李健，陳雙星
（天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠，天津 300457）

　　提　要：介紹了天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠污水再生利用工程的前期工作、工程建設(shè)、運(yùn)行管理以及規(guī)劃、配套政策和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的基本情況，并系統(tǒng)地介紹了萬(wàn)噸級(jí)“雙膜法”污水再生利用工程的運(yùn)行成本情況，簡(jiǎn)要地介紹通過(guò)引進(jìn)-消化-吸收研制出的兩臺(tái)單機(jī)2 500m³/d的PVDF微濾膜裝置的情況。
　　關(guān)鍵詞：污水再生利用工程；可行性研究；中間試驗(yàn)；工程；運(yùn)行管理；規(guī)劃；配套政策；成本分析；設(shè)備研發(fā)

1 工程的前期工作

1.1 背景情況：
　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市缺水問(wèn)題尤為突出。當(dāng)前相當(dāng)部分城市水資源短缺，城市缺水范圍不斷擴(kuò)大，缺水程度日趨嚴(yán)重，許多城市已受到水資源短缺的嚴(yán)重威脅。
　　天津市是嚴(yán)重缺水的城市之一，人均水資源占有量?jī)H為160m³，是全國(guó)人均占有量的1/15，位居全國(guó)各省市之末，已經(jīng)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素之一。天津開(kāi)發(fā)區(qū)政府歷來(lái)重視環(huán)境保護(hù)和水資源綜合利用工作。開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠自1999年12月投入調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)至2000年5月調(diào)試工作結(jié)束，運(yùn)行情況良好，為開(kāi)發(fā)區(qū)解決污水污染，改善投資環(huán)境起到極為重要的作用，緩解了渤海灣流域污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀。同時(shí)對(duì)二級(jí)處理出水進(jìn)行再生利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　通常情況下，城市污水處理廠二級(jí)處理出水，在經(jīng)過(guò)常規(guī)深度處理工藝后是可以滿足相關(guān)再生水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于天津開(kāi)發(fā)區(qū)地處渤海之濱，在原來(lái)鹽堿灘上填土墊地開(kāi)發(fā)建設(shè)而成，地質(zhì)條件差，地下水位高，排水管網(wǎng)不可避免的滲入地下苦咸水。盡管采用了“切、堵、截、分流”等工程措施，最大限度減少高含鹽量水的流入，可是污水處理廠的進(jìn)水中氯化物和全鹽量濃度仍然很高。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與系統(tǒng)分析，在實(shí)施下水道的“切、堵、截”等工程措施以后，天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水氯離子和全鹽量旱季分別為1 220 mg/L和2290mg/L；雨季分別為2550mg/L和5075mg/L。
　　這樣，經(jīng)過(guò)污水處理廠二級(jí)處理的出水經(jīng)常規(guī)方法很難進(jìn)行再生利用，只有對(duì)污水處理廠出水采用深度脫鹽處理，才能使處理后的水質(zhì)滿足未來(lái)再生水用戶的水質(zhì)要求。因此，本工程項(xiàng)目的核心技術(shù)是脫鹽工藝。脫鹽工藝在技術(shù)上是否可行，經(jīng)濟(jì)上是否合理，將決定或直接制約天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水再生利用工程的實(shí)施。
1.2 污水再生處理工藝的確定
　　脫鹽水處理達(dá)到商品化和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模僅限于幾種方法：低溫蒸餾、多級(jí)閃蒸、壓氣蒸餾、離子交換、電滲析和反滲透等方法，其它方法實(shí)際應(yīng)用較少。蒸餾方法主要適用于以海水為原水的熱力發(fā)電廠，它所使用的是發(fā)電廠低品位余熱，即初級(jí)能源，計(jì)算價(jià)格大大低于商品化價(jià)格。而在其它領(lǐng)域最廣泛使用是反滲透脫鹽水處理方法。
　　通過(guò)對(duì)這四種脫鹽工藝進(jìn)行綜合比較，并結(jié)合了污水處理廠二級(jí)出水水質(zhì)情況以及再生水最終的不同用途和要求，確定天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水再生利用工程采用反滲透脫鹽工藝。
1.3 國(guó)內(nèi)外污水再生利用概況與發(fā)展趨勢(shì)
　?、?中國(guó)
　　我國(guó)“七五”、“八五”、“九五”期間完成的重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“城市污水資源化研究”，研究開(kāi)發(fā)出適用于部分缺水城市的污水再用成套技術(shù)、水質(zhì)指標(biāo)及再用途徑，為我國(guó)城市污水再用提供了技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
　　但是我國(guó)污水再用工程規(guī)模較小，基本不能構(gòu)成本地區(qū)水資源的重點(diǎn)和支撐。與我國(guó)水資源的現(xiàn)狀極不相符，與各級(jí)政府和廣大人民的迫切期望相差很遠(yuǎn)。這種情況在我國(guó)沿海和北方缺水城市尤其突出。
　　② 美國(guó)
　　美國(guó)加州桔縣21世紀(jì)水廠概況
　　21世紀(jì)水廠在1976年10月首次將RO處理再生水、碳吸附處理水和深井水組成的混合水注入到沿海屏障中。
　　該產(chǎn)品水符合加州當(dāng)?shù)厮|(zhì)標(biāo)準(zhǔn)其價(jià)格成本等同于使用輸入型水源，再生水的使用在很大程度上緩解了旱情，解決了水源緊張的問(wèn)題。
　?、?新加坡
　　新加坡于1998年開(kāi)始再生水研究（“新水研究”Newater）。由新加坡公共事業(yè)局與國(guó)家環(huán)保部共同發(fā)起倡導(dǎo)并形成理念。
　　新水廠采用雙膜及紫外線消毒處理工藝日產(chǎn)新水10000m³。該廠位于BEDOK再生水廠。
　　按照US EPA飲用水標(biāo)準(zhǔn)，以及WHO（世界衛(wèi)生組織）飲用水標(biāo)準(zhǔn)，研究小組進(jìn)行了190種有關(guān)的物理學(xué)，化學(xué)及微生物學(xué)參數(shù)分析。提交了“新加坡再生水研究”報(bào)告。
　　2002年6月專家組對(duì)報(bào)告及數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，達(dá)成如下結(jié)論：
　?。?）新水可以作為飲用水，新水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)始終達(dá)到了美國(guó)環(huán)保局（U.S. EPA）和世界衛(wèi)生組織（WHO）的飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）新加坡必須采取間接飲用的(IPR)方法：即
　　與水庫(kù)水相混合，彌補(bǔ)在RO工藝中去除的微量礦物，有益于健康和飲水口味；可提供更多的安全性；能夠得到民眾的接受與認(rèn)可。
　　該方法與美國(guó)采用的可規(guī)劃間接飲用方法相似。
　?、?澳大利亞
　　澳大利亞奧林匹克基地——奧運(yùn)選手村與水回收利用與管理方案。
　　該項(xiàng)目工程是悉尼奧委會(huì)承諾舉辦“綠色奧運(yùn)會(huì)”的一個(gè)重要組成部分。
　　再生水廠的進(jìn)水水源主要來(lái)自?shī)W林匹克體育場(chǎng)。通過(guò)CMF和RO工藝將其處理成再生水，并通過(guò)加氯處理進(jìn)行消毒后將其輸送到奧林匹克基地周邊的管網(wǎng)中，主要用于該區(qū)廁所沖水、園林綠地澆灌和其他各種沖洗用途。
　　“再生水項(xiàng)目工程”于2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)期間如期通水，成功地向奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館、奧運(yùn)村輸送高效、高質(zhì)的再生水，充分顯示了廢水再利用的功效，實(shí)現(xiàn)了悉尼奧委會(huì)“綠色奧運(yùn)”的承諾。
　　澳大利亞太平洋電力公司——Eraring發(fā)電廠將來(lái)自Dora Creek 污水處理廠的二級(jí)出水作為Eraring發(fā)電廠的再生水水源。采用CMF（連續(xù)流微濾）和RO（反滲透）工藝進(jìn)行有效去除所含懸浮固體物（SS）、細(xì)菌、病毒和溶解鹽。處理后的再生水用做電廠高壓鍋爐的純水供給。
　　Eraring發(fā)電廠再生水利用工程，其水質(zhì)不但好于淡水水質(zhì)，大幅度降低淡水，同時(shí)還有效降低了Eraring發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)成本。
1.4 可行性研究和中間試驗(yàn)
　　2000年4月，天津開(kāi)發(fā)區(qū)正式啟動(dòng)中水再用可研工作，由天津市政設(shè)計(jì)院、環(huán)境科學(xué)院承擔(dān)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)地考察、水質(zhì)分析、試驗(yàn)研究，第一階段可研工作明確了天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水再用的主要方向，提出了以集中再用為主，就地分散再用為輔的總體方案，取得了可喜的成果。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)本地區(qū)污水水質(zhì)獨(dú)特特征需要進(jìn)一步的深化研究。針對(duì)這些問(wèn)題，2000年8月天津開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)始了第二階段的可研工作，對(duì)污水水質(zhì)進(jìn)行的深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，同時(shí)對(duì)改善水質(zhì)的方法和污水深度處理工藝方案進(jìn)行論證。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，并結(jié)合國(guó)外實(shí)地工程的考察，確定了以微濾為預(yù)處理，反滲透為脫鹽處理的工藝方案。
　　2000年12月～2001年11月，不失時(shí)機(jī)開(kāi)展污水再用中間試驗(yàn)，污水再生利用試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。所得出的結(jié)論與建議以實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)為依據(jù)，科學(xué)合理，具有很強(qiáng)的說(shuō)服力，得到了眾多專家與開(kāi)發(fā)區(qū)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的肯定。

