超滤纳滤膜处理系统要点.docx
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超滤纳滤膜处理系统要点
技术协议
****污水处理有限公司污水处理及中水回用工程
超滤及纳滤设备
供货与安装
买方：
卖方：
2009年12月28日
综合污水处理厂及中水回用工程
超滤、纳滤设备技术规格书
买方：
卖方：
一、工程概述
本工程是将回用水中的一部分（2万吨/天）水进入膜过滤系统进一步处理，使出水水质达到文化纸的用水标准的中水回用水处理系统。
根据综合污水处理厂提供的原水水质及产水要求，结合我公司多年的中水处理经验，制定本方案。
二、设计依据
1）进水水质、水量
本中水回用标段的进水水质为：
PH：
7~8，COD≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，色度≤50倍，SS≤10mg/L，电导率≤7000μs/cm，Cl－≤1200mg/L，Na≤800mg/L，硅酸根≤19.0mg/L，磷酸根≤11.9mg/L，硬度≤20mmol/L，
碱度≤9.6mmol/L。
进水水量为：
20000m3/d。
2）出水水质
本中水回用标段需要达到的水质标准为：
PH：
7~8，COD≤30mg/L，BOD5≤10mg/L，色度≤2倍，SS≤5mg/L，电导率≤2000μs/cm，Cl－≤300mg/L，硬度≤1mmol/L，碱度≤5mmol/L，
3）回收率
本中水回用的回收率不低于60％。
三、工艺流程及主要设备功能阐述
3.1工艺流程描述
综合污水处理厂的废水经过处理后一部分达标排放，其余部分自流进入UF进水池。
废水通过UF进水泵提升进入自清洗过滤器，经过自清洗过滤器去除较大尺寸悬浮固体后进入UF装置。
UF装置可以去除水中的细小悬浮固体、胶体、细菌、少量大分子有机物等，保证后续NF装置的正常运行。
UF出水进入中间水箱。
中间水箱的水通过提升泵泵入保安过滤器，保安过滤器作为NF装置的保护措施。
保安过滤器出水经过高压泵增压后进入NF组件，能够去除水中的大部分有机物、无机盐、色度等，出水完全可以达到水质标准。
由于原水的硬度较高，进过纳滤浓缩后，容易在纳滤膜表面结垢，故在系统中设有酸及阻垢剂添加系统，以确保纳滤系统的有效安全运行。
纳滤产水的PH降低，采用添加氢氧化钠进行调节。
3.2设备主要功能
3.2.1、自清洗过滤器
1）自清洗过滤器的清洗可根据过滤压差来控制，还可由时间控制器调节清洗周期。
当收到冲洗信号时，滤芯自动进行冲洗，而无需断流，清洗高效彻底。
清洗水和产品水应严格分开，不能混合。
（2）运行和清洗为全自动控制，操作、管理简单，并且维护量小。
c、过滤器材质
（1）滤网材料应为SS316不锈钢，壳体材质SS316不锈钢。
d、过滤器自动控制及安全运行
（1）过滤器进、出水管上的压差传感器检测准确、可靠，具有高精度和高灵敏性。
（2）过滤器应设有信号输出，带故障报警，并设有安全阀（包括检查盖安全阀）。
（3）过滤器采用PLC控制，实现复杂的控制功能，并且具有高可靠性，还可实现远程控制。
使控制中心能掌握过滤器的运行状态，若有异常，能及时发出报警信号，操作人员可及时处理，避免引起不良后果。
本系统中所选过滤器技术参数如下：
滤网精度：
波型网：
150μm
最大工作压力：
25bar
最高流量时压力损失：
0.2bar
反冲洗期间所需最小管压：
2bar
最高允许温度：
98℃（特殊制做）
排污口尺寸：
1.5"英制，螺纹连接
水力控制器排污口：
1"内螺纹（英制）或用软管插入。
控制方式：
标准配置：
全自动水力控制（不需外接风、水、电、气），控制功能：
