TUF軟化系統(tǒng)由化學加藥預處理系統(tǒng)及TUF管式膜過濾系統(tǒng)兩個部分組成。

預處理系統(tǒng)

系統(tǒng)由化學加藥系統(tǒng)和兩級級反應池組成，在兩個反應槽內，根據(jù)工藝需要添加相應的化學藥劑，并對反應的pH值進行 控制，通過充分的機械攪拌使得藥劑和進水完全混合發(fā)生反應，經(jīng)過兩級反應后的含沉淀物的水溢流進入到管式膜的濃縮池。同時兩級反應池均配套有機械攪拌裝置，避免沉淀物沉入池底。

預處理化學加藥軟化的反應機理：

1) 軟化去除鈣、鎂：

溶解的鈣、鎂（硬度成分）與石灰、純堿反應生成碳酸鈣、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(fā)生反應生成了不溶物，即懸浮固體。

以上反應式中的石灰起到提供氫氧根的作用，但是會帶入鈣離子，這些帶入的鈣離子和水中已有的鈣離子都需要碳酸氫根與之反應形成沉淀，而水中現(xiàn)有的碳酸氫根多數(shù)情況下其當量濃度高于現(xiàn)有鈣離子濃度，卻又不足以在投加石灰的情況下沉淀所有的鈣離子，這就是為什么需要同時投加純堿的緣故。在傳統(tǒng)沉淀分離的軟化工藝中，由于固液分離效果相對不可靠，石灰投加的另一重要目的是目的在于充當混凝劑，起到增加污泥量、促進沉淀的作用。但是在管式膜進行固液分離的軟化工藝中則不同：由于管式膜高效可靠的固液分離界面，以及通過排泥可隨意控制的污泥濃度，使得石灰投加不再必需，也就是說液堿（偶爾水中堿度不足以沉淀自身鈣離子的情況下輔助投加純堿）軟化的加藥方式成為了另一種選擇。

后面對于石灰和液堿軟化的各自特點有較為詳細的描述。

2) 軟化除硅:

SiO2 + Mg(OH)2(s) --> Mg(HSiO3)2(s)

這里的反應比較復雜，可以理解為水中二氧化硅被軟化反應所生成的氫氧化鎂沉淀物所吸附，或者說發(fā)生了共沉淀反應，通過管式膜的高效固液分離，二氧化硅同時被除去。而在傳統(tǒng)沉淀工藝中，限于固液分離的效果，二氧化硅很少能被同時除去。

部分資料顯示，根據(jù)初始和 終硅的含量，為了有效的攜帶二氧化硅共沉淀，所需要的Mg離子濃度（mg/l）大約需要是二氧化硅濃度（mg/l）的2.5倍。不同的技術文獻有不同的比例數(shù)值，相信和很多其他影響因素有關，因此實際情況應根據(jù)燒杯實驗確定才 可靠。在水中現(xiàn)有的鎂離子不足以攜帶二氧化硅沉淀的情況下，就需要人工投加鎂鹽來促進除硅效果?？晒┻x擇的鎂鹽有氧化鎂和氯化鎂，前者一般廉價易得，但是不易操作，且反應較慢，需要一定溫度；后者則相對價格較高，但是因其易溶于水制成溶液，因此操作方便，反應迅速。

3) 除氟、鋇、鍶

以上三類都是常見于自然水體，同時對反滲透等除鹽濃縮設備有結垢風險的成分。在軟化反應的pH條件下，這三者都會同時形成各自的不溶物（氟化鈣、硫酸鋇、硫酸鍶等），并隨后被管式超濾膜有效截留除去。

