Cấp thoát nước|Quy trình ngắn + Thông lượng cao + Màng gốm + Hoạt động ổn định

1.1 Kiểm tra nguồn nước

Nước thô cho thử nghiệm này được lấy từ một nhà máy nước lớn ở khu đô thị trung tâm đồng bằng sông Dương Tử. Nước thô từ hồ chứa Q của sông Dương Tử được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt và hồ chứa J của lưu vực hồ Thái Hồ được sử dụng làm nguồn nước khẩn cấp. Thời gian thử nghiệm kéo dài, với nhiệt độ nước mùa đông là 8-9 độ và nhiệt độ nước mùa hè là 30-33 độ . Chất lượng nước thô hàng ngày là nước cấp II-III và nguồn nước khẩn cấp nói chung là cấp III, với một số chỉ tiêu là cấp IV. Nước thô được sử dụng trong thí nghiệm này chủ yếu là nước thô sông Dương Tử theo thời gian thực.

1.2 Thiết bị thí nghiệm và thông số vận hành

(1) Nhà máy thí điểm. Tổ hợp tổng thể của nhà máy thí điểm chủ yếu bao gồm bể phản ứng keo tụ, bể màng phản ứng ghép màng gốm phẳng ozone, bể sản xuất nước đồng thời là bể chứa nước rửa ngược, phòng điều khiển thiết bị, phòng định lượng, van đường ống hệ thống và hệ thống điều khiển tự động. Hệ thống có diện tích 8 m2, cao 4,7 m và có công suất xử lý khoảng 60 m³/ngày. Các thành phần chính trong bể màng là thiết bị sục khí ozone, mô-đun màng gốm phẳng và cảm biến mức chất lỏng; Phòng thiết bị bao gồm các thiết bị như máy tạo ozone, máy bơm nước, máy bơm đầu vào, máy bơm rửa ngược, đồng hồ đo lưu lượng, máy thổi, cảm biến áp suất; Phòng định lượng bao gồm bơm định lượng chất keo tụ và bể định lượng, bơm định lượng và bể định lượng natri hypoclorit, bơm định lượng axit citric và bể định lượng; Hệ thống van đường ống bao gồm ống nước thô, ống nước sản xuất, ống rửa ngược, ống nước thải, ống tràn, v.v; Hệ thống tự điều khiển được hiển thị và vận hành bằng màn hình cảm ứng, được thiết kế bằng phần mềm cấu hình và được điều khiển bằng bộ điều khiển logic khả trình. Các thông số vận hành có thể được điều chỉnh và dữ liệu có thể được xuất trên bảng điều khiển.

(2) Quá trình chạy. Nước thô được bơm vào hệ thống, chất keo tụ được trộn nhanh và kỹ với nước thô dưới tác động của máy trộn trước khi vào bể phản ứng keo tụ. Sau đó, nó đi vào bể phản ứng ghép màng gốm tấm ozone từ đáy bể màng và nồng độ ozone trong bể được duy trì thông qua sục khí liên tục. Hệ thống áp dụng chế độ vận hành không liên tục, bao gồm lọc nước sản xuất, rửa ngược nước-không khí và lọc nước sản xuất với lượng xả hàng ngày. Nước lọc áp dụng phương pháp lọc dòng chảy không đổi, bộ điều khiển logic lập trình và van điều chỉnh tự động điều chỉnh độ mở van theo tốc độ dòng nước đã đặt để duy trì tốc độ dòng nước không đổi. Máy bơm nước sản xuất lọc nước ở bể màng về bể chứa nước sản xuất. Bể chứa nước sản xuất được trang bị ống tràn, nước thừa được xả qua tràn để duy trì mức chất lỏng của bể sản xuất và đảm bảo cung cấp nước rửa ngược.

