污水深度处理技术方案一DOC.docx
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污水深度处理技术方案一DOC
邯钢一污水深度处理
超滤反渗透系统
技术方案
中国华电工程（集团）有限公司
2010年10月北京
目录
1．水源水质1
2．系统出力1
3．系统流程1
4．工艺描述2
4.1超滤系统2
4.2反渗透系统4
4.3废水系统8
5．设备清册8
6．电气负荷12
7．药剂消耗13
8．投资概算13
9．运行成本13
10．技术附件14
1．水源水质
该系统水源为经过预处理的中水，主要水质指标如下:
邯钢一污水出水水质指标:
序号
项目
单位
指标
1
PH
7-8.5
2
碱度
mmol/l
≤5
3
氯根
mg/l
≤700
4
硬度
mmol/l
≤14.2
5
浊度
mg/l
≤15
6
COD
mg/l
≤90
7
电导率
us/cm
≤2700
8
溶固
mg/l
≤2500
9
悬浮物SS
mg/l
≤30
10
油含量
mg/l
≤5
11
色度
≤30
12
氨氮
mg/l
≤30
深度处理后产水水质：
（技术要求中未提及产水COD及氨氮值，我公司不清楚是否需要考虑上述指标）。
序号
项目
单位
指标
1
PH
7-8.5
2
碱度
mmol/l
≤3.8
3
氯根
mg/l
≤35
4
硬度
mmol/l
≤5.0
5
浊度
mg/l
≤5
6
COD
mg/l
≤10
7
电导率
us/cm
≤80
8
油含量
mg/l
≤1
9
色度
mg/l
≤30
10
氨氮
mg/l
≤30
2．系统出力
预处理：
2000m3/h
超滤：
1840m3/h（回收率>92％，反洗水回收至预处理系统回用）
反渗透：
1380m3/d（回收率75％）
说明：
冬季低温时，按最低3℃时产水量为满负荷的80％设计。
3．系统流程
本系统处理流程如下：
原水池→机械过滤器→超滤给水泵→自清洗过滤器→超滤装置
→（超滤产水池→反渗透给水泵→保安过滤器→）反渗透高压泵
→反渗透→反渗透产水池→反渗透产水泵→用水点
↓
浓水反渗透浓水池
说明：
我公司在华电包头2x600MW机组水源整改工程中应用双膜法处理宝钢废水收到良好效果。
5月份和6月份RO进水COD检测数据为108和141，出水COD为4.1和8.1.RO系统正常运行,清洗周期为3~4个.
4．工艺描述
4.1预处理系统
加热、过滤单元――此单元的功能为：
通过加热、过滤、絮凝将原水处理到达到超反渗透进水要求的水质、水量、水压、水温并能进行有效反洗、空气擦洗，包括清水加热器、双介质过滤器、清水泵、过滤器反洗水泵、管道混合器、罗茨风机、石英砂、无烟煤、以及与此单元功能相关的全部在线（就地）仪表、管道、附件、阀门、填料、支吊架和其它安装材料。
各同类设备为母管制并联。
4.1超滤系统
近30年来，超滤技术的发展极为迅速，不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用，而且在工业给水方面也用得越来越多。
例如在海水淡化、纯水及中水回用的系统中，超滤可作为预处理设备，确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。
在食品饮料、矿泉水生产中，超滤也发挥了重要作用。
因为超滤仅去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质，而保留了对人体健康有益的矿物质。
超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。
过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.03~0.6MPa，筛分孔径从0.005~0.1μm，截留分子量为1000~500,000道尔顿左右。
