废水回用工程项目设计方案.docx
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废水回用工程项目设计方案
废水回用工程项目设计方案
1设计基础
1.1设计依据及原则
2.1.1设计依据
《室外排水设计规》（1997修订本）（GBJ14-87）
《室外给水设计规》（1997修订本）（GBJ14-86）
《建筑设计防火规》（2001修订本）（GBJ16-87）
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
《工业企业总平面设计规》（GB56187-93）
《厂矿道路设计规》（GBJ22-87）
《工业企业设计卫生标准》（TT36-79）
《建筑结构荷载规》（GB50009-2000）
《给水排水工程结构设计规》（GB50069-2002）
《混凝土结构设计规》（GB50010-2002）
《建筑抗震设计规》（GB50011-2001）
《建筑地基基础设计规》（GB50007-2002）
《水工混凝土结构设计规》（SDJ20-87）
《建筑结构设计统一标准》（GB50068-2001）
《构筑物抗震设计规》（GB50191-93）
《建筑防雷设计规》（2000修订本）（GB50057-97）
《工业企业采暖、通风及空气调节设计规》（TG19-750）
《地下工程防水技术规》（GBJ108-87）
《通用用电配电设计规》（GB50055-93）
《10KV及以下变电所设计规》（GB50053-94）
《工业与民用供配电系统设计规》（GB50052-95）
《工业设计节能技术暂行规定》（GBJ6-85）
《低压配电装置及线路设计规》（GB50054-95）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规》（GB50062-92）
《室外给水排水和热力工程抗震设计规》（TJ32-78）
《工业企业噪声控制设计规》（GBJ87-85）
《工业建筑防腐设计规》（GB50046-95）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《生产过程安全卫生要求准则》（GB12801-91）
《城市供水水质标准》（CJ/T206-2005）；
其他相关规、规程、标准
2.1.2设计原则
⑴所采用技术应执行中华人民国现行的相关标准、规、规定或不低于国标要求的国际标准，并列出所依据的标准、规、规定的名称。
⑵要求选用成熟、先进、实用、可靠的工艺技术及装备，工艺流程简单，自动化程度高，运行操作安全方便，运行费用经济合理，不造成对环境的二次污染。
进入净水处理站处理的水经处理后供循环水用，处理后浓盐水直接排放。
⑶工艺流程及各设施应布置紧凑、整齐美观、总图布置合理流畅，占地面积小。
⑷尽量利用现有设施，节省投资，方便使用，符合卫生条件的要求。
1.2水源及水质
1.2.1水源
水源为工业经处理后的排放水
1.2.2水源水质
甲方提供水质报告:
（1）浓水排放量
排放口
1#
2#
3#
4#
合计
总水量（万吨）
182
159
124
198
663
（2）主要污染物排放情况
排放口
1#
2#
3#
4#
氯化物
排放量（吨）
769
7543
1753
1990
12055
浓度（mg/L）
424
4730
1409
1004
1816
SS
排放量（吨）
148
520
143
209
1020
浓度（mg/L）
81.5
326
115
106
154
氨氮
排放量（kg）
132
61
8
4
205
浓度（mg/L）
73
38.8
6.82
2.3
31.2
COD
排放量（kg）
160
199
117
138
614
浓度（mg/L）
88.3
125
94.6
69.8
92.8
1.3装置规模
预处理装置规模，满足超滤、反渗透系统的进水量要求，产水水量如下：
总进水量：
10000m3/d（420m3/h）
出水量：
4×2500m3/d（105m3/h）
超滤水处理装置规模如下：
进水量：
10000m3/d（420m3/h）；
出水量：
9500m3/d（399m3/h）
反渗透水处理装置规模如下
进水量：
9500m3/d（399m3/h）；
出水量：
7215m3/d（299m3/h）
1.4系统产水水质
超滤预处理装置产水水质满足超滤系统的进水要求。
超滤水处理装置产水满足反渗透进水系统的进水要求。
反渗透水处理理装置出水质满足循环水标准，如下表：
枯水期各循环水系统水质控制指标
控制项目
合成氨
纯碱
热电
小打
氯化
氨（新）
氯化
氨（老）
煅烧车间
精化（零度）
CMS
（二厂）
CMS
（三厂）
烧碱（无碱）
烧碱
（有碱）
PH值
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～9