(3) Thông số màng. Mô-đun màng gốm phẳng có kích thước bên ngoài là 310 mm × 650 mm × 2450 mm. Nó là một loại màng được sản xuất trong nước với lớp màng alpha alumina hình cầu dưới micron và lớp hỗ trợ có kích thước hạt bột là 5 μm. Mô-đun màng bao gồm 8 lớp, với lớp dưới cùng bao gồm tầng ozone và lớp sục khí đục lỗ, và 7 lớp trên cùng bao gồm lớp màng. Tổng diện tích màng hiệu dụng là 24 m 2 và mật độ lấp đầy màng gốm là 88,8 m 2 / m ³, cao hơn mật độ lấp đầy của dự án màng gốm nông nghiệp và nước uống hiện tại (<80 m ²/m ³). Each membrane element has a size of 540 mm × 250 mm × 6 mm, a membrane pore size of 0.08~0.12 μ m, a pure water flux of ≥ 1600 L/(m ² · h · bar), a membrane thickness of 20~30 μ m, and a flexural strength of ≥ 40 MPa.

(4) Điều kiện keo tụ. Bể keo tụ trong thí nghiệm này hỗ trợ hai điều kiện làm việc: "kết bông" và "kết bông vi mô".

Tạo bông: Nhôm sunfat 20 mg/L, thời gian keo tụ 30 phút, thêm vào giai đoạn đầu của bể keo tụ; Tạo bông vi mô: Nhôm sunfat 7,5 mg/L, thời gian keo tụ 15 phút, thêm vào giai đoạn 2 của bể keo tụ.

(5) Máy tạo ozon. Thí nghiệm có thể kiểm soát việc bổ sung ozone bằng cách mở và đóng thiết bị ozone. Sử dụng nguồn không khí, tốc độ dòng khí nạp được kiểm soát ở mức 12-15 L/phút, sản lượng ozone là 6 g/h và công suất tổng thể của máy là 180 W.

(6) Làm sạch và phục hồi màng. Quá trình rửa ngược của hệ thống màng gốm áp dụng phương pháp rửa ngược không khí-nước, nghĩa là màng được bơm bằng máy bơm nước rửa ngược từ bể sản xuất nước qua đường ống sản xuất nước và được bơm trở lại vào màng. Nước thấm ra khỏi bề mặt màng, cuốn trôi các chất bẩn trên bề mặt màng. Khí được cung cấp bởi quạt và bong bóng được thổi ra ngoài qua các ống sục khí đục lỗ để làm phẳng bề mặt màng. Tốc độ dòng chảy được thiết kế để rửa bằng nước là 300 LHM và tốc độ dòng chảy được thiết kế để rửa bằng không khí là 90 m ³/(m ² · h), với thời gian 30 giây và rửa ngược cứ sau 30 phút.

Để duy trì hoạt động ổn định lâu dài của màng gốm, việc vệ sinh bảo trì bằng hóa chất được sử dụng khi chênh lệch áp suất xuyên màng tăng lên 35 kPa và chu trình thử nghiệm kết thúc. Khi thời gian thử nghiệm liên tục dài (Mục 2.1, 2.3, 2.4), ngâm trong natri hypoclorit 1000 mg/L trong 24 giờ (nếu cần, rửa kỹ rồi ngâm trong axit xitric 1000 mg/L trong 24 giờ), rửa kỹ và dành cho chu kỳ thử nghiệm tiếp theo; Khi thời gian thử nghiệm liên tục trong vòng 1 ngày (Chương 2.2), hãy ngâm nó trong natri hypoclorit 500 mg/L trong 2 giờ, rửa sạch và đặt sang một bên cho chu kỳ thử nghiệm tiếp theo. Chỉ số để đánh giá độ sạch của việc làm sạch màng gốm là chênh lệch áp suất xuyên màng ban đầu không lớn hơn 15 kPa.

