膜法自來(lái)水廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行實(shí)例 錢(qián)俊寶1 勵(lì)立軍2
（1慈溪市杭州灣航豐自來(lái)水有限公司 浙江 慈溪 315322 ）
（2 慈溪經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)管理委員會(huì)建設(shè)局 浙江 慈溪 315336 ） 摘要：對(duì)以微污染海涂水庫(kù)水為源水的自來(lái)水生產(chǎn)中，超濾（UF）+反滲透（RO）工藝作為深度處理工藝的工程設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)設(shè)計(jì)中的工藝參數(shù)，建設(shè)的投資分配情況，運(yùn)行應(yīng)注意的問(wèn)題，及相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了匯總分析。為膜法廣泛應(yīng)用于自來(lái)水深度處理提供一個(gè)參考工程實(shí)例。
關(guān)鍵詞：微污染 自來(lái)水 深度處理 膜 超濾（UF） 反滲透（RO） 水資源的緊缺，供水標(biāo)準(zhǔn)的提高，水源地的污染，傳統(tǒng)的沉淀、過(guò)濾、消毒工藝已經(jīng)不能提供安全、優(yōu)質(zhì)的飲用水。膜技術(shù)是一種嚴(yán)格的物理和絕對(duì)的分離技術(shù)，合理的搭配能分離幾乎所有水體中的有毒有害物質(zhì)，提供以前飲用水處理工藝和設(shè)施從未達(dá)到的水質(zhì)和可靠的保證。
慈溪市地處東海之濱，杭州灣南岸，城市居民用水主要以山區(qū)的水庫(kù)水為水源。近年來(lái)，隨著工業(yè)的興起和發(fā)展，水的供求矛盾日益嚴(yán)重，屬于典型的資源缺水型城市。 1 水源介紹 慈溪擁有大面積的海涂，大容量的海涂水庫(kù)。由于地處海邊，收集到的是河網(wǎng)末端水，已經(jīng)受到一定程度上的污染，屬于微污染咸水，不滿足水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，源水水質(zhì)情況如表1。 源水水質(zhì)表 表1 項(xiàng)目 | 分析值 | 項(xiàng)目 | 分析值 | 色度 | 8-15 | 揮發(fā)酚 | ＜0.5mg/L | 濁度 | 20-100NTU | 總硬度 | 120-150mg/L | 臭和味 | 苦咸味 | 氯化物 | 280-350 mg/L | pH | 8-9 | 總?cè)芙庑怨腆w | 900-1200 mg/L | 氨氮 | 0.4-1mg/L | 細(xì)菌總數(shù) | ＞600CFU/mL | CODMn | 6-10mg/L | 大腸桿菌 | ＞230CFU/100mL |
2 工程設(shè)計(jì) 2.1 需解決的問(wèn)題
根據(jù)源水水質(zhì)，對(duì)照現(xiàn)行的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，制水工藝主要解決以下問(wèn)題：
（1）降低源水中有機(jī)物的含量。
（2）降低氯化物的含量和溶解性固體。
（3）降低色度和濁度。
（4）系統(tǒng)本身不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。
2.2 工藝選擇
通過(guò)分析源水水質(zhì)，采用超濾（UF）和反滲透（RO）為核心工藝，輔以沉淀、過(guò)濾等膜前處理工藝制水。源水泵入廠內(nèi)，投加氧化劑、絮凝劑后，經(jīng)混合器、折板絮凝池充分接觸后，進(jìn)入平流沉淀池，上清液經(jīng)濾池過(guò)濾后作為膜處理的進(jìn)水，沉淀底泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。濾后水投加殺菌劑殺菌后進(jìn)入超濾系統(tǒng)，超濾的產(chǎn)水進(jìn)入反滲透脫鹽系統(tǒng)。反滲透產(chǎn)水與部分未脫鹽水勾兌，產(chǎn)品水在消毒后外輸管網(wǎng)。總工藝流程圖如下： 3 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 3.1 膜前處理