　　本試驗(yàn)采用的CMF微過(guò)濾設(shè)備，產(chǎn)品規(guī)格（每根膜件）為直徑120mm（可組合）、膜表面積33m²、長(zhǎng)度1.5m、反沖水量8～10%（占進(jìn)水量）、廠家提供耗電量0.15kWh/m³水。RO系統(tǒng)采用三支Osmonics Desal公司生產(chǎn)的AG4040F反滲透膜，每支膜組件直徑98.6 mm、長(zhǎng)度1.016m、有效面積8.36m²。試驗(yàn)?zāi)康闹饕牵嚎疾霤MF及RO處理裝置的性能和運(yùn)行情況；考察污水處理廠出水經(jīng)過(guò)CMF及RO處理裝置后的出水水質(zhì)；為實(shí)際工程的設(shè)計(jì)提供相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
1.4.1 試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果分析
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水深度處理中間試驗(yàn)分，第一階段自元月3日開(kāi)始，3月9日連續(xù)運(yùn)行66天，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。第二階段連續(xù)試驗(yàn)至年底。
　　工藝連續(xù)運(yùn)行66天分兩個(gè)半周期進(jìn)行。以CMF兩次化學(xué)清洗之間時(shí)間間隔為一個(gè)周期。
　　化驗(yàn)分析與中間試驗(yàn)密切結(jié)合與配合，保證了實(shí)驗(yàn)的針對(duì)性和時(shí)效性。
CMF系統(tǒng)對(duì)水中主要物質(zhì)的去除效果與分析
　　（1）濁度、懸浮物固體
　　經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理后的出水濁度都小于0.1 NTU；出水中懸浮物固體都小于1 mg/L。CMF系統(tǒng)對(duì)水中濁度和懸浮性物質(zhì)有優(yōu)良的去除效果。
　?。?）細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群
　　經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理后的出水中細(xì)菌總數(shù)都小于10個(gè)/ml，幾乎不含大腸菌群，這充分證明了CMF系統(tǒng)能夠有效去除水中的絕大部分細(xì)菌，從而充分保證了后續(xù)RO系統(tǒng)膜組件避免微生物的污染。
　?。?）水中溶解性物質(zhì)
　?、?經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理后的出水中色度、COD_Cr以及總磷、總氮和氨氮的平均去除率分別為33.2%、35.7%以及18.1%、20.4%和28.1%。
　?、?BOD₅經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理后的濃度都在最低檢出線以下。
　?。?）SDI值測(cè)定
　　SDI是評(píng)價(jià)RO進(jìn)水預(yù)處理效果的最主要指標(biāo)。本次試驗(yàn)CMF出水SDI值為1.6～2.5。
　　只要進(jìn)水中溶解性物質(zhì)在適當(dāng)范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理后的污水就能滿足傳統(tǒng)目的污水再生利用的要求。
　　試驗(yàn)也證明CMF是RO反滲透進(jìn)水理想的預(yù)處理設(shè)備。
RO反滲透系統(tǒng)運(yùn)行去除效果分析
　　（1）出水水質(zhì)
　　經(jīng)過(guò)RO系統(tǒng)處理后的出水幾乎是無(wú)色無(wú)味，對(duì)于色度、COD_Cr以及總磷、總氮和氨氮等指標(biāo)，也都在分析方法的最低檢出線以下。對(duì)溶解性固體、氯化物、總硬度和電導(dǎo)率，RO系統(tǒng)也表現(xiàn)出優(yōu)良的去除能力，平均去除率分別達(dá)到了96.8%、94.8%、96.8%和95.0%。概括起來(lái)，經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)處理后處理水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于國(guó)內(nèi)外自來(lái)水水質(zhì)指標(biāo)。
1.4.2 中間試驗(yàn)的初步結(jié)論：
　?。?）連續(xù)微過(guò)濾與反滲透組合系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、整體性能可靠。
　?。?）經(jīng)連續(xù)微過(guò)濾與反滲透組合系統(tǒng)處理后的再生水水質(zhì)優(yōu)良，出水各項(xiàng)指標(biāo)明顯好于國(guó)內(nèi)外自來(lái)水水質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）連續(xù)微過(guò)濾設(shè)備的裝置簡(jiǎn)單、處理效率高和自動(dòng)化程度高、能耗低，對(duì)水中濁度、懸浮性固體、細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群等的去除效果明顯，充分保證了后續(xù)反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這是傳統(tǒng)常規(guī)反滲透預(yù)處理工藝無(wú)法達(dá)到的。
　?。?）與反滲透系統(tǒng)的傳統(tǒng)常規(guī)預(yù)處理方法相比，連續(xù)微過(guò)濾系統(tǒng)的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用并不高，因而是一種高效、經(jīng)濟(jì)的污水再生利用處理裝置。
　?。?）連續(xù)流微濾和反滲透工藝幾乎不投加化學(xué)藥劑，與傳統(tǒng)工藝相比，大幅度減少污泥處理費(fèi)用。

2 示范工程建設(shè)與運(yùn)行管理

　　在完成可行性研究，特別是深入進(jìn)行中試后，天津開(kāi)發(fā)區(qū)深入了解了本地區(qū)污水水質(zhì)特征，進(jìn)一步明確了本地區(qū)實(shí)現(xiàn)污水資源化的處理方法和工藝路線。2001年4月初第一階段中試結(jié)束,提交試驗(yàn)總結(jié)研究報(bào)告。4月18日，研究成果順利通過(guò)了專家組評(píng)議。根據(jù)專家審查意見(jiàn)和研究成果，及時(shí)上報(bào)申請(qǐng)工程立項(xiàng)，同時(shí)繼續(xù)開(kāi)展第二階段中間試驗(yàn)，繼續(xù)深入考察工藝設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。2001年5月經(jīng)主管部門(mén)批準(zhǔn)，開(kāi)始示范工程—天津開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠工程設(shè)計(jì)和前期工程準(zhǔn)備。
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠選址在天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠東側(cè)，以污水處理廠出水為水源，占地約2萬(wàn)m²，遠(yuǎn)期規(guī)模連續(xù)流微濾（CMF）5～6萬(wàn)m³/d。反滲透（RO）3～4萬(wàn)m³/d。廠房及主工藝輸水管道一次建成，設(shè)備分期建設(shè)。
2.1 工藝流程及工藝描述
2.1.1 工藝流程
　　由于國(guó)內(nèi)尚無(wú)污水脫鹽處理的研究成果和工程實(shí)踐，從2001年1月3日開(kāi)始進(jìn)行的污水脫鹽深度處理中間試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)近一年試驗(yàn)確定天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水脫鹽深度處理工藝路線如圖2：

　　污水處理廠生化處理后出水由污水處理廠出水泵至再生水廠（新水源一廠）調(diào)節(jié)池，為抑制微生物繁殖，可投加液氯（1～2mg/L）。若廢水中不含氨氮，需投加氫氧化氨（2～4mg/L）以確保游離氯含量少于0.05mg/L。
　　原水調(diào)節(jié)池設(shè)有液位計(jì)，以監(jiān)控池內(nèi)液位。原水由泵送至兩列（每列含五臺(tái)）CMF連續(xù)微過(guò)濾系統(tǒng)，CMF供給泵共三臺(tái)（二用一備）。每列一臺(tái)CMF供給泵，每臺(tái)CMF供給泵由一臺(tái)變頻器控制。變頻器由總PLC根據(jù)流量、進(jìn)流壓力和過(guò)膜壓差（TMP）控制。每列CMF總流量由一臺(tái)流量計(jì)監(jiān)控，并設(shè)有pH計(jì)、ORP計(jì)、總氯計(jì)、自由氯計(jì)、濁度計(jì)、壓力計(jì)和溫度計(jì)以監(jiān)測(cè)進(jìn)流水水質(zhì)。廢水進(jìn)入CMF前經(jīng)過(guò)一個(gè)自動(dòng)清洗粗濾器（500 µm）。粗濾器反沖是按壓差或時(shí)間自動(dòng)操作。
　　經(jīng)過(guò)連續(xù)微濾設(shè)備（CMF），廢水中大于0.2微米的固體細(xì)菌及不溶性的有機(jī)物被CMF隔除。濾液從濾液收集管排出后至處理后水貯槽。水質(zhì)由濁度計(jì)監(jiān)控。反沖水回流至污水廠再進(jìn)行處理。每臺(tái)CMF設(shè)有獨(dú)立PLC控制器，以激活各程序，如氣反洗、CIP等。一部份CMF濾液流至兩臺(tái)反滲透系統(tǒng)供給槽，槽內(nèi)設(shè)有液位計(jì)及空氣過(guò)濾器。CMF濾液由高壓泵泵至兩臺(tái)反滲透設(shè)備。反滲透設(shè)備進(jìn)水及出水設(shè)有導(dǎo)電計(jì)及ORP計(jì)以監(jiān)控其運(yùn)行。
2.1.2 工藝原理和工藝過(guò)程
　　（1）連續(xù)流微濾CMF
　　連續(xù)流微濾膜（CMF）工藝是在膜的一側(cè)施加一定的壓力，使水透過(guò)膜，而將大于膜孔徑的懸浮物、細(xì)菌、有機(jī)污染物等截留的處理工藝。
　　連續(xù)式微過(guò)濾是由微濾膜柱、壓縮空氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)以及PLC自控系統(tǒng)等所組成。微濾膜柱的直徑為120mm，高度為1 500 mm，內(nèi)裝的中空纖維外徑為550μm，內(nèi)徑為300μm，壁孔徑0.2µm，膜表面積為33m²，20⁰C時(shí)單根微濾膜柱通水量為1.26 m³/h。CMF系統(tǒng)的操作由PLC自動(dòng)控制，水由中空纖維膜外向膜內(nèi)滲透，正常工作壓力很低，工作范圍為30～100kPa，最高達(dá)到200 kPa。一般30～40min用壓縮空氣反沖一次，反沖時(shí)，壓縮空氣由中空纖維膜內(nèi)吹向膜外，反沖壓力為600kPa（相當(dāng)于6kg/cm²），時(shí)間為l～2min，這種壓力一般的膜材料是難以承受的。當(dāng)進(jìn)水濃度不穩(wěn)定時(shí)，膜污染加重超過(guò)膜前后設(shè)定的壓差指標(biāo)時(shí)會(huì)自動(dòng)強(qiáng)制沖洗，以保護(hù)膜的使用壽命。反沖洗水量（反沖洗水采用原水）為進(jìn)水量的8～10%。對(duì)于經(jīng)二級(jí)處理后的污水處理廠出水作為CMF系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)，CMF系統(tǒng)一般工作14～30天需化學(xué)清洗一次。CMF系統(tǒng)是模塊式設(shè)計(jì)，易于增容，膜柱中的子模塊和附屬子模塊可以進(jìn)行更換、隔離、修補(bǔ)，因此即使膜有損壞，也可及時(shí)修補(bǔ)，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，膜的工作狀況可進(jìn)行完整性測(cè)試。
　　（2）反滲透
　　滲透是以外加壓力克服滲透壓的一種膜分離技術(shù)，整個(gè)分離過(guò)程不發(fā)生相變，從而節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、裝置簡(jiǎn)單、操作方便。近30年來(lái)，隨著膜材料組件、工藝技術(shù)長(zhǎng)足的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，反滲透在水處理領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。反滲透工藝對(duì)于溶解有機(jī)物質(zhì)、溶解鹽類、金屬離子、微生物病毒和膠體物質(zhì)等均具有較高的去除能力，其中當(dāng)原水含鹽量大于400 mg/L時(shí)，用其進(jìn)行含鹽水的淡化處理是比較經(jīng)濟(jì)合理的。
　　反滲透工藝包括預(yù)處理工藝、膜分離工藝和膜的清洗工藝，其中預(yù)處理工藝是保證反滲透系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。膜分離工藝可采用組件的不同組合方式，以滿足不同處理對(duì)象的要求，組件組合又分為一級(jí)多段、多級(jí)多段等，本項(xiàng)目污水再用采用一級(jí)二段式。膜的清洗是反滲透系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，在分離過(guò)程中，可溶性無(wú)機(jī)鹽被濃縮，當(dāng)超出溶解度時(shí)，被截留在膜表面形成硬垢，所以要在進(jìn)水中添加阻垢劑，并適時(shí)進(jìn)行膜的清洗以提高回收率。在進(jìn)入反滲透前，投加阻垢劑以防止反滲透膜結(jié)垢。每臺(tái)反滲透系統(tǒng)各設(shè)一臺(tái)高壓泵和中間加壓泵。反滲透出水排至清水池再輸送至用戶。濃縮液回流至污水處理廠再進(jìn)行處理或另辟渠道直接排放。
2.2 工程建設(shè)基本情況介紹