預處理化學加藥類型的選擇：

（1） 使用石灰還是液堿？

石灰輔以純堿或液堿輔以純堿均可作為此類水源除硬的反應用藥劑，反應的目的都在于將水中的鈣、鎂離子生成各自的不溶物然后用管式膜除去，同時鋇、鍶、二氧化硅等也同樣除去。石灰相比于液堿來講比較廉價，但其問題是會帶進更多的鈣離子，需要等當量的碳酸根將其沉淀，如果水中已有的碳酸氫根+碳酸根濃度不足以將石灰?guī)淼拟}離子沉淀，則須另外投加純堿，而純堿的藥劑費用則相當高。液堿投加的話，則無須擔心帶入鈣離子，可是需要考慮的是另外一個問題：如果水中已有的碳酸氫根+碳酸根相對其鈣離子濃度過高的話，會出現(xiàn)堿度的剩余，這會導致后續(xù)pH回調時（為了后續(xù)處理的穩(wěn)定運行，pH回調到偏中性是必須的）會消耗過多的酸。

所以綜合分析，在大多數(shù)的水質條件下（碳酸氫根+碳酸根濃度略大于鈣離子濃度），采用石灰+液堿的復合堿性藥劑是更為合適的，其優(yōu)點有三個：

l 無需投加費用很高的純堿；

l 除去鈣硬度的同時， 大程度上消耗水中的碳酸氫根+碳酸根離子，不但減少后續(xù)pH回調時的酸消耗量，而且可改善RO產(chǎn)水的電導率（二氧化碳會更少）；

l 適度的增加污泥量，而不是像石灰工藝那樣大量增加；

當然，對于一些異常的水質（極低或極高的堿度成分）條件下，須根據(jù)實際情況來選擇合適的藥劑。例如有一些特別的高硬度水像脫硫廢水，幾乎不含有堿度，此時 佳加藥方式自然是只投加液堿，而不適合用石灰；另外有一些極高堿度的水源，此時也許即便全部的氫氧根都來自石灰，也不至于將水中的碳酸氫根+碳酸根消耗完畢，這種情況下投加液堿就沒有意義了。

（2） 是否需要投加鎂鹽？

鎂鹽（氯化鎂或氧化鎂）的投加目的在于以吸附作用和化學反應作用與水中的二氧化硅形成共沉淀物，多數(shù)情況下的自然水體經(jīng)等量濃縮之后，水中的鎂離子是足以沉淀二氧化硅的，但某些條件下可能需要補充鎂鹽以便除硅，注意補充鎂鹽的同時，需要添加等當量的堿（石灰或液堿）與這些鎂鹽反應。

比較典型的須補充鎂鹽的例子是主系統(tǒng)（除鹽水站）的預處理階段采用了離子交換軟化或石灰軟化法+沉淀池的工藝，這兩種情況下，鎂離子濃度都有所降低，然而二氧化硅則并未除去，導致處理后的水中含有的鎂離子不再足以沉淀自身的二氧化硅，需要額外投加。

TUF膜過濾系統(tǒng)

TUF系統(tǒng)由濃縮水池、超濾膜和其他配套設備組成。

濃縮水池可接收不斷被超濾膜濃縮的污水，保持污泥濃度達到 佳狀態(tài)。

管式超濾膜的結構是膜被澆鑄在多孔材料管的內部。含被過濾物質（固體）的水流透過膜后，再透過多孔支撐材料，進入產(chǎn)水側（水被凈化）。被膜截留的固體顆粒在水流的推動下，不會停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的沖刷作用，避免污染物在膜表面停留。

錯流式超濾作為過濾是為了達到非常好的出水水質代替?zhèn)鹘y(tǒng)的沉降或澄清工藝。超濾利用微孔的膜把廢水中的沉淀物分離出來。它不需要沉淀物粒徑足夠大和比重足夠大，所以當把物質從溶解狀態(tài)轉化為不溶狀態(tài)后，它是一種更有效的分離方法。

與普通的中空纖維超濾不同，TUF超濾膜可以承受很高的污泥濃度2~5%，和很高的pH值，在pH為14的條件下也能正常穩(wěn)定的工作。

1. TUF系統(tǒng)簡介

（1） 廢水直接進入調節(jié)池后再進入超濾系統(tǒng)。在 個反應池里，通常加入共沉劑。在多數(shù)情況下，共沉劑是一些形式的鐵或鈣。廢水再進入第二個反應池，利用NaOH或石灰將PH調高。對于軟化水處理系統(tǒng)， 個反應池添加熟石灰或堿加氯化鈣，第二個反應池則添加碳酸鈉或鎂鹽。來自第二個反應池的出水靠重力流到超濾的濃縮池里。這就開始了固體分離。來自濃縮池的水被泵提升到超濾膜組件。

