1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀
60m3/hr的清凈下水回收處理系統(tǒng)而作，系統(tǒng)內(nèi)采用了化學(xué)加藥軟化+Porex管式微濾膜過濾+回收反滲透的主體工藝。
客戶目前需考慮回用的再生廢水量設(shè)計值為60m3/hr，按照每天運行24小時計算則總計反滲透日排放量大約為1440m3/天，這些反滲透濃水的排放是個不可忽視的損失。另外由于國家對用水的逐步限定，客戶希望考慮反滲透濃水的回收再利用問題。
預(yù)期系統(tǒng)整體回收率為75%以上。
1.2 工藝選定
須回收的下水具有高含鹽量(根據(jù)原水含鹽量和濃縮倍數(shù)而定)、較高有機物濃度、高硬度(相對原水)、較高含硅量等特點，在回用方案設(shè)計時，需針對以上特征做適當(dāng)?shù)墓に囘x擇。比較傳統(tǒng)的處理工藝一般是首先化學(xué)加藥使鈣鎂離子以及部分硅產(chǎn)生沉降，然后用沉淀池做固液分離，沉淀池上清液用多介質(zhì)過濾器做預(yù)過濾處理，隨后往往需要添加中空纖維做進一步除濁處理，最后進入回收反滲透系統(tǒng)，其產(chǎn)水回到主系統(tǒng)中。整個處理工藝流程長、投資大、占地面積大、運行成本高，正因這些特點限制了反滲透濃水回收市場的發(fā)展。
本設(shè)計方案中我們選擇了化學(xué)加藥軟化+Porex管式微濾膜+回收反滲透的處理工藝。其中的寶利事管式微濾膜是本處理工藝的最關(guān)鍵部分，承擔(dān)著取代沉淀池做固液分離和向后端回收反滲透裝置輸送合格進水的雙重功能。
本設(shè)計方案采用美國寶利事公司生產(chǎn)的過濾精度為0.1μm的管式微濾(TMF)系統(tǒng)，作為反滲透的前處理，大大縮短簡化了工藝流程，減少了系統(tǒng)占地面積，提高了反滲透系統(tǒng)的回收率，并有效延長反滲透系統(tǒng)的使用壽命。
相較于其他微濾或超濾膜組件，寶利事管式微濾膜具有強度好、耐摩擦、耐高濃度藥劑清洗、可在極高懸浮固體濃度下穩(wěn)定運行、可耐受進水水質(zhì)波動等優(yōu)良性能。
1.3 設(shè)計原則
1. 根據(jù)廢水水量和水質(zhì)指標(biāo)，采用針對性強、效果顯著、運行成本低的膜法水處理技術(shù);
2. 選用美國寶利事公司的廢水專用微濾膜，PVDF膜材質(zhì)，抗氧化、耐強酸堿、耐摩擦、清洗方便。寶利事微濾膜采用特殊工藝制造，表面平整光滑、微孔率高，可在100磅的沖擊壓力下正常運行，不會出現(xiàn)濾膜破裂、顆粒穿透現(xiàn)象，使用壽命可達5年以上;
3. 設(shè)備制造的外形尺寸滿足水處理設(shè)備的要求，化學(xué)加藥單元、反應(yīng)單元、管式微濾單元、反滲透單元均設(shè)計成機架式，方便安裝，減少占地面積;
4. 系統(tǒng)設(shè)計為自動運行，控制先進、穩(wěn)定、可靠，操作及檢修方便;
5. 系統(tǒng)回收率高，外排廢水少(詳情參見以下章節(jié)的水量平衡分析);
6. 系統(tǒng)所用主要設(shè)備選用質(zhì)量可靠產(chǎn)品，包括整套微濾系統(tǒng)、泵、pH計、PLC程序控制等，同時滿足防腐、流量、壓力的要求。
7. 工藝設(shè)計具有很好的耐沖擊負荷和操作的靈活性;
8. 整體布局簡潔、合理、同時符合國家有關(guān)綠化及環(huán)保、消防規(guī)定;
9. 動力設(shè)備采用先進設(shè)備，保證能長期穩(wěn)定運行。
第二章 設(shè)計依據(jù)
2.1 設(shè)計水量
廢水總量設(shè)計為60m3/hr，該回收系統(tǒng)的進水流量按照1×60m3/hr考慮，也就是說回收處理系統(tǒng)的各處理單元按照1套考慮。
本系統(tǒng)各段水量設(shè)計為：
1. 化學(xué)加藥反應(yīng)單元：1×60m3/hr;
2. 管式微濾單元：1×60m3/hr;
3. 回收反滲透單元：1×60m3/hr(按進水量核算);
4. 污泥處理單元：基于60m3/hr的廢水總量和相關(guān)水質(zhì)考慮
1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀
60m3/hr的清凈下水回收處理系統(tǒng)而作，系統(tǒng)內(nèi)采用了化學(xué)加藥軟化+Porex管式微濾膜過濾+回收反滲透的主體工藝。
客戶目前需考慮回用的再生廢水量設(shè)計值為60m3/hr，按照每天運行24小時計算則總計反滲透日排放量大約為1440m3/天，這些反滲透濃水的排放是個不可忽視的損失。另外由于國家對用水的逐步限定，客戶希望考慮反滲透濃水的回收再利用問題。
預(yù)期系統(tǒng)整體回收率為75%以上。
1.2 工藝選定
