忠縣生態(tài)工業(yè)園自來(lái)水廠納濾法除原水硫酸根、硬度方案

李 威(武漢市給排水工程設(shè)計(jì)院有限公司)

忠縣生態(tài)工業(yè)園自來(lái)水廠納濾法除原水硫酸根、硬度方案

李 威
(武漢市給排水工程設(shè)計(jì)院有限公司)

忠縣生態(tài)工業(yè)園自來(lái)水廠，設(shè)計(jì)近期規(guī)模為1萬(wàn)m3/d，水源為磨子水庫(kù)，進(jìn)水硫酸根含量按550mg/L，硬度按660 mg/L計(jì)，項(xiàng)目采用納濾法去除原水中的硫酸根、硬度。在介紹項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，總結(jié)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

凈水廠；納濾法；硫酸根；硬度

忠縣生態(tài)工業(yè)園自來(lái)水廠的水源為磨子水庫(kù)，根據(jù)重慶城市供（排）水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)清澤站對(duì)磨子水庫(kù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果，監(jiān)測(cè)結(jié)果中除硫酸鹽超標(biāo)外，其他指標(biāo)均滿足符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值Ⅲ類(lèi)水體的要求。硫酸鹽超標(biāo)主要是忠石大堰借水為煤礦的溶洞泉水，和礦物離子含量高有關(guān)。磨子水庫(kù)原水PH值、硫酸根、總硬度分析見(jiàn)表1，SO42-的濃度在372.27～379.42mg/L，若要達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002Ⅲ類(lèi)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749—2006標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)379.42-250/379.42=34%。

表1 磨子水庫(kù)原水PH、硫酸根、總硬度分析表

1.投藥法試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題

初期考慮采用方法主要為投藥處理法。但進(jìn)過(guò)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)主要存在如下問(wèn)題：

（1）進(jìn)水硫酸根含量為 550mg/L，硬度指標(biāo)為 660mg/L，指標(biāo)已超過(guò)以前提供的水質(zhì)資料。

（2）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)混凝吸附法對(duì)硫酸根去除效果較差，去除率低于15%。復(fù)鹽沉淀法（鈣礬石工藝）處理效果明顯，在Ca(OH)2投加量到660mg/L，AlCl3·6H2O投加量到 300mg/L，去除率達(dá)到 20.7%，但在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)投加Ca(OH)2后原水硬度值大幅增加。

（3）通過(guò)對(duì)水源地區(qū)的水文資料分析，該地區(qū)地下水中重碳酸氫鹽含量大，對(duì)Ca(OH)2消耗量較大，導(dǎo)致上述工藝對(duì)硫酸根去除的試驗(yàn)效果不明顯，藥耗浪費(fèi)大。且Ca(OH)2投加需設(shè)計(jì)360m3的投藥料倉(cāng)，占地面積大，設(shè)備成本高。

（4）加入PAC及AlCl3·6H2O后導(dǎo)致水中氯離子含量增加，若繼續(xù)增加投藥量，將超過(guò)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）中250mg/L的上限。

考慮到投藥法除硫酸根藥劑消耗巨大，處理已不經(jīng)濟(jì)，我們轉(zhuǎn)而考察采用納濾法除硫酸根、總硬度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

2.納濾工藝概述

納濾于70年代末在美國(guó)出現(xiàn)，是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來(lái)，但與反滲透相比，其操作壓力，能耗更低。在歐美國(guó)家采用納濾技術(shù)處理高鹽高硬度水已十分成熟。

納濾系統(tǒng)處理原理：

源水 →源水泵 →機(jī)械過(guò)濾器 →活性炭過(guò)濾器 →精密過(guò)濾器 →高壓泵 →納濾主過(guò)濾系統(tǒng)

納濾法工藝主要特點(diǎn)：

1、系統(tǒng)過(guò)濾處理效果穩(wěn)定，技術(shù)成熟，對(duì)水中雜質(zhì)離子處理率高。

2、系統(tǒng)參數(shù)控制精確，自控設(shè)計(jì)完善，可根據(jù)客戶(hù)要求做到完全自控；

3、與投藥處理法相比，不引入其他離子。

目前在國(guó)內(nèi)一些市政水廠已開(kāi)始使用納濾法處理高鹽水，主要工程實(shí)例如下：

1.2005 年陜北某縣開(kāi)發(fā)區(qū)4800m3/d市政供水工程設(shè)計(jì)，采用納濾（NF）技術(shù)，凈化淡化其 TDS、NO3-、SO42-、Cr6+超標(biāo)地下水，分期（1200m3/d）實(shí)施后產(chǎn)水達(dá)標(biāo)。

