10吨小时屠宰废水回用处理超滤系统项目设计书.docx
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10吨小时屠宰废水回用处理超滤系统项目设计书
10T/H食品废水回用处理
超滤系统
项目设计书
沧州市科达环保工程有限公司
二00九年十二月五日
第一章概述
肃宁县三宝食品有限公司是以玉米为原料生产麦芽糖的企业。
公司为了适应国家环保政策及可持续发展战略，决定近期投资对麦芽糖生产过程中产生的原有废水处理站进行改造治理，使所排放废水得到净化，并做到部分回用，彻底消除对周围水体的污染。
1.1超滤设计产水量：
超滤系统设计产水量10T/H
1.2超滤系统出水要求：
日常生活杂用水，具体水质参考中华人民共和国建设部部标准《生活杂用水水质标准CJ25.1-89》
1.3原水水质：
废水COD含量：
最好不超过300mg/L，BOD最好不超过100mg/L，其它指标可以达到二级排放标准。
1.4超滤膜要求进水水质：
为了超滤系统运行的稳定和安全，一般要求超滤进水浊度最高不超过50NTU，可在前端加过滤处理设备，进水温度不超过45度，不低于5度，进水pH值2-13，油脂含量低于5mg/L。
1.5设计依据
※《给排水设计手册》
※《超滤膜设计导则》
※《超滤膜技术手册》
※《中华人民共和国建设部部标准生活杂用水水质标准CJ25.1-89》
※中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》GB8978--1996
1.6设计原则
1.6.1采用先进、实用、可靠的超滤膜处理技术，确保治理后回用水指标稳定达标。
严格执行国家环保政策，符合国家有关法律、法规、标准、规范以及地方法规；
1.6.2根据进出水要求，选用成熟可靠、高效节能、占地少、经济实用的处理工艺，确保处理效果，减少项目投资及日常费用；
1.6.3工艺流程简洁通畅，整体布置简洁、合理、美观符合厂区统一规划，要求水处理设施布局与周边环境协调，不对周边环境造成二次污染；
1.6.4控制总体投资，工程造价合理，保证长期安全平稳运行，降低日常运行成本；
1.6.5管线合理布置充分利用现有的设置及现有的地形条件；处理施设整体工程施工周期短，安装、检修方便，易于管理；安全措施得当，避免隐患。
第二章工艺流程的选择
2.1原水水质特性分析
淀粉水具有水量大、排水不均匀、浓度高、杂质和悬浮物多、可生化性好等特点。
由于处理后废水浓度较高，直接进超滤会造成超滤膜的污染，不利于超滤系统长期稳定的运行，必须设置合理完善的预处理工艺来保障超滤系统的进水水质要求，完善合理的预处理对膜系统的稳定和长期运行是十分重要的。
2.2工艺路线及简述
工艺流程说明：
本方案各设计处理工艺的作用如下：
1.多介质过滤器主要用来去除废水经生化后水中残留的悬浮物和活性污泥、泥沙等，以减轻后续超滤系统的运行负荷，延长超滤膜使用周期。
2.保安过滤器可以过滤去除前级多介质过滤器过滤泄漏的一些细小颗粒物和破碎的滤料，以防止这些颗粒物在泵的加速作用下击穿膜元件，造成过滤时膜组件的泄漏。
3.超滤系统，传统的污水回用处理工艺机械过滤由于其过滤精度的影响，仅仅能去除粒径在5um以上的杂质，对于0.1-5um之间的微粒和胶体、细菌等这些危害更大的物质却无法去除，而且传统的处理工艺对人员素质要求和操作要求很高，需要频繁的反洗来保证其过滤性能，一旦由于操作疏忽或者是操作人员没有按流程操作，都会导致过滤出水水质的恶化，从而影响出水水质。
随着制膜工艺的不断发展，超滤技术越来越广泛的被应用到到中水回用、废水处理、净水等水处理领域。
超滤膜具有0.1-0.001um的过滤孔径，可以去除原水中几乎所有的细菌、微生物、病毒、大肠杆菌以及一些大分子的有机物和水中所有不溶解性的胶体等。
处理出水水质可完全达到日常生产杂用水水质要求。
第三章超滤技术介绍
3.1超滤的机理和特点：
超滤膜是利用纳米级的物理孔径在一定的压力作用下，对料液中的物质进行分离、净化、纯化和浓缩的一个纯物理过程，它不引起分离物质化学性质的变化，是一种非常安全和可靠的过滤和浓缩方法。
超滤的作用非常广泛，它可以去除悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物、细菌和大肠杆菌等杂质。
随着制膜工艺的发展，超滤的用途也越来越广泛，目前超滤膜技术已经用于海水淡化、中水回用、反渗透系统的预处理、冷凝水处理和超纯水制备中，超滤技术与常规预处理相比，具有标准化设计，投入少，产量高，无需连续加药，稳定性高，需劳动力少，占地面积小，自动化程度高，操作方便等优点。
超滤系统的主要处理单元为超滤装置。
本系统设计上采用保险设计，选用过滤精度较高的AQU-200-H-10K型号超滤膜作为本分离系统的核心处理部件，AQU-200-H-10K超滤膜采用材质为改性PVC的中空纤维，其表面活化层致密，支撑层为双排脂状结构，故拉伸强度高、跨膜压差小、反洗效果好、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的去除能力。
