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自來水廠的淨水設計和設備運行實例

時間:2019-05-25 來源:未知 點擊:

水資源的緊缺,供水標準的提高,水源地的汙染,傳統的沉澱、過濾、消毒工藝已經不能提供安全、優質的飲用水。膜技術是一種嚴格的物理和絕對的分離技術,合理的搭配能分離幾乎所有水體中的有毒有害物質,提供以前飲用水處理工藝和設施從未達到的水質和可靠的保證。
中隊地處偏僻鄉村,不具備接市政供水條件,現采用自建的水廠抽水供水。水源為沙埔河地表水,發源於柳州某地,是柳江的左側一級支流。該地域氣候溫和,雨量充沛,年平均降雨量為1560mm,主要集中在4-9月份,暴雨出現在5-8月份居多。
中隊水廠於2008年9月興建,2008年5月投入使用,配有一級泵房、二級泵房、反應沉澱池、過濾池、清水池。依靠傳統的沉澱池沉澱、過濾池過濾方式進行水質淨化,日最大沉澱過濾量為600噸,日供水量達800噸。
1水質分析
1)源水水質資料:微生物超標、感官性狀超標。
送樣時間20150727,隻列出不合格項或達到極限值的數據(過濾前)單位沒有提供,參考贛州96162部隊。
序號 項目 單位 限值 監測結果
1 渾濁度 ≤1 10.28
2 肉眼可見物   不得含有 泥沙顆粒物
3 mg/L ≤0.5 0.637
4 菌落總數 CFU/ml ≤100 260
5 總大腸杆菌群 mpu/100ml 不得檢出 >1500
6 耐熱大腸菌 mpu/100ml 不得檢出 >1400
    自備井水質報告檢測報告:送樣時間20150311,隻列出不合格項或達到極限值的數據。
序號 項目 單位 限值 監測結果
1 菌落總數 CFU/ml ≤100 360
2 總大腸杆菌群 mpu/100ml 不得檢出 7
2 工程設計
2.1 需解決的問題
根據源水水質,對照現行的生活飲用水水質標準,製水工藝主要解決以下問題:
(1)降低源水中有機物的含量。
(2)降低氯化物的含量和溶解性固體。
(3)降低色度和濁度。
(4)係統本身不產生有毒有害物質。
2.2 工藝選擇
通過分析源水水質,采用超濾(UF)和納濾(NF)為核心工藝,輔以沉澱、過濾等膜前處理工藝製水。源水泵入廠內,投加絮凝劑後,機械絮凝池、斜管沉澱池,上清液經濾池過濾後作為膜處理的進水,沉澱底泥進入汙泥處理係統。濾後水投加殺菌劑殺菌後進入超濾係統,超濾的產水進入納濾脫鹽係統。納濾產水與部分未脫鹽水勾兌,產品水在消毒後外輸管網。總工藝流程圖如下:
3主要設計參數 
3.1 膜前處理
由於膜處理對進水要求較高,膜前處理主要是對源水進行預處理,達到膜進水的要求。主要構築物如表2所示。
膜前處理主要構築物        表2
名  稱 尺 寸(m) 數   量
平流沉澱池 100×16×3.7 1
氣水反衝洗濾池 13×8.5×4.3 4
在膜前處理係統中還包含氧化劑投加係統和絮凝劑投加係統。
3.2 膜處理係統
膜處理係統包含UF和NF兩個子係統,UF係統的主要作用是去除水體中的高分子有機物、菌類、微粒和絮凝劑的膠體。同時,在本項目中為NF提供優質的進水,增加NF膜元件的通量、降低運行壓力、同時減少NF膜汙堵的可能性,延長化學清洗的間隔,進而延長NF膜的使用壽命,降低運行成本。NF係統主要是針對源水中氯化物超標設置,起到降低水中氯化物含量和總溶解性固體的目的。主要的設計參數如表3。
膜係統設計參數                表3
UF主要設計參數 NF主要設計參數
項目 參數值 項目 參數值
膜元件型號 HUF-200 膜元件型號 HNF90-8040
膜通量 60GFD 膜通量 8500GPD