由于膜處理對(duì)進(jìn)水要求較高，膜前處理主要是對(duì)源水進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到膜進(jìn)水的要求。主要構(gòu)筑物如表2所示。 膜前處理主要構(gòu)筑物 表2 名 稱 | 尺 寸（m） | 數(shù) 量 | 平流沉淀池 | 100×16×3.7 | 1 | 氣水反沖洗濾池 | 13×8.5×4.3 | 4 |
在膜前處理系統(tǒng)中還包含氧化劑投加系統(tǒng)和絮凝劑投加系統(tǒng)。
3.2 膜處理系統(tǒng)
膜處理系統(tǒng)包含UF和RO兩個(gè)子系統(tǒng)，UF系統(tǒng)的主要作用是去除水體中的高分子有機(jī)物、菌類、微粒和絮凝劑的膠體。同時(shí)，在本項(xiàng)目中為RO提供優(yōu)質(zhì)的進(jìn)水，增加RO膜元件的通量、降低運(yùn)行壓力、同時(shí)減少RO膜污堵的可能性，延長(zhǎng)化學(xué)清洗的間隔，進(jìn)而延長(zhǎng)RO膜的使用壽命，降低運(yùn)行成本。RO系統(tǒng)主要是針對(duì)源水中氯化物超標(biāo)設(shè)置，起到降低水中氯化物含量和總?cè)芙庑怨腆w的目的。主要的設(shè)計(jì)參數(shù)如表3。 膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 表3 UF主要設(shè)計(jì)參數(shù) | RO 主要設(shè)計(jì)參數(shù) | 項(xiàng)目 | 參數(shù)值 | 項(xiàng)目 | 參數(shù)值 | 膜元件型號(hào) | V1072-35-PMC | 膜元件型號(hào) | BW30-365 | 膜通量 | 60GFD | 膜通量 | 9500GPD | 過(guò)濾方式 | 單通錯(cuò)流 | 單支膜產(chǎn)水量 | 36 m3/d | 單支膜產(chǎn)水量 | 8.3m3/h | 單支膜脫鹽率 | 98% | 單套膜數(shù)量 | 40 | 單套膜數(shù)量 | 288 | 單套產(chǎn)水能力 | 280 m3/h | 單套產(chǎn)水能力 | 210 m3/h | 系統(tǒng)回收率 | 92% | 系統(tǒng)回收率 | 75% | 總產(chǎn)水能力 | 30000 m3/d | 總產(chǎn)水能力 | 20000m3/d |
UF系統(tǒng)還包含殺菌劑添加系統(tǒng)、反洗系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。
RO系統(tǒng)還包含，阻垢劑添加系統(tǒng)、還原劑添加系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。 4 調(diào)試與運(yùn)行 4.1調(diào)試
膜系統(tǒng)是整個(gè)工藝的核心，在調(diào)試過(guò)程中先進(jìn)行膜前處理系統(tǒng)調(diào)試。首先，進(jìn)行整個(gè)工藝流程的消毒工作，然后對(duì)濾池濾料進(jìn)行清洗待用。在準(zhǔn)備工作結(jié)束后進(jìn)料調(diào)試，投藥使平流沉淀池的出水濁度小于3NTU，經(jīng)濾池過(guò)濾后，調(diào)整濾后水濁度小于1NTU后，進(jìn)行膜系統(tǒng)的調(diào)試。
膜系統(tǒng)裝置為全自動(dòng)運(yùn)行，對(duì)自動(dòng)化控制程度要求高，同時(shí)對(duì)管道的潔凈度要求高。在進(jìn)料前要清洗管道，保證管道中所有雜質(zhì)和污物都清洗干凈，不殘留任何固體顆粒物質(zhì)和微生物；同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行控制系統(tǒng)的空載運(yùn)行，保證各輸入/出點(diǎn)正常、連鎖正確有效。檢查無(wú)誤后進(jìn)料調(diào)試，調(diào)節(jié)各工藝控制點(diǎn)，使之達(dá)到額定的流量、壓力。