城鎮(zhèn)污水再生利用中雙膜工藝的工程應(yīng)用

謝娟

（四川中喻環(huán)境治理有限公司青島分公司，山東青島266000）

1 引言

城鎮(zhèn)污水經(jīng)城鎮(zhèn)污水廠處理后，出水可達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，只能作為城市污水再生利用的景觀或城市雜用水，無(wú)法達(dá)到企業(yè)生產(chǎn)用水的標(biāo)準(zhǔn)，面對(duì)企業(yè)用水量巨大、地下水開(kāi)采嚴(yán)重、工業(yè)用水水價(jià)高、水資源稅等情況，可將城鎮(zhèn)污水處理廠達(dá)標(biāo)出水作為原水，采用雙膜法進(jìn)一步處理，解決企業(yè)普通用水需求。

2 雙膜工藝方案設(shè)計(jì)

雙膜工藝是超濾膜（UF）和反滲透膜（RO）的簡(jiǎn)稱(chēng)。采用外壓式超濾膜，將超濾作為反滲透的預(yù)處理工藝，滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水SDI（淤泥密度指數(shù)）≤3 的水質(zhì)要求[1]，因城鎮(zhèn)污水廠出水的TDS（總?cè)芙庑怨腆w）較低，反滲透系統(tǒng)可以采用性?xún)r(jià)比較高的苦咸水膜。

以城鎮(zhèn)污水廠達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)的出水作為進(jìn)水[2]，經(jīng)過(guò)雙膜處理后達(dá)到GB/T 19223—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中工藝與產(chǎn)品用水的水質(zhì)要求，通過(guò)供水管網(wǎng)輸送至用戶(hù)。因雙膜工藝的產(chǎn)水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于工藝與產(chǎn)品用水的水質(zhì)要求，設(shè)計(jì)按比例混兌。

2.1 工藝流程和水量平衡圖

工藝流程和水量平衡情況如圖1 所示。

圖1 工藝流程和水量平衡圖

2.2 主要建、構(gòu)筑物

主要建、構(gòu)筑物統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 主要建、構(gòu)筑物一覽表

2.3 超濾膜系統(tǒng)

2.3.1 超濾膜裝置

采用外壓式PVDF 中空纖維超濾膜，6 組膜架，336 支膜元件，單支膜過(guò)濾面積80m2，總膜面積36 880m2。超濾產(chǎn)水規(guī)模32 500m3/d，凈產(chǎn)水規(guī)模30 300m3/d，產(chǎn)水量225.7m3/（h·組），回收率≥93%，平均膜通量為50.37L/（m2·h）。

2.3.2 超濾反洗和化學(xué)清洗

超濾膜反洗采用氣水清洗，清洗頻率為20～60min/次，每次30～120s 維護(hù)性化學(xué)清洗，次氯酸鈉1～7 次/周（濃度100～200mg/L），酸洗1～2 次/月，酸洗：濃度為0.2%～0.3%?；謴?fù)性化學(xué)清洗3～6 個(gè)月/次，酸洗：濃度為0.5%～1.5%（典型值1%），次氯酸鈉洗：濃度為500～3 000 mg/L（典型值1 000mg/L）。

2.3.3 主要設(shè)備

超濾膜系統(tǒng)用到的設(shè)備主要包括：（1）超濾進(jìn)水泵：Q=850m3/h，H=40m，N=132kW，3 臺(tái)，變頻；（2）自清洗過(guò)濾器：Q=850m3/h，100μm，N=1.5kW；（3）反洗泵：Q=380m3/h，H=25m，N=45kW，2 臺(tái)；（4）空壓機(jī)：3.5m3/min，0.7MPa，22kW，2 臺(tái)；儲(chǔ)氣罐，V=3m3，1.0MPa；（5）化學(xué)清洗泵：Q=155m3/h，H=20m，N=15kW，2 臺(tái)；（6）清洗保安過(guò)濾器：Q=200m3/h，濾芯100μm，2 臺(tái)；（7）反洗加藥泵：Q=25L/h，H=50m，N=0.25kW，2 臺(tái)；（8）次氯酸鈉配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.15kW，2 臺(tái)；（9）酸配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.15kW，2 臺(tái)。

