反滲透工藝的選擇

反滲透工藝的選擇

氟氟是人體中不可或缺的元素之一。適當(dāng)?shù)姆梢允寡例X堅硬，減少齲齒的發(fā)病率。人體所需的氟主要來自飲用水。飲用水適宜的氟濃度為0.5～1.0mg/L，氟濃度高于1.0mg/L則為氟超標(biāo)，即為高氟水。長期飲用高氟水，則會引起氟斑牙、骨質(zhì)松脆、關(guān)節(jié)僵硬甚至癱瘓寧夏B市A水廠供水范圍為B市老城區(qū)。設(shè)計供水規(guī)模為7.0萬m1清水池二氧化氯氯車間A水廠的水源地一期工程于1998年開工建設(shè)，規(guī)模為4.0萬mA水廠現(xiàn)有的建構(gòu)筑物包括:清水池3座、吸水井1座、送水泵房及配電室1座、加氯間1座、綜合樓1座。處理工藝為:水源地進水→清水池(二氧化氯消毒)→吸水井→送水泵房→城區(qū)供水管網(wǎng)。2014年—2015年的B市水質(zhì)監(jiān)測站檢測報告顯示，A水廠出水氟化物濃度為0.78～1.27mg/L，出水氨氮濃度為0.20～0.66mg/L，超出了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)的指標(biāo)要求(氟化物≤1.0mg/L，氨氮≤0.5mg/L)，其他指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。2工藝改造方案2.1膜分離與吸附法目前，國內(nèi)飲用水除氟的主要方法有:吸附法、混凝沉淀法、電凝聚法、膜分離法等。各種方法的原理、優(yōu)缺點、適用性、投資及成本比較如表1所示。2.2膜法水處理技術(shù)目前，國內(nèi)去除微污染飲用水水源中氨氮的技術(shù)方法有:折點加氯法、吸附法、生物處理法和膜分離法。各種方法的原理、優(yōu)缺點、適用性、投資及成本比較如表2所示。2.3反滲透預(yù)處理單元根據(jù)工藝改造方案中飲用水除氟除氨氮技術(shù)的論述，結(jié)合本工程的實際情況，綜合考慮原材料采購的便利性、運行管理的自控程度、人員工作環(huán)境、后續(xù)供水安全的可靠性等因素，本工程除氟除氨氮的改造方案采用反滲透法。反滲透預(yù)處理單元包括濾池、過濾器及超濾膜?？紤]到本工程可用于改造的占地面積小，且工程投資預(yù)算有限，采用多介質(zhì)過濾器。多介質(zhì)過濾器具有夏季藻類暴發(fā)風(fēng)險小、冬季有利于保持水溫、過濾器與反滲透之間無需中間水池、避免二次污染、出水SDI<3且穩(wěn)定，滿足反滲透進水指標(biāo)要求等優(yōu)點。3項目設(shè)計3.1設(shè)計水源和廢水水質(zhì)根據(jù)A水廠不同月份水質(zhì)超標(biāo)的情況，提標(biāo)改造設(shè)計進水、出水水質(zhì)如表3所示。3.2反滲透膜系統(tǒng)水分析考慮到建設(shè)投資及運行成本的問題，同時為了達(dá)到節(jié)能、節(jié)水的目的，本工程采用反滲透膜處理+原水勾兌的處理方案，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。根據(jù)反滲透膜產(chǎn)品的相關(guān)資料，反滲透設(shè)備對氨氮的去除率可達(dá)85%以上，對氟化物的去除率可達(dá)97%以上，系統(tǒng)回收率為70%以上。綜合考慮投資、運行成本及操作難易程度等因素，經(jīng)計算，確定工程規(guī)模如下:近期預(yù)處理單元處理規(guī)模為1.35×103.3工藝提標(biāo)改造工藝流程如圖1所示。3.4建設(shè)項目設(shè)計A水廠水質(zhì)提標(biāo)改造工程新增的建構(gòu)筑物包括:原水池、凈水間、反洗水池。3.4.1用電數(shù)量估算原水池作為多介質(zhì)過濾器的進水池，儲存系統(tǒng)1h的用水量，按遠(yuǎn)期規(guī)模建設(shè)。新建半地下式鋼砼水池1座，結(jié)構(gòu)尺寸為10.9m×15.7m×6.0m，有效水深為5.0m，有效容積為750m3.4.2藥劑投加及清洗凈水間為綜合處理車間，包括多介質(zhì)過濾器、反滲透裝置、水泵間、加藥間、配電控制室、水質(zhì)分析室。