DOW膜法水处理系统
1. 处理过程简介图1. 膜法水处理系统，第2系列
DOW膜法水处理系统
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1.1 预处理系统
预处理部分供应给纳滤系统最大水量为180,000m3/d(45.5MGD)，它由采用了ACTIFLO重力沉降器的一次絮凝沉降步骤、臭氧氧化和双层滤料过滤器(石英砂和无烟煤)所组成，采用的絮测剂为聚合氯化铝WAC HB，在水源污 染严重的季节再加入阴离子聚电介质，以便大幅度减少PAC的使用量。通过加入硫酸使凝絮时的pH值位于6.9，降低絮凝后水中溶解铝离子的含量。
1.2 保安滤器
预处理产水经过中间提升泵后进入了8台6μm保安滤器a，每台装有410支滤芯b，这些设计成完全自动反洗的保安滤器能够根据其出水所含>1.5μm颗粒的数量选择清洗频率，除了预处理部分出现故障之外，清洗频率一般为24～36小时之间。此外，还可对保安滤器进行周期性地化学清洗，以延长滤芯的使用寿命，一旦保安滤器水头损失达到约650mbar(10psi)时，控制系统就立即自动开始这种化学清洗。在这样的操作方式下，滤芯的设计使用寿命为5年。
设置保安滤器的目的是为了捕捉颗粒，这些颗粒有可能堵塞或损坏膜元件，一旦双介质过滤器的产水中含有过高的悬浮物质时，保安滤器的作用就象电气回路中的断路器一样，保护纳滤膜本体。保安滤器可以将>1.5μm的颗粒降低85%以上。
1.3 纳滤系统本体
该特大型膜法水处理系统使用了9,120支卷式纳滤膜元件c，每支压力容器装6支元件，共有1,520支压力容器，分成8个系列，每个系列进水量为860m3/h(3,700gpm)，每个系列均采用变频器驱动，根据原水水温的不同，所提供的膜进口压力变化范围为5～15bar(72～217psi)，通过在第三段浓水管线上设置的自动控制阀恒定系统的回收率为85%。
将每个系列膜元件构成4个支架，第一段含两个支架，每个支架安装54支压力容器，第二段含1个装有54支压力容器的支架，第三段为装有28支压力容器的1个支架。每个支架上的流量、进出口压力、压力损失和电导率均可单独测量，压力损失?L定义为每组支架上高压进口压力与高压出口压力之差。
图2：纳滤系列组成示意图
DOW纳滤系列组成示意图
a保安滤器由法国颇尔公司生产，Pall France, 3 rue des Gaudines, Boite Postale no5253, 78175 Saint Germain en Laye, France。
b保安滤器滤芯：Septra，由法国颇尔公司生产。
c美国陶氏化学公司全资子公司FilmTec公司卷式纳滤元件NF200 B-400
该特大型水处理系统所选用的膜元件是专为处理奥塞河水而设计的FilmTec卷式纳滤元件NF200 B-400，它允许 原水中的部分钙离子通过，但却能截留几乎所有的有机污染物。
1.4 后处理
在后处理部分，首先采用脱气塔脱除纳滤产水中的CO2，然后安装了5台辐射量为25毫焦耳/cm2的紫外反应器作为卫生保护措施，最后产水再经过投加NaOH进行水质pH调节，但无需添加其它矿物质。
2. 预处理和保安滤器性能
一年中河水水质随季节的变化范围相当大，不论进水浑浊度如何变化(8～60NTU之间)，均要求保证预处理在整个一年中出水稳定。图3表示絮凝剂PAC的投加量随进水浊度变化的变化趋势，以保证ACTIFLO重力沉降池出口浊度为1.1NTU作为控制絮凝剂投加量的运行参数指标，此时每毫升水中大于1.5μm的颗粒将大约小于5,000个。
图3：根据进水浊度投加到ACTIFLO沉降池的絮凝剂WAC HB量
DOW根据进水浊度投加到沉降池的絮凝剂量
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在ACTIFLO重力沉降池出口进行了初级臭氧氧化，它能将未经沉降除去的颗粒再次絮凝，然后在进入双介质滤器之前，再进行二次投加PAC，当其与臭氧氧化作用相结合时，就可制得非常高品质的预处理出水(表1)，这种二次絮凝剂的加入量为5～10g/m3，臭氧加入量为1g/m3，经双介质滤器过滤的出水采用在线铝离子分析a、颗粒b和浊度c实现了实时监控。
通过絮凝过程加酸调节进水pH值，能大幅度地下降可溶性的铝离子含量，这样也就减少了膜的污堵速率，预处理系统同时还能脱除30～60%的TOC的含量，图4表示预处理系统脱除了大约4log(10,000倍)的细菌含量。
表1 预处理系统平均水质，1999年9月至2000年11月
参数 进水 Actiflo出口 双介质滤器出口 保安滤器出口
与颗粒相关的参数
悬浮物SS(mg/L)
浊度(NTU)c
颗粒计数>1.5mm/ml
颗粒计数>0.5mm/ml
18.2
19.8
nm
nm
2.21
1.1
大约5,000
nm
nm
0.05
24.8
nm
nm
nm
3.8
7,987*
总铝离子(mg/L) nm nm < 20 nm
有机物：
TOC(mg C/L)
紫外(UV)吸收度(103/cm)
4.2
106.8
nm
nm
2.2
nm
2.2
37.1
* 大于0.5μm以上颗粒的计数变化范围5,000～12,000；nm：表示未进行测量。
图4 预处理系统对菌落总数脱除的影响
DOW预处理系统对菌落总数脱除的影响
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显然，保安滤器进水的颗粒含量很低(除了供水高峰期外)，浊度和铝含量也被降到极低，但正如图5所示那样，表现在纳滤膜进口的河水TOC含量变化很大。
图5 在系统进水和膜本体进口TOC的变化(mg C/L)
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