超滤膜组件的结构设计是连接膜丝特点和操作参数的中间纽带。
在众多的形式中，目前以中空纤维膜为主，也有管式和卷式膜。
中空纤维膜以其无可比拟的优势成为超滤的最主要形式。
根据致密层位置不同，中空纤维滤膜主要分为内压膜、外压膜两种。
外压式膜的进水流道在膜丝之间，膜丝存在一定的自由活动空间，因而更适合于原水水质较差、悬浮物含量较高的情况；内压式膜的进水流道是中空纤维的内腔，为防止堵塞，对进水的颗粒粒径和含量都有较严格的限制，因而适合于原水水质较好的工况。
超滤的运行有全流过滤（死端过滤）和错流过滤两种模式。
全流过滤时，进水全部透过膜表面成为产水；而错流过滤时，部分进水透过膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质排出成为浓水。
全流过滤能耗低、操作压力低，因而运行成本更低；而错流过滤则能处理悬浮物含量更高的流体。
具体的操作形式宜根据水中的悬浮物含量来确定。
当超滤的过滤通量较低时，超滤膜的过滤负荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而长期通量稳定；当通量较高时，超滤膜发生不可恢复的污堵的倾向增大，清洗后的恢复率下降，不利于保持长期通量的稳定。
因此，针对每种具体的水质，超滤都存在一个临界通量，在运行中应保持通量在此临界通量之下。
临界通量往往需要通过试验确定。
本工程超滤膜采用外压式中空纤维膜，采用全量过滤方式运行，运行通量为60.0L/m²/h。
膜的抗污染能力强、化学稳定性好、机械强度高，膜使用寿命在3年以上。
超滤膜可去除大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小（大于0.03微米）的颗粒物质，超滤装置技术性能参数：
（1）水的回收率≥92%。
（2）出水污染指数SDI≤3。
（3）超滤膜使用寿命不少于3年。
超滤进水中细菌和微生物如不进行杀菌处理，将会附着在超滤膜的表面，严重污染膜元件，造成超滤膜堵塞，致使膜系统运行压力升高，产水量下降，增加化学清洗的频次，降低膜的使用寿命，因此，必须在原水中投加杀菌剂进行杀菌。
同时超滤系统在进行化学加强反洗和化学清洗时也需要杀菌。
杀菌剂常用的有次氯酸钠，次氯酸钠具有良好的杀菌效果，并且市场上有成品次氯酸钠供应，不须制备，因此本工程选用液体次氯酸钠作为杀菌剂。
为消除次氯酸钠对反渗透膜的损害，在反渗透装置前投加过量还原剂亚硫酸氢钠，可有效保证反渗透膜的使用。
采用含10%有效氯的液体次氯酸钠。
设置2台有效容积为5m3的次氯酸钠贮罐。
设置2台进水次氯酸钠加药计量泵，1用1备,设置2台超滤反洗次氯酸钠加药计量泵，1用1备。
超滤系统运行时，悬浮物质、溶解物质及微生物繁殖都会造成膜元件污染，从而降低产水量，因此须定期采取反洗来清除膜表面的污染物质，恢复膜元件的功能。
反洗分为物理反洗和化学反洗。
物理反洗包括水洗和气洗，通过反冲洗水泵及压缩空气擦洗实现。
反冲洗过程中，反洗液由膜元件的透过液出口进入到外压中空纤维膜的内侧，由内向外反向清洗；同时，在膜元件的原液入口加入压缩空气，对中空纤维的外壁进行空气振荡和气泡擦洗。
压缩空气在中空纤维外壁与膜元件外壳之间的空间内上升，与反洗水共同作用，将膜表面的污染物清洗干净，清洗后的废水从膜元件的排污口排出。
反洗运行为各个超滤设备分别轮流进行。
超滤反洗水由超滤反洗水泵提供，水源来自超滤产水池（管）。
压缩空气来自水处理站内的压缩空气贮罐。
设置2台超滤反冲洗水泵，1用1备，每次同时反洗3套超滤装置。
虽然反冲洗能够去除大部分污染物，但对水中的有机物经过较长时间的运行仍会堵塞膜孔，因此仍需要更有效的办法对膜进行更彻底的清洗。
为防止膜被有机污染物和细菌污染以及结垢，需进行化学反洗。