工程建設(shè)單位：

天津泰達(dá)投資控股有限公司
天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠

設(shè)計(jì)單位：

中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院
天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院

設(shè)備供應(yīng)商：

US Filter （香港）公司提供主要設(shè)備、概念設(shè)計(jì)。

工程施工單位：

天津第六建筑工程公司

工程監(jiān)理單位：

天津新亞太工程監(jiān)理公司

（一期）工程規(guī)模
連續(xù)流微濾（CMF）

2.9萬(wàn)m³/d

反滲透（RO）

1萬(wàn)m³/d

工程建設(shè)范圍：
深度處理廠的進(jìn)水系統(tǒng)、深度處理設(shè)備安裝與調(diào)試、工藝廠房、出水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、廠區(qū)總平面建設(shè)工程。

工程投資：

5700萬(wàn)元

開(kāi)工日期：

2001年9月

試通水日期:

2002年9月

　　2002年12月上旬完成單機(jī)調(diào)試聯(lián)動(dòng)試車(chē)和收尾工程。2002年12月6日舉行建成慶祝儀式。
　　2003年3月1日，以綠化用水為主要再用對(duì)象，正式開(kāi)始大規(guī)模再生水利用工程應(yīng)用性試驗(yàn)。
2.3 各工藝單體設(shè)計(jì)與建設(shè)
2.3.1 進(jìn)水泵房及進(jìn)水調(diào)節(jié)池
　?。?）原污水處理廠出水泵房改造
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠出水泵房原來(lái)設(shè)置六臺(tái)KSB潛水排污泵（四用二備），單臺(tái)設(shè)計(jì)流量290L/S，揚(yáng)程5m。為滿足開(kāi)發(fā)區(qū)再生水利用近期設(shè)計(jì)流量2.9萬(wàn)m³/d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量6.5萬(wàn)m³/d的供水要求，并滿足后續(xù)處理設(shè)施揚(yáng)程要求，對(duì)原出水泵房進(jìn)行改造，近期換兩臺(tái)泵（一用一備），遠(yuǎn)期增換一臺(tái)泵（二用一備），新?lián)Q泵單臺(tái)設(shè)計(jì)流量376L/S，揚(yáng)程7.5m，功率40kW。近期兩臺(tái)泵后分別設(shè)蝶式止回閥、蝶式閘閥。兩臺(tái)泵出水管經(jīng)DN800管連通后從出水泵房側(cè)墻穿出，經(jīng)總圖管線進(jìn)入后續(xù)調(diào)節(jié)池。經(jīng)改造對(duì)原出水泵房土建和其他設(shè)施未作大的調(diào)整。出水泵房的運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)首先滿足再生水設(shè)計(jì)流量，優(yōu)先運(yùn)轉(zhuǎn)再生水利用泵，再用泵的運(yùn)轉(zhuǎn)由新水源一廠PLC控制。
　?。?）調(diào)節(jié)池
　　① 調(diào)節(jié)池流量的確定：為滿足開(kāi)發(fā)區(qū)再生水利用近期設(shè)計(jì)流量2.9萬(wàn)m³/d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量6.5萬(wàn)m³/d連續(xù)的供水要求，必須設(shè)置具有一定調(diào)蓄容量的調(diào)節(jié)池。根據(jù)開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠2001年7月26日～29日連續(xù)幾天流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，目前開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠流量變化比較大，并有長(zhǎng)時(shí)間斷流現(xiàn)象發(fā)生，最長(zhǎng)斷流時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4個(gè)多小時(shí)，此時(shí)滿足開(kāi)發(fā)區(qū)再生水利用近期設(shè)計(jì)流量2.9萬(wàn)m³/d連續(xù)供水，要求調(diào)蓄容量需4833m³。而在大的節(jié)假日斷流時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，為保證再生水，特別是反滲透連續(xù)供水，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池調(diào)蓄容積4833m³。當(dāng)大的斷流時(shí)間出現(xiàn)時(shí)，再生水利用處理系統(tǒng)應(yīng)首先滿足反滲透系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
　?、?調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)：調(diào)節(jié)池調(diào)蓄容積4833m³。近期（2.9萬(wàn)m³/d）調(diào)節(jié)時(shí)間4小時(shí)，遠(yuǎn)期（.5萬(wàn)m³/d）調(diào)節(jié)時(shí)間1.77小時(shí)，有效水深3m，池長(zhǎng)50m，分兩格，池寬32m。每個(gè)調(diào)節(jié)池中各設(shè)兩臺(tái)潛水?dāng)嚢杵?，單機(jī)功率5.5kW，兩池之間設(shè)置一臺(tái)800mm×800mm電動(dòng)鑄鐵閘門(mén)。在調(diào)節(jié)池進(jìn)水管路上設(shè)流量計(jì)井一座，內(nèi)設(shè)DN800電磁流量計(jì)一臺(tái)，計(jì)量再生水深度處理量，并設(shè)有檢修用閘閥。調(diào)節(jié)池為地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.3.2 再生水處理車(chē)間
　?。?）CMF微過(guò)濾處理設(shè)備
　?、?設(shè)計(jì)參數(shù)
　　　　●進(jìn)水溫度：15^℃●反沖頻率：20分鐘
　　　　●堿洗頻率：14天
　　　　●酸洗頻率：60天
　　　　●每天操作時(shí)間：24小時(shí)
　　　　●反沖洗時(shí)間：2.5分鐘
　?、?設(shè)備選型
　　為保證近期設(shè)計(jì)出水量，需選用10臺(tái)108M1OC型CMF處理設(shè)備，日處理量29000m³，處理后CMF出水25500m³/d。遠(yuǎn)期再增加12臺(tái)同型號(hào)CMF設(shè)備，共計(jì)22臺(tái)，可達(dá)到65000m³的日處理量，處理后CMF出水55000m³/d。
　　本工藝設(shè)備采用壓縮空氣反沖洗，同時(shí)間隔一段時(shí)間后分別用酸、堿清洗CMF膜。在CMF進(jìn)水前投加抑菌劑，以防止CMF膜及R0膜滋生微生物。
　　（2）RO反滲透處理設(shè)備
　　考慮到進(jìn)水中的高含鹽量，根據(jù)設(shè)備的類型，采用一級(jí)兩段式工藝，取產(chǎn)水率為75％。
　?、?為保證近期10000m³/d的R0出水量，需RO進(jìn)水量10000÷0.75=13333m³/d
　　　　取近期RO設(shè)備進(jìn)水量為13000m³/d
　　　　近期選用2臺(tái)出水量為5000m³/d的RO處理設(shè)備。
　?、?遠(yuǎn)期增設(shè)4臺(tái)出水量為5000m³/d的RO處理設(shè)備，共計(jì)6臺(tái)R0處理設(shè)備，
　　　日進(jìn)水量40000m³，日出水量30000m³。
　　?。?）廠房設(shè)計(jì)
　　根據(jù)方案批復(fù)意見(jiàn)，主廠房土建按遠(yuǎn)期規(guī)模建設(shè)，內(nèi)設(shè)近期處理設(shè)備：10臺(tái)108M1OC型設(shè)備和2臺(tái)產(chǎn)水量為5000m³/d的RO設(shè)備以及相應(yīng)的輔助設(shè)備，預(yù)留安裝位置，待遠(yuǎn)期時(shí)再增加12臺(tái)108M1OC型CMF設(shè)備和4臺(tái)產(chǎn)水量5000m³/d的RO設(shè)備以及相應(yīng)的輔助設(shè)備。
　　主體廠房：長(zhǎng)×寬=99m×36m，廠房建設(shè)總面積約4000m²。
2.3.3 清水池
　　由于缺乏實(shí)際用水曲線資料，通過(guò)對(duì)綠化用水、節(jié)水區(qū)用水及工業(yè)企業(yè)用水規(guī)律的分析，近遠(yuǎn)期分別建造清水池，用以調(diào)節(jié)再生水處理車(chē)間RO均勻出水與用水不均勻之間的矛盾。
　　近期建兩座清水池每座尺寸：長(zhǎng)×寬×有效水深=30m×20m×4m，調(diào)節(jié)容積4500m³。
　　遠(yuǎn)期增建兩座清水池，每座尺寸：長(zhǎng)×寬×有效水深=30m×20m×4m，遠(yuǎn)期四個(gè)清水池總調(diào)節(jié)容積9000m³。
2.3.4 出水泵房
　　考慮到用水的不均勻性，近期選用三臺(tái)清水泵，兩用一備，達(dá)到10000m³/d的供水能力；遠(yuǎn)期增加三臺(tái)清水泵，共計(jì)六臺(tái)，五用一備，達(dá)到30000m³/d的供水能力。出水采用變頻泵，可減小長(zhǎng)期運(yùn)行的電耗。
2.3.5 出水加氯消毒
　　為滿足用戶管網(wǎng)末稍對(duì)余氯的要求，本工程采用加氯消毒方法，利用原污水處理廠的加氯間及加氯設(shè)備，引至清水池進(jìn)水處，可節(jié)省工程造價(jià)。
2.4 工藝運(yùn)行步驟及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況描述
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠示范工程2002年9月底建成通水，10月底完成工藝設(shè)備調(diào)試，11月份進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)階段，與試運(yùn)行基本同步，開(kāi)始向再生水用戶供水。
　　進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行后，除了進(jìn)行少量管道系統(tǒng)調(diào)整以外，整體工藝基本持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，為示范工程生產(chǎn)性研究提供了良好的基礎(chǔ)條件和基本保證。新水源一廠與有關(guān)部門(mén)相互結(jié)合，進(jìn)行全面的工藝測(cè)試和水質(zhì)分析化驗(yàn)，以評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行效果和整體工藝運(yùn)行狀況。
　　經(jīng)過(guò)10個(gè)月的試運(yùn)行和正常運(yùn)行，管理水平顯著提高，積累了較全面的經(jīng)驗(yàn)，出水水質(zhì)持續(xù)良好，新水源一廠已經(jīng)達(dá)到正常運(yùn)行的條件。
2.4.1 CMF系統(tǒng)運(yùn)行
　　新水源一廠一期采用10臺(tái)澳大利亞Memcor連續(xù)微過(guò)濾單元（CMF）作為RO系統(tǒng)的預(yù)處理單元。CMF是一種膜過(guò)濾系統(tǒng)，分為兩列，每列5臺(tái)。每列各有一個(gè)總進(jìn)水管和總出水管與本列各單元的CMF相連。每列進(jìn)水設(shè)置一個(gè)110 kW壓力提升泵，由變頻器根據(jù)進(jìn)水管壓力控制其工作頻率，工作壓力為200 kPa左右。為保護(hù)CMF膜的正常使用，在進(jìn)水管上裝有pH、ORP、濁度、余氯、總氯等分析儀表，以監(jiān)控進(jìn)水質(zhì)量。
　　CMF具有自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)的特點(diǎn)。每個(gè)CMF單元都有一套PLC控制，獨(dú)立自動(dòng)地完成所有工作時(shí)序和操作流程。其他外圍設(shè)備和輔助設(shè)備由一臺(tái)主PLC負(fù)責(zé)控制，主PLC和各單元PLC都串在DH+總線上，當(dāng)CMF有進(jìn)水或反洗要求時(shí)，先發(fā)出請(qǐng)求至主PLC，主PLC檢查其所提請(qǐng)求的資源是否可用，如進(jìn)水泵有無(wú)故障、反洗儲(chǔ)罐液位、壓縮空氣壓力、酸堿溫度、電導(dǎo)等，一切無(wú)誤后，允許請(qǐng)求。
　　當(dāng)設(shè)備正常濾水時(shí)，應(yīng)在上位機(jī)上注意觀察如下幾個(gè)參數(shù)：（1）過(guò)膜壓差（TMP）；（2）當(dāng)前阻力（Current Resistence）；（3）進(jìn)水污染指數(shù)（FFI）；（4）膜的整體測(cè)試壓降值（PDT）。
2.4.2 RO系統(tǒng)運(yùn)行
　　新水源一廠的反滲透設(shè)備為兩套，每套產(chǎn)量5000m³/d。每套反滲透各有一臺(tái)PLC和觸摸屏，獨(dú)立控制本套設(shè)備的運(yùn)行和與主PLC的聯(lián)絡(luò)，并能在線查詢關(guān)鍵數(shù)據(jù)的歷史紀(jì)錄和實(shí)時(shí)曲線，故障報(bào)警等。為提高設(shè)備的產(chǎn)水率，同時(shí)保持每個(gè)膜組件處于相同的流態(tài)，每個(gè)系列的反滲透采用一級(jí)兩段，使產(chǎn)水率達(dá)到75%。第一段32組壓力管件，每組壓力管件內(nèi)串聯(lián)六根DOW化學(xué)的BW30－365FR的反滲透膜，共192根膜。第一段加壓泵250kW，出口額定壓力2.2mPa，出水能力為277m³/h。第二段18組壓力管件，共108根膜。第二段加壓泵75kW，出口額定壓力0.6mPa，出水能力為214m³/h。兩臺(tái)加壓泵均由變頻器控制運(yùn)行，如此設(shè)計(jì)既提高了回收率，又降低了運(yùn)行成本。第一段加壓泵的變頻器與產(chǎn)水流量計(jì)連鎖，實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，保持出水的恒流量，第一年將泵的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為額定轉(zhuǎn)數(shù)的80%，每年上調(diào)10%。第二段加壓泵的變頻器與第一段加壓泵出口的壓力形成比例調(diào)解，具體由PLC控制，PLC首先讀入第一段加壓泵泵后的壓力數(shù)據(jù)，在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加3bar，作為第二段泵變頻器的比例調(diào)節(jié)參數(shù)。反滲透前各有一進(jìn)水儲(chǔ)水罐，以保證進(jìn)水的穩(wěn)定性和連續(xù)性。反滲透后有一清水池，暫時(shí)存放反滲透的出水。