以上參數(shù)中，Q為流量；H為揚(yáng)程；N為功率；V為有效容積。

2.4 反滲透系統(tǒng)

2.4.1 反滲透裝置

反滲透系統(tǒng)處理規(guī)模為30 300m3/d，5 組，產(chǎn)水22 500m3/d，回收率≥75%。單組凈出水能力為187.5m3/h，每組反滲透裝置配置312 根膜組件，52 只膜殼8"，300psi（約2.068MPa），6 芯，每根膜元件有效面積為34m2，平均膜通量為17.68L/（m2·h）。

2.4.2 化學(xué)清洗系統(tǒng)

反滲透膜經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)積累如有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽等污垢，結(jié)垢造成反滲透膜性能下降。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流量減少10%、壓降升高、電導(dǎo)率升高的情況下，需對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗，可采用藥用氫氧化鈉和鹽酸，進(jìn)行堿洗或酸洗。

2.4.3 加藥系統(tǒng)

超濾產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前，需加入反滲透專(zhuān)用阻垢劑，以防止反滲透中難溶鹽濃縮后析出結(jié)垢，堵塞反滲透膜。反滲透膜對(duì)余氯十分敏感，需投加過(guò)量的還原劑NaHSO3來(lái)還原進(jìn)水中可能存在的氧化劑，以防止氧化性物質(zhì)對(duì)膜的氧化降解，從而避免對(duì)反滲透膜組件的破壞。

2.4.4 主要設(shè)備

反滲透系統(tǒng)的主要設(shè)備包括：（1）RO 供水泵：Q=280m3/h，H=42m，N=55kW，6 臺(tái)（5 用1 冷備）；（2）精密過(guò)濾器：Q=280m3/h，5μm，5 臺(tái)；（3）RO 高壓泵：Q=280m3/h，H=155m，N=160kW，6 臺(tái)（5 用1 冷備），變頻；（4）RO 段間增壓泵：Q=140m3/h，H=30m，N=18.5kW，6 臺(tái)（5 用1 冷備）；（5）RO 清洗泵：Q=200m3/h，H=40m，N=37kW，2 臺(tái)；（6）RO 清洗保安過(guò)濾器：Q=280m3/h，5μm，2 臺(tái)；（7）阻垢劑加藥泵：Q=7.6L/h，H=40m，N=25W，5 臺(tái)；（8）還原劑加藥泵：Q=7.6L/h，H=40m，N=25W，5 臺(tái)；（9）殺菌劑加藥泵：Q=50L/h，H=40m，N=25W，5 臺(tái)；（10）酸加藥泵：Q=7.6L/h，H=40m，N=25W，2 臺(tái)；（11）堿配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.55kW，2 臺(tái)；（12）酸配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.55kW，2 臺(tái)。

3 存在問(wèn)題

3.1 反滲透濃水處理問(wèn)題

反滲透會(huì)產(chǎn)生約30%的濃水，較困難處理，再生水項(xiàng)目可以盡量建在城鎮(zhèn)污水處理廠附近，濃水可借助城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放，節(jié)約管網(wǎng)建設(shè)投資，但對(duì)于總?cè)芙庑怨腆w較高的地區(qū)，易富集鹽分，不利于城鎮(zhèn)污水處理廠生化系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。或可建設(shè)獨(dú)立濃水處理系統(tǒng)，常用處理工藝有臭氧催化氧化、芬頓高級(jí)氧化、膜芬頓等，可進(jìn)行試驗(yàn)，選擇合適的濃水處理工藝。

3.2 終端用戶(hù)需求問(wèn)題

再生水水價(jià)與自來(lái)水相比有優(yōu)勢(shì)，但受到企業(yè)自備井取水和企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況的影響，無(wú)法滿(mǎn)負(fù)荷供水。自備井取水成本非常低，政府應(yīng)加大關(guān)停自備井力度，減少對(duì)地下水的過(guò)度開(kāi)采，使城鎮(zhèn)污水再生利用與用戶(hù)能夠相互依存，達(dá)到雙贏。

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家大力推進(jìn)城鎮(zhèn)污水再生利用的情況下，雙膜工藝是有效穩(wěn)定的再生水處理工藝，能有效減少企業(yè)用水成本，減少地下水開(kāi)采，保護(hù)水資源。