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天津開發(fā)區(qū)污水再生利用工程工藝簡介

2009/7/17

天津開發(fā)區(qū)新水源一廠選址在天津開發(fā)區(qū)污水處理廠東側(cè)，以污水處理廠出水為水源，占地約2萬m2，遠(yuǎn)期規(guī)模連續(xù)流微濾（CMF）5～6萬m3/d。反滲透（RO）3～4萬m3/d。廠房及主工藝輸水管道一次建成，設(shè)備分期建設(shè)。

工藝流程及工程描述

　　工藝流程由于國內(nèi)尚無污水脫鹽處理的研究成果和工程實(shí)踐，從2001年1月3日開始進(jìn)行的污水脫鹽深度處理中間試驗(yàn)，經(jīng)過近一年試驗(yàn)確定天津開發(fā)區(qū)污水脫鹽深度處理工藝污水處理廠生化處理后出水由污水處理廠出水泵至再生水廠（新水源一廠）調(diào)節(jié)池，為抑制微生物繁殖，可投加液氯（1～2mg/L)。若廢水中不含氨氮，需投加氫氧化氨（2～4mg/L)以確保游離氯含量少于0.05mg/L。
　　原水調(diào)節(jié)池設(shè)有液位計(jì)，以監(jiān)控池內(nèi)液位。原水由泵送至兩列（每列含五臺(tái)）CMF連續(xù)微過濾系統(tǒng)，CMF供給泵共三臺(tái)（二用一備）。每列一臺(tái)CMF供給泵由一臺(tái)變頻器控制。變頻器由總PLC根據(jù)流量、進(jìn)流壓力和過膜壓差（TMP）控制。每列CMF總流量由一臺(tái)流量計(jì)監(jiān)控，并沒有pH計(jì)、ORP計(jì)、總氯計(jì)、自由氯計(jì)、濁度計(jì)、壓力計(jì)和溫度計(jì)以監(jiān)測進(jìn)流水水質(zhì)。廢水進(jìn)入CMF前經(jīng)過一個(gè)自動(dòng)清洗粗濾器（500μm)。粗濾器反沖是按壓差或時(shí)間自動(dòng)操作。
　　經(jīng)過連續(xù)微濾設(shè)備（CMF），廢水中大于0.2微米的固體細(xì)菌及不溶性的有機(jī)物被CMF隔除。濾液從濾液收集管排出后至處理后水貯槽。水質(zhì)由濁度監(jiān)控。反沖水回流至污水廠再進(jìn)行處理。每臺(tái)CMF設(shè)有獨(dú)立PLC控制器，以激活各程序，如氣反洗、CIP等。一部分CMF濾液流至兩臺(tái)反滲透系統(tǒng)供給槽，槽內(nèi)設(shè)有液位計(jì)及空氣過濾器。CMF濾液由高壓泵泵至兩臺(tái)反滲透設(shè)備。反滲透設(shè)備進(jìn)水及出水設(shè)有導(dǎo)電計(jì)及ORP計(jì)以監(jiān)控其運(yùn)行。