　　整個(gè)反滲透系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)備一切正常時(shí)，反滲透運(yùn)行依靠外部信號(hào)，當(dāng)進(jìn)水儲(chǔ)罐的水位達(dá)到90%，且清水池液位小于90%，阻垢劑泵正常自動(dòng)啟動(dòng)，反滲透正常運(yùn)行；當(dāng)進(jìn)水儲(chǔ)罐的水位低于40%或清水池液位大于98%時(shí)，自動(dòng)停機(jī)，若阻垢劑泵出現(xiàn)問(wèn)題，延時(shí)一個(gè)小時(shí)停機(jī)。一切故障解除，報(bào)警復(fù)位后，條件滿足啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)開(kāi)機(jī)。為避免頻繁的開(kāi)停設(shè)備，每次停機(jī)之后，延時(shí)10分鐘后再允許啟動(dòng)。每套反滲透設(shè)備均配一反洗水灌和兩臺(tái)反洗泵，開(kāi)機(jī)一分鐘后時(shí)，由反滲透的出水向反洗罐注水，由反洗罐的液位開(kāi)關(guān)控制進(jìn)水閥的啟停，停機(jī)或意外停機(jī)時(shí)，每次交替開(kāi)啟一臺(tái)反洗泵強(qiáng)制沖洗，以沖刷膜表面，防止鹽類或其他物質(zhì)的沉積，損壞膜體。在進(jìn)水中添加阻垢劑，減少鈣鎂離子的沉淀。阻垢劑添加在反滲透的進(jìn)水管上，一般開(kāi)始的投加量為3 mg/L，根據(jù)以后的運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，可逐漸減小投加量，以降低運(yùn)行成本。為避免微生物的繁殖和對(duì)膜的腐蝕，反滲透的停機(jī)時(shí)間不得超過(guò)48小時(shí)，否則加化學(xué)品浸泡保存。
2.5 工藝與設(shè)備主要運(yùn)行參數(shù)
　　從2003年3月1日投產(chǎn)至今，10臺(tái)108M10C型CMF處理設(shè)備、2臺(tái)RO處理設(shè)備均已運(yùn)行正常，經(jīng)過(guò)逐臺(tái)、逐項(xiàng)考察，各種設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)要求，系統(tǒng)運(yùn)行正常，出水水質(zhì)穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)任何故障。
　　膜處理本來(lái)是較復(fù)雜的工藝過(guò)程。對(duì)于給定的膜材料，其主要工藝參數(shù)和影響因素有：①工作壓力；②膜通量，如料液性質(zhì)；③懸浮物濃度；④溫度；⑤粘滯度等。
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠建設(shè)工程自動(dòng)控制系統(tǒng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要工藝參數(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)等都通過(guò)監(jiān)視器顯示，并建立較完整的報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)。其目的：
　　① 保證設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行；
　?、?保證出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)（控制）標(biāo)準(zhǔn)。
　　控制、監(jiān)測(cè)和顯示的主要參數(shù)如下：
　　連續(xù)流微濾(CMF)系統(tǒng)
　　進(jìn)水：流量、濁度、余氯、總氯
　　經(jīng)粗濾機(jī)(0.5 mm)后：濁度、溫度、壓力、pH、ORP
　　進(jìn)入CMF：流量
　　其他參數(shù)：變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。
　　反滲透(RO)系統(tǒng)
　　進(jìn)水：ORP、電導(dǎo)率、壓力、溫度、流量
　　出水：電導(dǎo)率、壓力、流量、回收率
　　濃水：壓力、流量
　　其他參數(shù)：高壓泵變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。
　　系統(tǒng)中還設(shè)有大量工藝設(shè)備、運(yùn)行保護(hù)與報(bào)警值設(shè)計(jì)參數(shù)，以保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)和設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行。工藝與設(shè)備運(yùn)行參數(shù)全部由在線儀器儀表自動(dòng)測(cè)定，在計(jì)算機(jī)程序中儲(chǔ)存，不需人工測(cè)定與記錄。
2.6 CMF進(jìn)出水水質(zhì)分析及處理效果的評(píng)價(jià)
　　（1）CMF進(jìn)水水質(zhì)分析
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠出水，即CMF進(jìn)水基本達(dá)到國(guó)家污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)。新水源一廠運(yùn)行期間，月平均值：BOD2.3～4.6mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；COD51～142mg/L，接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；SS19.0～35.4mg/L，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。三項(xiàng)指標(biāo)基本適合本工程設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。
　　（2）CMF系統(tǒng)處理效果評(píng)價(jià)
　　從水質(zhì)分析報(bào)告結(jié)果看，自試運(yùn)行開(kāi)始到正常運(yùn)轉(zhuǎn)，新水源一廠出水水質(zhì)良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)備供貨合同規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)示范工程中CMF系統(tǒng)處理效果與中試效果基本相同，甚至可以說(shuō)完全一致，證明試驗(yàn)裝置有很強(qiáng)的實(shí)際工程模擬性和代表性。由于間試工程代表性很強(qiáng)，以下僅作簡(jiǎn)單的處理效果分析評(píng)價(jià)。
濁度、懸浮性固體
　　新水源一廠投入運(yùn)行后，CMF進(jìn)水濁度月平均值1.54～18.9NTU，經(jīng)過(guò)CMF處理后出水濁度均小于0.62NTU。這主要與連續(xù)流微濾系統(tǒng)的過(guò)濾機(jī)理有關(guān)。CMF系統(tǒng)對(duì)水中濁度和懸浮固體有良好的去除效果。
細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌
　　細(xì)菌可分為三種類型：球菌、桿菌和螺旋菌。球菌直徑一般為0.5～2.0µm；桿菌一般直徑為0.5～1.0µm；螺旋菌直徑常在0.5～5µm之間。膜過(guò)濾是世界公認(rèn)的去除細(xì)菌的有效方法，CMF技術(shù)利用0.2µm孔徑的中空纖維為過(guò)濾屏障，基本能夠去除水中各類細(xì)菌。新水源一廠投入運(yùn)行期間細(xì)菌總數(shù)平均為：10³～10⁶cfu以上，經(jīng)過(guò)CMF處理后出水細(xì)菌總數(shù)均小于200 cfu。
　　CMF系統(tǒng)對(duì)濁度、懸浮性固體、細(xì)菌和大腸桿菌具有良好的去除效果，在一般情況下，其出水的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足再生水用戶的要求。同時(shí)，也可充分保證后續(xù)RO膜組件不受以上污染物的污染。
水中溶解性物質(zhì)
　　從運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)溶解性物質(zhì)指標(biāo)的分析化驗(yàn)結(jié)果可以看出：
　　① 污水廠出水中BOD₅的濃度較低，多在10mg/L以下，CMF系統(tǒng)對(duì)BOD去除效果達(dá)50%～79%，出水僅為0.65～1.9mg/L。
　?、?CMF系統(tǒng)對(duì)COD去除效果為15～37%，低于BOD去除效果，說(shuō)明天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠出水COD主要是溶解性COD，用物理分離方法去除效果一般。
　　③ 過(guò)CMF系統(tǒng)處理后，污水廠出水中溶解性固體、氯化物、總硬度和電導(dǎo)率指標(biāo)變化不大。
　　水中的溶解性物質(zhì)包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩類。有機(jī)溶解性物質(zhì)主要來(lái)源于各類污染源，也有部分是天然存在的（如腐殖質(zhì)等）；無(wú)機(jī)溶解性物質(zhì)是指水中所含的無(wú)機(jī)低分子和離子，它們與水所構(gòu)成的均相體系屬于真溶液，但有的無(wú)機(jī)溶解物質(zhì)可使水產(chǎn)生色、嗅和味。從理論上講，CMF系統(tǒng)不能去除水中的溶解物質(zhì)，但實(shí)際上，由于水中的溶解性物質(zhì)會(huì)吸附于水中的顆粒物質(zhì)上，而水中的顆粒物質(zhì)能夠被CMF系統(tǒng)有效地去除，所以，經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理的出水中有機(jī)溶解性物質(zhì)和無(wú)機(jī)溶解物質(zhì)也具有一定的去除效率，其中以有機(jī)溶解物質(zhì)的去除效果更加明顯。
　　以上對(duì)CMF系統(tǒng)去除水中主要物質(zhì)的效果進(jìn)行了分析。概括來(lái)看，通常情況下，只要保證CMF系統(tǒng)進(jìn)水中溶解性物質(zhì)在適當(dāng)范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)CMF系統(tǒng)處理后的再生水就能夠滿足一般傳統(tǒng)目的的污水再生利用要求。
2.7 RO進(jìn)、出水水質(zhì)
　　（1）RO進(jìn)水水質(zhì)分析
　　也即CMF進(jìn)水水質(zhì)。新水源一廠運(yùn)行期間，CMF出水月平均值：電導(dǎo)率4517～11553us/cm；氯化物1340～3470mg/L,（CMF進(jìn)水）含鹽量2860～6885mg/L。運(yùn)行期間，上述指標(biāo)略高于設(shè)計(jì)指標(biāo)。同時(shí)也再次證明天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水水質(zhì)指標(biāo)與其它城市污水處理廠水質(zhì)明顯不同，這種污水不經(jīng)深度脫鹽處理，基本不能實(shí)現(xiàn)再用目標(biāo)。
　　（2）RO系統(tǒng)處理效果評(píng)價(jià)
　　從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)RO系統(tǒng)處理后的出水幾乎無(wú)色無(wú)味，對(duì)于CMF系統(tǒng)只能部分去除的色度等指標(biāo)，也在分析方法的最低檢出線以下；對(duì)CMF系統(tǒng)不能有效去除的總?cè)芙庑怨腆w、氯化物和電導(dǎo)率，RO系統(tǒng)也表現(xiàn)出優(yōu)異的去除能力，月平均去除率分別達(dá)到了93.9～98.6%、97.5～99.3%和97.9～98.7%。出水色度全部為零，嗅味全部為無(wú)。概括起來(lái)，經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)處理后，出水中各項(xiàng)指標(biāo)完全可以超過(guò)國(guó)內(nèi)外規(guī)定飲用水的指標(biāo)要求。
　　目前對(duì)反滲透的透過(guò)機(jī)理尚無(wú)一致公認(rèn)的解釋，主要的理論是選擇性吸附－毛細(xì)流動(dòng)理論。它是把反滲透膜看作是一種細(xì)微多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，這是符合醋酸纖維素膜（CA膜）表面致密層的情況。該理論是以吉布斯吸附式為基礎(chǔ)，認(rèn)為當(dāng)鹽的水溶液與多孔的反滲透膜表面接觸時(shí)，如果膜具有選擇吸附純水而排斥溶質(zhì)（鹽分）的化學(xué)特性，即膜表面由于親水性原因，可在固－液界面上形成厚度為1個(gè)水分子厚（0.5nm）的純水層。在施加壓力作用下，純水層中的水分子便不斷通過(guò)毛細(xì)管流過(guò)反滲透膜，鹽類溶質(zhì)則被膜排斥，化合價(jià)愈高的離子被排斥愈遠(yuǎn)。膜表皮層具有大小不同的極細(xì)孔隙，當(dāng)其中的孔隙為純水層厚度的一倍（約1nm）時(shí)，稱為膜的臨界孔徑。當(dāng)膜表層孔徑在臨界孔徑范圍以內(nèi)時(shí)，孔隙周?chē)乃肿泳蜁?huì)在反滲透壓力的推動(dòng)下，通過(guò)膜表皮層的孔隙源源流出純水，因而達(dá)到脫鹽的目的。至于反滲透去除有機(jī)物的機(jī)理，純屬篩分作用，因此去除率與有機(jī)物的大小和形狀有關(guān)。由于有機(jī)物的分子不能被膜表面所排斥，又由于有機(jī)物傾向于降低溶液與膜之間的表面張力，一些小分子有機(jī)物（分子量<100）很容易聚集在膜的表面上，因而很容易通過(guò)膜的孔隙；分子量在100～200之間的有機(jī)物，能夠被去除一部分，分子量在200以上的有機(jī)物，基本上能夠全部被去除。
2.8 “非典”期間CMF/RO系統(tǒng)的運(yùn)行
　　突如其來(lái)的“非典”疫情襲擊了我國(guó)大部分地區(qū)，使人們?cè)僖淮紊羁填I(lǐng)悟到公共衛(wèi)生和環(huán)境安全的重要性。香港淘大花園下水管道原因使集體感染SARS的消息公開(kāi)后，國(guó)內(nèi)再生水設(shè)施基本停產(chǎn)。天津開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠所采用的微濾工藝可以將水中包括細(xì)菌在內(nèi)的大于0.2微米的所有雜物去除，而反滲透工藝不僅可實(shí)現(xiàn)脫鹽處理，還可以將分子量在150以上的小分子量有機(jī)物和無(wú)機(jī)物質(zhì)全部去除。在突如其來(lái)的“非典”期間，在國(guó)內(nèi)采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行再生水處理設(shè)施紛紛停運(yùn)的情況下，我們基于對(duì)工藝控制和機(jī)理的把握性，仍保持了新水源一廠正常的運(yùn)行。這有力證明天津開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠采用國(guó)際領(lǐng)先水平的CMF+RO工藝（即“雙膜”法工藝）處理出水是衛(wèi)生安全的，運(yùn)行是穩(wěn)定可靠的。

