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自来水厂的净水设计和设备运行实例

时间:2019-05-25 来源:未知 点击:次

水资源的紧缺,供水标准的提高,水源地的污染,传统的沉淀、过滤、消毒工艺已经不能提供安全、优质的饮用水。膜技术是一种严格的物理和绝对的分离技术,合理的搭配能分离几乎所有水体中的有毒有害物质,提供以前饮用水处理工艺和设施从未达到的水质和可靠的保证。
中队地处偏僻乡村,不具备接市政供水条件,现采用自建的水厂抽水供水。水源为沙埔河地表水,发源于柳州某地,是柳江的左侧一级支流。该地域气候温和,雨量充沛,年平均降雨量为1560mm,主要集中在4-9月份,暴雨出现在5-8月份居多。
中队水厂于2008年9月兴建,2008年5月投入使用,配有一级泵房、二级泵房、反应沉淀池、过滤池、清水池。依靠传统的沉淀池沉淀、过滤池过滤方式进行水质净化,日最大沉淀过滤量为600吨,日供水量达800吨。
1水质分析
1)源水水质资料:微生物超标、感官性状超标。
送样时间20150727,只列出不合格项或达到极限值的数据(过滤前)单位没有提供,参考赣州96162部队。
序号 项目 单位 限值 监测结果
1 浑浊度 ≤1 10.28
2 肉眼可见物   不得含有 泥沙颗粒物
3 mg/L ≤0.5 0.637
4 菌落总数 CFU/ml ≤100 260
5 总大肠杆菌群 mpu/100ml 不得检出 >1500
6 耐热大肠菌 mpu/100ml 不得检出 >1400
    自备井水质报告检测报告:送样时间20150311,只列出不合格项或达到极限值的数据。
序号 项目 单位 限值 监测结果
1 菌落总数 CFU/ml ≤100 360
2 总大肠杆菌群 mpu/100ml 不得检出 7
2 工程设计
2.1 需解决的问题
根据源水水质,对照现行的生活饮用水水质标准,制水工艺主要解决以下问题:
(1)降低源水中有机物的含量。
(2)降低氯化物的含量和溶解性固体。
(3)降低色度和浊度。
(4)系统本身不产生有毒有害物质。
2.2 工艺选择
通过分析源水水质,采用超滤(UF)和纳滤(NF)为核心工艺,辅以沉淀、过滤等膜前处理工艺制水。源水泵入厂内,投加絮凝剂后,机械絮凝池、斜管沉淀池,上清液经滤池过滤后作为膜处理的进水,沉淀底泥进入污泥处理系统。滤后水投加杀菌剂杀菌后进入超滤系统,超滤的产水进入纳滤脱盐系统。纳滤产水与部分未脱盐水勾兑,产品水在消毒后外输管网。总工艺流程图如下:
3主要设计参数 
3.1 膜前处理
由于膜处理对进水要求较高,膜前处理主要是对源水进行预处理,达到膜进水的要求。主要构筑物如表2所示。
膜前处理主要构筑物        表2
名  称 尺 寸(m) 数   量
平流沉淀池 100×16×3.7 1
气水反冲洗滤池 13×8.5×4.3 4
在膜前处理系统中还包含氧化剂投加系统和絮凝剂投加系统。
3.2 膜处理系统
膜处理系统包含UF和NF两个子系统,UF系统的主要作用是去除水体中的高分子有机物、菌类、微粒和絮凝剂的胶体。同时,在本项目中为NF提供优质的进水,增加NF膜元件的通量、降低运行压力、同时减少NF膜污堵的可能性,延长化学清洗的间隔,进而延长NF膜的使用寿命,降低运行成本。NF系统主要是针对源水中氯化物超标设置,起到降低水中氯化物含量和总溶解性固体的目的。主要的设计参数如表3。
膜系统设计参数                表3
UF主要设计参数 NF主要设计参数
项目 参数值 项目 参数值
膜元件型号 HUF-200 膜元件型号 HNF90-8040
膜通量 60GFD 膜通量 8500GPD