7～12
浊度（mg/l）
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
＜20
Cl-（mg/l）
＜1100
＜1100
＜800
＜800
＜1200
＜1200
＜1100
＜800
＜800
＜800
＜1100
＜1200
Ca2+（mg/l）
＜500
＜500
＜350
＜500
＜500
＜600
＜500
＜350
＜350
＜350
＜500
＜150
总磷（mg/l）
6～8
异养菌数
个/ml
＜105
2工艺选择
2.1反渗透预处理工艺选择
反渗透预处理的主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、细菌、浊度、有机物等，保证反渗透的正常运行。
目前用于反渗透系统的预处理根据水源不同有多种工艺，如“多介质过滤”、“纤维过滤”、“多介质过滤+活性炭”、“纤维过滤+活性碳”、“混凝澄清+多介质过滤+活性炭”、“石灰澄清+多介质过滤+超滤”、“多介质过滤+超滤”和直接采用“超滤”等。
前两种工艺多用于井水水源；第3—5种工艺多用于地表水水源，也可用于微污染水水源；后参种工艺可广泛用于井水、地表水、循环水排污水，特别适用于污水回用反渗透的预处理。
国的多个工程实例证明“过滤+活性炭”的预处理工艺用于回用污水和某些地表水，不能保证反渗透的进水要求，如某热电厂反渗透系统设计用地下水为水源，采用“多介质过滤+活性炭”工艺作预处理，还基本能保证反渗透进水要求，后改用地表水（黄河水）为水源，出水水质指标（SDI值等）不能保证反渗透进水要求，致使反渗系统污堵严重，清洗频繁以至不能正常运行，且活性炭过滤器滤料频繁更换也未解决问题，后将活性炭过滤取消，改用超滤，系统才正常运行；某大型国有企业建了一套污水回用反渗透除盐装置，水源为经生化处理达标排放的生活污水，预处理有“气浮+纤维过滤+活性炭”等，过行过程中活性炭更换频繁，每吨反渗透产水运行成本中仅活性炭费用就达到了1.0元。
分析原因认为，这些水源的水质比较复杂，不同于一般的地表水—悬浮物的颗粒非常细小，常规的机械过滤方法不能去除。
同时还含有较多胶体、有机物和藻类、细菌等，采用活性炭吸附不足之处是只用水反洗滤料再生不彻底，活性炭过滤器反而成了污染源，只有频繁更换活性炭，所以“多介质过滤+活性炭”工艺的工艺不能经济地保证反渗透的进水要求。
因为本项目反渗透系统的水源是废水，而根据原水性质和水质指标看，原水中含有较高的悬浮固体（SS）和COD等，故本项目反渗透系统的关键在于预处理。
鉴于上述原因，并根据我公司的工程经验，在本项目中推荐采用“絮凝沉淀及多介质过滤+超滤”作为反渗透系统的预处理工艺。
采用超滤膜分离技术，不仅能去除悬浮颗粒，还能去除胶体、藻类、细菌和大分子有机物等，保证出水水质达到反渗透的进水要求。
采用超滤作为反渗透的预处理，在污水回用中试和工程应用上已经证明是十分可靠的预处理工艺。
2.2超滤膜的选择
根据原水的水质特点，本系统采用OMEX公司的超滤作为反渗透系统的预处理，SFP2860超滤膜采用材质为PVDF的中空纤维，耐压、抗污染、抗氧化、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。
OMEX公司超滤膜采用压（全流）过滤方式。
针对原水特点，OMEX公司超滤膜采用水反洗方式，水反洗周期30分钟一次，每次反洗40秒，膜性能恢复好，化学清洗周期长。
3工艺技术方案
3.1工艺流程
4.1.1制水工艺流程
4.1.2排放水及污泥处理工艺流程
混凝澄清池→
上清液溢流
反洗排水
反洗排水
4.1.3工艺流程的说明
废水自流入原水池。
原水池起调节水质水量的作用。
原水经泵提升至混凝反应澄清池，通过在其进水管道投加高效絮凝剂，助凝剂,使水中悬浮物、有机物和胶体变成大颗粒的悬浮物，沉降。
在原水进入混凝反应澄清池之前采用臭氧发生器对原水进行消毒。
反应混凝澄清池上部的集水斗中的水流至缓冲水池中再经提升泵提升至多介质过滤器及超滤进一步去除大分子有机物、胶体、细菌等，确保出水满足反渗透的进水要求，即SDI≤3.0、浊度≤0.5NTU，超滤产水进入超滤产水箱；超滤产水再经增压泵提升进入反渗透装置，去除97%以上的溶解固体（TDS）、硬度等，反渗透产水进入回用水池。
针对原水的特点，在混凝反应澄清池前投加絮凝剂、助凝剂，在超滤反洗水中加杀菌剂，在反渗透的进水中投加还原剂、阻地剂。
絮凝剂和助凝剂用于使水中的细小悬浮物、胶体、部分有机物等形成絮状体，以在混凝反应澄清池及多介质过滤器中给予去除；杀菌剂用于杀灭水中的细菌和微生物；还原剂用于还原进入反渗透的水中的氧化性物质，保护反渗透膜不被氧化；阻垢剂用于防止反渗透膜结垢。
3.2主要工艺设备
3.2.1臭氧发生器
臭氧发生器是臭氧的强氧性来氧化和分解水中的微生物及细菌等。
