TUF軟化系統由化學加藥預處理系統及TUF管式膜過濾系統兩個部分組成。

預處理系統

系(xi)統(tong)由化(hua)(hua)學(xue)加藥(yao)(yao)系(xi)統(tong)和兩級級反(fan)(fan)應(ying)(ying)池組(zu)成，在兩個反(fan)(fan)應(ying)(ying)槽(cao)內，根據工藝需要添(tian)加相應(ying)(ying)的(de)化(hua)(hua)學(xue)藥(yao)(yao)劑，并(bing)對反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)pH值進行 控制，通過充分的(de)機(ji)械(xie)攪(jiao)拌(ban)(ban)使得(de)藥(yao)(yao)劑和進水完(wan)全混合發(fa)生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，經過兩級反(fan)(fan)應(ying)(ying)后的(de)含沉淀(dian)物(wu)的(de)水溢流進入(ru)到管式膜(mo)的(de)濃縮(suo)池。同(tong)時兩級反(fan)(fan)應(ying)(ying)池均配套有機(ji)械(xie)攪(jiao)拌(ban)(ban)裝置，避免沉淀(dian)物(wu)沉入(ru)池底。

預處理(li)化(hua)(hua)學加(jia)藥軟化(hua)(hua)的(de)反(fan)應(ying)機理(li)：

1) 軟(ruan)化去除鈣、鎂：

溶解的鈣、鎂（硬度成(cheng)(cheng)分）與石灰、純堿(jian)反(fan)應生成(cheng)(cheng)碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀:

        Ca(HCO3)2  + Ca(OH)2  --> 2CaCO3 (s)

        MgCl2 + Ca(OH)2 + Na2 CO3  -->  2CaCO3 (s) + 2NaCl+  Mg(OH)2(s)

這里 “s”表示發生反應生成了不溶物，即懸(xuan)浮固體(ti)。

以(yi)上反應式中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)石(shi)(shi)灰(hui)起到(dao)提供氫(qing)氧根的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，但(dan)是會帶(dai)入鈣(gai)離(li)子(zi)，這(zhe)些帶(dai)入的(de)(de)(de)鈣(gai)離(li)子(zi)和水(shui)中(zhong)(zhong)已有(you)的(de)(de)(de)鈣(gai)離(li)子(zi)都需要碳酸(suan)氫(qing)根與之反應形成沉淀，而水(shui)中(zhong)(zhong)現有(you)的(de)(de)(de)碳酸(suan)氫(qing)根多數情(qing)況(kuang)下(xia)(xia)其當量(liang)濃(nong)度(du)高于現有(you)鈣(gai)離(li)子(zi)濃(nong)度(du)，卻又(you)不足以(yi)在投(tou)(tou)加(jia)石(shi)(shi)灰(hui)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia)沉淀所(suo)有(you)的(de)(de)(de)鈣(gai)離(li)子(zi)，這(zhe)就(jiu)是為什么(me)需要同(tong)時投(tou)(tou)加(jia)純堿(jian)(jian)的(de)(de)(de)緣故(gu)。在傳統(tong)沉淀分(fen)離(li)的(de)(de)(de)軟(ruan)(ruan)化工(gong)(gong)藝中(zhong)(zhong)，由于固(gu)液分(fen)離(li)效果(guo)相對不可靠(kao)(kao)，石(shi)(shi)灰(hui)投(tou)(tou)加(jia)的(de)(de)(de)另一重要目(mu)的(de)(de)(de)是目(mu)的(de)(de)(de)在于充當混(hun)凝(ning)劑，起到(dao)增加(jia)污泥量(liang)、促進沉淀的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。但(dan)是在管式膜(mo)(mo)進行固(gu)液分(fen)離(li)的(de)(de)(de)軟(ruan)(ruan)化工(gong)(gong)藝中(zhong)(zhong)則不同(tong)：由于管式膜(mo)(mo)高效可靠(kao)(kao)的(de)(de)(de)固(gu)液分(fen)離(li)界面(mian)，以(yi)及(ji)通過排泥可隨意控制的(de)(de)(de)污泥濃(nong)度(du)，使得石(shi)(shi)灰(hui)投(tou)(tou)加(jia)不再必需，也就(jiu)是說液堿(jian)(jian)（偶爾水(shui)中(zhong)(zhong)堿(jian)(jian)度(du)不足以(yi)沉淀自身鈣(gai)離(li)子(zi)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia)輔(fu)助投(tou)(tou)加(jia)純堿(jian)(jian)）軟(ruan)(ruan)化的(de)(de)(de)加(jia)藥方式成為了另一種選擇。