压差自动反冲洗，手动反冲洗。
自清洗过滤器主要由罐体、过滤装置、冲洗系统、压力表、压力开关、控制柜等组成。
3.2.2、超滤装置
包括超滤膜柱、膜完整性检测系统、进水及预处理系统、反冲洗系统、空气系统、加药系统、化学清洗系统、设备本体之间的连接设备、管线、管件及PLC自控系统等。
3.2.2.1工作原理介绍
超滤是一种物理分离过程，它是靠压力为推动力进行过滤的处理技术，过滤后的出水具备较好的卫生学指标，并且处理效果稳定可靠。
当进水水质未达标时，超滤膜系统应有自我保护功能及自我检测功能，保证设备不受损坏。
超滤膜工作一定时间后，膜污染超过系统设定指标时会自动强制冲洗，以保护膜的使用寿命和稳定的产水量。
超滤装置进一步去除水中的悬浮物和胶体，同时去除原水中的高分子物质（蛋白质、核酸、多糖等）以及细菌、有机物等杂质，确保纳滤的正常运行。
在超滤前增设自清洗过滤器，是为防止前处理中机械杂质进入超滤，而划伤超滤膜，影响其过滤效果。
超滤装置对于从稀溶液中分离溶质具有广泛的适应性；超滤过程无相态转化,不需加热,常温操作,节约能源，对热敏性物质的分离尤为适宜；超滤分离过程简单，配套装置少，操作运行简便，维护费用低；超滤膜耐化学药品腐蚀，PH适应范围广；中空纤维超滤装置单位体积中膜面积大，投资费用最低，清洗简单等特点。
所采用的超滤截留分子量小于10万道尔顿。
超滤组件的检测方法：
当超滤的产水水质不合格时或定期（3个月）对超滤组件进行检测，可通过进压缩空气的方式，由于超滤膜的性能是亲水性的，空气不能透过。
从超滤的产水侧进气，在浓缩水侧设有透明管，如果有气泡溢出，则该超滤组件有断丝的情况。
处理方法：
取下该超滤组件，打开进水侧端盖，从产水侧进压缩空气，观察产生气泡的位置，并逐一做标记。
采用固化剂将损坏丝的进水口封住。
安装后即可使用。
当超滤运行一定时间后，其产水量下降后，对超滤进行反冲洗、加强反冲洗或化学清洗：
超滤反冲洗步骤为：
反冲洗、正冲洗。
反冲洗采用超滤产水，通过超滤反冲洗水泵对超滤进行反冲洗；正冲洗采用超滤进水。
超滤反冲洗周期为40分钟左右。
超滤加强反冲洗：
超滤装置每反冲洗4~8个周期，在反冲洗水中加入杀菌剂（次氯酸钠）对超滤进行加强反冲洗。
超滤化学清洗：
当超滤运行性能下降，通过反冲洗不能恢复时，需对超滤进行化学清洗。
化学清洗周期为3~4月。
（超滤化学清洗周期不超过4个月，不低于3个月）
3.2.2.2工作条件
（1）介质：
经过一定预处理的污水处理厂出水
（2）水温：
15～25℃
（3）水的pH值：
6～8
（4）设备位置：
膜车间及辅助车间
（5）室内气温：
5～40℃
（6）室内湿度：
≤95%
3.2.2.3设计参数
（1）进水水质：
见设计依据
（2）膜系统在使用寿命期内95％的运行时间内出水满足以下要求：
（a）产水能力：
≥18000m3/d（20℃）（含超滤系统自用水）
（b）产水水质：
SS≤5mg/L
SDI≤3
（3）设计膜通量：
≤50L/（m2·h）
（4）设计水温：
≤20℃（非冬季），≤15℃（冬季）
3.2.2.4运行参数
超滤系统运行参数表
序号
描述
技术参数
名称
中空纤维膜生产厂家及产地
招金膜天
山东
膜材质
PS
膜型号
UF1IA315L
膜孔径（μm）
0.001～0.1
中空纤维膜的膜丝外径（mm）
1.5mm
中空纤维膜的膜丝内径（mm）
1.0mm
单支膜元件面积（m2）
80m2
常用膜通量范围（L/m2·h）
60-100L/m2/h
单支膜元件常用产水量范围（m3/h）
4.5-8.0m3/h
污水厂二级出水最高膜通量（L/m2·h）（20︒C）
50
本项目设计膜通量（L/m2·h）
42
总有效膜面积（m2）
19200