工藝原理和工藝過程

　?。?）連續(xù)流微濾CMF
　　連續(xù)流微濾膜（CMF）工藝是在膜的一側(cè)施加一定的壓力，使水透過膜，而將大于膜孔徑的懸浮物、細(xì)菌、有機(jī)污染物等截留的處理工藝。
　　連續(xù)式微過濾是由微濾膜柱、壓縮空氣系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)以及PLC自控系統(tǒng)等所組成。微濾膜柱的直徑為120mm，高度為1500mm，內(nèi)裝的中空纖維外徑為550μm，內(nèi)徑為300μm，壁孔徑0.2μm膜表面積為33m2，20℃時(shí)單根微濾膜柱通水量為1.26m3/h。CMF系統(tǒng)的操作由PLC自動(dòng)控制，水由中空纖維膜外向膜內(nèi)滲透，正常工作壓力很低，工作范圍為30～100kpa，最高達(dá)到200kpa。一般30～40min用壓縮空氣反沖一次，反沖時(shí)，壓縮空氣由中空纖維膜內(nèi)吹向膜外，反沖壓力為600kpa（相當(dāng)于6kg/cm2），時(shí)間為1～2min，這種壓力一般的膜材料是難以承受的。當(dāng)進(jìn)水濃度不穩(wěn)定時(shí)，膜污染加重超過膜前后設(shè)定的壓差指標(biāo)時(shí)會(huì)自動(dòng)強(qiáng)制沖洗，以保護(hù)膜的使用壽命。反沖洗水量（反沖洗水采用原水）為進(jìn)水量的8～10％。對(duì)于經(jīng)二級(jí)處理后的污水處理廠出水作為CMF系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)，CMF系統(tǒng)一般工作14～30天需化學(xué)清洗一次。CMF系統(tǒng)是模塊式設(shè)計(jì)，易于增容，膜柱中的子模塊和附屬子模塊可以進(jìn)行更換、隔離、修補(bǔ)，因此即使膜有損壞，也可及時(shí)修補(bǔ)，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，膜的工作狀況可進(jìn)行完整性測試。
　?。?）反滲透
　　滲透是以外加壓力克服滲透壓的一種膜分離技術(shù)，整個(gè)分離過程不發(fā)生相應(yīng)，從而節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、裝置簡單、操作方便。近30年來，隨著膜材料組件、工藝技術(shù)長足的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，反滲透在水處理領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。反滲透工藝對(duì)于溶解有機(jī)物質(zhì)、溶解鹽類、金屬離子、微生物病毒和膠體物等均具有較高的去除能力，其中當(dāng)原水含鹽量大于400mg/L時(shí)，用其進(jìn)行含鹽水的淡化處理是比較經(jīng)濟(jì)合理的。
　　反滲透工藝包括預(yù)處理工藝、膜分離工藝和膜的清洗工藝，其中預(yù)處理工藝是保證反滲透系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。膜分離工藝可采用組件的不同組合方式，以滿足不同處理對(duì)象的要求，組件組合又分為一級(jí)多段、多級(jí)多段等，本項(xiàng)目污水再用采用一級(jí)二段式。膜的清洗是反滲透系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，在分離過程中，可溶性無機(jī)鹽被濃縮，當(dāng)超出溶解度時(shí)，被截留在膜表面形成硬垢，所以要在進(jìn)水中添加阻垢劑，并適時(shí)進(jìn)行膜的清洗以提高回收率。在進(jìn)入反滲透前，投加阻垢劑以防止反滲透膜結(jié)垢。每臺(tái)反滲透系統(tǒng)各設(shè)一臺(tái)高壓泵和中間加壓泵。反滲透出水排至清水池再輸送至用戶。濃縮液回流至污水處理廠再進(jìn)行處理或另辟渠道直接排放。