后(hou)面對于石(shi)灰和液堿軟化的(de)各(ge)自特點有較為詳(xiang)細的(de)描述。

2) 軟(ruan)化除硅(gui):

SiO2 + Mg(OH)2(s) --> Mg(HSiO3)2(s)

這里(li)的(de)反應比(bi)較復雜，可以理解(jie)為水中(zhong)二氧化硅(gui)被(bei)軟化反應所生(sheng)成的(de)氫氧化鎂沉淀(dian)物所吸附，或(huo)者(zhe)說發(fa)生(sheng)了共沉淀(dian)反應，通過管(guan)式膜的(de)高效(xiao)固(gu)(gu)液(ye)分離，二氧化硅(gui)同時(shi)被(bei)除(chu)去。而(er)在傳統沉淀(dian)工藝中(zhong)，限于固(gu)(gu)液(ye)分離的(de)效(xiao)果，二氧化硅(gui)很少能被(bei)同時(shi)除(chu)去。

部分資料(liao)顯示(shi)，根(gen)據初(chu)始和最終硅的含(han)量(liang)，為了有效的攜(xie)帶二(er)氧化(hua)硅共沉淀，所需(xu)要的Mg離子(zi)(zi)濃度(du)(du)（mg/l）大約需(xu)要是(shi)(shi)(shi)二(er)氧化(hua)硅濃度(du)(du)（mg/l）的2.5倍。不(bu)同(tong)的技(ji)術文獻有不(bu)同(tong)的比例數值(zhi)，相信和很多其他(ta)影響因(yin)素有關，因(yin)此實(shi)際情(qing)況應根(gen)據燒杯實(shi)驗確定才最可靠(kao)。在(zai)水(shui)中現有的鎂離子(zi)(zi)不(bu)足以(yi)攜(xie)帶二(er)氧化(hua)硅沉淀的情(qing)況下，就需(xu)要人工(gong)投加鎂鹽來促進(jin)除硅效果。可供(gong)選擇的鎂鹽有氧化(hua)鎂和氯化(hua)鎂，前者一般廉價易得，但是(shi)(shi)(shi)不(bu)易操作，且反應較慢，需(xu)要一定溫度(du)(du)；后者則相對價格較高，但是(shi)(shi)(shi)因(yin)其易溶于(yu)水(shui)制(zhi)成溶液(ye)，因(yin)此操作方便(bian)，反應迅速(su)。

3) 除氟(fu)、鋇、鍶

以上三類(lei)都(dou)是常見于自(zi)然水體，同時對反滲透等除(chu)鹽濃縮(suo)設備有(you)結垢風險的成分。在軟化反應的pH條件下，這(zhe)三者都(dou)會同時形成各自(zi)的不溶物（氟化鈣(gai)、硫(liu)酸(suan)鋇、硫(liu)酸(suan)鍶等），并隨后(hou)被管式超濾膜(mo)有(you)效截(jie)留除(chu)去(qu)。