用盐酸清洗无机盐的结垢而产生的污染物，用氢氧化钠清洗膜表面的有机污染物，用次氯酸钠清除膜表面的细菌，之后需用不含药液的水将进入系统的化学药剂清洗干净，因此可保证化学清洗结束后，系统投入运行时，超滤设备产水中不含有化学药剂，不对后续的反渗透膜产生影响。
化学加强反洗为自动控制，当运行周期结束，超滤设备自动转为反洗状态，同时，反洗泵、加药泵等反洗设备启动，对超滤设备进行反洗。
反洗运行为各个反洗设备分别轮流进行。
反洗结束后自动恢复至正常运行状态。
化学加强反洗是在数次反洗后进行的，通常在过滤进行18－24小时后进行。
系统设置酸、碱、次氯酸钠3套加强反洗加药装置。
设置3台有效容积为32m3的次氯酸钠贮罐，设置2台超滤反洗次氯酸钠加药计量泵，1用1备；设置有效容积为5m3的酸碱贮罐各2台，设置超滤反洗酸碱加药计量泵各2台超滤，均为1用1备；
当超滤跨膜压差比初始上升1.0bar（在相同温度下），且通过反洗不能恢复时就应对超滤装置进行化学在线清洗。
化学在线清洗（CIP）是通过配置一定浓度的清洗液，对超滤膜元件进行在线浸泡或循环，达到恢复膜初始性能的过程。
化学清洗通常数月进行一次。
清洗系统包括清洗溶液箱、清洗水泵及清洗过滤器。
本系统设置容积为10m3清洗溶液箱1台，清洗泵两台，1用1备。
主要设计原则：
✧超滤膜选用外压式中空纤维膜。
✧超滤装置元件的设计通量按60LMH设计，全量过滤方式运行。
✧超滤装置的给水加药种类及加药点，化学清洗装置的选择均根据给水水质和所选用超滤装置膜组件的特性确定。
✧每套超滤装置与反洗系统、清洗系统管道相连。
✧每一列的进出水设置阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连接。
装置内进出水阀门、清洗及冲洗阀门均选用衬胶阀。
✧装置内进出水阀门及反洗阀门选用气动阀门。
✧超滤膜组件安装在组合架上，组合架上均配备全部管道、阀门及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具等其它附件。
✧超滤系统所配仪器、仪表的性能、配置点及数量等将满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。
✧进口在气动阀门前均设有手动阀门，便于调节各套装置水量分配。
4.2反渗透系统
自从上世纪五十年代未六十年代初期，反渗透（RO产品商品化投放市场，尤其是超薄聚酰胺复合膜进入实用阶段，使得RO和NF成为实用化的化工分离单元操作，它们的应用领域得到不断地扩展。
起初，反渗透主要用于海水和苦咸水脱盐，由于工业领域对保护水源、减少能耗、控制污染以及从废水中回收有价值物质的需求日益增加，反渗透的新用途变得更有经济价值。
反渗透的工作原理是在进水（浓溶液）侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水（浓溶液）中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化产水。
反渗透装置利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。
经过预处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层，经收集管道集中后，通往产水管再注入淡水箱。
反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后，通往浓水排放管。
反渗透膜组件采用进口的低压复合膜。
反渗透给水泵将超滤产水送入保安过滤器，截留来水中大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透系统。
根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。
反渗透升压泵将保安过滤器出水送入反渗透装置，为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。