須回收的下水具有高含鹽量(根據(jù)原水含鹽量和濃縮倍數(shù)而定)、較高有機物濃度、高硬度(相對原水)、較高含硅量等特點，在回用方案設(shè)計時，需針對以上特征做適當(dāng)?shù)墓に囘x擇。比較傳統(tǒng)的處理工藝一般是首先化學(xué)加藥使鈣鎂離子以及部分硅產(chǎn)生沉降，然后用沉淀池做固液分離，沉淀池上清液用多介質(zhì)過濾器做預(yù)過濾處理，隨后往往需要添加中空纖維做進一步除濁處理，最后進入回收反滲透系統(tǒng)，其產(chǎn)水回到主系統(tǒng)中。整個處理工藝流程長、投資大、占地面積大、運行成本高，正因這些特點限制了反滲透濃水回收市場的發(fā)展。
本設(shè)計方案中我們選擇了化學(xué)加藥軟化+Porex管式微濾膜+回收反滲透的處理工藝。其中的寶利事管式微濾膜是本處理工藝的最關(guān)鍵部分，承擔(dān)著取代沉淀池做固液分離和向后端回收反滲透裝置輸送合格進水的雙重功能。
本設(shè)計方案采用美國寶利事公司生產(chǎn)的過濾精度為0.1μm的管式微濾(TMF)系統(tǒng)，作為反滲透的前處理，大大縮短簡化了工藝流程，減少了系統(tǒng)占地面積，提高了反滲透系統(tǒng)的回收率，并有效延長反滲透系統(tǒng)的使用壽命。
相較于其他微濾或超濾膜組件，寶利事管式微濾膜具有強度好、耐摩擦、耐高濃度藥劑清洗、可在極高懸浮固體濃度下穩(wěn)定運行、可耐受進水水質(zhì)波動等優(yōu)良性能。
1.3 設(shè)計原則
1. 根據(jù)廢水水量和水質(zhì)指標(biāo)，采用針對性強、效果顯著、運行成本低的膜法水處理技術(shù);
2. 選用美國寶利事公司的廢水專用微濾膜，PVDF膜材質(zhì)，抗氧化、耐強酸堿、耐摩擦、清洗方便。寶利事微濾膜采用特殊工藝制造，表面平整光滑、微孔率高，可在100磅的沖擊壓力下正常運行，不會出現(xiàn)濾膜破裂、顆粒穿透現(xiàn)象，使用壽命可達5年以上;
3. 設(shè)備制造的外形尺寸滿足水處理設(shè)備的要求，化學(xué)加藥單元、反應(yīng)單元、管式微濾單元、反滲透單元均設(shè)計成機架式，方便安裝，減少占地面積;
4. 系統(tǒng)設(shè)計為自動運行，控制先進、穩(wěn)定、可靠，操作及檢修方便;
5. 系統(tǒng)回收率高，外排廢水少(詳情參見以下章節(jié)的水量平衡分析);
6. 系統(tǒng)所用主要設(shè)備選用質(zhì)量可靠產(chǎn)品，包括整套微濾系統(tǒng)、泵、pH計、PLC程序控制等，同時滿足防腐、流量、壓力的要求。
7. 工藝設(shè)計具有很好的耐沖擊負荷和操作的靈活性;
8. 整體布局簡潔、合理、同時符合國家有關(guān)綠化及環(huán)保、消防規(guī)定;
9. 動力設(shè)備采用先進設(shè)備，保證能長期穩(wěn)定運行。
第二章 設(shè)計依據(jù)
2.1 設(shè)計水量
廢水總量設(shè)計為60m3/hr，該回收系統(tǒng)的進水流量按照1×60m3/hr考慮，也就是說回收處理系統(tǒng)的各處理單元按照1套考慮。
本系統(tǒng)各段水量設(shè)計為：
1. 化學(xué)加藥反應(yīng)單元：1×60m3/hr;
2. 管式微濾單元：1×60m3/hr;
3. 回收反滲透單元：1×60m3/hr(按進水量核算);
4. 污泥處理單元：基于60m3/hr的廢水總量和相關(guān)水質(zhì)考慮
2.2 進水水質(zhì)
回收系統(tǒng)進水為主系統(tǒng)的反滲透濃水和循環(huán)水排污水，以下表格中的數(shù)據(jù)為客戶給定的水質(zhì)資料。如實際水質(zhì)與下表水質(zhì)不符合，或有所波動，尤其是其中pH、鈣離子、鎂離子、堿度、二氧化硅含量、有機物濃度數(shù)據(jù)差異較大，請務(wù)必明示，以便根據(jù)實際水量調(diào)整設(shè)計工藝。
表1 進水水質(zhì)表
項目/單位
指標(biāo)
NH4+ (mg/L)
3.8
K+和Na+ (mg/L)
969.5
Na+ (mg/L)
6600
Mg2+ (mg/L)
330
Ca2+ (mg/L)
626.3
CO32- (mg/L)
0
HCO3- (mg/L)
1983.4
NO3- (mg/L)
179
Cl- (mg/L)
1187.1
F- (mg/L)
0
SO42- (mg/L)
1494.3
SiO2 (mg/L)
164.9
TDS (mg/L)
6857.1
Fe (mg/L)
0.5
CODCr (mg/L)
171.4
BOD5 (mg/L)
32.8
從上表得出原水的特點：
· 總硬度大于總堿度，存在永硬，如果采用石灰軟化發(fā)則需配合添加碳酸鈉。
· 鈣硬度小于堿度，因此如使用氫氧化鈉進行軟化，則無需投加碳酸鈉。