預處(chu)理化(hua)學加(jia)藥(yao)類型的選擇：

（1） 使用石灰還是液堿？

石灰(hui)輔(fu)以(yi)純堿(jian)或液堿(jian)輔(fu)以(yi)純堿(jian)均(jun)可(ke)作為此(ci)類(lei)水(shui)源(yuan)除(chu)硬的(de)(de)(de)反應用(yong)藥(yao)劑，反應的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)都在于將水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鈣(gai)、鎂(mei)離子生成各自的(de)(de)(de)不(bu)溶(rong)物然后用(yong)管式膜除(chu)去，同時鋇、鍶、二(er)氧化硅等(deng)(deng)也同樣(yang)除(chu)去。石灰(hui)相(xiang)比于液堿(jian)來(lai)講比較廉價，但(dan)其問題(ti)是會帶進更(geng)多的(de)(de)(de)鈣(gai)離子，需要(yao)等(deng)(deng)當(dang)量(liang)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)根(gen)將其沉淀，如(ru)果水(shui)中(zhong)(zhong)已有的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)氫(qing)根(gen)+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)根(gen)濃度(du)不(bu)足以(yi)將石灰(hui)帶來(lai)的(de)(de)(de)鈣(gai)離子沉淀，則須(xu)另外(wai)投加(jia)(jia)純堿(jian)，而(er)純堿(jian)的(de)(de)(de)藥(yao)劑費用(yong)則相(xiang)當(dang)高。液堿(jian)投加(jia)(jia)的(de)(de)(de)話(hua)，則無須(xu)擔心帶入鈣(gai)離子，可(ke)是需要(yao)考慮的(de)(de)(de)是另外(wai)一個問題(ti)：如(ru)果水(shui)中(zhong)(zhong)已有的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)氫(qing)根(gen)+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)根(gen)相(xiang)對其鈣(gai)離子濃度(du)過高的(de)(de)(de)話(hua)，會出現堿(jian)度(du)的(de)(de)(de)剩余，這會導致后續(xu)pH回調時（為了后續(xu)處理的(de)(de)(de)穩定運行，pH回調到(dao)偏中(zhong)(zhong)性(xing)是必須(xu)的(de)(de)(de)）會消耗過多的(de)(de)(de)酸(suan)(suan)。

所(suo)以(yi)綜合分析，在大(da)多數(shu)的水質(zhi)條件下(xia)（碳(tan)酸氫(qing)根(gen)+碳(tan)酸根(gen)濃度略大(da)于鈣離子濃度），采用石灰+液堿的復合堿性藥(yao)劑是更為(wei)合適的，其優點(dian)有三個：

l 無(wu)需投加費用很(hen)高的純堿；

l 除(chu)去鈣硬度的(de)(de)同時， 上消(xiao)耗水中的(de)(de)碳酸(suan)(suan)(suan)氫根+碳酸(suan)(suan)(suan)根離(li)子，不(bu)但減少后續pH回調時的(de)(de)酸(suan)(suan)(suan)消(xiao)耗量，而(er)且可改(gai)善(shan)RO產水的(de)(de)電導率（二氧(yang)化碳會更少）；

l 適度(du)的增加污泥量，而不(bu)是像石(shi)灰工藝(yi)那樣大量增加；

當然，對于一些異常的(de)水(shui)質（極(ji)低或極(ji)高的(de)堿(jian)度成分(fen)）條件下(xia)，須根(gen)據實(shi)際情(qing)況來選擇合適的(de)藥劑。例如(ru)有(you)(you)一些特別(bie)的(de)高硬度水(shui)像(xiang)脫硫廢水(shui)，幾乎不(bu)(bu)含(han)有(you)(you)堿(jian)度，此(ci)(ci)時(shi) 加(jia)藥方式自(zi)然是只(zhi)投加(jia)液堿(jian)，而不(bu)(bu)適合用石灰(hui)；另外有(you)(you)一些極(ji)高堿(jian)度的(de)水(shui)源，此(ci)(ci)時(shi)也許即(ji)便全部的(de)氫(qing)氧根(gen)都來自(zi)石灰(hui)，也不(bu)(bu)至于將水(shui)中的(de)碳酸氫(qing)根(gen)+碳酸根(gen)消耗完畢，這種情(qing)況下(xia)投加(jia)液堿(jian)就(jiu)沒有(you)(you)意義了。