3 運(yùn)行成本分析

3.1 處理成本預(yù)算
　　在投產(chǎn)運(yùn)行前，天津五洲聯(lián)合合伙會(huì)計(jì)事務(wù)所根據(jù)可行性研究報(bào)告、中試報(bào)告、進(jìn)口設(shè)備合同和工程設(shè)計(jì)等成本測(cè)算資料對(duì)再生水進(jìn)行了成本預(yù)算，預(yù)算結(jié)果見(jiàn)表1：

表1 投產(chǎn)前生產(chǎn)成本預(yù)測(cè)表

產(chǎn)水量

成本價(jià)格

近期（RO） 1萬(wàn)m³/d
中期（RO） 1萬(wàn)m³/d
遠(yuǎn)期（RO） 3.0萬(wàn)m³/d

生產(chǎn)成本：2.48元/ m³
生產(chǎn)成本：1.99元/ m³
生產(chǎn)成本：1.77元/ m³

近期（CMF） 1.3萬(wàn)m³/d
中期（CMF） 3.0萬(wàn)m³/d
遠(yuǎn)期（CMF） 6.0萬(wàn)m³/d

生產(chǎn)成本： ——
生產(chǎn)成本：0.626元/m³
生產(chǎn)成本：0.532元/ m³

3.2 實(shí)際生產(chǎn)的處理成本
　　以2003年5月26日至6月25日生產(chǎn)水量為基數(shù)核算，平均日產(chǎn)水量（RO）為5275.5m³/d
　　RO：5275.5m³/d 成本：3.3元/m³（含CMF成本）
　　CMF：11255.9m³/d 成本：0.706元/m³
3.3 RO水不同生產(chǎn)量處理成本預(yù)測(cè)
　　RO產(chǎn)水處理成本與生產(chǎn)產(chǎn)量有關(guān)，不同規(guī)模產(chǎn)水量處理成本匯總見(jiàn)表2。

表2 RO水生產(chǎn)成本測(cè)算表（單位：元）

RO日產(chǎn)量（m³/d）

CMF工序

RO工序

單位
制造成本

總制造成本

單位成本

總成本

單位成本

總成本

20000

0.4227

338179.66

1.4711

882640.95

1.8938

1220820.61

10000

0.5292

285772.77

1.7448

523452.91

2.274

809225.68

9000

0.5292

285772.77

1.8625

502867.44

2.3917

788640.21

8000

0.5292

285772.77

2.0095

482281.98

2.5387

768054.75

7000

0.5292

285772.77

2.1986

461696.5

2.7278

747469.27

6000

0.5292

285772.77

2.4506

441111.03

2.9798

726883.8

注：以1個(gè)月為計(jì)算期

　 　 　 　