工藝運(yùn)行步驟及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況

　　天津開發(fā)區(qū)新水源一廠示范工程2002年9月底建成通水，10月底完成工藝設(shè)備調(diào)試，11月份進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)階段，與試運(yùn)行基本同步，開始向再生水用戶供水。
　　進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行后，除了進(jìn)行少量管道系統(tǒng)調(diào)整以外，整體工藝基本持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，為示范工程生產(chǎn)性研究提供了良好的基礎(chǔ)條件和基本保證。新水源一廠與有關(guān)部門相互結(jié)合，進(jìn)行全面的工藝測試和水質(zhì)分析化驗(yàn)，以評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行效果和整體工藝運(yùn)行狀況。
　　經(jīng)過10個(gè)月的試運(yùn)行和正常運(yùn)行，管理水平顯著提高，積累了較全面的經(jīng)驗(yàn)，出水水質(zhì)持續(xù)良好，新水源一廠已經(jīng)達(dá)到正常運(yùn)行的條件。
　　CMF系統(tǒng)運(yùn)行新水源一廠一期采用10臺(tái)澳大利亞Memcor連續(xù)微過濾單元（CMF）作為RO系統(tǒng)的預(yù)處理單元。CMF是一種膜過濾系統(tǒng)，分為兩列，每列5臺(tái)。每列各有一個(gè)總進(jìn)水管和總出水管與本列各單元的CMF相連。每列進(jìn)水設(shè)置一個(gè)110kW壓力提升泵，由變頻器根據(jù)進(jìn)水管壓力控制其工作頻率，工作壓力為200kpa左右。為保護(hù)CMF膜的正常使用，在進(jìn)水管上裝的pH、ORP、濁度、余氯、總氯等分析儀表，以監(jiān)控進(jìn)水質(zhì)量。
　　CMF具有自動(dòng)化程度高，操作簡單，易于維護(hù)的特點(diǎn)。每個(gè)CMF單元都有一套PLC控制，獨(dú)立自動(dòng)地完成所有工作時(shí)序和操作流程。其他外圍設(shè)備和輔助設(shè)備由一臺(tái)主PLC負(fù)責(zé)控制，主PLC和各單元PLC都串在DH+總線上，當(dāng)CMF有進(jìn)水或反洗要求時(shí)，先發(fā)出請(qǐng)求至主PLC，主PLC檢查其所提請(qǐng)求的資源是否可用，如進(jìn)水泵有無故障、反洗儲(chǔ)罐液位、壓縮空氣壓力、酸堿溫度、電導(dǎo)等，一切無誤后，允許請(qǐng)求。
　　當(dāng)設(shè)備正常濾水時(shí)，應(yīng)在上位機(jī)上注意觀察如下幾個(gè)參數(shù)：（1）過膜壓差（TMP）；（2）當(dāng)前阻力（CurrentResistence）；（3）進(jìn)水污染指數(shù)（FFI）；（4）膜的整體測試壓降值（PDT）。
　　RO系統(tǒng)運(yùn)行新水源一廠的反滲透設(shè)備為兩套，每套產(chǎn)量5000m3/d。每套反滲透各有一臺(tái)PLC和觸膜屏，獨(dú)立控制本套設(shè)備的運(yùn)行和與主PLC的聯(lián)絡(luò)，并能在線查詢關(guān)鍵數(shù)據(jù)的歷史紀(jì)錄和實(shí)時(shí)曲線，故障報(bào)警等。為提高設(shè)備的產(chǎn)水率，同時(shí)保持每個(gè)膜組件處于相同的流態(tài)，每個(gè)系統(tǒng)的反滲透采用一級(jí)兩段，使產(chǎn)水率達(dá)到75％。第一段32組壓力管件，每組壓力管件內(nèi)串聯(lián)六根DOW化學(xué)的BW30-365FR的反滲透膜，共192根膜。第一段加壓泵250kW，出口額定壓為2.2mpa，出水能力為277m3/h。第二段18級(jí)壓力管件，共108根膜。第三段加壓泵75kW，出口額定壓力0.6mpa，出水能力為214m3/h。兩臺(tái)加壓泵均由變頻器控制運(yùn)行，如此設(shè)計(jì)既提高了回收率，又降低了運(yùn)行成本。第一段加壓泵的變頻器與產(chǎn)水流量計(jì)連鎖，實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，保持出水的恒流量，第一年將泵的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為額定轉(zhuǎn)數(shù)的80％，每年上調(diào)10％。第二段加壓泵的變頻器與第一段加壓泵出口的壓力形成比例調(diào)解，具體由PLC控制，PLC首先讀入第一段加壓泵泵后的壓力數(shù)據(jù)，在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加3bar，作為第二段泵變頻器的比例調(diào)節(jié)參數(shù)。反滲透前各有一進(jìn)水儲(chǔ)水罐，以保證進(jìn)水的穩(wěn)定性和連續(xù)性。反滲透后有一清水池，暫時(shí)存放反滲透的出水。
　　整個(gè)反滲透系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)備一切正常時(shí)，反滲透運(yùn)行依靠外部信號(hào)，當(dāng)進(jìn)水儲(chǔ)罐的水位達(dá)到90％，且清水池液位小于90％，阻垢劑泵正常自動(dòng)啟動(dòng)，反滲透正常運(yùn)行；當(dāng)進(jìn)水儲(chǔ)罐的水位低于40％或清水池液位大于98％時(shí)，自動(dòng)停機(jī)，若阻垢劑泵出現(xiàn)問題，延時(shí)一個(gè)小時(shí)停機(jī)。一切故障解除，報(bào)警復(fù)位后，條件滿足啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)開機(jī)。為避免頻繁的開停設(shè)備，每次停機(jī)之后，延時(shí)10分鐘后再允許啟動(dòng)。每套反滲透設(shè)備均配一反洗水灌和兩臺(tái)反洗泵，開機(jī)一分鐘后時(shí)，由反滲透的出水向反洗罐注水，由反洗罐的液位開關(guān)控制進(jìn)水閥的啟停，停機(jī)或意外停機(jī)時(shí)，每次交替開啟一臺(tái)反洗泵強(qiáng)制沖洗，以沖刷膜表面，防止鹽類或其他物質(zhì)的沉積，損壞膜體。在進(jìn)水中添加阻垢劑，減少鈣鎂離子的沉淀。阻垢劑添加在反滲透的進(jìn)水管上，一般開始的投加量為3mg/L，根據(jù)以后的運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，可逐漸減小投加量，以降低運(yùn)行成本。為避免微生物的繁殖和對(duì)膜的腐蝕，反滲透的停機(jī)時(shí)間不得超過48小時(shí)，否則加化學(xué)品浸泡保存。

文章出處：環(huán)境生態(tài)網(wǎng)

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