2.1 Hoạt động ổn định của quy trình thông lượng cao và ngắn

Thử nghiệm chu trình này được tiến hành vào mùa hè, với nhiệt độ nước thô và nước bể màng trên sông Dương Tử dao động từ 30.8 đến 31,6 độ. Thông lượng sản xuất nước màng là 100 LHM, và liều lượng chất keo tụ hiệu quả là 7,5 mg/L. Quy trình lọc màng keo tụ vi mô được áp dụng và quá trình rửa ngược không khí-nước được thực hiện cứ sau 30 phút. Độ đục đầu vào của bể màng là 8,94 ~ 13,53 NTU và độ đục của nước thải nhỏ hơn 0,05 NTU. Chênh lệch áp suất xuyên màng ban đầu là 13,02 kPa. Vào ngày thí nghiệm thứ 6, chênh lệch áp suất xuyên màng tăng lên 28,66 kPa và chu trình thử nghiệm kết thúc. Trong quá trình thí nghiệm, chênh lệch áp suất xuyên màng cho thấy xu hướng tăng tuyến tính và đồng đều theo thời gian chạy.

Kết quả thí nghiệm cho thấy màng gốm phẳng áp dụng quy trình lọc nước keo tụ vi mô + màng gốm cho nước thô sông Dương Tử, có độ ổn định vận hành tốt. Nó có thể hoạt động ít nhất 6 ngày mà không cần làm sạch bảo trì bằng hóa chất ở công suất cao 100 LHM và chênh lệch áp suất xuyên màng chỉ tăng 15,64 kPa, điều này khả thi đối với kỹ thuật.

Tốc độ sản xuất nước trong quá trình thử nghiệm chu trình trên đạt 94,6% đến 97,5% và độ ổn định của nước thải tốt.

2.2 Ảnh hưởng của điều kiện keo tụ đến chênh lệch áp suất xuyên màng

Thử nghiệm chu trình này được tiến hành vào mùa đông, với nhiệt độ nước hồ bơi có màng lọc là 8-9 độ . Thí nghiệm này so sánh quá trình lọc màng keo tụ và lọc màng keo tụ vi mô để tìm ra thông lượng tới hạn và lặp lại ba vòng liên tục. Theo hai quy trình khác nhau, năm thông số từ thông 60, 70, 80, 90 và 100 LHM đã được chọn cho thử nghiệm. Thông lượng thử nghiệm đầu tiên là 60 LHM và quá trình rửa ngược không khí-nước được thực hiện cứ sau 30 phút và thông lượng được tăng thêm một cấp cho đến khi đạt 100 LHM. Sự chênh lệch áp suất xuyên màng được ghi lại tương ứng.

Kết quả cho thấy chênh lệch áp suất xuyên màng tăng lên cùng với sự gia tăng của dòng màng, phù hợp với quy luật vận hành của sự tắc nghẽn màng. Không có điểm uốn từ thông rõ ràng trong phạm vi từ thông thử nghiệm của 60-100 LHM, nhưng mức tăng chênh lệch áp suất xuyên màng là lớn nhất khi từ thông tăng từ 60 LHM lên 70 LHM. Các nhóm thử nghiệm với thông lượng 60 và 70 LHM cho thấy chênh lệch áp suất xuyên màng lần lượt là 18,77 ~ 24,34 kPa và 21,63 ~ 32,06 kPa sau nửa giờ lọc màng trong điều kiện "kết tụ vi mô". Sau 30 phút lọc màng trong điều kiện "kết bông", chênh lệch áp suất xuyên màng lần lượt là 14,2 ~ 18,61 kPa và 18,49 ~ 25,20 kPa. Có thể thấy, khi thông lượng màng dưới 80 LHM, việc kéo dài thời gian keo tụ có lợi cho việc giảm chênh lệch áp suất xuyên màng vận hành, với mức giảm trung bình khoảng 5 kPa.