· 二氧化硅的濃度偏高，但鎂離子濃度同樣偏高，預(yù)計無需為了除硅而添加鎂鹽，系統(tǒng)內(nèi)的鎂離子足夠攜帶硅一起沉淀。
2.3 產(chǎn)水水質(zhì)
客戶未對回收系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)做明確指定，而本系統(tǒng)重點描述的寶利事管式微濾膜，其側(cè)重點在于高濃度懸浮固體下良好的固液分離效果，以及經(jīng)過化學(xué)加藥軟化預(yù)處理之后，對于鈣、鎂、硅、鋇、鍶等易結(jié)垢成分的有效去除，以下為根據(jù)管式膜技術(shù)特點列出的良好化學(xué)加藥軟化預(yù)處理之后管式膜產(chǎn)水水質(zhì)預(yù)期表：
表3 管式膜產(chǎn)水水質(zhì)表
項目
單位
出水水質(zhì)
懸浮物
mg/L
<1.0
鈣離子
mg/L
<40
鎂離子
mg/L
<40
溶解態(tài)二氧化硅
mg/L
<10
2.4 供貨范圍
(以下為推定的工程公司供貨范圍，僅供參考。而寶利事公司僅提供TMF管式膜組件)
主要供貨范圍：
1. 回收處理系統(tǒng)的深化設(shè)計，包括工藝、機械、電氣設(shè)計;
2. 系統(tǒng)內(nèi)所有機械設(shè)備、儀表、管路閥門系統(tǒng)的采購與機架的工廠制作;
3. 系統(tǒng)內(nèi)(水箱與機架之間，以及各機架之間)閥門和管路系統(tǒng)的連接、安裝和調(diào)試;
4. 系統(tǒng)內(nèi)各種濾料、膜等介質(zhì)的初次填裝、清洗和預(yù)處理;
5. 系統(tǒng)內(nèi)控制盤(包括硬件與軟件)的提供、安裝及調(diào)試;
6. 系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場儀表(包括硬件與軟件)的提供、安裝及調(diào)試;
7. 系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場儀表與控制盤間信號電纜的提供、敷設(shè)和連接;
8. 系統(tǒng)內(nèi)各動力設(shè)備與主動力柜間動力電纜的提供、敷設(shè)和連接;
9. 系統(tǒng)內(nèi)電纜的提供、敷設(shè)和連接(不包括業(yè)主提供的各配電柜上端頭的電纜及橋架和相應(yīng)施工);
10. 系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表的集中供電系統(tǒng);
11. 系統(tǒng)運輸至現(xiàn)場、就位、固定;現(xiàn)場機電安裝及測試;
12. 系統(tǒng)整體調(diào)試(調(diào)試前測試、控制模擬運行、壓力測試、漏泄測試、階段試運行、整機試運行、系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整、系統(tǒng)水質(zhì)水量確認);
13. 調(diào)試報告書、系統(tǒng)操作說明文件等竣工資料的。
供貨范圍外部分：
1. 土建及其附屬工作，例如基礎(chǔ)、防腐、照明、通風(fēng)等;
2. 公用設(shè)施(動力電、壓縮空氣、施工和調(diào)試臨時水電)的一次側(cè)敷設(shè)。(共用設(shè)施部分請客戶協(xié)助提供至所需位置)
3. 竣工驗收后的設(shè)備運行;
第三章 工藝方案描述
3.1 回收率影響分析
3.1.1 過飽和結(jié)垢對回收率的影響
結(jié)垢對于反滲透系統(tǒng)的回收率產(chǎn)生的影響最為重要，主要是由于離子在濃水側(cè)因濃縮后超過其飽和濃度，生成沉淀，因而對反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢影響。
1. 過飽和結(jié)垢描述
如鈣、鎂、鋇、鍶、鋅二價離子與碳酸根、硫酸根、磷酸根、氟離子在反滲透濃水側(cè)超過飽和濃度時產(chǎn)生結(jié)垢。
硅在濃水側(cè)濃度超過飽和濃度也產(chǎn)生結(jié)垢。
2. 結(jié)垢判·斷標(biāo)準(zhǔn)
如碳酸鈣垢類一般采用LSI指數(shù)和S&DSI來判斷;
濃水TDS<10000mg/L使用LSI指數(shù)。
濃水TDS>10000mg/L使用S&DI指數(shù)，當(dāng)S&DSI>0時就會產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢。
二氧化硅一般采用濃度來判斷;
如一般在濃水中，pH在7左右時，二氧化硅的溶解度約為100~120mg/L。
3. 離子結(jié)垢應(yīng)對措施：
a. 調(diào)整進水pH值、溫度等條件，提高溶解度;
b. 使用阻垢劑，但阻垢劑只在一定范圍內(nèi)有效，如LSI：0~1.8之間，超過1.8需要將LSI值調(diào)整到1.8以內(nèi)加入阻垢劑才會有效。
