5000吨回用华辰

第1页共33页5000吨/天污水回用工程初步设计方案初步设计太仓华辰净化设备有限公司2011年6月9日第2页共33页1概况1.1项目名称5000吨/天污水回用工程1.2项目概况根据业主提供的水质水量资料，本着技术先进、投资合理、运行稳定、处理达标的设计原则，太仓华辰净化设备有限公司对该污水回用工程进行初步方案设计和编制技术报告，提供环保管理部门和建设单位审定。1.3工程范围及内容公司废水处理工程设计范围内容包括回用水工程的总体设计，包括土建、钢构、工艺设备、仪表、电气、给排水和环保等专业设计、设备供货、设备和管道及电气安装、系统调试、人员培训、保固责任等与既有系统的技术接口工作（从调节池出水口外1米处至反渗透出口所有设备、管道、阀门、仪表等，管道至供方提供设备进出口外一米）总电源接入处理站电控柜、自来水引入、处理区块道路、围墙、通信、消防、绿化等公共工程由建设单位负责。2编制目的、依据、原则2.1编制目的对项目相关因素进行技术、经济和环境保护方面的综合分析论证，在此基础上，提出工程建设的可行性设计方案，为项目决策和实施提供科学依据。2.2设计依据业主提供的项目背景资料；《室外排水设计规范》（GBJ14-87）；《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）；《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）；《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）；《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；第3页共33页《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2001）；《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）；《采暖通风和空气调节设计规范》（GBJ19-87）。《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002《砌体结构设计规范》GB50003-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003《反渗透处理设备国家标准》GB/T19249-2003《管式陶瓷膜微孔膜元件》HY/T063-20022.3设计原则根据业主对该处理站的具体要求，遵守有关的法律法规、标准规范，编制本工程设计方案。选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程，尽可能减少基建投资和运行费用，节省占地、降低能耗，并尽量使污水站与周边环境协调统一。积极稳妥的利用成熟可靠的设备，确保污水处理的效果。在设计中采用适合我国国情的自动化仪表及监测仪表，提高自动控制及管理效率。妥善处置处理过程中产生的二次污水，避免产生二次污染。3回用水处理站设计条件3.1设计规模的确定根据建设单位提供的数据，本项目设计规模为5000吨/天，运行方式为24小时连续运行，即设计单位水量为210吨/小时。3.2设计进水水质的确定本方案进水水质见下表3-1。第4页共33页表3-1处理站进水水质指标序号指标单位浓度1CODcrmg/L1302BOD5mg/L303SSmg/L204pH/6～9注：以上水质资料需经业主认可，方可用于最终设计。3.3处理系统的产水水质本方案处理系统设计产水水质见表3-2表3-2处理站产水水质序号指标单位浓度1CODcrmg/L＜32氯化物mg/L＜503SIO2mg/L＜0.14锰mg/L＜0.015铁mg/L＜0.016TDSmg/L＜1007总碱度mg/L＜108总硬度mg/L＜19色度度＜510浊度NUT～011pH6.5～7.54工艺设计4.1工艺选择根据该废水特点及工程实施可靠性要求，并结合我司对同类处理工程经验，本方案主体工艺采取：调节池＋BAF＋连续微（超）滤＋反渗透，选择理由如下：第5页共33页1、为了使进入回用水处理系统的流程水尽量保障流量稳定，设置贮水池可以起到缓冲与调节均量的作用；2、由于原水中还含有一定量的有机物，考虑到降低膜污染，减少清洗频率，延长膜的使用寿命的设计原则，本方案设置一级曝气生物滤池BAF对废水进行进一步处理，使后续设备进水的有机物含量降到较低的水平。