主要技术参数
型号：
KCF-DT2000
发生量：
2000g/h
数量：
2套
3.2.2混凝反应澄清装置
混凝反应澄清装置是集混凝、反应、沉淀于一体的钢混结构水处理设备。
适用于进水浊度≤1500mg/L，出水浊度≤50mg/L的废水初级处理。
混凝反应澄清装置设：
第一反应室、第二反应室、分离室、集水室。
混凝反应澄清装置运行压力：
常压，压力水经过第一反应室释放，使废水在第一反应室充分搅拌，使小颗粒的悬浮物碰撞结合进入第二反应室。
随着废水的进一步释放，流速骤然降低，从而小颗粒的悬浮物结合成大颗粒的悬浮物，在重力作用下下沉到设备下部的集灰斗中。
更小颗粒的悬浮物随水流进入分离室进一步分离。
分离室中装有二级高效的JJJ型斜管填料，悬浮物水在填料中的上升流速为3.3~4mm/s使废水在填料中进一步分离，悬浮物下沉，上清液由上部集水堰集水，由出水管排至后续处理装置处理。
进水在混凝反应澄清装置中停留时间大约25分钟。
排泥自动运行可由“PLC”中设定时间来控制，一般8小时排泥一次，具体排泥时间视水中浓度而定（调试时定），在污泥斗各设水力搅拌管一根，进水总管口设浊度仪。
4.2.3多介质过滤器
多介质过滤器用于去除水中的悬浮物和胶体，滤料采用无烟煤和石英砂。
进水中未能沉淀的小颗粒通过微絮凝过滤方式，使水中部分悬浮物、有机物和胶体变成微絮体在无烟煤和石英砂滤层中截留而去除。
本系统采用自动微絮凝直流过滤器6台（5用1备），可同时运行，也可单独运行，总处理量420m3/h，设计滤速9.27m/h、，采用气水反冲洗。
（1）主要技术参数
规格：
DN3400
处理量：
84m3/h.台
设计压力：
0.6MPa
设计温度：
80℃
（2）每台过滤器配有气动蝶阀（进口产品）。
（3）过滤器配管采用碳钢衬胶管。
（4）过滤器进出水管设有取样阀。
（5）设备本体采用碳钢衬胶，衬胶厚度3mm。
（6）过滤器所配仪器、仪表的性能、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。
4.2.3超滤装置
本系统超滤装置设计为4套，每套产水105m3/h。
（1）装置主要技术参数：
设计产水量：
105m3/h.套
产水水质：
正常SDI≤3
浊度≤0.5NTU
操作温度：
≤40℃
设计压力：
0.6MPa
（2）膜元件主要技术参数：
膜元件型号SFP2860
型式中空纤维（外压式）
膜材质PVDF
公称孔径0.03μm
截留分子量20000道尔顿
膜面积52m2
中空纤维径0.75mm
中空纤维外径1.30mm
膜通量≥45L/m2.h
pH围2~11
工作水温1-40℃
进水最大压力3.0bar
（3）超滤装置给水及出水管设有足够的接口及阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连。
（4）超滤滤元组件安装在组合架上，组合架上应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。
配管采用UPVC管材，适应超滤装置清洗介质的防腐要求。
（5）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。
（6）超滤系统所配仪器、仪表的性能、配置点及数量等可满足本系统的安全、稳定、可靠运行需要。
（7）超滤装置应能够自动完成投运→反洗→投运过程，并为此配套完整的辅助设施。
（8）超滤装置出水管上设有取样接口。
取样点的数量和位置能有效的诊断并确定系统的运行情况。
取样接口带取样阀。
（9）每套超滤装置出水管上设有供SDI取样的接口和取有样阀门。
超滤装置出水母管上设有自动总排水阀。
（10）每套超滤装置进出口设有手动隔离阀门
3.2.3反渗透系统
考虑到本项目的水质特点、设备的节能、运行压力、膜的透过率、膜的脱盐率、出水的含盐量等因素，反渗透采用美国DOW公司的抗污染膜复合膜。
本系统设反渗透4套，回收率75%，一级二段，9：
4排列。
（1）主要技术参数
设计进水水温：
15℃
产水量：
75m3/h.套
脱盐率：
反渗透≥97%（三年）
外形尺寸：
7000×2200×2500mm
基础尺寸：
7200×2400mm
（2）RO膜元件的设计通量应不大于膜元件制造厂商《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。
（3）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。
（4）RO装置产品水管上装设防爆膜、逆止阀及关断阀。
（5）RO浓水排水须装流量控制阀（稳流阀），以控制水的回收率。
（6）RO装置应设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗，进水总管上设置自动冲洗水阀门。