c. 采用離子交換、化學(xué)沉淀、吸附等方式去除結(jié)垢因子。
4. 根據(jù)結(jié)垢因素計算系統(tǒng)回收率
以二氧化硅為例：
如原水中二氧化硅的濃度為50mg/L，其反滲透系統(tǒng)的濃縮倍率只有2倍，即回收率為50%時，濃水側(cè)的二氧化硅就會達到100mg/L的飽和溶解度;
若原水經(jīng)過處理后二氧化硅的濃度為20mg/L，其反滲透的濃縮倍率可達到5倍，即回收率為80%時，濃水側(cè)的二氧化硅才會達到100mg/L的飽和溶解度;
5. 針對結(jié)垢因子提高系統(tǒng)回收率
由此可見將去除結(jié)垢因子(鈣、鎂、硅)與阻垢劑搭配使用是提高反滲透系統(tǒng)回收率的有效方法。
鈣和鎂可利用離子交換軟化出去，但帶來非常大的再生藥品消耗。針對硬度高的反滲透濃水，通常情況下合適的處理工藝還是利用添加藥劑(氫氧化鈉或石灰)，提高水的pH值，使鈣和鎂形成碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂
3.1.2 滲透壓對回收率的影響
滲透壓指的是驅(qū)使水透過RO膜的驅(qū)動壓力。
RO濃水的回收率是RO進水的含鹽量和濃水中允許的含鹽量決定。也就是說，如果RO濃水中溶解性鹽TDS是5000ppm，由另外一個RO濃縮后能到10,000mg/l，或者1%，這時滲透壓大約為1000psi。
為了確定可以濃縮到的濃度，必須對進水進行具體的分析，然后用計算軟件確定另一個RO系統(tǒng)需要的驅(qū)動壓力和可以達到的回收率。一些水要求達到和傳統(tǒng)”苦咸水”系統(tǒng)一樣的400psi設(shè)計壓力，一些要求壓力高達600-1200psi。1200psi的RO通常用在海水淡化上,是市場上壓力最高的RO。
由此可見進水含鹽量和滲透壓有著密不可分的關(guān)系，由于RO膜元件在承受壓力上并非無限，因此RO系統(tǒng)的回收率也不可以無限升高。
一般常見的海水淡化系統(tǒng)通常將TDS:30000mg/L左右的海水濃縮成為TDS為60000mg/L左右的濃海水。
3.1.3 RO系統(tǒng)回收率的確定
1. 通過化學(xué)沉淀的方式，去除結(jié)垢因子，使其不成為制約RO回收率的因素，如鈣<40mg/L，鎂<40mg/L，硅<10mg/L。
2. 由于系統(tǒng)的進水TDS約為6857.1mg/L，參照普通苦咸水處理系統(tǒng)，和長期穩(wěn)定運行的海水淡化系統(tǒng)，其回收率可設(shè)計為75%，即濃縮約4倍。
3.1.4 膜元件種類的選擇
由于進水的TDS約為6857.1mg/L，通過計算450psi(30bar)耐壓等級的苦咸水膜元件即可滿足其使用要求，采用一級低壓RO系統(tǒng)。
3.2 工藝流程選擇
根據(jù)設(shè)計原則，選擇化學(xué)加藥軟化+TMF管式微濾膜 + 一級RO系統(tǒng)的處理工藝，以下是系統(tǒng)的工藝流程框圖。
圖1 回收系統(tǒng)流程框圖
3.3 系統(tǒng)工藝簡述
從主系統(tǒng)的反滲透濃水作為進水，直接進入反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽1內(nèi)添加石灰或氫氧化鈉(具體藥劑種類和投加劑量應(yīng)通過中試確定)，另外需添加鎂鹽(如果中試表明廢水中的現(xiàn)有鎂離子濃度不足以吸附降低二氧化硅濃度)，此外還需要添加一定量次氯酸鈉用于抑制微生物滋生;在反應(yīng)槽2內(nèi)添加碳酸鈉溶液(如果使用石灰軟化的話)，必要時還需要添加氫氧化鈉以維持合理pH值。反應(yīng)槽分別進行攪拌和pH監(jiān)控，使水中的鈣鎂等硬度成分形成沉淀。經(jīng)過反應(yīng)后的水溢流到管式微濾膜的濃縮槽內(nèi)，用循環(huán)泵輸送到管式膜進行固液分離。此時大流量的水在廢水濃縮槽和管式膜之間循環(huán)，而部分膜透過水(等同于輸入的水量)進入中間色水槽短期貯存，然后送往回收反滲透系統(tǒng)。在反滲透系統(tǒng)內(nèi)做進一步的脫鹽處理，該反滲透產(chǎn)水送往現(xiàn)有主系統(tǒng)的過濾水箱，作為過濾水使用，而回收反滲透的濃水則和主系統(tǒng)內(nèi)其他排水一起排放處理。同時，管式膜還產(chǎn)生少量的濃縮液(污泥)，需要送往污泥脫水系統(tǒng)，經(jīng)過板框壓濾機脫水之后，脫水泥餅委外處理或直接填埋，脫離水則回流到系統(tǒng)前端再次處理。
考慮到待回用的廢水可能含有一定的TOC，在此基礎(chǔ)上需要活性炭過濾器將TOC降低到一定程度，避免造成回收反滲透的污堵，但若進水TOC足夠低，則無需考慮設(shè)置活性炭過濾器。同時，活性炭過濾器還能去除前處理水中的殘留氧化劑(余氯)。