反渗透高压泵为反渗透系统提供充足的原水流量和压力，每套反渗透设置1台高压泵。
当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时，它们就会在反渗透膜面上发生结垢，如果反渗透水处理系统采用75%回收率操作时，其浓水中的盐浓度就会增加到进水浓度的四倍，回收率越高，产生结垢的风险性就越大。
目前出于水源短缺或对环境影响的考虑，设置反渗透浓水回收系统以提高回收率成为一种习惯做法，在这种情况下，采取精心设计、考虑周全的结垢控制措施和防止微溶性盐类超过其溶解度而引发沉淀与结垢尤为重要，RO系统中，常见的难溶盐为CaSO4、CaCO3和SiO2，其它可能会产生结垢的化合物为CaF2、BaSO4、SrSO4和Ca3（PO4）2。
因此在进入反渗透系统之前需投加阻垢剂。
目前反渗透系统阻垢剂基本为进口产品，阻垢剂型号及加药量应根据水质和膜系统设计经综合计算及试验后确定。
采用专用复合阻垢剂可提高水中难溶物质的饱和度，具有以下功能：
（1）抑制析出作用；
（2）分散作用；（3）晶格扭曲作用；（4）络合作用。
采用该种阻垢剂后，具体阻垢能力表现如下：
（l）LSI可以由负值提高至2.6；
（2）BaSO4的饱和指数可达160倍；（3）SrSO4的饱和指数可达12倍；（4）CaF2的饱和指数可达120倍；（5）SiO2的饱和指数最大可达2倍。
设置1套阻垢剂加药装置，包括2个加药箱和2台阻垢剂加药泵。
为防止氧化性物质对反渗透膜的氧化降解，避免对反渗透膜组件的破坏，在进入反渗透之前必须对进水进行脱氯处理。
余氯可以通过活性炭或化学还原剂将其还原成无害的氯离子，由下述反应可知，活性炭柱是非常有效的对RO进水脱氯：
C+2Cl2+2H2O4HCl+CO2
NaHSO3是最常用的去除余氯以及抑制微生物活性的化学品，NaHSO3还原次氯酸：
NaHSO3+HOClHCl+NaHSO4
根据理论计算1.465mg的NaHSO3可以脱除1.0mg的余氯，但是在工程实践中，每脱除1.0mg的余氯需要加入3.0mg的NaHSO3。
在干燥阴冷的贮存条件下，固体NaHSO3的有效期为4～6个月，但在水溶液中，亚硫酸氯钠会随时与空气中的氧发生氧化还原反应，根据所配制的溶液浓度的不同，溶液的有效期为：
溶液浓度（wt%）
2
10
20
30
最长有效期
3天
1周
1个月
6个月
NaHSO3必须是食品级，不含杂质，还需是未经过钴活化过的产品，虽然脱氯本身速度很快，但仍应与待处理的水有完全的混合，建议的加药点设置静态混合器。
在混合点的下游管线上，可以安装氧化－还原电极，监测氯是否被脱除掉，当发现有余氯时，检测电极应能发出信号停掉高压泵。
本系统设置1套还原剂加药装置，包括2台加药箱和2台还原剂加药泵。
反渗透冲洗泵的作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢，以保护反渗透膜。
反渗透冲洗水来自产水箱。
设置2台反渗透冲洗水泵，1用1备。
水处理系统进水中存在各种形式可导致反渗透膜表面污染的物质，例如水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及生物。
污垢就是指覆盖在膜表面上的各种沉积物，包括水中的结垢物。
发生膜表面的污垢将加速系统性能的下降，如减少产水流量，降低脱盐率。
污垢的另一个负面现象是进水和浓水间的压差增加。
膜系统预处理的目的在于尽量减少膜表面的上述污染，通过安装合适的预处理系统，选择恰当的操作条件，如产水流量，运行压力与产水回收率等，就能达到这一目标。
但不论预处理系统如何完善，在正常操作过程中，反渗透元件内的膜片仍会受到无机盐垢、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物质的污染。