（7）RO装置产品水管和浓水管设E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。
（8）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。
高压管采用不锈钢材质，低压管采用UPVC材质。
（9）RO组合架的设计应满足其厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。
（10）RO系统所配仪器、仪表的性能、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。
（11）RO装置的压力容器应采用WAVE品牌。
（12）保安过滤器
a.保安过滤器的结构可以快速更换芯。
b.保安过滤器的顶端高有排气阀。
c.保安过滤的过滤精度为5um。
d.保安过滤器滤芯的运行流速≤10m3/m2.h。
（13）高压泵
a.高压泵出口设有慢开阀和压力开关，可防止膜组件受高压水的冲击、压力高报警和停泵。
b.高压泵进口装有压力开关，压力低报警和停泵。
c.高压泵过流部分材质为不锈钢。
d.高压泵采用机械密封。
3.2.4加药系统
各类药品溶液箱的容积可满足一昼夜的药品用量的要求。
各加药计量泵进口设有滤网。
溶解固体的溶液箱设有电动搅拌器。
加药系统的管道采用UPVC。
药品注入量能根据进水量的变化实行自动调节，而对于进水水质的变化则可随水质变化信号实行自动调节或由人工调节计量泵。
药品配置是根据药品溶液发出的药液箱的药液低位报警及由运行人员操作。
溶液箱和计量箱的采用PE材质。
（1）絮凝剂加药装置
絮凝剂加药装置包括1000L溶液箱1台（带电动搅拌器）、1000L计量箱1台、计量泵2台、配管和撬座、现场就地控制箱等。
（2）助凝剂加药装置
助凝剂加药装置包括1000L溶液箱2台（带电动搅拌器）、计量泵2台、配管和撬座、现场就地控制箱等。
（3）氧化剂加药装置
氧化剂加药装置包括1000L溶液箱1台（带电动搅拌器）、1000L计量箱1台、计量泵2台、配管和撬座、现场就地控制箱等。
（4）还原剂加药装置
还原剂加药装置包括1000L溶液箱1台（带电动搅拌器）、1000L计量箱1台、计量泵2台、配管和撬座、现场就地控制箱等。
（5）阻垢剂加药装置
阻垢剂加药装置包括1000L溶液箱1台（带电动搅拌器）、1000L计量箱1台、计量泵3台、配管和撬座、现场就地控制箱等。
3.2.5附属系统
（1）压缩空气系统
水处理系统中所有的自动阀门均采用的是气动阀，故需要0.4~0.7MPa压缩空气。
多介质过滤器的气擦洗需要0.2MPa的压缩空气。
本系统设0.5m3仪表用压缩空气贮罐1个，设10m3工艺用压缩空气贮罐1个，
（2）膜清洗系统
系统设1套膜清洗装置，用于超滤和反渗透膜的化学清洗。
清洗装置包括5m3清洗药箱1台、不锈钢清洗泵1台、5μm清洗过滤器1台、仪表及连接管件组成1组。
清洗箱材质为PE。
（3）排放系统及污泥处理系统
设有污泥浓缩池、污泥泵、带式压滤机和无轴螺旋输送机等。
3.3工艺管道
根据系统各段水质特点，各设备之间的工艺连接管道材质按如下设计：
a.原水至多介质过滤器进水口：
碳钢管
b.多介质过滤器出水口至超滤进水口：
UPVC管
c.超滤出水口至反渗透保安过滤器入口：
UPVC管
d.反渗透出水口至饮用水水池进水口：
UPVC管
3.4主要构筑物
序号
名称
尺寸
数量
结构
备注
1
原水调节池
1000m3
1座
混凝土
2
混凝反应澄清池
504m3
2座
混凝土
3
缓冲水池
420m3
1座
混凝土
4
过滤器反洗水箱
200m3
1座
混凝土
5
超滤出水箱
420m3
1座
混凝土
6
回用水箱
1000m3
1座
混凝土
7
污泥浓缩池
200m3
1座
混凝土
8
厂房（见布置图）
1座
钢构
9
厂房集水池
1座
混凝土
4电气
4.1电气供货围
包括低压配电、机旁操作箱等全部电控、电器设备，甲方负责将变压器电源引出。
4.2供配电
回用水站用电设备电压等级为380/220VAC。
设低压配电柜即MCC柜，向工艺系统动力设备供电。
4.3电气设备控制
集控操作在PLC柜统进行，控制由PLC实现可实现自动和手动的切换。
所有电动机旁均设有就地操作按钮。
4.4防雷与接地
防雷：
根据有关规程、规，接入全厂避雷系统。
接地：
根据有关规程、规、所有需要保护接地的电气设备均可靠接入相应的接地系统。
主要包括配电装置、PLC装置、机电设备、控制盘柜等的接地。
5系统控制
本项目采用PLC+上位机方式对水处理系统进行全自动控制。
并可实现现场就地和控制室集中控制两种方式，可进行自动与手动运行方式的切换，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。