2.太原市自來(lái)水公司納濾500m3/h。

3.山西省清徐縣自來(lái)水廠納濾30000m3/h。

4.北京市自來(lái)水集團(tuán)三水廠80m3/h

3.納濾工藝除硫酸、硬度技術(shù)方案

3.1 設(shè)計(jì)條件

本工程水廠設(shè)計(jì)近期規(guī)模為1萬(wàn) m3/d，進(jìn)水硫酸根含量按 550mg/L，硬度按660 mg/L計(jì)。水溫按15□C估算，納濾工藝制水回收率暫按80%，納濾工藝出水硫酸根含量按10mg/L，硬度按10mg/L計(jì)。

3.2 處理規(guī)模的確定

由于納濾工藝對(duì)硫酸根及硬度去除效率較高，一般情況去除率可以達(dá)到90%，為保證整個(gè)處理流程經(jīng)濟(jì)合理，僅對(duì)部分進(jìn)水處理，將經(jīng)納濾膜處理后的水和未處理水在清水池混合稀釋?zhuān)ＷC出水水質(zhì)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的要求，按硫酸根含量小于250mg/L，硬度小于450mg/L。分別按去除硫酸根及總硬度對(duì)處理水量進(jìn)行計(jì)算。

3.2.1 硫酸根處理水量分配計(jì)算

10Q1+550Q2=250Q總

Q1+Q2=Q總

Q1：需處理水量，m3/h

計(jì)算得到Q1=231.7m3/h，Q2=185.3m3/h

3.2.2 總硬度處理水量分配計(jì)算

10Q1+660 Q2=450Q總

Q1+Q2=Q總

Q1、Q2、Q總同上式

計(jì)算得到Q1=134.7m3/h，Q2=282.3m3/h

3.2.3 納濾工藝處理規(guī)模的確定

根據(jù)水量分配計(jì)算結(jié)果，納濾處理水量按硫酸根工藝確定，考慮到納濾工藝的制水回收率為 80%，為保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，分別比較納濾規(guī)模在 250m3/h與300m3/h時(shí)，出水硫酸根與總硬度指標(biāo)。

經(jīng)計(jì)算，處理規(guī)模為250m3/h時(shí)，混合后出水硫酸根含量不能達(dá)標(biāo)。處理規(guī)模為300m3/h時(shí)，混合后出水硫酸根含量可以達(dá)標(biāo)。確定納濾法處理規(guī)模為300m3/h。3.3納濾處理工藝技術(shù)方案

考慮到納濾工藝的水量損失，整個(gè)水廠的自用水量在原 8%的基礎(chǔ)上，增加14%，總自用水量比例為22%，水廠引水流量與水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)處理能力按1.22 萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì)。

納濾處理工藝起點(diǎn)位于濾池出水管，在濾池出水管上采取分流措施，一部分水不經(jīng)納濾處理直接進(jìn)入清水池，流量為177m3/h，另一部分水進(jìn)入納濾車(chē)間，流量為300m3/h。在至納濾車(chē)間的支管上設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥及超聲波流量計(jì)控制分水流量，納濾系統(tǒng)出水流量為240m3/h，納濾出水連接至清水池進(jìn)水管上，與不經(jīng)納濾處理的水混合，濾池至清水池。

4.納濾工藝工程建設(shè)費(fèi)用及成本

納濾法主要處理設(shè)備有清水泵、細(xì)砂過(guò)濾器、過(guò)濾升壓泵、5μm保安過(guò)濾器、高壓泵、納濾裝置、納濾膜、阻垢劑加藥裝置、還原劑加藥裝置、化學(xué)清洗裝置、電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。設(shè)備按近期規(guī)模配置，預(yù)留二期設(shè)備基礎(chǔ)，主要建構(gòu)筑物有納濾處理車(chē)間，調(diào)節(jié)水池及設(shè)備基礎(chǔ)，工程建設(shè)費(fèi)607.5萬(wàn)元。

初步測(cè)算，本項(xiàng)目噸水處理成本0.74元/m3，該運(yùn)行費(fèi)用是按最不利的運(yùn)行工況考慮的，如精心維護(hù)，其運(yùn)行成本甚至更低。

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1007-6344（2016）06-0104-01