操作过程中这些污染物沉积在膜表面，导致标准化的产水流量和系统脱盐率分别下降或同时恶化。
当下列情况出现时，需要清洗膜元件：
❑标准化产水量降低10%以上
❑进水和浓水之间的标准化压差上升了15%
❑标准化透盐率增加5%以上
说明：
以上的标准（基准）比较条件取自系统经过最初48小时运行时的操作性能。
化学清洗频率一般为3-4个月一次。
本系统设置一套反渗透化学清洗系统，清洗泵将配置好的化学清洗液送入反渗透设备，并在反渗透设备和化学清洗箱内循环，直至化学清洗历时结束。
经对反渗透设备冲洗后，设备投入正常运行。
每套化学清洗装置包括1个清洗箱（25m³）、2台清洗泵、1个保安过滤器。
主要设计原则：
（1）反渗透高压泵出口装设电动慢开阀门（控制阀门开启速度，且速度可调），以防膜组件受高压水的冲击。
反渗透高压泵采用进口卧式离心泵。
每台水泵设置变频装置及变频控制柜，保证水泵出水流量恒定，并提供出水流量测量装置接口，以实现变频流量控制。
（2）反渗透高压泵进口装压力开关，压力低时报警及停泵。
出口装高压开关，压力高时报警及停泵。
（3）RO膜元件的设计通量不大于各膜元件制造厂商《导则》规定的最大通量值，保证膜元件正常运行和合理的清洗周期。
反渗透膜选用抗污染膜。
（4）反渗透装置的给水加药种类及加药点，化学清洗液的选择根据给水水质和所选用反渗透装置膜组件的特性确定。
（5）RO装置各段给水及浓水、产品水进出水总管上设有足够的接口及阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连。
反渗透进水管上有反渗透装置停运冲洗水接口及自动阀门。
（6）RO装置产品水管上装设防爆膜、逆止阀及关断阀。
（7）RO浓水排水须装流量控制阀（稳流阀），以控制水的回收率。
（8）RO装置设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗，进水总管上设置自动冲洗水阀门。
（9）RO装置产品水管和浓水管设取样点，取样点的数量及位置能有效地诊断并确定系统的运行状况。
（10）RO膜组件安装在组合架上，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件。
管道、法兰、阀门均采用不锈钢材质。
（11）RO组合架的设计满足其厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。
（12）RO系统测量配置点及数量等要满足本系统的安全、稳定、可靠运行需要。
（13）RO装置的压力容器采用进口或国产优质产品。
4.3废水系统
超滤加强反洗排水、超滤反渗透清洗废液、酸碱贮罐区的冲洗水及加药间的冲洗水排至附近的废水池，中和处理后通过液下泵外排至废水集中处理系统。
设置1座有效容积200m3的废水池，池外设2台废液排放泵，1用1备。
超滤反洗排水排入超滤反洗回收水池，通过回收水泵送至预处理系统回用，以降低水耗，提高系统水利用率。
浓水反渗透的浓水收集至浓水池，通过浓水泵送至其他系统处理，该部分是否需要设置，由设计院根据整体情况考虑。
5．设备清册
序号
名称
型号及规范
单位
数量
备注
1
原水池
4000m3
台
2
混凝土制
2
清水泵
Q=1000t/hH=0.35MPa
台
3
3
多介质过滤器
DN3200
台
22
4
反洗水泵
Q=1000t/hH=0.35MPa
台
2
5
反洗风机
Q=18.9m3/min
P=0.075MPa
台
2
6
换热器
Q=1000t/hH=0.35MPa
台
3
7
超滤给水泵
Q=1000t/hH=0.35MPa
台
3
变频，2用1备
8
自清洗过滤器
Q=1000t/h
台
3
2用1备
9
超滤装置
Q净产=230t/h
套
8
超滤膜组件
ZW1500SXL225FSFC
支
760
超滤反洗自清洗过滤器