Khi thông lượng màng cao hơn 80 LHM, việc kéo dài thời gian keo tụ sẽ hạn chế khả năng cải thiện chênh lệch áp suất xuyên màng. Chênh lệch áp suất xuyên màng sau khi lọc màng trong nửa giờ trong điều kiện "kết tụ vi mô" và "kết bông" với dòng 100 LHM là 27.63-28.91 kPa và 26.77-28.49 kPa, tương ứng là những giá trị rất gần nhau. Khi thông lượng màng thấp, hiệu quả giảm nhẹ của lớp bánh lọc đối với sự tắc nghẽn màng là rất đáng kể. Khi thông lượng màng cao, việc tăng liều lượng chất keo tụ và kéo dài thời gian keo tụ ít ảnh hưởng đến việc kiểm soát tắc nghẽn màng. Người ta suy đoán rằng cả keo tụ vi mô và keo tụ đều có thể tạo thành lớp bánh lọc lỏng lẻo để giảm bớt tắc nghẽn màng. Nghiên cứu của Guo Jianning cho thấy chỉ cần hình thành những bông hoa phèn nhỏ là có thể bị màng gốm chặn lại. Do đó, với thông lượng cao 80-100 LHM, một quy trình lọc màng keo tụ vi mô ngắn đã được áp dụng làm quy trình tối ưu hóa cho thí nghiệm này, nhằm giảm liều lượng chất keo tụ một cách hợp lý và rút ngắn thời gian keo tụ, cung cấp tài liệu tham khảo kinh nghiệm cho các ứng dụng kỹ thuật.

2.3 Ảnh hưởng của tiền xử lý natri hypoclorit đến công nghệ vận hành quy trình ngắn

Thử nghiệm chu trình này được tiến hành vào mùa hè, với nhiệt độ nước hồ bơi có màng lọc là 31.5-340,3 độ . Thông lượng sản xuất nước là 100 LHM và liều lượng xử lý trước bằng natri hypoclorit là 0,5 mg/L. Quy trình lọc màng keo tụ vi mô natri hypochlorite được áp dụng và quá trình rửa ngược không khí-nước được thực hiện cứ sau 30 phút. Độ đục đầu vào của bể màng là 12.3-15,74 NTU và độ đục đầu ra nhỏ hơn 0,05 NTU. Chênh lệch áp suất xuyên màng ban đầu là 11,14 kPa và thử nghiệm kéo dài cho đến ngày thứ 4,6 (khoảng 110 giờ), khi chênh lệch áp suất xuyên màng tăng lên 33,54 kPa và chu trình thử nghiệm kết thúc.

Kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng xử lý trước bằng 0,5 mg/L natri hypochlorite, so với không xử lý trước, chỉ sử dụng quy trình lọc màng keo tụ vi mô thực sự rút ngắn chu trình làm sạch màng. Qua quan sát tại nơi thử nghiệm, người ta nhận thấy bề mặt màng sau khi rửa ngược có màu vàng nâu, các bông cặn có cảm giác dính và nước cô đặc có màu đen. Người ta suy đoán rằng khối bông dính là lớp gel bị ô nhiễm. Có thể natri hypoclorit ưu tiên kết hợp với các chất hữu cơ ưa nước, làm giảm tính ổn định trong nước, ảnh hưởng đến sự kết hợp giữa chất keo tụ và chất keo, các đại phân tử kỵ nước với điện âm và các hạt tạo thành các khối bông lỏng lẻo, giúp tăng cường độ bám dính của các hạt keo tụ trên bề mặt màng. , ảnh hưởng đến hiệu quả rửa ngược và rút ngắn chu trình làm sạch bảo trì. Đồng thời, không thể loại trừ natri hypochlorite có tác dụng diệt tảo và gây tổn thương tế bào trong nước thô. Polysaccharides, protein, axit humic và các chất khác được giải phóng và bám dính vào màng, có thể làm trầm trọng thêm tình trạng ô nhiễm màng. Tuy nhiên, do không thể khám phá thêm về hiện tượng này trong thí nghiệm này nên không thể suy đoán chính xác nguyên nhân của nó. Chỉ dựa trên các kết quả thực nghiệm hiện có, cần thận trọng khi sử dụng natri hypoclorit làm phương pháp tiền xử lý màng gốm khi sử dụng công nghệ quy trình ngắn.