膜柱总数量
240支
预期膜寿命（年）
5年
担保的超滤膜使用寿命
5年
每列膜架膜柱数
15
单列膜架平均产水量（m3/h）
50
单列膜架最大产水量（m3/h）
60
系统最大产水量（m3/h）
960
系统最低产水量（m3/h）
790
系统平均产水量（m3/h）
860
跨膜压力范围（kPa）
20~150
过滤时最高跨膜压力（kPa）
150
设计pH操作范围
1-14
余氯耐受浓度（mg/L）
300
进水温度范围（︒C）
≤45℃
系统浓水排放量（m3/d）
1000
过滤持续时间（min）
30-40
过滤总时数（hr/d）
21.6
清洗方式
加强反洗、化学清洗
气水清洗持续时间（s）
无
气水清洗水流量（m3/h）
无
最低时间间隔空气耗用量（Nm3/次）
无
最低清洗时间间隔（min）
无
清洗持续时间（min）
无
清洗次数（次/天）
无
清洗总时数（小时/天）
无
气水清洗耗水量（m3/次）
无
气水清洗每天耗水量（m3/d）
无
每次气水清洗排污量（m3/次）
无
每天气水清洗排污量（m3/d）
无
每种加药清洗最低时间间隔（天）（列表）
90
每种加药清洗持续时间（min）
见后面列表
每种加药清洗时最高跨膜压力（kPa）
150
各种加药清洗方法（含CIP）
见后面列表
每种加药清洗废水量（m3/次）
50
每种加药清洗废水量（m3/年）
200
每种加药清洗后膜恢复率（%）
95以上
每年每种加药清洗次数
4次
每年每种加药清洗总时间（小时/年）
16
每种加药清洗液最佳使用温度范围（︒C）
35
每种加药清洗液加热温度（︒C）
30
自用水率（%）（包括清洗、冲洗等）
3.5
每天操作时数（hr）
24
每年操作日数（天）
360
总装机功率（kW）
246
平均耗电量（kWh/d）（考虑进水温度为20℃时，运行90天的平均耗电量）
2268kWh/d
最大耗电量（kWh/d）
2275kWh/d
承诺备品备件总价格（美元）
担保的备品备件使用周期（年）
所有供应设备进水温度为20℃时单位产水耗电量（kWh/t）
0.126
超滤清洗方法
清洗剂名称
配置浓度
清洗剂形态
每次清洗用量
清洗用时间
酸
1～2％
30%
30kg/次
2小时/次
碱
1～2％
片碱
10kg/次
2小时/次
3.2.2.5超滤膜系统水量计算
自清洗过滤器：
自清洗过滤器自用水量占进水量的0.5%左右，即自清洗过滤器产水量：
19900吨/天；
超滤装置：
超滤运行为错流过滤，超滤浓水排放约占进水量的5%；
超滤冲洗用水：
每台设备工作约40分钟后退出运行状态进行冲洗，反冲洗约2分钟后，正洗5秒钟，每天超滤反洗次数总共约288次。
每台超滤每次反洗用水量约3m3，每天反洗总用水量约864m3。
超滤冲洗用水率约占进水量的0.1%
超滤每天的产水量为18885m3/d（包括反洗用水）
超滤系统水量平衡
序号
项目
水量（m3）
1
自清洗过滤器每天自用水量
100
2
自清洗过滤器每天产水量水量
19900
3
超滤浓水每天排放量
995
4
超滤冲洗每天用水量
20
5
超滤每天产水量（2﹣3﹣4）
18885
6
超滤反洗每天用水量
864
7
超滤每天净产水量（6﹣7）
18021
3.2.3、纳滤装置
3.2.3.1工作原理
纳滤系统是将超滤膜系统出水进一步处理以达到高品质用水要求的膜分离设备。
它工作的好坏直接影响到中水工业用户的设备使用效率、寿命及产品质量。
纳滤是一种物理分离过程，它是凭借压力为推动力，进而克服膜的渗透压进行过滤的处理技术。
经过纳滤处理后的出水含盐量极低且具有良好的卫生学指标，处理效果稳定可靠。
包括膜组件、进水及预处理系统、冲洗系统、进水前灭菌装置、加药系统、化学清洗系统及PLC自控系统等