为确保系统运行可靠，在总进水管线上设在线浊度仪，反渗透总进水口设在线电导率表，当原水电导率超过设定值时，则控制系统会报警。
在各水池水箱设有液位控制、在主管线及各设备的分支管线设有流量控制、在反渗透系统进出水口设有在线电导仪和PH计等。
用液位变送器和液位开关控制泵，当原水池、反洗水池、缓冲水池、超滤水池及饮用水池的液位低于一设定值时，则相应的自动停止各提升泵，以确保动力设备的安全。
以上各种控制均可由控制室的上位机实现人机界面操作。
5.1主要控制回路
5.1.1水泵控制
原水提升泵、超滤反洗泵、中间水泵、反渗透增压水泵等均根据相应的水箱液位自动控制启停，同时联锁整个系统设备的启停。
RO装置的高压泵进出口装有低压和高压保护开关。
当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为0.1MPa）,会自动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在空转情况下工作。
当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为2.0MPa），高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。
5.1.2加药控制
絮凝剂、助凝剂、氧化剂、阻垢剂计量泵和对应的工艺流程泵联锁启停，并可根据主管线流量信号自动调节加药量。
5.1.3多介质过滤器的控制
多介质过滤器的启动、运行、反洗、空气擦洗、正洗、停机、备用等过程均由PLC实现自动控制。
同时，多介质过滤器还设置一块就地仪表、操作盘，在就地盘上可读出多介质过滤器的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上操作相关的水泵和自动阀门。
对多介质过滤器的重要参数如压力、流量等均设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
5.1.4超滤系统的控制
超滤装置的启动、运行、反洗、空气擦洗、正洗、停机等过程均由PLC实现自动控制。
同时，超滤系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出超滤的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上操作相关的水泵和自动阀门。
对超滤装置的重要参数如压力、流量等均设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
在每套超滤装置的进、出水口设有压力变送器，计算机随时对进出水压力进行比对，当进、出水压差达到设定的清洗压差值时，控制系统自动提示进行化学清洗。
当进水压力超出设计值时，自动系统可自动关闭进水阀并报警。
5.1.5反渗透系统的控制
反渗透系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。
同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO的有关工艺参数，如电导率、流量、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。
当反渗透投入运行时,为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至RO膜组件间设置一个慢开阀门，由可编程序控制器（PLC）控制打开阀门，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。
在RO停止使用时，应用产品水对RO膜组件自动冲洗3~5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能。
在每套反渗透装置的进水、段间、浓水口设有压力变送器，计算机随时对各压力进行比对，当压差达到设定的清洗压差值时，控制系统自动提示进行化学清洗。
当进水压力超出设计值时，自动系统可自动关闭进水阀并报警。
6系统仪表
系统仪表的配置点及数量等完全可以满足本系统的安全、稳定、可靠运行的需要。
6.1流量测量点
（1）装设流量变送器（指示与积算，摸拟量输出）的点
原水泵出水总管；
混凝澄清池进水管；
每台多介质过滤器出水管；
每套超滤装置产水；
反渗透进水管；
反渗透产水及浓水；
（2）装设就地流量指示的点
清洗装置保安过滤器出水管；
超滤反洗水泵出水管。
6.2压力测量点
（1）装设就地压力指示表的点
原水泵总出水管；
每台多介质过滤器进水和产水管；
每套超滤装置进水和产水管；
反渗透各段进口、浓水出
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