Hình ảnh hiện trường trước và sau khi xử lý trước bằng natri hypoclorit

2.4 Ảnh hưởng của sự biến động độ đục của nước thô đến khả năng hoạt động ổn định của màng

2.4.1 Xử lý nước thô sinh hoạt bằng phương pháp keo tụ+lọc màng vi sinh (Hồ chứa Q sông Dương Tử)

Thí nghiệm chu trình này được tiến hành vào mùa đông, với dòng sản xuất nước là 100 LHM, sử dụng quy trình lọc màng keo tụ vi mô và tiến hành rửa ngược không khí-nước 30 phút một lần. Sau khi hoàn thành mỗi chu trình, việc vệ sinh bảo trì bằng hóa chất sẽ được thực hiện để chuyển sang chu kỳ tiếp theo. Ba vòng thử nghiệm liên tiếp được tiến hành. Trong ba vòng thử nghiệm, nhiệt độ nước thô duy trì tương đối ổn định ở mức (8,0 ± 1,2) độ; Độ pH rất ổn định ở mức 8,53 ± 0,23; Tuy nhiên, độ đục của nước thô biến động rất lớn: ở đợt thí nghiệm đầu tiên, độ đục của nước thô là (48,7 ± 3,9) NTU; Độ đục của nước thô ở đợt thí nghiệm thứ 2 là (14,47 ± 8) NTU; Độ đục của nước thô trong 5 ngày đầu của đợt thí nghiệm thứ 3 là (5,85 ± 1,43) NTU, hai ngày tiếp theo độ đục tăng đột ngột lên trên 30 NTU. Độ đục của nước tạo ra trong ba vòng thử nghiệm đều dưới 0,05 NTU. Chênh lệch áp suất xuyên màng ban đầu trong các vòng thử nghiệm thứ nhất, thứ hai và thứ ba lần lượt là 10,64, 11,07 và 10,37 kPa. Các thử nghiệm được tiến hành cho đến ngày thứ 5, 5 và 7, và chênh lệch áp suất xuyên màng tăng lên khoảng 35 kPa, đánh dấu sự kết thúc của thử nghiệm theo chu kỳ.

Kết quả thực nghiệm cho thấy mặc dù độ đục của nước thô thay đổi rất nhiều nhưng hoạt động của màng gốm phẳng tương đối ổn định và có thể chạy liên tục trong 5-7 ngày mà không cần làm sạch bảo trì bằng hóa chất ở dòng 100 LHM. Ở vòng thí nghiệm thứ ba, độ đục của nước thô là thấp nhất, độ dốc tăng chênh lệch áp suất xuyên màng là nhỏ nhất và có thể chạy liên tục trong 7 ngày, cho thấy độ đục của nước thô thấp có lợi cho việc kéo dài thời gian thí nghiệm. chu trình lọc của màng và phù hợp với quy luật ô nhiễm của màng.

2.4.2 Xử lý nước thô khẩn cấp bằng phương pháp lọc màng ozone vi keo tụ (hồ chứa J trong lưu vực hồ Taihu)

Thử nghiệm chu trình này được tiến hành vào mùa thu và mùa đông, trùng với thời điểm chuyển đổi khẩn cấp nước thô. So với nước thô Q, độ đục và chất hữu cơ của nước thô hồ chứa J tương đối cao hơn. Công nghệ Ozone đã được thêm vào thử nghiệm chu trình này. Thông lượng sản xuất nước là 100 LHM và nồng độ ozone được thêm vào là 0,5 mg/L. Quy trình lọc màng ozone tạo bông vi mô được áp dụng và quá trình rửa ngược không khí-nước được thực hiện 30 phút một lần. Sau khi hoàn thành mỗi chu trình, việc vệ sinh bảo trì bằng hóa chất sẽ được thực hiện để chuyển sang chu kỳ tiếp theo. Ba vòng thử nghiệm liên tiếp được tiến hành. Trong ba vòng thử nghiệm, có sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ nước của nước thô. Vòng đầu tiên có nhiệt độ nước là (18,75 ± 1.{33}}5) độ, vòng thứ hai có nhiệt độ nước là (11,05 ± 0,25) độ và vòng thứ ba có nhiệt độ nước là (8,05 ± 0,45) ) độ (không bao gồm nhiệt độ nước tăng đột ngột vào ngày cuối cùng); Độ pH rất ổn định ở mức (8,20 ± 0,14); Độ đục của nước thô biến động rất lớn: đợt thử nghiệm đầu tiên, độ đục của nước thô là (82,2 ± 8,8) NTU; Độ đục của nước thô ở đợt thí nghiệm thứ 2 là (119,35 ± 10,65) NTU; Độ đục của nước thô ở đợt thí nghiệm thứ 3 là (119,35 ± 10,65) NTU. Độ đục của nước tạo ra trong ba vòng thử nghiệm đều dưới 0,05 NTU. Chênh lệch áp suất xuyên màng ban đầu cho các vòng thử nghiệm thứ nhất, thứ hai và thứ ba lần lượt là 4,5, 10,08 và 12,88 kPa. Các thử nghiệm được tiến hành cho đến ngày thứ 7, 6 và 7, và chênh lệch áp suất xuyên màng tăng lên khoảng 35 kPa, đánh dấu sự kết thúc của thử nghiệm theo chu kỳ.