纳滤装置采用美国海德能公司生产的芳香族聚酰胺复合膜ESNA1-LF膜，该膜使脱盐率达到了更新的高度，单支膜脱盐率≥80%；并可有效的去除原水中的SiO2及TOC；在较低操作压力下就能获取更高的水通量。
本装置的水回收率为70%，系统一年内脱盐率≥75%。
在实际运行过程中，膜通量不低于投标文件中所提供膜通量的90%。
纳滤装置设计4套，出力125m3/h/套。
在纳滤装置每次停运后，系统配置的冲洗系统自动定时对膜元件进行低压表面冲洗，将膜元件内尚存的浓水排掉，使停运膜处于安全水质条件下得到有效保养。
纳滤在三年后更换率≤20%/年。
当纳滤膜元件受给水污染，系统性能指标下降到一定程度时，可用其对纳滤膜进行化学清洗，以恢复其应有的优良性能。
3.2.3.2工作条件
（1）介质：
超滤膜系统出水
（2）水温：
15～25℃
（3）水的pH值：
6～8
（4）设备位置：
膜车间及辅助车间
（5）室内气温：
5～40℃
（6）室内湿度：
≤95%
3.2.3.3设计参数
（1）产水能力：
≥12000m3/d（20℃）
（2）进水水质：
超滤系统的出水
（3）产水要求
（a）寿命期内系统水回收率：
≥70%
（b）寿命期内出水电导率：
≤2000μs/cm
（c）设计膜通量：
≤20L/（m2·h）
3.2.3.4纳滤系统运行参数
表5-2纳滤系统运行参数表
序号
描述
技术参数
名称
纳滤膜生产厂家及产地
海德能
美国
膜材质
芳香族聚酰胺复合材料
膜型号
ESNA1-LF
单支膜元件面积（m2）
37.2
常用膜通量范围（L/m2·h）
18.7～25.5
单支膜元件常用产水量范围（m3/h）
0.69～0.95
本项目设计膜通量（L/m2·h）
20
总有效膜面积（m2）
24998.4
膜柱总数量
112
预期膜寿命（年）
3
担保的膜使用寿命（大于3年小于5年）
3
膜架数量
4
每列膜架膜柱数
7
单列膜架平均产水量（m3/h）
有的列膜架存在一段和二段膜柱，其单列产水量并不相同
单列膜架最大产水量（m3/h）
有的列膜架存在一段和二段膜柱，其单列产水量并不相同
系统最大产水量（m3/h）
550
系统最低产水量（m3/h）
500
系统平均产水量（m3/h）
525
系统跨膜压力范围（kPa）
200~300
过滤时最高跨膜压力（kPa）
70
设计pH操作范围
3～10
余氯耐受浓度（mg/L）
<0.1
进水温度范围（︒C）
≤35
系统浓水排放量（m3/d）
4286
过滤持续时间（min）
480
过滤总时数（hr/d）
23.5
各种加药清洗方法
酸性和碱性清洗
每种加药清洗最低时间间隔（天）
90
每种加药清洗持续时间（min）
20~30
每种加药清洗废水量（m3/次）
10
每种加药清洗废水量（m3/年）
40
加药清洗后膜恢复率（%）
97以上
每年每种加药清洗次数
4
每年每种加药清洗总时间（小时/年）
80~120
加药清洗液最佳使用温度范围（︒C）
35
加药清洗液加热温度（︒C）
30~35
加药清洗废液中和废水量（m3/年）
240
加药清洗废液中和废水量（m3/次）
60
自用水率（%）
0.1
每天操作时数（hr）
24
每年操作日数（天）
360
总装机功率（kW）
420
平均耗电量（kWh/d）（考虑进水温度20℃时，运行90天的平均耗电量）
6520kWh/d
最大耗电量（kWh/d）
6600kWh/d
担保的备品备件使用周期（年）
所有供应设备进水温度为20℃时单位产水耗电量（kWh/t）
0.543
3.3控制说明
1.超滤设备的控制方式包括现场级PLC＋触摸屏控制，现场控制应可设定“现场/远方”，并将信号送至上级控制系统。