同時(shí)，檢測(cè)UF產(chǎn)水的SDI值RO產(chǎn)水的電導(dǎo)率。穩(wěn)定后即可投入運(yùn)行。最后按照現(xiàn)行的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整勾兌比例。本廠RO產(chǎn)水與非RO產(chǎn)水比例為1：1。出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表4。 出廠水水質(zhì)表 表4 項(xiàng)目 | 檢測(cè)值 | 項(xiàng)目 | 檢測(cè)值 | 色度 | <5 | 揮發(fā)酚 | <0.001mg/L | 濁度 | 0.1NTU | 總硬度 | 80 mg/L | 臭和味 | 無(wú) | 氯化物 | 160 mg/L | pH | 7.5 | 總?cè)芙庑怨腆w | 450 mg/L | 氨氮 | 0.05 mg/L | 細(xì)菌總數(shù) | 1CFU/mL | CODMn | <1 mg/L | 大腸桿菌 | <1CFU/100mL |
4.2 運(yùn)行
經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，出水穩(wěn)定。以下問(wèn)題在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)加以注意。
（1）水溫對(duì)膜通量的影響較大，做好流量、壓力的記錄，及時(shí)分析、隨時(shí)調(diào)整。
（2）膜系統(tǒng)要防止微生物的污染，UF要根據(jù)季節(jié)調(diào)整殺菌劑的投加量和反洗頻率。
（3）RO系統(tǒng)要監(jiān)控ORP值，防止膜材料氧化。
（4）根據(jù)系統(tǒng)的流量、壓力的變化，及時(shí)做好化學(xué)清洗工作。
（5）由于膜系統(tǒng)是自動(dòng)化運(yùn)行，各種連鎖、保護(hù)較多，應(yīng)做好儀表的校驗(yàn)和程序的維護(hù)工作。 5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 膜系統(tǒng)投資分析見(jiàn)表5。 膜系統(tǒng)投資分析表 表5 序號(hào) | 項(xiàng)目 | 費(fèi)用（萬(wàn)元） | 1 | 設(shè)備投資 | | 1.1 | UF系統(tǒng) | 1200 | 1.2 | RO系統(tǒng) | 1200 | 2. | 土建配套 | | 2.1 | 廠房 | 150 | 2.2 | 水池 | 45 | | 合計(jì) | 2595 |
噸水投資：UF系統(tǒng)400元/噸·天，RO系統(tǒng)600元/噸·天。
運(yùn)行費(fèi)用估算見(jiàn)表6，其中系統(tǒng)定員4人，年工資福利20000元，設(shè)備折舊按12年計(jì)，維修費(fèi)用按照折舊的10%計(jì)，膜更換年限按3年計(jì)，電費(fèi)按0.65元/千瓦時(shí)計(jì)，藥劑價(jià)格按照現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)計(jì)入。 運(yùn)行費(fèi)用估算表 表6 序號(hào) | 項(xiàng)目 | 費(fèi)用（元/噸） | 1 | 人工費(fèi) | 0.01 | 2 | 設(shè)備折舊 | 0.17 | 3 | 膜更換 | 0.40 | 4 | 設(shè)備維修 | 0.02 | 5 | 藥計(jì)費(fèi) | 0.20 | 6 | 電費(fèi) | 0.65 | 7 | 合計(jì) | 1.45 |
6 結(jié)論 UF+RO作為處理含鹽量較高的微污染海涂水庫(kù)水的深度處理是可行的，能得到更為安全、衛(wèi)生的飲用水。且膜工藝自動(dòng)化程度高，便于管理。但是投資較大，運(yùn)行成本比常規(guī)處理手段要高出1元左右，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)負(fù)擔(dān)較重。
本工程采用的是進(jìn)口膜元件，價(jià)格較高。隨著膜元件的國(guó)產(chǎn)化，投資和運(yùn)行成本將會(huì)大幅下降。 | 