过滤方式 错流过滤 单支膜产水量 36 m3/d
单支膜产水量 8.3m3/h 单支膜脱盐率 98%
单套膜数量 40 单套膜数量 288
单套产水能力 280 m3/h 单套产水能力 210 m3/h
系统回收率 92% 系统回收率 75%
总产水能力 30000 m3/d 总产水能力 20000m3/d
UF系统还包含杀菌剂添加系统、反洗系统、化学清洗系统等辅助系统。
NF系统还包含,阻垢剂添加系统、还原剂添加系统、化学清洗系统等辅助系统。
4 调试与运行
4.1调试
膜系统是整个工艺的核心,在调试过程中先进行膜前处理系统调试。首先,进行整个工艺流程的消毒工作,然后对滤池滤料进行清洗待用。在准备工作结束后进料调试,投药使平流沉淀池的出水浊度小于3NTU,经滤池过滤后,调整滤后水浊度小于1NTU后,进行膜系统的调试。
膜系统装置为全自动运行,对自动化控制程度要求高,同时对管道的洁净度要求高。在进料前要清洗管道,保证管道中所有杂质和污物都清洗干净,不残留任何固体颗粒物质和微生物;同时,应进行控制系统的空载运行,保证各输入/出点正常、连锁正确有效。检查无误后进料调试,调节各工艺控制点,使之达到额定的流量、压力。同时,检测UF产水的SDI值\NF产水的电导率。稳定后即可投入运行。最后按照现行的生活饮用水水质标准调整勾兑比例。本厂NF产水与非NF产水比例为1:1。出水水质指标见表4。
出厂水水质表             表4
序号 项目 单位 限值 监测结果
1 浑浊度 ≤1 0.0015
2 肉眼可见物   不得含有
3 mg/L ≤0.5 0.259
4 菌落总数 CFU/ml ≤100 55
5 总大肠杆菌群 mpu/100ml 不得检出
6 耐热大肠菌 mpu/100ml 不得检出
4.2 运行
经过一年的运行,整个系统运转正常,出水稳定。以下问题在生产过程中应加以注意。
(1)水温对膜通量的影响较大,做好流量、压力的记录,及时分析、随时调整。
(2)膜系统要防止微生物的污染,UF要根据季节调整杀菌剂的投加量和反洗频率。
(3)NF系统要监控ORP值,防止膜材料氧化。
(4)根据系统的流量、压力的变化,及时做好化学清洗工作。
(5)由于膜系统是自动化运行,各种连锁、保护较多,应做好仪表的校验和程序的维护工作。
5 经济技术分析
膜系统投资分析见表5。
膜系统投资分析表            表5
序号  项目 费用(万元)
1 设备投资  
1.1 UF系统 1200
1.2 NF系统 1200
2. 土建配套  
2.1    厂房 150
2.2 水池 45   
  合计 2595
吨水投资:UF系统400元/吨·天,NF系统600元/吨·天。
运行费用估算见表6,其中系统定员4人,年工资福利20000元,设备折旧按12年计,维修费用按照折旧的10%计,膜更换年限按3年计,电费按0.65元/千瓦时计,药剂价格按照现行市场价计入。
运行费用估算表        表6
序号 项目 费用(元/吨)
人工费  0.01
2 设备折旧 0.17
3 膜更换 0.40 
设备维修 0.02
药计费 0.20
电费  0.65
合计 1.45 
6 结论
UF+NF作为处理微生物超标、感官性状超标的微污染水的深度处理是可行的,能得到更为安全、卫生的饮用水。且膜工艺自动化程度高,便于管理。但是投资较大,运行成本比常规处理手段要高出1元左右,在经济欠发达地区负担较重。
本工程采用的是进口膜元件,价格较高。随着膜元件的国产化,投资和运行成本将会大幅下降。
 
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