PLC总控制盘应带有工业级LCD触摸屏的人/机界面，能够显示纳滤系统的工艺流程、设备运行状况，实现工艺参数设定及设备的手动操作。
2.纳滤设备的控制方式包括现场级PLC＋触摸屏控制，现场控制应可设定“现场/远方”，并将信号送至上级控制系统。
PLC总控制盘应带有工业级LCD触摸屏的人/机界面，能够显示纳滤系统的工艺流程、设备运行状况，实现工艺参数设定及设备的手动操作。
3.两现场控制站，上方通过工业以太网（TCP/IP）连接到水厂控制系统的主干环网中，并可接受由中控室对超滤、纳滤系统的监控。
连接方式应采用控制总线通讯方式，通讯协议为MODBUSPLUS（卖方根据通讯协议的要求提供相应通讯接口）；下方连接各套系统的负载。
系统中所涉及的加药系统是通过在线仪表，自动调节加药计量泵的频率和冲程。
当膜处理系统与水厂监控系统进行联调时，我方将派专业工程师到现场配合系统联调，以保证膜处理系统的PLC与水厂监控系统的双向通信。
四、设计原则及标准
1、设计原则
1.1根据需方给定的设计基础，寻求最佳方案
1.2设备必须具有较好防腐能力
1.3设备技术应该是先进的、可靠的
1.4系统具备连续运转能力
2、设计标准
2.1国外采购的设备或部件的制造工艺和材料符合美国机械工程协会（ASME）和美国材料试验协会（ATM）所涉及的标准。
2.2国产设备的制造和材料符合以下标准、规范、规定的最新版本要求：
2.2.1压力容器、常压容器
《钢制压力容器》（GB150-98）
《水处理设备制造技术条件》（JB2932-86）
《电力建设施工及验收技术规范》（DLJ58-81）
纳滤压力容器：
ASME标准
《钢制焊接常压容器技术条件》（GB2880-81）
劳动部《压力容器安全技术监察规程》
《压力容器无损检测》（JB4730-94）
《压力容器法兰标准》（JB1157-1164）
《钢制管法兰》（GB113-9128）
《压力容器油漆、包装、运输》（JB2532-80）
《电厂水处理设备制造质量分等标准》（SDDZ037）
《火电工程调整试运质量检验及评定标准》（1996版）
2.2.2水泵：
ISO或GB
2.2.3衬胶标准：
《橡胶衬里化工设备》（HGJ32-90）
《橡胶衬里设备技术条件》（DC130A16）
2.2.4设备外防腐：
《化工设备、管道外防腐设计条件》（HGJ34-90）
2.2.5电气:
IEC、GB
2.2.6马达:
IEC
2.2.7材质:
ASTM、GB
2.2.8安全:
OSHA
2.2.9对外接口法兰
《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计手册》（87GB）
2.2.10其他
按有关规定和标准。
3、技术要求
3.1超滤装置
a）超滤膜元件的设计通量应不大于各膜元件制造厂商《导则》规定的最大通量值，并应选择合理的排列组合，保证膜元件正常运行，清洗周期≥3个月。
b）超滤膜组件应安装在组合架上，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。
低压管道采用耐压等级相当的UPVC管。
c）超滤装置设置自动反洗装置,达到反洗条件时自动停运进行反洗,反洗结束后自动转入运行。
d）超滤进水装置设有进水调节装置，在一台超滤装置反洗时，控制其他超滤装置的进水稳定。
e）超滤产水、浓水均设置流量计，以控制水的回收率。
f）超滤反洗系统设置变频装置，避免反洗水锤冲击，保护膜元件。
且能交替控制两台反洗泵。
g）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。