BAF属第三代生物膜反应器，不仅具有生物膜工艺技术的优势，同时也起着有效的空间过滤作用,通过使用特殊的滤料和正确的配气设计，BAF具有以下工艺特点采用气水平行上向流，使得气水进行极好均分，防止了气泡在滤料层中凝结核气堵现象，氧的利用率高，能耗低；与下向流过滤相反，上向流过滤维持在整个滤池高度上提供正压条件，可以更好的避免形成沟流或短流，从而避免通过形成沟流来影响过滤工艺而形成的气阱；上向流形成了对工艺有好处的半柱推条件，即使采用高过滤速度和负荷，仍能保证BAF工艺的持久稳定性和有效性；采用气水平行上向流，使空间过滤能被更好的运用，空气能将固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质，从而延长了反冲洗周期，减少清洗时间和清洗时用的气水量；滤料层对气泡的切割作用事使气泡在滤池中的停留时间延长，提高了氧的利用率；由于滤池极好的截污能力，使得BAF后面不需再设二次沉淀池；3、超滤工艺选择第6页共33页膜的种类及分离效果超滤系统主要的作用是去除原水中的大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质。近年来中空纤维超滤膜法作为反渗透的预处理已经开始普及，尤其对于废水回用，使用中空纤维超滤膜作为预处理可以确保反渗透进水的低浊度、低SDI。系统包括杀菌消毒剂投加系统、超滤装置和反洗泵等。超滤膜多为不对称结构，由一层极薄（通常小于1μm）、具有一定尺寸孔径的表皮层和一层较厚（通常为125μm）、具有海绵状或指状结构的多孔层组成。前者起分离作用，后者起支撑作用。超滤膜的孔径范围在1～50nm，能从水溶液中分离分子量大于数千的大分子和胶体物质。对于超滤而言，被广泛用来形象的分析超滤膜分离机理的说法是筛分理论。理想的超滤膜分离是筛分过程，即在压力作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜的低压侧，因为尺寸大于膜孔径的大分子及微粒被膜阻挡，料液逐渐被浓缩；溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。然而，实际上超滤膜在分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性质等将分别起着不同的截留作用，因此，不能简单的分析超滤现象，超滤膜具有孔结构的重要特性，同时还具有膜表面的化学性质。超滤膜的性能指标有渗透通量和截留率。超滤膜的耐压性、耐清洗性、耐温性等性能对于工业应用时非常重要的。超滤膜的工作分离图A.膜供应商的选择为适应供水形势和处理的需要，目前市场上开发出来各种水处理用中空纤第7页共33页维超滤，膜材料门类众多，但多为有机高分子材料，大致主要有美国海德能、日本旭化成、荷兰诺芮特、US-FILTER、美国KOCH、德国迈纳德FW50、OMEXELL、天津膜天等，膜供应商的选择主要是要根据废水水质的特点和结合膜组件本身的特点，以及已有的类似应用情况给予选择。有机高分子超滤膜各家对比参考下表。几种PVDF中空纤维膜性能对比说明厂家天津膜天（NOVO）日本旭化成加拿大ZENON美国DOW化学OMEXELL膜组件形式内压式膜、外压式内压式、外压式浸没式结构，利用负压进行抽吸内压式、外压式膜材质PVDF膜层为指状孔结构，通量大，但强度低。膜面亲水性能较差。纤维外/内径：1.0/0.6mmPAN和PVDFPVDF膜为全致密膜层。PVDF在纤维支撑材料表面涂覆PVDF膜层。PVDF纤维外/内径：1.25/0.7mm表明活化层致密，支撑层为海棉状网络结构。专利膜面材质，高亲水性。