表3 各工藝段功能特點
工藝設(shè)備
主要功能
備注
反應(yīng)槽1
添加氫氧化鈉或石灰，和鎂鹽等，重點形成氫氧化鎂沉淀物并與硅共沉淀，同時添加次氯酸鈉用于抑制微生物滋生
不小于30分鐘停留時間，帶攪拌和pH監(jiān)控
反應(yīng)槽2
添加碳酸鈉，重點形成碳酸鈣沉淀
不小于30分鐘停留時間，帶攪拌和pH監(jiān)控
濃縮槽
管式膜錯流供水和濃縮污泥暫時存放
不小于循環(huán)泵3分鐘吸水量，帶液位控制
TMF系統(tǒng)
0.1µm的微濾膜，錯流模式下進行固液分離，截留懸浮固體
錯流流速不小于3.5m/s
中間水槽
管式膜透過水暫存，并輸送到后段
不小于30分鐘停留時間，帶液位控制
活性炭過濾器
吸附降低廢水TOC濃度，避免RO膜污堵
反滲透
去除絕大部分鹽類，大部分二氧化硅，及部分有機物，產(chǎn)水送往脫鹽水系統(tǒng)回用
系統(tǒng)脫鹽率：≥97%
3.4 廢水處理主體工藝說明
3.4.1 主系統(tǒng)廢水接入
如進水只限于現(xiàn)有主系統(tǒng)的反滲透濃水，則可在現(xiàn)有主系統(tǒng)的反滲透濃水的排放管路上接三通，將支管送往回收系統(tǒng)，利用主系統(tǒng)現(xiàn)有的壓力、流量監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控，同時引入主系統(tǒng)的運行信號作為回收系統(tǒng)的啟動信號。
如進水包括其他廢水，或主系統(tǒng)反滲透濃水已采用調(diào)節(jié)池收集，或因其他原因無法直接用管道接到回收系統(tǒng)，則考慮調(diào)節(jié)池集水加提升泵的接入方式。
3.4.2 TMF預(yù)處理系統(tǒng)
系統(tǒng)由化學(xué)加藥系統(tǒng)和兩級級反應(yīng)池組成，第一個反應(yīng)池添加石灰或氫氧化鈉，另根據(jù)需要選擇鎂鹽和次氯酸鈉，攪拌反應(yīng)，控制pH在11.5左右;第二個反應(yīng)池內(nèi)添加碳酸鈉，可能需要添加液堿用于維持pH值，控制pH值在10.5以上，經(jīng)過兩級反應(yīng)后的含沉淀物的水溢流進入到TMF的濃縮池。兩級反應(yīng)池的停留時間均考慮30分鐘以保證反應(yīng)充分。同時兩級反應(yīng)池均配套有攪拌裝置，避免沉淀物沉入池底。
3.4.3 TMF系統(tǒng)
TMF系統(tǒng)由濃縮水池、微濾膜和其他配套設(shè)備組成。
濃縮水池可接收不斷被微濾膜濃縮的污水，保持污泥濃度達到最佳狀態(tài)。
微濾膜的結(jié)構(gòu)是膜被澆鑄在多孔材料管的內(nèi)部。含被過濾物質(zhì)(固體)的水流透過膜后，再透過多孔支撐材料，進入產(chǎn)水側(cè)(水被凈化)。被膜截留的固體顆粒在水流的推動下，不會停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的沖刷作用，避免污染物在膜表面停留。
錯流式微濾作為過濾是為了達到非常好的出水水質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的沉降或澄清工藝。微濾利用微孔的膜把廢水中的沉淀物分離出來。它不需要沉淀物粒徑足夠大和比重足夠大，所以當(dāng)把物質(zhì)從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)化為不溶狀態(tài)后，它是一種更有效的分離方法。
與普通的中空纖維超濾不同，TMF微濾膜可以承受很高的污泥濃度2~5%，和很高的pH值，在pH為14的條件下也能正常穩(wěn)定的工作。
3.4.3.1 TMF系統(tǒng)簡介：
1. 廢水直接進入調(diào)節(jié)池后再進入微濾系統(tǒng)。在第一個反應(yīng)池里，通常加入共沉劑。在多數(shù)情況下，共沉劑是一些形式的鐵或鈣。廢水再進入第二個反應(yīng)池，利用NaOH或石灰將PH調(diào)高。對于軟化水處理系統(tǒng)，第一個反應(yīng)池添加熟石灰或堿加氯化鈣，第二個反應(yīng)池則添加碳酸鈉或鎂鹽。來自第二個反應(yīng)池的出水靠重力流到微濾的濃縮池里。這就開始了固體分離。來自濃縮池的水被泵提升到微濾膜組件。
2. 利用錯流過濾技術(shù)，廢水中的污泥被高速打到膜管中間，然后回到濃水罐。澄清水或滲透水透過膜后進到最終PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)。每通過膜一次，污泥就濃縮一點。為了阻止快速的堵塞或污堵膜要用氣和干凈的產(chǎn)水反洗。從而迫使膜孔內(nèi)或膜表面的堵塞物回到污泥流里。