h）超滤应设有在线化学清洗管道及阀门，明确清洗加药品种及加药浓度和加药点。
（清洗药剂为：
1~2%盐酸和1~2%氢氧化钠）
i）超滤装置设置进水、产水和浓水压力检测装置，检测系统运行状况。
j）超滤装置在产水端设置取样点，取样点的位置能有效的诊断和确定系统的运行情况。
k）超滤单只膜元件产水端设置透明管道，以便在线检测膜元件的断丝状况。
l）超滤系统测量配置点及数量等满足本系统的安全、稳定、可靠运行需要。
m）超滤装置的设置为8个系列，每列都能单独运行，也可同时运行。
3.25um保安过滤器
⑴过滤器的结构满足快速更换滤芯的要求；
⑵进入过滤器的顶部设排气口、底部设排放口；
⑶过滤器的滤元过滤精度为5um。
3.3高压泵
⑴高压泵出口设慢开门装置（控制阀开启速度）和压力开关（均为进口产品）。
⑵高压泵进口装压力开关（进口产品），压力低时报警及停泵。
⑶高压泵及附件的材料采用不锈钢。
⑷密封方式会考虑到耐腐蚀、机械密封。
3.4纳滤装置
⑴纳滤装置系列的设置可根据业主要求设置。
⑵纳滤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，并选择合理的设计通量，保证膜元件正常运行和合理的清洗周期。
⑶纳滤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。
我方将提出所需药品种类和要求。
（我方会跟踪服务，将结合实际纳滤运行情况，提出采用的化学清洗药品种类）
⑷纳滤装置各段给水及浓水进出水管上设有接口及阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连。
⑸纳滤装置的设计避免膜元件承受反压。
⑹纳滤浓水排放将安装流量控制阀（稳流阀），以控制纳滤的回收率。
⑺纳滤装置设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗。
⑻纳滤装置产品水管和浓水管设取样点，取样的数量及位置以能有效地诊断并确定系统的缺陷。
⑼纳滤膜组件安装在组合架上，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有支架、紧固件、夹具及其它附件。
⑽纳滤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。
⑾将提供每根膜元件的出厂检测报告。
⑿纳滤系统所配仪器、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。
3.5化学药品注入系统
⑴各类药品计量箱的容积满足一昼夜的药品用量。
⑵加药计量泵进口设滤网，出口装设脉冲缓冲器、安全阀（计量内部已设有过压保护者除外），药品注入点均设混合装置。
⑶溶解固体的溶液箱内设耐腐蚀的溶解用筐网，并设置电动搅拌溶解装置。
3.6纳滤化学清洗系统
⑴化学清洗系统包括清洗箱、清洗泵、保安过滤器及和纳滤装置连接的可拆卸管道、接头等（软管连接）。
⑵清洗系统的材质适用于所有的清洗液。
五、设备规范
1、超滤进水池
有效容积：
2000m3
数量：
1台
产地：
用户自备
2、超滤水泵
型号：
ALW200-315（I）A/DFW200-315（I）A
流量：
262~486m3/h
扬程：
31.5~23m
功率：
45kw
材质：
316L
数量：
4台三用一备
产地：
中国奥利/东方
附件：
变频器4台
3、自清洗过滤器
型号：
M314P
处理量：
900m3/h
过滤精度：
150um
材质：
滤网316L
数量：
1台
产
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