（2） 利用錯流過濾技術，廢水中的污泥被高速打到膜管中間，然后回到濃水罐。澄清水或滲透水透過膜后進到 終PH調節(jié)系統(tǒng)。每通過膜一次，污泥就濃縮一點。為了阻止快速的堵塞或污堵膜要用氣和干凈的產(chǎn)水反洗。從而迫使膜孔內或膜表面的堵塞物回到污泥流里。

（3） 在濃縮池里安裝了一套液位計來控制超濾供給泵的啟和停。這個罐子的目的是保證被打到膜組件的水固體濃度在2-5%之間，固體的脫水是自動或手動的. 濃縮池的固體被用一個氣動隔膜泵打到污泥濃縮池或壓濾機。氣動隔膜泵的周期和頻率是自動控制的。有時，運行人員需要從濃水罐里取樣做一個簡單的沉降測試。這個測試的結果可能有時導致氣動隔膜泵的現(xiàn)場調節(jié)。此外，作為簡單的操作模式，也可不設氣動隔膜泵，而是由運行人員間歇地開啟濃縮槽底部排水閥，將多余的濃縮液排放；

（4） 產(chǎn)水流量連續(xù)監(jiān)測。如果運行人員觀察到流量低到預定值時，那么膜就需要化學清洗了。根據(jù)膜組件的排列布置，可以對全部或部分膜進行清洗。 每清洗一次需要幾個小時完成。在清洗操作時，運行人員需要手動開關閥門。酸性清洗液用來清洗無機污垢，NaClO用來去除有機物。在重新投入運行前，需要用新鮮水沖洗膜?；瘜W清洗罐和新鮮水罐以及循環(huán)泵是就地清洗系統(tǒng)的主要部分。

（5） 膜組件的產(chǎn)水在重力流的情況下流到 終PH調節(jié)系統(tǒng)。

（6） 管式 超濾膜系統(tǒng)包括固定架、反洗裝置、循環(huán)泵、就地清洗系統(tǒng)、清洗罐、氣動隔膜泵、電力控制、儀表、濃水罐和PLC控制。這個系統(tǒng)配齊了運行的所有管道、線纜和設備。

2. TUF工藝的技術優(yōu)勢

1) 不需沉淀和預過濾，可直接進行過濾實現(xiàn)固體顆粒和液體的分離，水中污染物不需要沉淀就能有效去除。

2) 可在高pH條件下持續(xù)運行（pH大于10），因此更能保證有效去除鈣鎂硅沉淀，和鍶、鋇等有結垢傾向的離子成分。

3) 如有必要，可通過壓濾機實現(xiàn)徹底的固液分離，固體微?？苫厥绽茫蓪⒐腆w廢棄物資源化。

4) 回收率接近100%（考慮配置壓濾機的情況下）。

5) 化學清洗藥品僅僅需要常規(guī)的無機酸、堿和氧化劑，沒有廢水排放限制。

6) 采用管式大流量錯流過濾，水流切向高速流過膜表面，在過濾的同時還有沖刷清潔膜表面的作用，污染物不易累積，膜面不易污染。

7) 適合過濾高濁度（50g/L）和污染物粒徑相近的料液。

8) 采用堅固的管式結構，和燒結法成膜，從原理上杜絕了斷絲泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。

9) 0.1um的 過濾孔徑，產(chǎn)水濁度<1NTU，可以有效的保護反滲透。

10) 豐富的使用經(jīng)驗，從上世紀70年代就開始被應用

11) 管式超濾膜專門針對廢水處理設計，具有出色的耐化學性和耐磨擦性。

3. TUF水槽及pH回調

TUF產(chǎn)水基本無壓，自留到PH回調槽，在此槽內添加酸將pH回調到大約7.5-8.0；同時，在PH回調槽內添加適量的NaHSO3以便除去水中殘留的余氯，以免影響后續(xù)的反滲透正常運行。