3. 在濃縮池里安裝了一套液位計來控制微濾供給泵的啟和停。這個罐子的目的是保證被打到膜組件的水固體濃度在2-5%之間，固體的脫水是自動或手動的. 濃縮池的固體被用一個氣動隔膜泵打到污泥濃縮池或壓濾機。氣動隔膜泵的周期和頻率是自動控制的。有時，運行人員需要從濃水罐里取樣做一個簡單的沉降測試。這個測試的結(jié)果可能有時導(dǎo)致氣動隔膜泵的現(xiàn)場調(diào)節(jié)。此外，作為簡單的操作模式，也可不設(shè)氣動隔膜泵，而是由運行人員間歇地開啟濃縮槽底部排水閥，將多余的濃縮液排放;
4. 產(chǎn)水流量連續(xù)監(jiān)測。如果運行人員觀察到流量低到預(yù)定值時，那么膜就需要化學(xué)清洗了。根據(jù)膜組件的排列布置，可以對全部或部分膜進行清洗。 每清洗一次需要幾個小時完成。在清洗操作時，運行人員需要手動開關(guān)閥門。酸性清洗液用來清洗無機污垢，NaClO用來去除有機物。在重新投入運行前，需要用新鮮水沖洗膜。化學(xué)清洗罐和新鮮水罐以及循環(huán)泵是就地清洗系統(tǒng)的主要部分。
5. 膜組件的產(chǎn)水在重力流的情況下流到最終PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
6. 管式 微濾膜系統(tǒng)包括固定架、反洗裝置、循環(huán)泵、就地清洗系統(tǒng)、清洗罐、氣動隔膜泵、電力控制、儀表、濃水罐和PLC控制。這個系統(tǒng)配齊了運行的所有管道、線纜和設(shè)備。
3.4.3.2 TMF工藝的技術(shù)優(yōu)勢
1. 不需沉淀和預(yù)過濾，可直接進行過濾實現(xiàn)固體顆粒和液體的分離，水中污染物不需要沉淀就能有效去除。
2. 可在高pH條件下持續(xù)運行(pH大于10)，因此更能保證有效去除鈣鎂硅沉淀，和鍶、鋇等有結(jié)垢傾向的離子成分。
3. 如有必要，可通過壓濾機實現(xiàn)徹底的固液分離，固體微粒可回收利用，可將固體廢棄物資源化。
4. 回收率接近100%(考慮配置壓濾機的情況下)。
5. 化學(xué)清洗藥品僅僅需要常規(guī)的無機酸、堿和氧化劑，沒有廢水排放限制。
6. 采用管式大流量錯流過濾，水流切向高速流過膜表面，在過濾的同時還有沖刷清潔膜表面的作用，污染物不易累積，膜面不易污染。
7. 適合過濾高濁度(50g/L)和污染物粒徑相近的料液。
8. 采用堅固的管式結(jié)構(gòu)，和燒結(jié)法成膜，從原理上杜絕了斷絲泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。
9. 0.1um的絕對過濾孔徑，產(chǎn)水濁度<1NTU，可以有效的保護反滲透。
10. 豐富的使用經(jīng)驗，從上世紀(jì)70年代就開始被應(yīng)用
11. 管式微濾膜專門針對廢水處理設(shè)計，具有出色的耐化學(xué)性和耐磨擦性。
3.4.4 TMF水槽及pH回調(diào)
TMF產(chǎn)水基本無壓，自留到TMF產(chǎn)水槽，然后用泵輸送到回收反滲透單元，在此前添加酸將pH回調(diào)到大約7.5。pH回調(diào)采用管道加藥和pH監(jiān)控的方式，即在提升泵后管路上注入鹽酸，加藥點后加裝管道混合器，之后管道上設(shè)置pH計用于監(jiān)測pH和控制加藥泵注入量。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3.4.5 回收反滲透系統(tǒng)
反滲透膜是在一定壓力驅(qū)動下，允許溶劑分子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的一種功能性選擇半透膜。
反滲透是最精密的膜法液體分離技術(shù)，將溶劑和溶劑中離子范圍的溶質(zhì)分開，它能阻擋幾乎所有溶解性鹽，只允許水溶劑通過，可脫除水中絕大部分的懸浮物、膠體、有機物及鹽份。
回收反滲透系統(tǒng)由高壓泵、反滲透膜殼、反滲透膜、流量/壓力/電導(dǎo)率等儀表和相應(yīng)的管閥系統(tǒng)、鋼制滑架組成?；厩闆r與一般反滲透系統(tǒng)類似，在此不做贅述。
3.5 工藝單元設(shè)計說明
3.5.1 第一反應(yīng)槽
(1) 反應(yīng)池
數(shù)量：1座
設(shè)計規(guī)模：60m3/hr
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：碳鋼槽體或混凝土地上水池，內(nèi)面玻璃鋼防腐
尺寸：3.2m長×3.2m寬×3.5m高
有效水深：3.2m
有效容積：30m3
有效停留時間：30min
設(shè)計壓力：常壓
試驗壓力：滿水漏泄試驗
附屬設(shè)備：pH計1臺，浸漬安裝型，測量范圍0-14，無溫度補償，玻璃電極
(2) 反應(yīng)槽攪拌機
數(shù)量：1臺，分別對應(yīng)1臺反應(yīng)槽
參數(shù)：轉(zhuǎn)速=98rpm，功率=5.5KW
型式：直聯(lián)式減速機
