中國建設報 2003-11-07

　　天津開發區新水源一廠選址在天津開發區污水處理廠東側，以污水處理廠出水為水源，占地約2萬m2，遠期規模連續流微濾（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，設備分期建設。

工藝流程及工程描述

　　工藝流程由于國內尚無污水脫鹽處理的研究成果和工程實踐，從2001年1月3日開始進行的污水脫鹽深度處理中間試驗，經過近一年試驗確定天津開發區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）調節池，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。
　　原水調節池設有液位計，以監控池內液位。原水由泵送至兩列（每列含五臺）CMF連續微過濾系統，CMF供給泵共三臺（二用一備）。每列一臺CMF供給泵由一臺變頻器控制。變頻器由總PLC根據流量、進流壓力和過膜壓差（TMP）控制。每列CMF總流量由一臺流量計監控，并沒有pH計、ORP計、總氯計、自由氯計、濁度計、壓力計和溫度計以監測進流水水質。廢水進入CMF前經過一個自動清洗粗濾器（500μm)。粗濾器反沖是按壓差或時間自動操作。
　　經過連續微濾設備（CMF），廢水中大于0.2微米的固體細菌及不溶性的有機物被CMF隔除。濾液從濾液收集管排出后至處理后水貯槽。水質由濁度監控。反沖水回流至污水廠再進行處理。每臺CMF設有獨立PLC控制器，以激活各程序，如氣反洗、CIP等。一部分CMF濾液流至兩臺反滲透系統供給槽，槽內設有液位計及空氣過濾器。CMF濾液由高壓泵泵至兩臺反滲透設備。反滲透設備進水及出水設有導電計及ORP計以監控其運行。

工藝原理和工藝過程

　　（1）連續流微濾CMF
　　連續流微濾膜（CMF）工藝是在膜的一側施加一定的壓力，使水透過膜，而將大于膜孔徑的懸浮物、細菌、有機污染物等截留的處理工藝。
　　連續式微過濾是由微濾膜柱、壓縮空氣系統和反沖洗系統以及PLC自控系統等所組成。微濾膜柱的直徑為120mm，高度為1500mm，內裝的中空纖維外徑為550μm，內徑為300μm，壁孔徑0.2μm膜表面積為33m2，20℃時單根微濾膜柱通水量為1.26m3/h。CMF系統的操作由PLC自動控制，水由中空纖維膜外向膜內滲透，正常工作壓力很低，工作范圍為30～100kpa，最高達到200kpa。一般30～40min用壓縮空氣反沖一次，反沖時，壓縮空氣由中空纖維膜內吹向膜外，反沖壓力為600kpa（相當于6kg/cm2），時間為1～2min，這種壓力一般的膜材料是難以承受的。當進水濃度不穩定時，膜污染加重超過膜前后設定的壓差指標時會自動強制沖洗，以保護膜的使用壽命。反沖洗水量（反沖洗水采用原水）為進水量的8～10％。對于經二級處理后的污水處理廠出水作為CMF系統進水時，CMF系統一般工作14～30天需化學清洗一次。CMF系統是模塊式設計，易于增容，膜柱中的子模塊和附屬子模塊可以進行更換、隔離、修補，因此即使膜有損壞，也可及時修補，不影響整個系統的正常運行，膜的工作狀況可進行完整性測試。
　　（2）反滲透
　　滲透是以外加壓力克服滲透壓的一種膜分離技術，整個分離過程不發生相應，從而節能、經濟、裝置簡單、操作方便。近30年來，隨著膜材料組件、工藝技術長足的發展和工業化水平的提高，反滲透在水處理領域得到越來越廣泛的應用。反滲透工藝對于溶解有機物質、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，其中當原水含鹽量大于400mg/L時，用其進行含鹽水的淡化處理是比較經濟合理的。
　　反滲透工藝包括預處理工藝、膜分離工藝和膜的清洗工藝，其中預處理工藝是保證反滲透系統安全運行的必要條件。膜分離工藝可采用組件的不同組合方式，以滿足不同處理對象的要求，組件組合又分為一級多段、多級多段等，本項目污水再用采用一級二段式。膜的清洗是反滲透系統中的重要環節，在分離過程中，可溶性無機鹽被濃縮，當超出溶解度時，被截留在膜表面形成硬垢，所以要在進水中添加阻垢劑，并適時進行膜的清洗以提高回收率。在進入反滲透前，投加阻垢劑以防止反滲透膜結垢。每臺反滲透系統各設一臺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行處理或另辟渠道直接排放。