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng mặc dù độ đục của nước thô thay đổi rất nhiều, quy trình ozone kết hợp màng gốm phẳng có thể hoạt động liên tục trong 6-7 ngày mà không cần làm sạch bảo trì bằng hóa chất ở dòng 100 LHM, với độ ổn định vận hành tốt. Ngoài ra, trong thí nghiệm chu trình này, độ đục của nước thô cao hơn đáng kể so với nước thô hàng ngày ở phần 2.4.1 nhưng chu trình vận hành liên tục không bị ảnh hưởng, chứng tỏ quá trình màng gốm có thể thích ứng với độ đục cao. điều kiện. Do thời gian chuyển đổi nước thô ngắn nên nước thô khẩn cấp không phải là tiêu chuẩn và các thí nghiệm tiếp theo không thể lấy được nước thô khẩn cấp để nghiên cứu thêm. Kết quả nghiên cứu của Wang Hao và cộng sự cho thấy ozone làm thay đổi bản chất của chất hữu cơ trong nước, làm giảm sự hình thành lớp gel và khả năng hấp phụ của nó trên bề mặt màng. Ozone cũng có lợi cho quá trình oxy hóa tiếp xúc của các chất hữu cơ được hấp phụ trên bề mặt màng, làm cho nó được giải hấp và có tác dụng tốt trong việc giảm ô nhiễm màng.

2.5 Nghiên cứu về Hiệu quả Chất lượng Nước

Sử dụng quy trình lọc nước lọc bằng màng micro floc với dòng 100 LHM, màng gốm có thể kiểm soát độ đục dưới {{10}}.0 5 NTU và độ đục của nước sản xuất ổn định, đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia mới nhỏ hơn 1.0 NTU; Tỷ lệ loại bỏ CODMn là 49,9%, CODMn ổn định trong nước sản xuất đáp ứng yêu cầu của quy chuẩn quốc gia mới dưới 3 mg/L; Tỷ lệ loại bỏ ion sắt là 94,8%, độ ổn định của ion sắt trong nước sản xuất đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia mới là dưới {{20}},3 mg/L; Tỷ lệ loại bỏ ion nhôm là 89,8% và độ ổn định của ion nhôm trong nước sản xuất đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia mới là dưới 0,2 mg/L; Hàm lượng ion mangan trong nước thô tương đối thấp và đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia mới là dưới 0,1 mg/L. Quá trình màng gốm có thể làm giảm hơn nữa hàm lượng ion mangan trong nước thô từ 0,006 mg/L xuống 0,002 mg/L. Trong quy trình loại bỏ CODMn bằng màng gốm quy trình ngắn, mặc dù màng gốm không thể loại bỏ trực tiếp CODMn hòa tan, nhưng chúng có thể loại bỏ CODMn được hấp phụ và vận chuyển bởi các hạt vi mô này một cách hiệp đồng bằng cách chặn các hạt nhỏ, chất rắn lơ lửng và chất keo. Do đó, việc bổ sung chất đông tụ là một bước quan trọng, có thể cải thiện đáng kể khả năng loại bỏ chất hữu cơ của quy trình, giảm axit humic và axit fulvic, giảm tắc nghẽn màng và cải thiện hiệu quả rửa ngược. Tỷ lệ loại bỏ CODMn trong thí nghiệm này là 49,9%, điều này cũng có thể liên quan đến khả năng loại bỏ các hạt nhỏ 0,08-0,45 μm của màng gốm (việc phát hiện CODMn được thực hiện bằng màng lọc 0,45 μm tiền xử lý và kích thước lỗ màng gốm thử nghiệm là 0,08-0,12 μ m).