（2） 是(shi)否需要投加鎂鹽？

鎂(mei)(mei)鹽(yan)（氯化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)或氧化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)）的(de)投加(jia)目的(de)在于以吸附(fu)作用和化(hua)(hua)(hua)學反(fan)應(ying)作用與水中(zhong)的(de)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)硅(gui)形成共沉淀物(wu)，多數情況下的(de)自然水體(ti)經等(deng)量濃縮之后，水中(zhong)的(de)鎂(mei)(mei)離(li)子是足(zu)以沉淀二(er)氧化(hua)(hua)(hua)硅(gui)的(de)，但某些條件下可能需(xu)要補充鎂(mei)(mei)鹽(yan)以便除硅(gui)，注(zhu)意(yi)補充鎂(mei)(mei)鹽(yan)的(de)同時，需(xu)要添(tian)加(jia)等(deng)當量的(de)堿（石(shi)灰或液堿）與這(zhe)些鎂(mei)(mei)鹽(yan)反(fan)應(ying)。

比較典型的(de)須補(bu)充(chong)鎂(mei)鹽(yan)的(de)例(li)子是主(zhu)系(xi)統（除鹽(yan)水站(zhan)）的(de)預處理(li)階(jie)段(duan)采用了(le)離子交換軟(ruan)化(hua)或(huo)石灰軟(ruan)化(hua)法(fa)+沉(chen)淀池(chi)的(de)工藝，這(zhe)兩種情況下，鎂(mei)離子濃(nong)度都有所(suo)降低(di)，然而二(er)氧(yang)化(hua)硅則并未除去，導(dao)致處理(li)后(hou)的(de)水中含有的(de)鎂(mei)離子不(bu)再足以沉(chen)淀自身(shen)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)硅，需(xu)要額外投加(jia)。

TUF膜過濾系統

TUF系統由濃(nong)縮水池(chi)、超濾膜和其他(ta)配(pei)套(tao)設備組成。

濃縮(suo)水池可(ke)接收不斷被超(chao)濾膜濃縮(suo)的污水，保(bao)持(chi)污泥濃度達到(dao) 狀態。

管式超濾膜(mo)的結構是(shi)(shi)膜(mo)被澆鑄在(zai)多孔材(cai)料管的內部。含被過(guo)濾物(wu)質(zhi)（固體(ti)）的水流透過(guo)膜(mo)后(hou)，再(zai)透過(guo)多孔支(zhi)撐(cheng)材(cai)料，進入產水側（水被凈化）。被膜(mo)截(jie)留的固體(ti)顆粒在(zai)水流的推(tui)動下，不會停(ting)留在(zai)膜(mo)的表面(mian)，而是(shi)(shi)在(zai)膜(mo)表面(mian)起到(dao)一定的沖刷作用，避(bi)免污染物(wu)在(zai)膜(mo)表面(mian)停(ting)留。

錯流式超(chao)濾作(zuo)為(wei)過濾是為(wei)了達到非(fei)常(chang)好的出水(shui)水(shui)質(zhi)(zhi)代替傳統的沉降或澄清(qing)工藝(yi)。超(chao)濾利用微孔的膜把廢水(shui)中的沉淀物(wu)分(fen)離出來。它不(bu)(bu)需要沉淀物(wu)粒徑足(zu)夠(gou)大和比重足(zu)夠(gou)大，所以當把物(wu)質(zhi)(zhi)從溶解(jie)狀態(tai)轉化為(wei)不(bu)(bu)溶狀態(tai)后(hou)，它是一種更有效的分(fen)離方法。

與普通(tong)的中空(kong)纖維超(chao)濾不(bu)同(tong)，TUF超(chao)濾膜可(ke)以承(cheng)受(shou)很高的污泥濃度2~5%，和很高的pH值，在pH為14的條件下也(ye)能正常穩定的工作。