3.4 成本分析
　　2003年5月26日至6月25日是新水源一廠投入運(yùn)行以來(lái)實(shí)現(xiàn)RO生產(chǎn)量最大的月份，日平均生產(chǎn)量達(dá)到5275.50m³，RO水實(shí)際生產(chǎn)成本為3.3元/m³（含CMF0.7元/m³）。以該實(shí)際運(yùn)行成本為基數(shù)，對(duì)照五洲會(huì)計(jì)事務(wù)所測(cè)算數(shù)據(jù)，當(dāng)運(yùn)行產(chǎn)量達(dá)到日平均1萬(wàn)m³時(shí)，推測(cè)實(shí)際生產(chǎn)成本為2.27元/m³，較五洲會(huì)計(jì)事務(wù)所測(cè)算數(shù)據(jù)（2.48元m³）少0.21元/m³。（上述成本中均包含全部設(shè)備、廠房及膜更換的折舊費(fèi)用）如扣除設(shè)備及廠房折舊，運(yùn)行成本應(yīng)為1.67元/m³。同時(shí)以6月份實(shí)際運(yùn)行成本為基數(shù)外延至規(guī)模達(dá)到每日2萬(wàn)m³時(shí)，推算的實(shí)際運(yùn)行成本為1.90元/m³，除去折舊的成本為1.51元/m³，由數(shù)據(jù)可見(jiàn)當(dāng)達(dá)到更大規(guī)模時(shí)，運(yùn)行成本將進(jìn)一步降低，表明雙膜法再生水處理工藝不僅在技術(shù)上具有優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)上也是大部分地區(qū)，特別是缺水地區(qū)可以接受的，對(duì)于推廣應(yīng)用具有重要的借鑒意義。
3.5 管理成本的測(cè)算
　　新水源一廠的成本測(cè)算是在實(shí)行共享再生水單元與污水處理單元的運(yùn)行管理及配套資源的基礎(chǔ)上取得的。新水源一廠投入運(yùn)行后不久，在實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行人員初步培訓(xùn)以后，為了有效的降低運(yùn)行成本，將污水處理單元的運(yùn)行人員與新水源一廠的運(yùn)行人員進(jìn)行了合并，由生產(chǎn)運(yùn)行部統(tǒng)一管理，不僅做到了污水處理和再生水處理工藝的有效連接，同時(shí)也緩解了各運(yùn)行單元人力緊張的狀況，實(shí)現(xiàn)了人力資源共享，降低了人工成本。除此之外，新水源一廠的運(yùn)行也共用了污水處理廠其它方面的配套資源，有了這些措施的采用，才使得再生水成本達(dá)到了現(xiàn)有測(cè)算水平，與單獨(dú)建立再生水運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)的模式相比具有較大的成本優(yōu)勢(shì)和效益優(yōu)勢(shì)。

4 再生水總體規(guī)劃、管網(wǎng)建設(shè)與用戶開(kāi)發(fā)

　　再生水管網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)以及用戶推廣和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)是天津開(kāi)發(fā)區(qū)再生水利用工程的最終結(jié)點(diǎn)，也是研究本項(xiàng)工程的關(guān)鍵，它是關(guān)系到再生水利用項(xiàng)目是否成功的用戶檢驗(yàn)和最終市場(chǎng)檢驗(yàn)。
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)把污水資源化工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，以關(guān)鍵技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)與集成為起點(diǎn)（突破口），完成了總體規(guī)劃編制、用戶分析與調(diào)研，再生水管網(wǎng)方案分析與比較，市場(chǎng)開(kāi)發(fā)與策略等，把各項(xiàng)工作做深做細(xì)，整體工作基本按照預(yù)訂計(jì)劃有條不紊全面推進(jìn)。
　　在推廣用戶、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面，天津開(kāi)發(fā)區(qū)始終堅(jiān)持把再生水定位于本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要基礎(chǔ)設(shè)施和重要能源條件之一，遵循“政府引導(dǎo)下市場(chǎng)化運(yùn)作”模式進(jìn)行，在市場(chǎng)開(kāi)發(fā)初期階段給予政府扶持，由新水源公司負(fù)責(zé)再生水的生產(chǎn)，自來(lái)水公司利用順暢的銷(xiāo)售渠道負(fù)責(zé)用戶推廣工作，這在國(guó)內(nèi)是一種全新的再生水產(chǎn)銷(xiāo)模式。由于措施得力，整體工作到位，僅用3～4個(gè)月，天津開(kāi)發(fā)區(qū)基本完成首批再生水用戶推廣工作。
4.1 天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水資源化項(xiàng)目的構(gòu)成和總體目標(biāo)
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠出水含鹽量高，這就決定了必須采取適合本地區(qū)污水性質(zhì)的再生水再用工程方案和技術(shù)路線。經(jīng)可行性研究階段的反復(fù)論證，基本確定天津開(kāi)發(fā)區(qū)再生水再用由兩個(gè)部分組成：即分散再用和集中再用。
　　為保持開(kāi)發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展和供水對(duì)經(jīng)濟(jì)的保障，貫徹“開(kāi)源與節(jié)流并舉，節(jié)流先于開(kāi)源”的基本思路，更好地指導(dǎo)今后水資源綜合利用工作，天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)總公司以津開(kāi)總2001年40號(hào)文件頒布編制完成了《天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)水資源綜合利用總體實(shí)施計(jì)劃》。
　　《計(jì)劃》指出：2000年，開(kāi)發(fā)區(qū)正式啟動(dòng)再生水利用工程，根據(jù)不同的再用方向?qū)﹂_(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)行不同程度的處理，以滿足綠化、景觀補(bǔ)充水、地下水回灌、生活雜用水及部分工業(yè)純凈用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)近一年深入細(xì)致的工作，天津開(kāi)發(fā)區(qū)再生水利用工作經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)調(diào)研與論證，不僅在工藝技術(shù)上找到了適合開(kāi)發(fā)區(qū)高含鹽再生水的處理方案，在再用方向和再用市場(chǎng)也大幅度地拓展，而且在對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)水資源現(xiàn)狀的認(rèn)真分析與研究的基礎(chǔ)上，在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和科研單位的密切配合下，開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)發(fā)和利用水資源工作在污水再生再用的基礎(chǔ)上又增加了苦咸水淡化和海水淡化的開(kāi)發(fā)利用，逐步形成開(kāi)發(fā)區(qū)水資源綜合利用總體目標(biāo)：從2001年至2005年，經(jīng)過(guò)五年的工作，最終形成以外調(diào)淡水為主要水源，污水再生利用為重要支撐，苦咸水淡化、海水淡化為必要補(bǔ)充，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)淡水資源優(yōu)化配置的完整系統(tǒng)。
　　（1）工程分期與初步目標(biāo)
　　根據(jù)濱海新區(qū)和開(kāi)發(fā)區(qū)水資源利用的實(shí)際情況和目前的工作進(jìn)度，開(kāi)發(fā)區(qū)水資源綜合利用分三期完成：一期工程（2001年1月～2002年6月）
　?、?探索和完善開(kāi)發(fā)區(qū)污水深度處理設(shè)計(jì)建設(shè)與管理經(jīng)驗(yàn)。
　?、?形成開(kāi)發(fā)區(qū)再生水利用系統(tǒng)的基本框架。
　　二期工程（2002年7月～2003年12月）
　?、?全力拓展再生水利用用戶，擴(kuò)大再用規(guī)模。
　?、?探索向?yàn)I海新區(qū)輸送再用水的最佳模式。
　　三期工程（2004年1月～2005年12月）
　　建成苦咸水淡化，海水淡化樣板工程及附屬設(shè)施
　?。?）再生水使用實(shí)施計(jì)劃
　　伴隨著國(guó)家整體對(duì)節(jié)水工作的逐步重視，對(duì)分質(zhì)供水的政府行為的推動(dòng)以及這方面的科普工作的力度的加強(qiáng)，人們對(duì)使用再生水的這一趨勢(shì)也較以前抱著更加務(wù)實(shí)的態(tài)度，普遍得到認(rèn)可。展現(xiàn)在我們面前的再用方向顯示出多元化的局面，水資源使用的市場(chǎng)也大幅度地拓展?！笆濉逼陂g再生水使用主要在以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作：
　　① 按照可行性研究提出建立節(jié)水區(qū)的方案。擴(kuò)展再生水用戶的工作可與區(qū)域開(kāi)發(fā)的進(jìn)度相結(jié)合，以項(xiàng)目的入駐帶動(dòng)重點(diǎn)節(jié)水區(qū)的全面啟動(dòng)。
　?、?大面積的綠地是改善開(kāi)發(fā)區(qū)自然環(huán)境的重要因素，相應(yīng)的每年也要消耗可觀的灌溉用水，再生水工程的首要目的就是緩解綠化用水給開(kāi)發(fā)區(qū)帶來(lái)的巨大的淡水消耗。
　?、?工業(yè)用冷卻循環(huán)水和其他用水，特別是電子行業(yè)所用的工業(yè)純凈水。
　?、軣嵩磸S是再生水的重要用戶，。
　?、?市政雜用水，居民生活雜用水等。
　　以上用水均考慮為深度處理RO反滲透脫鹽水。
　　⑥ 休閑娛樂(lè)區(qū)景觀湖面用水。
　　在4～5年內(nèi)，開(kāi)發(fā)區(qū)再生水可達(dá)到：深度處理脫鹽水30000～40000m³/d（一期為1.0萬(wàn)m³/d）景觀湖面用水（不脫鹽）15000 m³/d。
4.2 再生水利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定
　　為規(guī)范和檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量并提供法律依據(jù)，也為今后不斷開(kāi)拓市場(chǎng)提供了質(zhì)量保證，天津開(kāi)發(fā)區(qū)確定了再生水作為一種產(chǎn)品的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。從試運(yùn)營(yíng)起有關(guān)部門(mén)就加大了對(duì)出廠水、管網(wǎng)水的水質(zhì)檢測(cè)頻次，積累檢測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，基本掌握了水質(zhì)狀況，為擬定再生水產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。根據(jù)再生水的制水工藝、用戶對(duì)再生水水質(zhì)的具體要求以及今后將把再生水應(yīng)用于其它領(lǐng)域的實(shí)際情況，在參考國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，完成了再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的起草工作。

表4-1開(kāi)發(fā)區(qū)再生水（脫鹽處理）水質(zhì)指標(biāo)

序號(hào)

