膜法自来水厂的设计和运行实例 钱俊宝1 励立军2
（1慈溪市杭州湾航丰自来水有限公司 浙江 慈溪 315322 ）
（2 慈溪经济开发区管理委员会建设局 浙江 慈溪 315336 ） 摘要：对以微污染海涂水库水为源水的自来水生产中，超滤（UF）+反渗透（RO）工艺作为深度处理工艺的工程设计、调试、运行进行了总结。对设计中的工艺参数，建设的投资分配情况，运行应注意的问题，及相关技术经济指标进行了汇总分析。为膜法广泛应用于自来水深度处理提供一个参考工程实例。
关键词：微污染 自来水 深度处理 膜 超滤（UF） 反渗透（RO） 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。
慈溪市地处东海之滨，杭州湾南岸，城市居民用水主要以山区的水库水为水源。近年来，随着工业的兴起和发展，水的供求矛盾日益严重，属于典型的资源缺水型城市。 1 水源介绍 慈溪拥有大面积的海涂，大容量的海涂水库。由于地处海边，收集到的是河网末端水，已经受到一定程度上的污染，属于微污染咸水，不满足水源水质标准，源水水质情况如表1。 源水水质表 表1 项目 | 分析值 | 项目 | 分析值 | 色度 | 8-15 | 挥发酚 | ＜0.5mg/L | 浊度 | 20-100NTU | 总硬度 | 120-150mg/L | 臭和味 | 苦咸味 | 氯化物 | 280-350 mg/L | pH | 8-9 | 总溶解性固体 | 900-1200 mg/L | 氨氮 | 0.4-1mg/L | 细菌总数 | ＞600CFU/mL | CODMn | 6-10mg/L | 大肠杆菌 | ＞230CFU/100mL |
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）和反渗透（RO）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，投加氧化剂、絮凝剂后，经混合器、折板絮凝池充分接触后，进入平流沉淀池，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，超滤的产水进入反渗透脱盐系统。反渗透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RO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RO提供优质的进水，增加RO膜元件的通量、降低运行压力、同时减少RO膜污堵的可能性，延长化学清洗的间隔，进而延长RO膜的使用寿命，降低运行成本。RO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 | RO 主要设计参数 | 项目 | 参数值 | 项目 | 参数值 | 膜元件型号 | V1072-35-PMC | 膜元件型号 | BW30-365 | 膜通量 | 60GFD | 膜通量 | 9500GPD | 过滤方式 | 单通错流 | 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。
RO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RO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RO产水与非RO产水比例为1：1。出水水质指标见表4。 出厂水水质表 表4 项目 | 检测值 | 项目 | 检测值 | 色度 | <5 | 挥发酚 | <0.001mg/L | 浊度 | 0.1NTU | 总硬度 | 80 mg/L | 臭和味 | 无 | 氯化物 | 160 mg/L | pH | 7.5 | 总溶解性固体 | 450 mg/L | 氨氮 | 0.05 mg/L | 细菌总数 | 1CFU/mL | CODMn | <1 mg/L | 大肠杆菌 | <1CFU/100mL |
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）RO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 | RO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，RO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） | 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 |
6 结论 UF+RO作为处理含盐量较高的微污染海涂水库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。 | 