材質(zhì)：不銹鋼軸槳
附屬設(shè)備：攪拌機底座
3.5.2 第二反應(yīng)槽
(1) 反應(yīng)池
數(shù)量：1座
設(shè)計規(guī)模：60m3/hr
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：碳鋼槽體或混凝土地上水池，內(nèi)面玻璃鋼防腐
尺寸：3.2m長×3.2m寬×3.5m高
有效水深：3.2m
有效容積：30m3
有效停留時間：30min
設(shè)計壓力：常壓
試驗壓力：滿水漏泄試驗
附屬設(shè)備：pH計1臺，浸漬安裝型，測量范圍0-14，無溫度補償，玻璃電極
(2) 反應(yīng)槽攪拌機
數(shù)量：1臺，分別對應(yīng)1臺反應(yīng)槽
參數(shù)：轉(zhuǎn)速=98rpm，功率=5.5KW
型式：直聯(lián)式減速機
材質(zhì)：不銹鋼軸槳
附屬設(shè)備：攪拌機底座
3.5.3 管式膜濃縮槽
(1) 濃縮槽本體
數(shù)量：1座
材質(zhì)：碳鋼槽體或混凝土地上水池，內(nèi)面玻璃鋼防腐
尺寸：3.2m長×3.2m寬×3.5m高
有效水深：3.2m
有效容積：30m3
有效停留時間：30min
設(shè)計壓力：常壓
試驗壓力：滿水漏泄試驗
附屬設(shè)備：配管接口、超聲波液位計或5點電極式液位開關(guān)或磁翻轉(zhuǎn)液位計
(2) 濃縮循環(huán)泵
數(shù)量：3臺(2用1備)
參數(shù)：Q=131m3/h，H=45m，N=37kW/380V。
型式：臥式離心泵
材質(zhì)：316不銹鋼葉輪，304泵殼
(3) 污泥供給泵
數(shù)量：4臺(3用1備)
參數(shù)：Q=20m3/h，H=60m
型式：氣動隔膜泵
材質(zhì)：鋁合金或鑄鐵材質(zhì)，橡膠隔膜
3.5.4 管式微濾膜系統(tǒng)(TMF)
(1) 管式膜組件
特性參數(shù)
總截留面積：123.84
生產(chǎn)廠家：美國Porex公司
運行方式：錯流
設(shè)計通量：500L/m2h (凈產(chǎn)水)
膜材質(zhì)：PVDF
膜型號：MME2S01637VP
膜元件總數(shù)量：48支(分成2組，每組2列，每列12只串聯(lián))
設(shè)備出力：67m3/hr(進水60m3/hr，另外板框壓濾機脫離水大約6.7m3/hr)
最大運行透膜壓差：0.2MPa
最大進水壓力： 0.4 MPa
最高進水溫度： 40 攝氏度
pH范圍：2~10
工作形式：壓力式
過濾周期：5~30分鐘
反洗總歷時：5~30秒
(2) 維護性化學(xué)清洗裝置(NaClO)(2組管式膜機架共用)
數(shù)量：1套
1)化學(xué)清洗藥箱
數(shù)量：2臺
容積： 每臺1.2 m3
材質(zhì)： 聚丙烯
尺寸：1.2m長×1.2m寬×1.0m高
設(shè)計壓力：常壓
試驗壓力：滿水漏泄試驗
2) 化學(xué)清洗水泵
型式：氣動隔膜泵
數(shù)量：1臺
流量：8 m3/h
揚程：20m
材質(zhì)：PP塑料泵殼
3.5.5 中間水槽
(1) 中間水槽主體
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：混凝土地上水池，內(nèi)面玻璃鋼防腐
尺寸：3.2m長×3.2m寬×3.5m高
有效水深：3.2m
有效容積：30m3
設(shè)計壓力：常壓
試驗壓力：滿水漏泄試驗
附屬設(shè)備：配管接口、5點電纜浮球液位開關(guān)
(2) pH回調(diào)槽(在中間水槽中)
數(shù)量：1座
設(shè)計規(guī)模：60m3/hr
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：碳鋼槽體或混凝土地上水池，內(nèi)面玻璃鋼防腐
尺寸：2.0m長×2.0m寬×3.5m高
有效水深：3.2m
有效容積：12m3
有效停留時間：6.5min
設(shè)計壓力：常壓
試驗壓力：滿水漏泄試驗
附屬設(shè)備：pH計1臺，浸漬安裝型，測量范圍0-14，無溫度補償，玻璃電極
(3) pH回調(diào)槽攪拌機
數(shù)量：1臺
參數(shù)：轉(zhuǎn)速=98rpm，功率=2.2 KW
型式：直聯(lián)式減速機
材質(zhì)：不銹鋼軸槳
附屬設(shè)備：攪拌機底座
(4) 中間水泵
數(shù)量：2臺(1用，1備)
參數(shù)：Q=60m3/h，H=35m，N=7.5kW/380V。
型式：臥式離心泵或立式離心泵
材質(zhì)：304泵殼及葉輪
附屬設(shè)備：管路閥門1套、泵出口壓力表2只、管道流量計1只
3.5.6 活性炭過濾器(備選設(shè)備)
數(shù)量：3座(2用1備)
結(jié)構(gòu)：壓力式過濾器，帶上下封頭
材質(zhì)：碳鋼襯膠
