～8.8，氨氮含量小于0.5 mg/L，氯化物為250 mg/L左右，耗氧量不能超過3.0 mg/L，特殊情況下可以小于5.0 mg/L[1]。

2 凈水工藝的選擇

關于水廠苦咸水處理工程的工藝選擇，明確該工程水源來自于該水庫，水源受到了污染，無論是耗氧量還是氯化物的指標都無法達到用水標準。人們不能直接將水用在生活飲用水，需要研究人員利用相關凈水工藝進行水質凈化。對此，以下幾點建議可供參考：

首先，去除水廠苦咸水中有機污染物和藻類。當前水庫耗氧量為5.65 mg/L左右，最高不會超過7.31 mg/L;氨氮含量0.05 mg/L，最高不超過1.9 mg/L，以上參數信息無法達到二級水質標準。水質污染處理時需要去除至少20%的耗氧量，只有這樣才能夠達到3 mg/L以下的耗氧量出水需求。要求有關人員對水廠苦咸水進行預處理，可以在取水泵房中加入高錳酸劑氧化劑，在夏季高溫時節加入氯，以此去除水廠苦咸水中的藻類物質。此外，還需要預留出活性炭，通過活性炭物質的吸附作用以備應急[2]。

其次，去除水廠苦咸水中的氯化物。當前水庫中原有的水質中氯化物含量很高，經過檢測得知該水庫水廠苦咸水中氯化物濃度基本處于274 mg/L左右，最高時已經達到了311 mg/L，屬于典型的苦咸水。居民飲用水標準中，水質內氯化物含量不能超過250 mg/L，可見該水廠的水質無法達到要求。為了降低水中氯化物成分，人們需要在常規處理工藝中加入膜處理單元。

最后，降低水廠苦咸水的pH值。經過2018年的水廠水質監測得知，原有的水廠水質pH值處于8.68左右，最高已經達到了9.08，pH值較高，呈現出堿性特點。對此，需要在水中加入酸性物質，以此實現酸和堿的平衡。本水廠苦咸水深度處理工程中應用濃硫酸，即在取水泵房內加入濃度為98%的濃硫酸。

3 膜處理在水廠苦咸水深度處理工程中的應用

結合該水廠苦咸水的水質特點分析，本次水廠苦咸水深度處理工程采用了膜處理工藝。結合相關處理技術，明確去除水廠苦咸水中氯化物的工藝有膜分離法，其中包含反滲透法和電滲析法，水廠選擇的為反滲透分離法。水廠苦咸水反滲透技術，指的是在飲用水中應用濾料和過濾裝置，將苦咸水中氯化物去除，即脫鹽淡化。該技術是近些年發展的水處理技術，尤為適合用于苦咸水深度處理。

3.1 膜處理工藝分析

反滲透分離法指的是以壓力作為推動力，帶動水廠苦咸水實現膜分離。該技術的特點主要如下：①系統可以將能耗全部集中在進水高壓泵;②反滲透法處理水廠苦咸水的處理率最高可以達到98%;③反滲透分離法處理裝置結構簡單，運行十分可靠，針對系統的維修與保養十分便利（如圖1）。

水廠苦咸水經過一級反滲透分離處理之后，從出水處檢測水質中氯化物的濃度，按照進水時400 mg/L氯化物濃度為標準，出水時氯化物濃度最低8 mg/L，最高20 mg/L。該水廠苦咸水深度處理項目針對水出廠后氯化物濃度指標為250 mg/L，因此一級反滲透分離處理時水量需要達到總體水量的40%。將常規方法處理的水和膜處理法出水相混合，水體在清水池中就能夠達到《生活飲用水衛生標準》要求。因此得知，該水廠苦咸水深度處理工程確定膜處理出水量為208 m³/d。為了滿足膜處理工藝要求，原廠苦咸水經過折板反應平流沉淀池和濾池常規處理方式后，還需要通過超濾裝置，將苦咸水中的懸浮物去除。

3.2 超濾單元

應用膜處理法進行水廠苦咸水深度處理時，需要使用袋式過濾器，以此防止有顆粒較大的懸浮物對UF膜孔產生堵塞，從而提高UF膜工作穩定性。針對超濾單元的設計，可以按照280 m³/h設計，一共設定了4套超濾單元。運行中為了保證系統正常工作，要求工作人員在固定時間范圍內沖洗系統，在超濾系統中設定反沖洗裝置，每經過1 h反沖洗超濾系統2 min，快沖1 min，然后切換進水方向，使超濾系統繼續工作。每相隔一個月需要對超濾系統化學清洗，需要提前準備出一套化學清洗系統。