Lợi ích kinh tế luôn là vấn đề then chốt không thể tránh khỏi trong các ứng dụng màng và việc phân tích chi phí của hệ thống màng chủ yếu bao gồm chi phí khấu hao màng, chi phí điện năng, tiêu thụ thuốc, chi phí nhân công và các chi phí khác. Chúng tôi dự định tiến hành phân tích chi phí vòng đời đầy đủ của một quy trình duy nhất cho xưởng màng siêu lọc với quy mô 100000 m³/d, chủ yếu bao gồm màng gốm phẳng và màng hữu cơ chìm, với thời gian hoạt động là 20 năm. Xưởng màng siêu lọc bao gồm các bộ phận màng, công trình dân dụng bể màng, tự động hóa phân phối điện, hệ thống định lượng hóa chất, hệ thống xả nước và xả khí, bể thoát nước và bể thu hồi, tất cả đều sử dụng 12 bể màng lưới. Chi phí mua màng gốm phẳng được tính là 700 nhân dân tệ/m2, với dòng chảy màng là 80-100 LMH (thông lượng tính toán lấy giá trị nhỏ hơn) và tuổi thọ là 20 năm. Chi phí mua màng siêu lọc hữu cơ chìm được tính toán là 150 nhân dân tệ/m2, với dòng màng phổ quát là 25-30 LMH (thông lượng tính toán lấy giá trị nhỏ hơn) và tuổi thọ là 8 năm.

Kết quả cho thấy khi sử dụng công nghệ ngâm, tuổi thọ của màng gốm gấp 2-3 lần so với màng hữu cơ. Mặc dù tổng mức đầu tư xây dựng nhà xưởng màng sử dụng màng gốm phẳng làm quy trình chính cao hơn 15% so với màng hữu cơ ngâm nhưng tổng chi phí xử lý nước cho mỗi tấn màng gốm thực tế lại giảm 6% so với màng hữu cơ trên. thời gian hoạt động là 20-năm. Vì vậy, công nghệ màng gốm mang tính kinh tế trong điều kiện vận hành ổn định với công suất cao. Để nâng cao khả năng cạnh tranh của màng gốm phẳng hơn nữa, có thể thực hiện các biện pháp sau: ① Tối ưu hóa thiết kế cấu trúc của các thành phần màng để cải thiện mật độ đóng gói, không chỉ tiết kiệm đất mà còn giảm tiêu thụ hóa chất. ② Bằng cách phát triển quy trình chuẩn bị màng gốm, có thể tăng dòng chảy màng trong khi vẫn duy trì tần suất xả và rửa hóa chất bình thường. Tận dụng chất lượng nước đầu vào đa dạng của màng gốm, một công nghệ quy trình ngắn được áp dụng để rút ngắn quy trình của nhà máy nước.

(1) Vào mùa đông, sau khi hoàn thành quá trình rửa ngược thân hồ bơi, thân hồ bơi sẽ được làm trống. Màng ban đầu được ngâm trong nước tiếp xúc trực tiếp với không khí lạnh và sự chênh lệch nhiệt độ lớn có thể gây ra sự mất ổn định trong các kết nối của hệ thống màng. Các thành phần màng cần có biện pháp kiểm soát tương ứng đối với các điểm yếu do chênh lệch nhiệt độ.

(2) Duy trì độ chân không ổn định trong quá trình vận hành là chìa khóa cho sự vận hành ổn định của hệ thống. Nếu chân không bị hư hỏng và khí tích tụ trong đường ống, nhiều mối nguy hiểm có thể xảy ra: ① dễ tạo bọt khí cho bơm hút; ② Tắc nghẽn khí ở các lỗ màng trong quá trình rửa ngược; ③ Việc đo dữ liệu chênh lệch áp suất xuyên màng không chính xác trong quá trình vận hành dẫn đến rối loạn tín hiệu điều khiển rửa ngược và tắt máy.