1. TUF系統(tong)簡介(jie)

（1） 廢(fei)水直接進(jin)入調節(jie)池后再進(jin)入超濾(lv)系(xi)統。在(zai) 個(ge)反(fan)應(ying)池里(li)，通常加入共沉劑。在(zai)多數情況下，共沉劑是一些(xie)形式(shi)的鐵或(huo)鈣。廢(fei)水再進(jin)入第(di)二(er)個(ge)反(fan)應(ying)池，利用NaOH或(huo)石(shi)灰將PH調高。對于(yu)軟化(hua)水處理系(xi)統， 個(ge)反(fan)應(ying)池添(tian)加熟(shu)石(shi)灰或(huo)堿加氯化(hua)鈣，第(di)二(er)個(ge)反(fan)應(ying)池則添(tian)加碳酸鈉或(huo)鎂鹽。來(lai)自第(di)二(er)個(ge)反(fan)應(ying)池的出(chu)水靠重力流到(dao)超濾(lv)的濃縮池里(li)。這就(jiu)開始了固體分離。來(lai)自濃縮池的水被泵提升到(dao)超濾(lv)膜組(zu)件(jian)。

（2） 利用(yong)錯流過濾技術，廢水中的(de)(de)污(wu)泥被高速(su)打到(dao)膜管中間，然后(hou)回(hui)到(dao)濃(nong)水罐(guan)。澄清水或滲透水透過膜后(hou)進到(dao)最終(zhong)PH調節系(xi)統。每(mei)通過膜一次，污(wu)泥就濃(nong)縮一點。為了阻止快速(su)的(de)(de)堵(du)塞(sai)或污(wu)堵(du)膜要(yao)用(yong)氣和干凈(jing)的(de)(de)產水反洗(xi)。從(cong)而(er)迫使(shi)膜孔內或膜表(biao)面的(de)(de)堵(du)塞(sai)物(wu)回(hui)到(dao)污(wu)泥流里。

（3） 在濃(nong)縮池里(li)安裝了一(yi)套液(ye)位計(ji)來控(kong)制超濾供給(gei)泵的(de)(de)(de)啟和停。這(zhe)個罐子的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)保證被(bei)打到膜(mo)組(zu)件的(de)(de)(de)水(shui)(shui)固(gu)體濃(nong)度在2-5%之(zhi)間(jian)，固(gu)體的(de)(de)(de)脫水(shui)(shui)是(shi)(shi)自動(dong)或手動(dong)的(de)(de)(de). 濃(nong)縮池的(de)(de)(de)固(gu)體被(bei)用一(yi)個氣動(dong)隔(ge)膜(mo)泵打到污(wu)泥濃(nong)縮池或壓(ya)濾機(ji)。氣動(dong)隔(ge)膜(mo)泵的(de)(de)(de)周期和頻率是(shi)(shi)自動(dong)控(kong)制的(de)(de)(de)。有(you)時，運行人員需要(yao)從濃(nong)水(shui)(shui)罐里(li)取樣做一(yi)個簡單的(de)(de)(de)沉降測(ce)試(shi)(shi)。這(zhe)個測(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)(de)結(jie)果可能有(you)時導致氣動(dong)隔(ge)膜(mo)泵的(de)(de)(de)現場調節(jie)。此外，作為簡單的(de)(de)(de)操作模(mo)式，也可不(bu)設氣動(dong)隔(ge)膜(mo)泵，而是(shi)(shi)由(you)運行人員間(jian)歇地開啟濃(nong)縮槽底部排水(shui)(shui)閥，將(jiang)多余(yu)的(de)(de)(de)濃(nong)縮液(ye)排放；

（4） 產水流量連續監測。如果(guo)運行(xing)(xing)人(ren)員觀察到(dao)流量低到(dao)預定(ding)值(zhi)時(shi)，那(nei)么膜就(jiu)需(xu)要(yao)(yao)化(hua)(hua)學清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)了(le)。根據膜組件的排(pai)列布(bu)置，可(ke)以(yi)對全部(bu)或部(bu)分膜進行(xing)(xing)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)。 每清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)一次需(xu)要(yao)(yao)幾個(ge)小時(shi)完(wan)成。在清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)操作(zuo)時(shi)，運行(xing)(xing)人(ren)員需(xu)要(yao)(yao)手動開關閥門(men)。酸(suan)性(xing)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)液用(yong)來(lai)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)無(wu)機污垢，NaClO用(yong)來(lai)去除有機物。在重新(xin)投入運行(xing)(xing)前，需(xu)要(yao)(yao)用(yong)新(xin)鮮水沖洗(xi)膜。化(hua)(hua)學清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)罐(guan)和新(xin)鮮水罐(guan)以(yi)及循環泵(beng)是就(jiu)地清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)系統的主要(yao)(yao)部(bu)分。

