膜法自來水廠的設計和運行實例 錢俊寶1 勵立軍2
（1慈溪市杭州灣航豐自來水有限公司 浙江 慈溪 315322 ）
（2 慈溪經濟開發區管理委員會建設局 浙江 慈溪 315336 ） 摘要：對以微污染海涂水庫水為源水的自來水生產中，超濾（UF）+反滲透（RO）工藝作為深度處理工藝的工程設計、調試、運行進行了總結。對設計中的工藝參數，建設的投資分配情況，運行應注意的問題，及相關技術經濟指標進行了匯總分析。為膜法廣泛應用于自來水深度處理提供一個參考工程實例。
關鍵詞：微污染 自來水 深度處理 膜 超濾（UF） 反滲透（RO） 水資源的緊缺，供水標準的提高，水源地的污染，傳統的沉淀、過濾、消毒工藝已經不能提供安全、優質的飲用水。膜技術是一種嚴格的物理和絕對的分離技術，合理的搭配能分離幾乎所有水體中的有毒有害物質，提供以前飲用水處理工藝和設施從未達到的水質和可靠的保證。
慈溪市地處東海之濱，杭州灣南岸，城市居民用水主要以山區的水庫水為水源。近年來，隨著工業的興起和發展，水的供求矛盾日益嚴重，屬于典型的資源缺水型城市。 1 水源介紹 慈溪擁有大面積的海涂，大容量的海涂水庫。由于地處海邊，收集到的是河網末端水，已經受到一定程度上的污染，屬于微污染咸水，不滿足水源水質標準，源水水質情況如表1。 源水水質表 表1 項目 | 分析值 | 項目 | 分析值 | 色度 | 8-15 | 揮發酚 | ＜0.5mg/L | 濁度 | 20-100NTU | 總硬度 | 120-150mg/L | 臭和味 | 苦咸味 | 氯化物 | 280-350 mg/L | pH | 8-9 | 總溶解性固體 | 900-1200 mg/L | 氨氮 | 0.4-1mg/L | 細菌總數 | ＞600CFU/mL | CODMn | 6-10mg/L | 大腸桿菌 | ＞230CFU/100mL |
2 工程設計 2.1 需解決的問題
根據源水水質，對照現行的生活飲用水水質標準，制水工藝主要解決以下問題：
（1）降低源水中有機物的含量。
（2）降低氯化物的含量和溶解性固體。
（3）降低色度和濁度。
（4）系統本身不產生有毒有害物質。
2.2 工藝選擇
通過分析源水水質，采用超濾（UF）和反滲透（RO）為核心工藝，輔以沉淀、過濾等膜前處理工藝制水。源水泵入廠內，投加氧化劑、絮凝劑后，經混合器、折板絮凝池充分接觸后，進入平流沉淀池，上清液經濾池過濾后作為膜處理的進水，沉淀底泥進入污泥處理系統。濾后水投加殺菌劑殺菌后進入超濾系統，超濾的產水進入反滲透脫鹽系統。反滲透產水與部分未脫鹽水勾兌，產品水在消毒后外輸管網。總工藝流程圖如下： 3 主要設計參數 3.1 膜前處理
由于膜處理對進水要求較高，膜前處理主要是對源水進行預處理，達到膜進水的要求。主要構筑物如表2所示。 膜前處理主要構筑物 表2 名 稱 | 尺 寸（m） | 數 量 | 平流沉淀池 | 100×16×3.7 | 1 | 氣水反沖洗濾池 | 13×8.5×4.3 | 4 |
在膜前處理系統中還包含氧化劑投加系統和絮凝劑投加系統。
3.2 膜處理系統
膜處理系統包含UF和RO兩個子系統，UF系統的主要作用是去除水體中的高分子有機物、菌類、微粒和絮凝劑的膠體。同時，在本項目中為RO提供優質的進水，增加RO膜元件的通量、降低運行壓力、同時減少RO膜污堵的可能性，延長化學清洗的間隔，進而延長RO膜的使用壽命，降低運行成本。RO系統主要是針對源水中氯化物超標設置，起到降低水中氯化物含量和總溶解性固體的目的。主要的設計參數如表3。 膜系統設計參數 表3 UF主要設計參數 | RO 主要設計參數 | 項目 | 參數值 | 項目 | 參數值 | 膜元件型號 | V1072-35-PMC | 膜元件型號 | BW30-365 | 膜通量 | 60GFD | 膜通量 | 9500GPD | 過濾方式 | 單通錯流 | 單支膜產水量 | 36 m3/d | 單支膜產水量 | 8.3m3/h | 單支膜脫鹽率 | 98% | 單套膜數量 | 40 | 單套膜數量 | 288 | 單套產水能力 | 280 m3/h | 單套產水能力 | 210 m3/h | 系統回收率 | 92% | 系統回收率 | 75% | 總產水能力 | 30000 m3/d | 總產水能力 | 20000m3/d |