(3) Thiết kế cấu trúc của các thành phần màng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện mật độ đóng gói và nâng cao hiệu suất lọc của màng gốm. Ví dụ, thiết kế sục khí và bố trí màng có tác dụng hiệp đồng tốt trong hoạt động ổn định của hệ thống.

(4) Trong quá trình vận hành bể màng gốm chìm cần chú ý che nắng, đặc biệt là vào mùa hè tảo bùng phát.

(1) Một thiết bị lọc nước xử lý ngắn bằng màng gốm phẳng phẳng keo tụ vi mô có quy mô 60 m³/d được sử dụng để xử lý nước thô sông Dương Tử. Nó có thể hoạt động ổn định trong điều kiện thông lượng cao 100 LHM, với chu kỳ làm sạch bảo trì khoảng 5-7 ngày. Điểm cuối chênh lệch áp suất xuyên màng có thể được kiểm soát trong phạm vi 35 kPa. Màng gốm kết hợp với quy trình ozone có thể được sử dụng để xử lý nước thô của hồ chứa J trong lưu vực Hồ Thái Hồ trong 6-7 ngày mà không cần làm sạch bảo trì bằng hóa chất với dòng chảy 100 LHM. Nghiên cứu cho thấy màng phẳng gốm có thể thích ứng với nước thô của sông Dương Tử và hồ chứa trong lưu vực hồ Thái Hồ, sự biến động của độ đục của nước thô ít ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của màng.

(2) Màng phẳng gốm keo tụ vi mô có thể kiểm soát độ đục của nước thải dưới 0.05 NTU, với tỷ lệ loại bỏ lần lượt là 49,9%, 94,8% và 89,8% đối với CODMn, ion sắt và ion nhôm. Các chỉ số nước thải này đáp ứng trực tiếp các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia mới về nước thải.

(3) Khi áp dụng quy trình ngắn của màng gốm phẳng keo tụ vi mô, natri hypoclorit phải được lựa chọn cẩn thận làm phương pháp tiền xử lý. Natri hypochlorite có thể làm trầm trọng thêm sự hình thành lớp gel và ảnh hưởng đến hiệu quả rửa ngược.

(4) Trong thời gian thí nghiệm kéo dài sáu tháng, không tìm thấy sự suy giảm sản lượng nước và sản lượng nước vẫn ổn định ở mức 95%. Nó có thể thích ứng với các điều kiện chuyển đổi nước thô khác nhau và có chất lượng nước thải tuyệt vời, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho ứng dụng màng gốm quy mô lớn trong kỹ thuật đô thị.

(5) Với chu kỳ hoạt động là 20-năm, tổng chi phí xử lý nước trên mỗi tấn màng gốm phẳng công suất cao thực sự thấp hơn 6% so với màng hữu cơ chìm, điều này rất kinh tế.

Việc ứng dụng công nghệ màng gốm trong thị trường nước uống thành phố quy mô lớn có những triển vọng chính sau:

(1) Dựa trên đặc điểm của màng gốm, khám phá các công nghệ xử lý ngắn phù hợp với màng gốm công suất cao nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của toàn bộ vòng đời.

(2) Cải thiện hiệu suất của màng gốm, tối ưu hóa phương pháp tải để nâng cao khả năng xử lý khối lượng tải thành phần đơn vị và đạt được thâm canh đất.

(3) Tối ưu hóa các thông số tiền xử lý và xả, chọn kích thước lỗ thích hợp, cải thiện độ mịn bề mặt màng, tính ưa nước và các phương pháp khác để giảm bớt tắc nghẽn màng gốm và giảm khó khăn khi vận hành.

(4) Nghiên cứu chuyên đề về tiêu chuẩn công nghệ cấp nước màng gốm sinh hoạt và kế hoạch vận hành, bảo trì.