工藝運行步驟及設備運轉狀況

　　天津開發區新水源一廠示范工程2002年9月底建成通水，10月底完成工藝設備調試，11月份進行試運轉階段，與試運行基本同步，開始向再生水用戶供水。
　　進入調試運行后，除了進行少量管道系統調整以外，整體工藝基本持續穩定運行，為示范工程生產性研究提供了良好的基礎條件和基本保證。新水源一廠與有關部門相互結合，進行全面的工藝測試和水質分析化驗，以評價設備運行效果和整體工藝運行狀況。
　　經過10個月的試運行和正常運行，管理水平顯著提高，積累了較全面的經驗，出水水質持續良好，新水源一廠已經達到正常運行的條件。
　　CMF系統運行新水源一廠一期采用10臺澳大利亞Memcor連續微過濾單元（CMF）作為RO系統的預處理單元。CMF是一種膜過濾系統，分為兩列，每列5臺。每列各有一個總進水管和總出水管與本列各單元的CMF相連。每列進水設置一個110kW壓力提升泵，由變頻器根據進水管壓力控制其工作頻率，工作壓力為200kpa左右。為保護CMF膜的正常使用，在進水管上裝的pH、ORP、濁度、余氯、總氯等分析儀表，以監控進水質量。
　　CMF具有自動化程度高，操作簡單，易于維護的特點。每個CMF單元都有一套PLC控制，獨立自動地完成所有工作時序和操作流程。其他外圍設備和輔助設備由一臺主PLC負責控制，主PLC和各單元PLC都串在DH+總線上，當CMF有進水或反洗要求時，先發出請求至主PLC，主PLC檢查其所提請求的資源是否可用，如進水泵有無故障、反洗儲罐液位、壓縮空氣壓力、酸堿溫度、電導等，一切無誤后，允許請求。
　　當設備正常濾水時，應在上位機上注意觀察如下幾個參數：（1）過膜壓差（TMP）；（2）當前阻力（CurrentResistence）；（3）進水污染指數（FFI）；（4）膜的整體測試壓降值（PDT）。
　　RO系統運行新水源一廠的反滲透設備為兩套，每套產量5000m3/d。每套反滲透各有一臺PLC和觸膜屏，獨立控制本套設備的運行和與主PLC的聯絡，并能在線查詢關鍵數據的歷史紀錄和實時曲線，故障報警等。為提高設備的產水率，同時保持每個膜組件處于相同的流態，每個系統的反滲透采用一級兩段，使產水率達到75％。第一段32組壓力管件，每組壓力管件內串聯六根DOW化學的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。兩臺加壓泵均由變頻器控制運行，如此設計既提高了回收率，又降低了運行成本。第一段加壓泵的變頻器與產水流量計連鎖，實現PID調節，保持出水的恒流量，第一年將泵的轉數設定為額定轉數的80％，每年上調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解，具體由PLC控制，PLC首先讀入第一段加壓泵泵后的壓力數據，在此數據的基礎上加3bar，作為第二段泵變頻器的比例調節參數。反滲透前各有一進水儲水罐，以保證進水的穩定性和連續性。反滲透后有一清水池，暫時存放反滲透的出水。
　　整個反滲透系統全自動運行，設備一切正常時，反滲透運行依靠外部信號，當進水儲罐的水位達到90％，且清水池液位小于90％，阻垢劑泵正常自動啟動，反滲透正常運行；當進水儲罐的水位低于40％或清水池液位大于98％時，自動停機，若阻垢劑泵出現問題，延時一個小時停機。一切故障解除，報警復位后，條件滿足啟動時，自動開機。為避免頻繁的開停設備，每次停機之后，延時10分鐘后再允許啟動。每套反滲透設備均配一反洗水灌和兩臺反洗泵，開機一分鐘后時，由反滲透的出水向反洗罐注水，由反洗罐的液位開關控制進水閥的啟停，停機或意外停機時，每次交替開啟一臺反洗泵強制沖洗，以沖刷膜表面，防止鹽類或其他物質的沉積，損壞膜體。在進水中添加阻垢劑，減少鈣鎂離子的沉淀。阻垢劑添加在反滲透的進水管上，一般開始的投加量為3mg/L，根據以后的運行數據和經驗，可逐漸減小投加量，以降低運行成本。為避免微生物的繁殖和對膜的腐蝕，反滲透的停機時間不得超過48小時，否則加化學品浸泡保存。

　　（編者說明：天津開發區污水再生利用總體情況請參見2003年9月12日本刊第41期。）