新建框架建筑1座，總建筑面積為1015.36m(1)多介質(zhì)過濾器多介質(zhì)過濾器為反滲透進水的預(yù)處理設(shè)施。設(shè)計濾速為8.9m/h，強制濾速為10.2m/h，直徑為3.4m。近期安裝8臺，預(yù)留4臺位置。濾料為石英砂和無煙煤，濾料高度為1.2m。采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，反洗周期為24～48h，當(dāng)出水渾濁度>2.0NTU時，自動反沖洗;當(dāng)進水渾濁度>3NTU時，在進水總管上投加絮凝劑PAC，設(shè)計投加量為5.0mg/L。(2)反滲透裝置反滲透裝置采用2段式。設(shè)計水溫≥10℃。采用東麗TM7低壓反滲透膜元件，運行通量為22～25L/(m近期安裝4套，預(yù)留2套位置。單套含24支膜殼，每支膜殼有6支膜元件，共144支膜元件，1段和2段的膜元件比例為2∶1，單個膜元件有效膜面積為37m進水SDI<5;系統(tǒng)回收率≥75%;系統(tǒng)脫鹽率≥95%;出水氟離子含量≤0.03mg/L;出水氨氮含量≤0.08mg/L。(3)加藥間加藥間內(nèi)安裝非氧化殺菌劑投加裝置、鹽酸投加裝置、阻垢劑投加裝置、次氯酸鈉投加系統(tǒng)、絮凝劑投加裝置、反滲透清洗裝置各1套。非氧化殺菌劑設(shè)計投加量為4mg/L，鹽酸設(shè)計投加量為450mg/L，阻垢劑設(shè)計投加量為3mg/L，次氯酸鈉設(shè)計投加量為5mg/L。藥劑投加量最終由調(diào)試確定，清洗周期根據(jù)膜污染情況確定。(4)泵房多介質(zhì)過濾器給水泵5臺，4用1備，單泵參數(shù)為Q=150m多介質(zhì)過濾器反沖洗水泵2臺，1用1備，單泵參數(shù)為Q=400m濾池反沖洗用羅茨鼓風(fēng)機2臺，1用1備，單臺風(fēng)機參數(shù)為Q=9.95m3.4.3泵提升排至第一中水管網(wǎng)反洗水池接納反滲透設(shè)備的濃水，部分用于多介質(zhì)過濾器的反沖洗水，其余部分用泵提升排至第一中水廠超越管。儲存系統(tǒng)2h的系統(tǒng)用水量，供多介質(zhì)過濾器反沖洗水泵吸水池用。按遠(yuǎn)期規(guī)模建設(shè)，新建地下式鋼砼水池1座，結(jié)構(gòu)尺寸為18.7m×6.7m×4.5m，有效水深為3.8m，有效容積為400m4成本分析A水廠提標(biāo)改造工程的運行需消耗電能及藥劑。運行成本分析按照4.0萬m5反滲透+ph系統(tǒng)寧夏B市A水廠水質(zhì)提標(biāo)改造工程于2017年年底建設(shè)完成，截至目前已運行近3年。因冬夏季地下水源井進水溫度變化不大，均在13～16℃，膜系統(tǒng)運行壓力不調(diào)整?？紤]到進水水質(zhì)偏堿性，為滿足反滲透進水要求，需投加鹽酸進行pH調(diào)節(jié)，調(diào)整至進水pH值為6.95左右。經(jīng)反滲透除氟除氨氮后，出廠水氟化物濃度在0.91mg/L左右，氨氮濃度在0.35mg/L左右，出廠水渾濁度在0.5NTU以下，滿足現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求，反滲透系統(tǒng)運行良好。6膜污染類型分析通過對反滲透膜SDI測試膜片上的殘留物進行鑒別，殘留物為晶狀體外形殘留物，無氣味，為無機膠體和鈣垢的顯著特征。因此，本項目運行造成的膜污染類型主要為無機鹽垢。當(dāng)跨膜壓差增加到初始值的1.5倍或產(chǎn)水量降低10%時，均自動進行化學(xué)清洗，清洗藥劑采用檸檬酸和氫氧化鈉，清洗液水溫需保持在30～35℃?；瘜W(xué)清洗的程序為:(1)采用反滲透膜產(chǎn)水大流量對膜元件進行沖洗，沖洗時間為0.5～1.0h;(2)配置2.0%檸檬酸溶液，清洗水箱容積為10m7反滲透膜污染增加(1)A水廠提標(biāo)改造工程采用的反滲透除氟除氨氮技術(shù)可以滿足現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，運行成本僅增