經過實驗發現超濾系統的進水壓力為0.25 MPa，反沖洗壓力小于0.2 MPa，反沖洗的強度400 L/m²·h以內。超濾系統進水量為310 m³/h，產水量為280 m³/h，濃水量為30 m³/h，回收率可以達到90%[3]。

3.3 反滲透單元

進入反滲透膜之前，人們需要在系統裝置中加入阻垢劑與還原劑，以此防止濃水側存在結垢現象。同時需要保證進水處剩余氯化物含量0.1 mg/L以內，預留非氧化殺菌劑加藥口，以此防止水廠苦咸水處理系統在工作中對水質造成微生物污染。使用保安過濾器，防止有顆粒懸浮物對RO膜孔造成永久性堵塞現象，并在保安過濾器的幫助下提高RO膜運行穩定性。

反滲透單元設計時，可以按照210 m³/h設計，一共制定四套反滲透單元。每套反滲透系統停運的時候，要求工作人員將RO膜透過水沖洗，沖洗時間15 min即可，不宜時間過長，防止濃水長時間停留在RO膜表面處。要求設置一套專業沖洗裝置，每隔三個月對反滲透裝置化學沖洗一次，從而恢復RO膜的正常使用性能。除了設置一套沖洗裝置，還應該設置化學清洗裝置。

水廠苦咸水反滲透系統的進水壓力為1.4 MPa，進水量280 m³/h，產水量為210 m³/h，濃水量70 m³/h，回收率達到了75%。應用反滲透膜處理法對水廠苦咸水中氯化物的去除率能夠達到98%，原廠中水經過以及反滲透膜處理，出水的氯化物濃度同超濾單元相同，進水氯化物濃度為400 mg/L，出水氯化物濃度為8 mg/L，最高不超過20 mg/L。

4 水廠苦咸水深度膜處理工程應用效果分析

該水廠苦咸水給水膜處理工藝中，嚴格按照水庫水、取水泵房、折板反應平流沉淀池、氣水反沖洗濾池的過程進行苦咸水深度處理。其中60%水量進入到清水池，剩下40%水量進入到膜處理裝置中，即超濾單元和反滲透處理單元，經過處理之后，出水和常規處理水在清水池中混合，統一進入送水泵房。水廠苦咸水淡化裝置，利用了反滲透技術原理，綜合微電腦技術和機電一體化技術，將氯化物含量過高的苦咸水脫鹽淡化處理，使送水泵房中的水可以達到居民飲用水標準。用戶飲用水就是來自于送水泵房，此外，在水廠內需要增加加藥間，以防水體受到污染，使用藥劑及時處理。

經過處理后，該水廠苦咸水被有效治理。其中進水項目中，pH值為8.6左右，氨氮含量為0.05 mg/L左右，最高不超過1.0 mg/L，氯化物為273.9 mg/L，耗氧量為5.65 mg/L。出水項目中pH值為7.54，堿度在濃硫酸作用下有所下降;氨氮含量最高不超過0.3 mg/L;氯化物含量為177 mg/L，最高231 mg/L;耗氧量為1.68 mg/L，所有參數明顯下降。由此可見，本水廠苦咸水深度處理工程中，應用的膜處理工藝切實有效。

5 結語

總而言之，根據本文距離研究，通過水廠苦咸水深度處理實踐得知，超濾單元和反滲透單元的膜處理技術可以用于氯化物含量高的水質處理中。且膜處理工藝帶來的效果良好，得到的水純度高，可以將等離子雜質去除，將污染物和微生物去除，有效實現該工藝的應用價值。

參考文獻

[1] 柳盼.正滲透工藝在苦咸水處理和城市再生水深度處理中的應用研究[D].濟南：山東大學，2015.

[2] 宮喜君，呂穎，張晟瑀，等.苦咸水除鹽的低壓反滲透膜處理法[J].水處理技術，2016，39（8）：117-120+126.

[3] 陳曉安，王新華.膜處理在水廠苦咸水深度處理工程中的應用[J].中國給水排水，2019，25（16）：41-43.