抗拉强度7.2N/mm抗压6bar断裂伸长率240％过滤孔径0.1-0.2umPVDF:0.1um0.04um0.03um组件面积42m50m50-100m52m耐氯浓度2000ppm5000ppm2000ppm耐氯洗5000ppm性能特点膜丝机械强度不高，容易断丝。膜通量大。膜丝强度高，孔径均匀。有较高的产水通量。膜丝直径较大，强度高，但膜层容易与支撑层发生剥离。浸没式设计，占地面积小。膜丝强度高，不容易断丝，最大进水SS可达到150mg/l，最大进水浊度300NTU运行全量或错流过滤在线全量或错流过滤全量或错流过滤在全量或错流过滤第8页共33页方式水反冲洗和停机化学清洗运行压差0.3-1.4bar在线的水反冲洗和化学清洗。运行最大压差0.3bar线的水反冲洗和化学清洗。运行最大压差0.3bar在线的水反冲洗和化学清洗。运行最大压差0.3bar典型产水通量100－150LMH4-7m3/h40-160LMH30-80LMH40-100LMH价格高低较低较高较高适中应用情况广泛用于给水处理、反渗透预处理。广泛用于给水处理，近年开始应用于废水回用和RO预处理广泛用于给水处理和反渗透进水预处理,废水回用广泛用于给水处理和反渗透处理,废水回用我司本次方案选择自主研发的密集型无机陶瓷超滤膜作为本工程超滤膜系统的用膜，主要的原因考虑如下：a)福建某PTA工厂使用陶氏公司的外压式中空纤维超滤膜元件作为废水回用的预处理设备。该膜元件的材料为最好的PVDF(聚偏氟乙烯)质量、性能是优异，极受业界的推崇，但在PTA废水回用的应用过程中却发现极易泄漏，主要原因是膜丝在端面环氧封胶时为防止胶水自然爬升涂了一层专用防爬升剂，还有为防止膜丝根部易折断的现象，膜丝与环氧封胶段涂有改性软胶，这些高分子材料及易受废水中的重金属（钴、锰）催化氧化，造成泄漏。b)泰国某PTA工厂废水回用处理设备有新加坡某膜科技有限公司承建，但在设备使用不到三个月的时间内超滤膜丝发生了大量的断裂（见下图），原因也是膜不能承受重金属（钴、锰）的催化氧化，造成断裂。第9页共33页C)有机高分子材料超滤膜价格高、使用寿命短、性能衰减快、受压易变型、易断丝，不适宜在PTA废水回用中应用。d)密集型无机陶瓷超滤膜在国外成功应用至今已有十多年，至今少部分出现膜更换的现象，大多数膜元件具有十年以上的使用寿命，因膜基材为无机陶瓷烧结，具有强度高、抗氧化催化、清洗容易、耐酸碱、耐高温、耐废水SS的冲击、可以实现错流过滤及进行空气反冲洗等。e)密集型无机陶瓷超滤膜的运行方式简单、能耗低、占地面积小、易有管理、检修方便、使用寿命长。f)密集型无机陶瓷超滤膜为华辰公司自有的产品，用户便可通过快捷的服务通道，随时得到所需的备件，不但节省了国外采购国外有机超滤膜和日常维护的大量费用，而且节省了国外采购的所需时间，为生产提供了有力保障。g)超长使用寿命的密集型无机陶瓷超滤膜设备为用户节省了运行费用，用户也无需备用膜元件，节省了投资费用。密集型无机陶瓷超滤膜组件性能概述本案超滤采用HC-FZ-C-UF-10型膜组件，其主要技术特点表现为：1）过滤膜基材采用陶瓷烧结材质，膜面为氧化锆材质，化学稳定性高，耐酸碱、抗氧化、易清洗、使用寿命长；最大限度的耐受次氯酸钠氧化，比PVDF(聚偏氟乙烯)PS（聚砜）、PES（聚醚砜）材质超滤膜的耐氧第10页共33页化性提高了无数倍。2）膜表面经过亲水改性，膜孔成型好、孔径小(0.1um)、孔隙率高、水通量大、水量衰减小。3）内压式运行方式，固定流道，流道内孔为4mm，进水条件宽，截留物不易堵塞进水流道。4）采用气水混合反冲洗方式，反洗效果好，性能恢复能力强，运行费用低。5）可以实现错流过滤，降低膜表面的污染。其运行示意图如下图所示：HC-FZ-C-UF-10型膜组件结构尺寸型号HC-FZ-C-10外壳(膜基材)材质UPVC（陶瓷）膜材质氧化锆长度-L1200mm直径-D160mm设计通量190L/HM2过滤孔径0.1um膜面积10m2第11页共33页密集型无机陶瓷超滤HC-FZ-C-UF-10的材质及操作特性如下表所示：陶瓷膜元件典型工艺条件形式