過濾方式 錯流過濾 單支膜產水量 36 m3/d
單支膜產水量 8.3m3/h 單支膜脫鹽率 98%
單套膜數量 40 單套膜數量 288
單套產水能力 280 m3/h 單套產水能力 210 m3/h
係統回收率 92% 係統回收率 75%
總產水能力 30000 m3/d 總產水能力 20000m3/d
UF係統還包含殺菌劑添加係統、反洗係統、化學清洗係統等輔助係統。
NF係統還包含,阻垢劑添加係統、還原劑添加係統、化學清洗係統等輔助係統。
4 調試與運行
4.1調試
膜係統是整個工藝的核心,在調試過程中先進行膜前處理係統調試。首先,進行整個工藝流程的消毒工作,然後對濾池濾料進行清洗待用。在準備工作結束後進料調試,投藥使平流沉澱池的出水濁度小於3NTU,經濾池過濾後,調整濾後水濁度小於1NTU後,進行膜係統的調試。
膜係統裝置為全自動運行,對自動化控製程度要求高,同時對管道的潔淨度要求高。在進料前要清洗管道,保證管道中所有雜質和汙物都清洗幹淨,不殘留任何固體顆粒物質和微生物;同時,應進行控製係統的空載運行,保證各輸入/出點正常、連鎖正確有效。檢查無誤後進料調試,調節各工藝控製點,使之達到額定的流量、壓力。同時,檢測UF產水的SDI值NF產水的電導率。穩定後即可投入運行。最後按照現行的生活飲用水水質標準調整勾兌比例。本廠NF產水與非NF產水比例為1:1。出水水質指標見表4。
出廠水水質表             表4
序號 項目 單位 限值 監測結果
1 渾濁度 ≤1 0.0015
2 肉眼可見物   不得含有
3 mg/L ≤0.5 0.259
4 菌落總數 CFU/ml ≤100 55
5 總大腸杆菌群 mpu/100ml 不得檢出
6 耐熱大腸菌 mpu/100ml 不得檢出
4.2 運行
經過一年的運行,整個係統運轉正常,出水穩定。以下問題在生產過程中應加以注意。
(1)水溫對膜通量的影響較大,做好流量、壓力的記錄,及時分析、隨時調整。
(2)膜係統要防止微生物的汙染,UF要根據季節調整殺菌劑的投加量和反洗頻率。
(3)NF係統要監控ORP值,防止膜材料氧化。
(4)根據係統的流量、壓力的變化,及時做好化學清洗工作。
(5)由於膜係統是自動化運行,各種連鎖、保護較多,應做好儀表的校驗和程序的維護工作。
5 經濟技術分析
膜係統投資分析見表5。
膜係統投資分析表            表5
序號  項目 費用(萬元)
1 設備投資  
1.1 UF係統 1200
1.2 NF係統 1200
2. 土建配套  
2.1    廠房 150
2.2 水池 45   
  合計 2595
噸水投資:UF係統400元/噸·天,NF係統600元/噸·天。
運行費用估算見表6,其中係統定員4人,年工資福利20000元,設備折舊按12年計,維修費用按照折舊的10%計,膜更換年限按3年計,電費按0.65元/千瓦時計,藥劑價格按照現行市場價計入。
運行費用估算表        表6
序號 項目 費用(元/噸)
人工費  0.01
2 設備折舊 0.17
3 膜更換 0.40 
設備維修 0.02
藥計費 0.20
電費  0.65
合計 1.45 
6 結論
UF+NF作為處理微生物超標、感官性狀超標的微汙染水的深度處理是可行的,能得到更為安全、衛生的飲用水。且膜工藝自動化程度高,便於管理。但是投資較大,運行成本比常規處理手段要高出1元左右,在經濟欠發達地區負擔較重。
本工程采用的是進口膜元件,價格較高。隨著膜元件的國產化,投資和運行成本將會大幅下降。
 
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