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 | 度 | ≤1 | 10.28 |
2 | 肉眼可见物 | 不得含有 | 泥沙颗粒物 | |
3 | 铁 | 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 |
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 |
2.1 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:

3.1 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 |
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 |
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 | 度 | ≤1 | 0.0015 |
2 | 肉眼可见物 | 不得含有 | 无 | |
3 | 铁 | 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 | 无 |
6 | 耐热大肠菌 | mpu/100ml | 不得检出 | 无 |
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 |
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) |
1 | 人工费 | 0.01 |
2 | 设备折旧 | 0.17 |
3 | 膜更换 | 0.40 |
4 | 设备维修 | 0.02 |
5 | 药计费 | 0.20 |
6 | 电费 | 0.65 |
7 | 合计 | 1.45 |
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。