尺寸：Φ1.8m×3.2m直邊高度
活性炭填充量：每罐5.0m3，共計15m3
設(shè)計壓力：5-7bar
試驗壓力：水壓測試
附屬設(shè)備：自動閥組、管路系統(tǒng)、罐體進出口壓力表
3.5.7 反滲透系統(tǒng)
(1) 保安過濾器
型式：垂直圓筒
設(shè)備出力：60m3/h
數(shù)量：1臺
設(shè)備本體
材質(zhì)：不銹鋼過濾器殼體，PP熔噴濾芯
孔徑：3μm公稱
數(shù)量：40英寸濾芯，每容器不少于30只
(2) RO 高壓泵
數(shù)量：1臺
參數(shù)：Q=80m3/h，H=220m，N=75kW/380V。
型式：立式或臥式多級離心泵
材質(zhì)：不銹鋼葉輪及泵殼
(3) RO 膜元件
系列數(shù)量：1套
系列設(shè)備出力：每套60m3/hr進水/45m3/hr產(chǎn)水
膜元件：BW30-400 FR
脫鹽率：≥99.6%(標(biāo)準(zhǔn)測試條件)
材料：聚酰胺復(fù)合材料
膜元件總數(shù)量：不少于72根/套
系統(tǒng)最大凈水通量：17 L/m2.h
使用年限：3年
年更換率： 33 %
(4) 配套壓力容器
數(shù)量：12根/套
材料：FRP
(5) 系統(tǒng)整體
回收率：75%
給水條件：管式微濾處理水，并經(jīng)活性炭過濾器降TOC
水溫：設(shè)計按照20攝氏度，如現(xiàn)有系統(tǒng)的RO濃水能達到此溫度則可以，如不足，則需考慮另加換熱器進行加熱。
3.5.8 化學(xué)加藥系統(tǒng)
設(shè)備：
(1) 化學(xué)加藥系統(tǒng)- NaOH
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：玻璃鋼
尺寸：Φ2.0m直徑×3.2m高
有效水深：3.0m
有效容積：10m3
藥品循環(huán)泵
數(shù)量：1臺
參數(shù)：Q=10m3/hr，H=30m，N=3.0kW/380V。
型式：磁力泵
材質(zhì)：增強聚丙烯
(2) 化學(xué)加藥系統(tǒng)- HCl
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：玻璃鋼
尺寸：Φ2.0m直徑×3.2m高
有效水深：3.0m
有效容積：10m3
藥品循環(huán)泵
數(shù)量：1臺
參數(shù)：Q=10m3/hr，H=30m，N=4.0kW/380V。
型式：磁力泵
材質(zhì)：增強聚丙烯
(3) 化學(xué)加藥系統(tǒng)- NaOCl
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：聚乙烯
尺寸：Φ1.3m直徑×1.5m高
有效水深：1.3m
有效容積：2.0m3
藥品計量泵
數(shù)量：2臺
參數(shù)：Q=120ml/min，H=3bar，N=24W/220V。
型式：電磁隔膜泵
材質(zhì)：PVC泵頭
(4) 化學(xué)加藥系統(tǒng)- NaHSO3
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：聚乙烯
尺寸：Φ1.3m直徑×1.5m高
有效水深：1.3m
有效容積：2.0m3
藥品計量泵
數(shù)量：2臺
參數(shù)：Q=120ml/min，H=3bar，N=24W/220V。
型式：電磁隔膜泵
材質(zhì)：PVC泵頭
備注1：NaHSO3的加藥方式應(yīng)根據(jù)在線安裝的余氯儀控制啟動和停止，并由在線安裝的ORP儀表的輸出量控制其加藥頻率;
(5) 化學(xué)加藥系統(tǒng)- RO阻垢劑
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：玻璃鋼
尺寸：Φ1.3m直徑×1.5m高
有效水深：1.3m
有效容積：2.0m3
藥品計量泵
數(shù)量：2臺
參數(shù)：Q=120ml/min，H=3bar，N=24W/220V。
型式：電磁隔膜泵
材質(zhì)：PVC泵頭
(6) 化學(xué)加藥系統(tǒng)- RO殺菌劑
數(shù)量：1座
結(jié)構(gòu)：地上水槽
材質(zhì)：聚乙烯
尺寸：Φ1.3m直徑×1.5m高
有效水深：1.3m
有效容積：2.0m3
藥品計量泵
數(shù)量：2臺
參數(shù)：Q=120ml/min，H=3bar，N=24W/220V。
型式：電磁隔膜泵
材質(zhì)：PVC泵頭
3.5.9 反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)
目前考慮與主系統(tǒng)的反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)共用，具體情況待確認。
(審核編輯: 小王子)