項(xiàng) 目

水質(zhì)要求

1

濁度（度）

<0.05

2

總懸浮性固體

<1mg/L

3

TOC

<1mg/L

4

二氧化硅

<1mg/L

5

總?cè)芙夤腆w

<320mg/L

6

氯化物

<130mg/L

7

鈣

<15mg/L

8

氟化物

<0.05mg/L

9

鐵

<0.1mg/L

10

鎂

<10mg/L

11

錳

<0.1mg/L

12

硝酸鹽

<0.5mg/L

13

鉀

<4mg/L

14

鈉

<120mg/L

15

硫酸鹽

<5mg/L

16

大腸桿菌群

不可測(cè)出

4.3 再生水廠（新水源廠）建廠方案
　　按照“天津開(kāi)發(fā)區(qū)水資源總體實(shí)施計(jì)劃”，到2005年建成兩個(gè)新水源廠（2015年建成新水源三廠）
　　① 目前已建成新水源一廠。廠址：污水處理廠東側(cè)。
　　　 近期（2002年）規(guī)模：供應(yīng)RO出水1.0萬(wàn)m³/d
　　　 CMF出水1.5萬(wàn)m³/d（休閑娛樂(lè)區(qū)景觀用水）
　　　 遠(yuǎn)期（2005年）規(guī)模：供應(yīng)RO出水3.0萬(wàn)m³/d
　　　 CMF出水1.5萬(wàn)m³/d
　　　 ② 新水源二廠
　　廠址：休閑娛樂(lè)區(qū)景觀湖旁，引入新水源一廠CMF出水1.5萬(wàn)m³/d，為保證景觀湖水體循環(huán)與補(bǔ)充，在景觀湖旁建設(shè)新水源二廠。建廠規(guī)模產(chǎn)RO水1.0萬(wàn)m³/d。2005年以前建成，向周邊用戶提供高質(zhì)量RO再生水。最終供水管網(wǎng)與新水源一廠連通。
　?、?新水源三廠
　　與天津開(kāi)發(fā)區(qū)第二污水處理廠同期建成。
4.4 再生水管道的規(guī)劃與設(shè)計(jì)
4.4.1 管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量和壓力
　　考慮到開(kāi)發(fā)區(qū)再生水的遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)，本次再生水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的水源供水量擬定為：開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠遠(yuǎn)期規(guī)模3.0萬(wàn)m³/d，新水源二廠遠(yuǎn)期規(guī)模1.0萬(wàn)m³/d，管道按上述用水量計(jì)算。
　　由于目前再生水集中再用的主要用戶暫時(shí)為綠化公司，管網(wǎng)供水峰谷差較大，再生水管網(wǎng)供水的時(shí)變化系數(shù)設(shè)為2.0，則供水干管的最大時(shí)流量為830～3000m³/h，以此計(jì)算各水廠總出水干管管徑為DN500～DN800。
　　根據(jù)用戶的意見(jiàn)，確定再生水管網(wǎng)供水壓力不低于0.28mPa，以滿足綠化自動(dòng)噴灌的要求，由于再生水利用的具體用戶和水量情況尚存在許多不確定因素，因而，初步估算新水源一廠的出廠水壓為0.38～0.45mPa。
4.4.2 管網(wǎng)規(guī)劃方案
　　根據(jù)《天津開(kāi)發(fā)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)劃》，并結(jié)合開(kāi)發(fā)區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)建設(shè)情況，在考慮近期建設(shè)有利，并與遠(yuǎn)期規(guī)劃相接合的前提下，擬以北海路和第十一大街DN300～DN500管道為再生水管網(wǎng)主干線，并將新水源一廠和二廠有機(jī)相連。沿第十二大街和第九大街布置東西貫通的再生水干管，管徑為DN300～DN400。新水源三廠將通過(guò)黃海路和東海路管徑為DN500～DN600的干管，將其出廠再生水接入管網(wǎng)。天津開(kāi)發(fā)區(qū)自來(lái)水公司負(fù)責(zé)再生水管網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行管理及用戶服務(wù)，通過(guò)對(duì)全區(qū)用戶進(jìn)行調(diào)查，基本確定供水方向，以利于合理利用建設(shè)資金。再生水管網(wǎng)的建設(shè)采取統(tǒng)一規(guī)劃、分布實(shí)施，并隨著開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)的不斷發(fā)展，逐步完善的原則進(jìn)行。
4.5 再生水市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)與預(yù)期發(fā)展
　　再生水市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，政府是核心、政策是關(guān)鍵、市場(chǎng)是基礎(chǔ)、運(yùn)營(yíng)企業(yè)是橋梁。“雙膜法”工藝產(chǎn)品水質(zhì)優(yōu)異，天津開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)遵循“政府指導(dǎo)下的市場(chǎng)運(yùn)作”原則，在本項(xiàng)目市場(chǎng)化運(yùn)作前期給予政府扶持?，F(xiàn)階段再生水定價(jià)2.4元/m³，遠(yuǎn)低于自來(lái)水售價(jià)3.0元/m³，市場(chǎng)價(jià)格和生產(chǎn)成本差價(jià)部分政府補(bǔ)貼。
　　2002年12月完成再生水管網(wǎng)一期工程建設(shè)以后，開(kāi)發(fā)區(qū)自來(lái)水公司立即轉(zhuǎn)入再生水用戶推廣和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)階段。
　　在政府政策指導(dǎo)下，采用輿論宣傳，多種形式用戶和市場(chǎng)調(diào)查，積極而穩(wěn)妥全面推動(dòng)再生水用戶推廣和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，天津開(kāi)發(fā)區(qū)再生水推廣應(yīng)用重點(diǎn)是企業(yè)用戶。
4.6 相關(guān)政策
　　結(jié)合天津開(kāi)發(fā)區(qū)推進(jìn)再生水利用工作的具體思路在新興區(qū)域范圍內(nèi)，在再生水利用工程實(shí)施的同時(shí)，開(kāi)發(fā)區(qū)政府相關(guān)部門(mén)完成了區(qū)域性水資源綜合利用規(guī)劃方案，建立了配套的法律法規(guī)體系，促進(jìn)了本地區(qū)污水治理及污水資源化工作進(jìn)入健康發(fā)展的軌道。
　　根據(jù)本地區(qū)社會(huì)發(fā)展的需要，相關(guān)部門(mén)結(jié)合污水再生利用工程的實(shí)施，編制完成了與之相配合的政策法規(guī)，近遠(yuǎn)期規(guī)劃和目標(biāo)及相關(guān)管理辦法，主要包括：
　　A. 天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)第79號(hào)令“鼓勵(lì)社會(huì)投資主體投資經(jīng)營(yíng)性基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的暫行規(guī)定”。
　　B. 天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)第80號(hào)令“天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)使用新水源暫行辦法”。
　　C. 天津泰達(dá)投資控股有限公司（津泰控[2002]27號(hào)文件）頒布實(shí)施了《中水用戶管理辦法》
4.7 再生水用戶的推廣工作進(jìn)展
　?。?）再生水用戶申報(bào)情況
　　以輿論宣傳，多種方式調(diào)查研究為基礎(chǔ)，用戶與企業(yè)自愿申請(qǐng)申報(bào)為原則，經(jīng)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)一組織有計(jì)劃、有步驟的實(shí)施再生水實(shí)際應(yīng)用。
　　完全可以說(shuō)：企業(yè)用戶對(duì)再生水項(xiàng)目的支持率和認(rèn)知率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了我們的預(yù)想。再生水用戶申報(bào)用水水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一期工程建設(shè)規(guī)模。
　　（2）首批試點(diǎn)用戶推廣使用情況
　　以價(jià)格調(diào)節(jié)為杠桿，自愿申報(bào)為前提，綜合分析管網(wǎng)一期工程路徑、申報(bào)用戶用水性質(zhì)、企業(yè)內(nèi)工程改造難易程度，確定八家企業(yè)為首批再生水試點(diǎn)用戶。經(jīng)實(shí)施管網(wǎng)調(diào)整等工程措施，自2003年3月開(kāi)始陸續(xù)向8家企業(yè)供水。
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)首批再生水試點(diǎn)用戶見(jiàn)表2。從表中可以看出，僅8家首批試點(diǎn)用戶申請(qǐng)用水指標(biāo)已經(jīng)基本達(dá)到開(kāi)發(fā)區(qū)新水源一廠一期工程的建設(shè)規(guī)模。

表2 使用再生水用戶一覽表

序號(hào)

企業(yè)名稱、地址

申請(qǐng)用水量m³/d

用途

1

華納高爾夫 南海路一號(hào)

2500

草坪灌溉及綠化

2

綠化公司

4790

綠化

3

SEW傳動(dòng)設(shè)備有限公司 六大街泰華路

700

綠化、沖廁、冷卻、消防、施工用水

4

五號(hào)熱源廠（一期） 十一大街

非采暖期 2200

綠化、生產(chǎn)、冷卻、消防

采暖期1400

綠化、生產(chǎn)、消防

5

巴特勒（天津）有限公司 九大街、北海路

60

綠化

6

家世界教育投資有限公司 北海路、三大街

300

綠化

7

十六局 北海路、九大街

　

施工用水

8

污水處理廠 南海路、十一大街

　