UF系統還包含殺菌劑添加系統、反洗系統、化學清洗系統等輔助系統。
RO系統還包含，阻垢劑添加系統、還原劑添加系統、化學清洗系統等輔助系統。 4 調試與運行 4.1調試
膜系統是整個工藝的核心，在調試過程中先進行膜前處理系統調試。首先，進行整個工藝流程的消毒工作，然后對濾池濾料進行清洗待用。在準備工作結束后進料調試，投藥使平流沉淀池的出水濁度小于3NTU，經濾池過濾后，調整濾后水濁度小于1NTU后，進行膜系統的調試。
膜系統裝置為全自動運行，對自動化控制程度要求高，同時對管道的潔凈度要求高。在進料前要清洗管道，保證管道中所有雜質和污物都清洗干凈，不殘留任何固體顆粒物質和微生物；同時，應進行控制系統的空載運行，保證各輸入/出點正常、連鎖正確有效。檢查無誤后進料調試，調節各工藝控制點，使之達到額定的流量、壓力。同時，檢測UF產水的SDI值RO產水的電導率。穩定后即可投入運行。最后按照現行的生活飲用水水質標準調整勾兌比例。本廠RO產水與非RO產水比例為1：1。出水水質指標見表4。 出廠水水質表 表4 項目 | 檢測值 | 項目 | 檢測值 | 色度 | <5 | 揮發酚 | <0.001mg/L | 濁度 | 0.1NTU | 總硬度 | 80 mg/L | 臭和味 | 無 | 氯化物 | 160 mg/L | pH | 7.5 | 總溶解性固體 | 450 mg/L | 氨氮 | 0.05 mg/L | 細菌總數 | 1CFU/mL | CODMn | <1 mg/L | 大腸桿菌 | <1CFU/100mL |
4.2 運行
經過一年的運行，整個系統運轉正常，出水穩定。以下問題在生產過程中應加以注意。
（1）水溫對膜通量的影響較大，做好流量、壓力的記錄，及時分析、隨時調整。
（2）膜系統要防止微生物的污染，UF要根據季節調整殺菌劑的投加量和反洗頻率。
（3）RO系統要監控ORP值，防止膜材料氧化。
（4）根據系統的流量、壓力的變化，及時做好化學清洗工作。
（5）由于膜系統是自動化運行，各種連鎖、保護較多，應做好儀表的校驗和程序的維護工作。 5 經濟技術分析 膜系統投資分析見表5。 膜系統投資分析表 表5 序號 | 項目 | 費用（萬元） | 1 | 設備投資 | | 1.1 | UF系統 | 1200 | 1.2 | RO系統 | 1200 | 2. | 土建配套 | | 2.1 | 廠房 | 150 | 2.2 | 水池 | 45 | | 合計 | 2595 |
噸水投資：UF系統400元/噸·天，RO系統600元/噸·天。
運行費用估算見表6，其中系統定員4人，年工資福利20000元，設備折舊按12年計，維修費用按照折舊的10%計，膜更換年限按3年計，電費按0.65元/千瓦時計，藥劑價格按照現行市場價計入。 運行費用估算表 表6 序號 | 項目 | 費用（元/噸） | 1 | 人工費 | 0.01 | 2 | 設備折舊 | 0.17 | 3 | 膜更換 | 0.40 | 4 | 設備維修 | 0.02 | 5 | 藥計費 | 0.20 | 6 | 電費 | 0.65 | 7 | 合計 | 1.45 |
6 結論 UF+RO作為處理含鹽量較高的微污染海涂水庫水的深度處理是可行的，能得到更為安全、衛生的飲用水。且膜工藝自動化程度高，便于管理。但是投資較大，運行成本比常規處理手段要高出1元左右，在經濟欠發達地區負擔較重。
本工程采用的是進口膜元件，價格較高。隨著膜元件的國產化，投資和運行成本將會大幅下降。 | 