Q=1000t/h
台
2
超滤机架
12m×3.5m×3.4m
套
8
10
超滤产水箱
2000m3
台
2
混凝土制
11
超滤反洗泵
Q=1120t/h，H=0.25MPa
台
2
变频，1用1备
12
反渗透给水泵
Q=915t/h，H=0.35MPa
台
3
13
反渗透保安过滤器
Q=915t/h，5μ
台
2
14
反渗透高压泵
Q=229t/h，H=1.6MPa
台
8
变频
15
反渗透装置
Q=171t/h，75％
套
8
反渗透膜元件
BW30-365FR
支
2128
反渗透组架
7.5m×4.2m×5.2m
套
8
16
次氯酸钠加药装置
2箱4泵
套
1
次氯酸钠储罐
2m3，玻璃钢
台
2
原水加药泵
500L/h,0.6MPa
台
2
CEB加药泵
6000L/h,0.6MPa
台
2
加药组架
碳钢防腐
套
1
17
酸加药装置
1箱2泵
套
1
酸储罐
5m3，钢衬胶
台
2
加药泵
2000L/h,0.6MPa
台
2
加药组架
碳钢防腐
套
1
18
碱加药装置
1箱2泵
套
1
酸储罐
2m3，钢衬胶
台
2
加药泵
2000L/h,0.6MPa
台
2
加药组架
碳钢防腐
套
1
19
还原剂加药装置
2箱2泵
套
1
计量箱
3.2m3，钢衬胶
台
2
加药泵
400L/h,0.6MPa
台
2
加药组架
碳钢防腐
套
1
20
阻垢剂加药装置
2箱4泵
套
1
计量箱
3.2m3，钢衬胶
台
2
加药泵
400L/h,0.6MPa
台
2
加药组架
碳钢防腐
套
1
21
超滤清洗装置
1箱2泵1过滤器
套
1
清洗箱
8m3，钢衬胶
台
1
清洗泵
Q=150t/h，H=0.3MPa
台
2
清洗过滤器
Q=150t/h
台
1
22
反渗透清洗装置
1箱2泵1过滤器
套
1
清洗箱
25m3，钢衬胶
台
1
清洗泵
Q=540t/h，H=0.3MPa
台
2
清洗过滤器
Q=540t/h
台
1
23
反渗透冲洗泵
Q=540t/h，H=0.3MPa
台
2
24
超滤反洗回收水池
1500m3混凝土制
台
1
25
超滤反洗回收水泵
Q=1100t/h，H=0.3MPa
台
2
26
反渗透浓水池
500m3混凝土制
台
1
根据实际情况确定是否需要
27
反渗透浓水泵
Q=500t/h，H=0.3MPa
台
2
根据实际情况确定是否需要
28
卸酸泵
Q=10t/h，H=0.2MPa
台
1
29
卸酸缓冲罐
0.5m3，碳钢衬胶
台
1
30
酸雾吸收器
DN500，PVC
台
1
31
卸碱泵
Q=10t/h，H=0.2MPa
台
1
32
卸碱缓冲罐
0.5m3，碳钢衬胶
台
1
33
卸次氯酸钠泵
Q=20t/h，H=0.2MPa
台
1
34
卸碱缓冲罐
0.5m3，玻璃钢
台
1
35
压缩空气储罐
10m3
台
3
36
管道
套
1
37
阀门
套
1
38
控制设备、仪表
套
1
39
电气设备
套
1
6．电气负荷
序号
设备名称
电机功率（kW）
电压（V）
数量
工况
PLC
要求
运行
功率
（kW）
利用率
（%）
平均
负荷
（KW）
安装
工作
备用
连续经常
连续
不经常
短时
不经常
短时经常
1
清水泵
90
380
3
2
1
√
变频
180
100
180
2
反洗水泵
90
380
2
1
1
√
变频
90
25
22.5
3
超滤给水泵
90
380
3
2
1
√
变频
180
100
180
4
超滤反洗水泵
90
380
2
1
1
√
变频
90
35
31.5
5
超滤清洗泵
18.5
380
2
1
1
√
18.5
17
3.145
6
反渗透给水泵
90
380
3
2
√
程控
180
100
180
7
反渗透高压泵
160
380
8
8
√
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