綠化

　　從目前供水量的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，需求量在不斷的大幅增加，日平均供水量從3月份的1000m³/d，多至6月份的4400m³/d。每日呈跳躍上升趨勢(shì)，“非典”時(shí)期曾連續(xù)出現(xiàn)7900m³/d的日需求量，已逼近了設(shè)備的產(chǎn)水能力極限，一度出現(xiàn)供水緊張的局面。
4.8 再生水用戶應(yīng)用效果與分析
　?。?）天津開(kāi)發(fā)區(qū)5^#熱源廠
　　5^#熱源廠擔(dān)負(fù)天津開(kāi)發(fā)區(qū)絕大部分生產(chǎn)和生活采暖用蒸汽，是再生水項(xiàng)目的主要用戶之一。該廠2002年年底建成，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行階段。5^#熱源廠從建廠到投產(chǎn)運(yùn)行，一直按最初設(shè)計(jì)原則與思路積極支持和推進(jìn)再生水利用項(xiàng)目，在生產(chǎn)工藝中廣泛使用再生水。
　　5^#熱源廠除鍋爐補(bǔ)水近期采用自來(lái)水水源，遠(yuǎn)期考慮使用海水淡化水源以外，其它生產(chǎn)用水全部考慮采用再生水。該廠申請(qǐng)?jiān)偕脩糁笜?biāo)1400～2200m³/d，截止到9月份，實(shí)際用水量800～900m³/d。
　　5^#熱源廠自調(diào)試運(yùn)行，把再生水作為熱源廠冷卻水，水質(zhì)指標(biāo)普遍好于其它地表水或地下水水質(zhì)，特別是再生水含鹽量和總硬度含量極低，可以大幅度降低阻垢劑的投加量，節(jié)約處理成本。
　　5^#熱源廠準(zhǔn)備進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)一步增加再生水用量。
　?。?）天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠
　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠率先在全廠推廣使用再生水。該廠再生水管網(wǎng)建設(shè)改造方案是為食堂用水重新鋪設(shè)自來(lái)水管道，將原有自來(lái)水管網(wǎng)全部改為再生水管網(wǎng)。再生水的使用范圍：① 園林綠地、景觀水池、廁所沖洗用水；② 清潔衛(wèi)生、洗滌、洗衣機(jī)、工廠員工洗澡、個(gè)人衛(wèi)生洗手用水；③ 生產(chǎn)車(chē)間用水，如脫水機(jī)房、鼓風(fēng)機(jī)房工藝用水等，“除入口用水以外，其余均采用再生水”。使用人員包括廠內(nèi)全體員工和來(lái)廠工作的人員。除飲用以外，再生水間接或直接與人體廣泛接觸，自2003年5月初管網(wǎng)改造以后持續(xù)使用，即使在今年春季“非典”疫情橫行之時(shí)，也沒(méi)有間斷停止。
　?。?）綠化景觀用水使用效果
　　綠化景觀用水是本項(xiàng)目啟動(dòng)初期的重點(diǎn)再用用戶和方向。綠化再生水使用包括綠地、草皮、樹(shù)木和高價(jià)值花木。除開(kāi)發(fā)區(qū)綠化公司，其余七家試點(diǎn)用戶都將再生水用于綠化景觀，特別是華納高爾夫（球場(chǎng)）俱樂(lè)部已經(jīng)全部采用再生水澆灌高級(jí)草皮綠地。
　　再生水工程投運(yùn)之初，許多用水公司對(duì)水質(zhì)還心存疑慮，試探性使用再生水，一部分綠地用再生水澆灌，一部分用自來(lái)水澆灌，隨著實(shí)踐的檢驗(yàn)，才慢慢放心使用。
　　本地區(qū)土壤鹽堿化土地占大多數(shù)，經(jīng)換土等土壤改良措施后，土質(zhì)有很大改善，但土壤仍然呈堿性。新水源一廠反滲透RO產(chǎn)水偏酸性，一般pH值在5～6左右，偏酸性再生水在偏堿性、鹽堿化土地中采用，取得意外的好效果。半年來(lái)，使用再生水澆灌的花、草、樹(shù)、木和高等級(jí)高爾夫球場(chǎng)草皮普遍長(zhǎng)勢(shì)良好，從來(lái)沒(méi)有因水質(zhì)引發(fā)事故。同時(shí)，反滲透RO產(chǎn)水含鹽量極低，對(duì)于鹽堿化土壤改良也起意想不到的效果。

5 國(guó)產(chǎn)化連續(xù)流微濾設(shè)備的開(kāi)發(fā)與研制

　　天津開(kāi)發(fā)區(qū)在引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備的同時(shí)，積極開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)的微濾膜系統(tǒng)，以此大力推進(jìn)利用膜技術(shù)污水再生利用的國(guó)產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。天津泰達(dá)新水源科技開(kāi)發(fā)有限公司同天津膜天膜工程有限公司密切合作，按照關(guān)鍵技術(shù)突破，示范工程引路的指導(dǎo)思想，通過(guò)引進(jìn)－消化－吸收，共同攻關(guān)。研制出兩臺(tái)單機(jī)2500m³/d的PVDF微濾膜裝置，并單獨(dú)構(gòu)建、集成了相配套的反滲透膜系統(tǒng)。
　　通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)CMF系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)以及RO系統(tǒng)的檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)效果令人滿意。國(guó)產(chǎn)CMF系統(tǒng)能夠替代進(jìn)口設(shè)備為反滲透處理系統(tǒng)供水，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在保持同樣的處理效果的同時(shí)，造價(jià)相對(duì)低廉，更能夠滿足市場(chǎng)的要求。
　　通過(guò)對(duì)CMF-RO系統(tǒng)用于污水深度處理近6個(gè)月的實(shí)驗(yàn)，我們得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論。
　　· 國(guó)產(chǎn)化CMF-RO系統(tǒng)的中試試驗(yàn)再生水的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)都超過(guò)合同規(guī)定的要求；
　　· 連續(xù)微濾和反滲透組合系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)性能可靠，國(guó)產(chǎn)化CMF能夠滿足RO系統(tǒng)進(jìn)水的要求；
　　· 國(guó)產(chǎn)化連續(xù)微濾設(shè)備的裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，處理效率高、自動(dòng)化程度高，運(yùn)行、操作、管理和維護(hù)方便，幾乎不需人員值班管理，運(yùn)行費(fèi)用低廉；
　　· 國(guó)產(chǎn)化CMF系統(tǒng)對(duì)水體中的懸浮物、濁度、細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌等去除效果顯著，保證了反滲透系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水的苛刻要求，這是傳統(tǒng)反滲透預(yù)處理工藝無(wú)法達(dá)到的；
　　· 國(guó)產(chǎn)化CMF系統(tǒng)采用濾過(guò)液反向清洗和空氣外壓振蕩清洗相結(jié)合在線反沖洗技術(shù)，與現(xiàn)行方法相比，具有不需高壓空氣，對(duì)中空纖維膜無(wú)耐壓和孔徑的特殊要求，清洗效果好，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，是本項(xiàng)目研究的重大突破和創(chuàng)新。

6 結(jié)論與建議

6.1 主要結(jié)論
　?。?）本研究主要圍繞著“雙膜法”污水脫鹽深度處理工藝的研究，建立了中試方法，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工程化技術(shù)集成及國(guó)產(chǎn)化，以再生水推廣使用的市場(chǎng)化原則為導(dǎo)向，在成本優(yōu)化、政策和法規(guī)配套、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)行管理模式等方面進(jìn)行了廣泛的研究和落實(shí)，形成一套完整的城市污水再生利用與運(yùn)行管理技術(shù)體系，具有創(chuàng)新性和顯著的綜合示范作用。
　　（2）“雙膜法”，即連續(xù)流微濾（CMF）+反滲透（RO）工藝在我國(guó)首次大規(guī)模應(yīng)用于城市污水再生處理，不僅技術(shù)上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，經(jīng)濟(jì)上亦可以接受，在我國(guó)缺水城市具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。對(duì)低含鹽量的城市污水再生利用更具成本優(yōu)勢(shì)。
　?。?）“雙膜法”工藝生產(chǎn)的再生水水質(zhì)優(yōu)異，可作為工業(yè)純凈水，滿足從高端用戶到低端用戶的廣泛用途，打破了再生水小規(guī)模、低水質(zhì)的應(yīng)用局面，使再生水真正成為城市供水系統(tǒng)的組成部分。
　?。?）“雙膜法”工藝受進(jìn)水水質(zhì)的影響小，其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程機(jī)理和可靠的在線監(jiān)測(cè)及控制手段可提供安全、衛(wèi)生、穩(wěn)定的供水保障，消除了用戶對(duì)再生水的誤解。
　　（5）“雙膜法”工藝中投加的化學(xué)藥劑少，與傳統(tǒng)再生水生產(chǎn)工藝相比，對(duì)環(huán)境的影響小。
　?。?）國(guó)產(chǎn)連續(xù)流微濾（CMF）設(shè)備具有與進(jìn)口設(shè)備相同的處理效果，滿足反滲透（RO）對(duì)預(yù)處理水質(zhì)的要求，且設(shè)備價(jià)格低于進(jìn)口設(shè)備，預(yù)計(jì)運(yùn)行成本約為進(jìn)口設(shè)備的70%，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化工程后，再生水的生產(chǎn)成本將會(huì)進(jìn)一步降低，為“雙膜法”在城市污水再生處理中的應(yīng)用創(chuàng)造新的空間，并帶動(dòng)我國(guó)膜技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
　?。?）“雙膜法”工藝系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計(jì)，占地省，便于增容，運(yùn)行調(diào)度靈活。與傳統(tǒng)工藝相比，適用于再生水廠建設(shè)的靈活性，并易于工程規(guī)模與市場(chǎng)需求的優(yōu)化配置，為工程規(guī)模的近遠(yuǎn)期結(jié)合提供了方便。
　?。?）在建立再生水利用總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造和完善政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系；以市場(chǎng)化原則落實(shí)運(yùn)行管理模式，建立生產(chǎn)和銷(xiāo)售兩個(gè)環(huán)節(jié)的統(tǒng)一體，最大限度地發(fā)揮資源共享優(yōu)勢(shì)，最大限度地挖掘降低成本的潛力，推動(dòng)再生水開(kāi)發(fā)利用走向良性循環(huán)。
6.2 建議
　?。?）將再生水列入未來(lái)城市總體發(fā)展規(guī)劃中，進(jìn)一步體現(xiàn)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立節(jié)水型城市的先進(jìn)理念，有效地緩解我國(guó)水資源缺乏的局面，為經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供支持。
　?。?）盡快使自來(lái)水價(jià)格向?qū)嶋H價(jià)值回歸，以進(jìn)一步為再生水市場(chǎng)化推進(jìn)提供價(jià)格空間，實(shí)現(xiàn)再生水價(jià)格由政府補(bǔ)貼到有利可圖的轉(zhuǎn)變。
　?。?）為從事再生水生產(chǎn)的企業(yè)提供免稅和相應(yīng)鼓勵(lì)政策，為實(shí)施更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件。
　?。?）進(jìn)一步跟蹤和研究“雙膜法”即連續(xù)流微濾（CMF）+反滲透（RO）工藝濃水排放回污水處理系統(tǒng)后對(duì)整體水處理系統(tǒng)工藝和成本的影響，摸清規(guī)律，在保證污水處理排放達(dá)標(biāo)或達(dá)到容許的排放容量的前提下，確定一定的污水總量能夠生產(chǎn)再生水的合理限度。
　?。?）加大宣傳力度，提高公眾對(duì)再生水的認(rèn)識(shí)水平，引導(dǎo)用戶正確的理解和使用再生水。
參考文獻(xiàn) （略）