（5） 膜組件的產水(shui)在重力流(liu)的情(qing)況(kuang)下流(liu)到最終PH調(diao)節系統(tong)。

（6） 管(guan)式 超(chao)濾(lv)膜系統(tong)包括(kuo)固定架、反洗(xi)裝置、循環泵、就地清洗(xi)系統(tong)、清洗(xi)罐、氣(qi)動隔(ge)膜泵、電力控制、儀表、濃水罐和(he)PLC控制。這(zhe)個系統(tong)配齊(qi)了(le)運行的所有管(guan)道、線纜和(he)設(she)備。

2. TUF工藝的技術優(you)勢

1) 不(bu)需(xu)沉淀和預過(guo)濾，可直(zhi)接進行(xing)過(guo)濾實(shi)現固(gu)體顆粒和液體的(de)分(fen)離，水(shui)中污染物不(bu)需(xu)要沉淀就能有效去除。

2) 可在高pH條件下持續運(yun)行(xing)（pH大(da)于(yu)10），因此更能保證有效去除鈣鎂硅(gui)沉淀，和鍶、鋇等(deng)有結垢傾向的(de)離子成分。

3) 如(ru)有必要，可(ke)(ke)通過(guo)壓濾(lv)機實(shi)現徹(che)底(di)的固(gu)液分(fen)離，固(gu)體微粒可(ke)(ke)回收利用，可(ke)(ke)將固(gu)體廢棄物資源(yuan)化。

4) 回(hui)收率接(jie)近(jin)100%（考(kao)慮配(pei)置壓濾機的情況(kuang)下）。

5) 化學清洗藥(yao)品僅(jin)僅(jin)需要(yao)常(chang)規的無機酸、堿和氧化劑，沒有廢(fei)水排(pai)放限制。

6) 采用管(guan)式(shi)大流(liu)量錯流(liu)過(guo)濾，水(shui)流(liu)切向高(gao)速流(liu)過(guo)膜(mo)表面(mian)，在過(guo)濾的同時(shi)還(huan)有沖(chong)刷(shua)清潔膜(mo)表面(mian)的作(zuo)用，污染(ran)物不(bu)易累積，膜(mo)面(mian)不(bu)易污染(ran)。

7) 適合過濾高(gao)濁度（50g/L）和(he)污染物粒(li)徑相近的料液。

8) 采用堅固的管式結構，和(he)燒結法成膜(mo)，從原(yuan)理上杜(du)絕(jue)了(le)斷(duan)絲(si)泄漏現(xian)象(xiang)的發(fa)生。

9) 0.1um的 過濾孔徑，產水濁(zhuo)度<1NTU，可以(yi)有(you)效的保護反(fan)滲透。

10) 豐(feng)富的使用經驗(yan)，從上世紀70年代就開始被(bei)應用

11) 管(guan)式(shi)超濾膜專門針對(dui)廢水處理設計(ji)，具有出色的耐(nai)化學性和耐(nai)磨擦性。

3. TUF水槽及pH回調

TUF產水基本無壓，自(zi)留(liu)(liu)到(dao)PH回調(diao)槽，在此槽內添(tian)加(jia)酸將(jiang)pH回調(diao)到(dao)大約7.5-8.0；同時，在PH回調(diao)槽內添(tian)加(jia)適量的NaHSO3以便除去(qu)水中殘留(liu)(liu)的余氯(lv)，以免影響后續的反滲透(tou)正常(chang)運行。