3.2超滤系统主要技术参数
超滤装置采用错流过滤、频繁反洗的运行方式，通过PLC自控系统可实现连续自动运行。
微生物细菌去除率：
99.99%
悬浮物去除率：
100%
产水水质：
浊度≤0.2NTU
微生物、细菌、大肠杆菌、病原体（祛除率）>99.99%
操作温度：
5-45℃
设计压力：
≤0.2MPa
3.3主要特点：
3.3.1中空纤维表面活化层孔隙率高，故纤维单位面积产水量大；
3.3.2中空纤维强度高，采用自动频繁反向冲洗工艺，使组件可在错流过滤状态下工作，化学清洗同期大大延长；
3.3.3低操作成本；
：
第四章超滤系统设计
4.1分析原水水质确定膜组件的型号
由淀粉废水水质特点和我公司类似水质的设计经验，结合超滤膜各型号产品的性能优势，我们推荐使用AQU-200抗污染型系列超滤膜。
AQU-200抗污染系列超滤膜是专为生活废水回用处理而设计的一种性能优异的膜组件，具有处理水量大，不易污染，反洗后通量恢复快，运行成本低等优点，在污水回用处理工程中具有十分广泛的应用。
本工程设计推荐选用AQU-200-H-10K超滤膜组件，为内压式超滤膜组件，膜材质：
改性PVC。
4.2膜组件运行参数
（1）AQU-200-H-10K,超滤膜使用条件：
项目
参数
膜元件型号
AQU-200-H-10K,超滤膜
型式
内压式中空纤维膜
膜材质
改性PVC
公称孔径
0.01μm
膜面积
25.5m2
中空纤维内径
0.9mm
中空纤维外径
1.6mm
pH范围
2~12
工作水温
5~45℃
进水最大压力
0.3MPa
膜两侧最大允许压差
0.2MPa
（2）过程设计条件：
反洗频率
每隔30分钟一次（视具体情况）
反洗时间
每次60秒
反洗压力
≤0.20MPa
反洗通量
200L/（m2·h）
化学清洗
清洗频率
每隔1-4月一次
或在相同运行条件下压差大于0.08MPa
清洗时间
120-240分钟
清洗药剂
2%柠檬酸、0.5%NaOH+0.2%NaClO（有效氯计）
清洗通量
100L/（m2·h）
4.3水通量的确定
针对本项目的原水水质及前处理情况，建议超滤膜平均水通量为50-80L/（m2·h）。
（备注：
长期运行的温度对水通量有直接的影响，以25℃为基准，每变化1℃的调整系数为2.15%）
4.4系统回收率的确定
本项目建议采用错流过滤的运行方式，超滤系统设计回收率为80%以上。
4.5考虑反洗用水后的产水量设计
此类水质建议选择30分钟反洗1次及正洗2次，每次全过程在2分钟之内，反洗又分上反洗和下反洗，上、下反洗各30秒，正洗15秒。
4.6超滤膜数量计算
本设计从成本上考虑,选用AQU-200-H-10K超滤膜,按20L/m3.h（25℃水通量）计算，单支膜有效面积为25.5㎡，则膜数量如下：
单支膜组件产水量：
25.5㎡X20L/m3.h/1000=0.51T/H
考虑反洗后的总超滤膜用量为：
总超滤膜用量：
10/0.51=19.6支
取19.6的整数，取20支膜，背靠背安装。
考虑系统布水均匀和系统的稳定性、安全性和方便控制，共设计1套超滤主机，每套主机膜用量20支。
4.7正冲设计：
系统制水运行每30分钟后要进行一次正冲15秒钟，正冲使用原水及原水泵，阀门及操作过程控制见图纸。
4.8反洗设计：
正冲后进行一次反洗，分上下反洗两个动作反洗,每个动作30秒,合计反洗时间为60秒，反洗水采用超滤产水。
反冲压力：
≤0.20MPa
最大反洗流量：
200L/m3.h
反洗泵：
155m3/h，扬程25m，1台，实际流量按泵选型样本确定。
4.9化学清洗设计：
4.9.1化学清洗依据：
（1）当透膜压差（TMP）达到0.05Mpa;
（2）每隔1-4个月
4.9.2化学清洗系统设计
（1）化学清洗泵：
77m3/h，
（2）药洗箱容积：
2500L
（3）化学清洗压力：
≤0.1MPa
4.9.3化学清洗分类
（1）酸洗：
用超滤水配制成质量浓度为2%的柠檬酸溶液，pH=2。
（2）碱洗：
用超滤水配制质量浓度为0.5%的氢氧化钠和30ppm的次氯酸钠溶液，pH=12。
注：
酸洗后要再用碱洗，最后用清水清洗直到出水pH=7为止，否则会影响水通量。
4.9.4化学清洗具体流程
4.10超滤系统电气及仪表设计
4.10.1自动控制总体要求:
本超滤设备控制系统主要从优化超滤过滤工艺性能，确保生产安全稳定，保证超滤膜组件的使用寿命，节能降耗，降低运行费用，方便现场监测与操作等几方面为出发点进行设计。
系统采用PLC控制，所有参数及数据均可显示，控制系统的组成及其功能如下：
4.10.1.1超滤装置操作方式的时序控制：
由PLC、压力开关、自动阀等组成。
超滤的操作由正常产水—正冲—反洗—正冲—产水……等按一定时间顺序循环进行，采用变频器控制进水水泵，使超滤得到稳定的产水。
这样，可使超滤膜组件的污染大大降低，提高系统产水的综合性能。
4.10.1.2超滤装置的超压控制系统：
由PLC、压力开关等组成。
在过滤中，过高的膜间压差是不利于超滤膜长期稳定运行的。
因而当膜间压差较高时，将发出报警信号，用户可根据实际情况，确定是否需要化学清洗。
4.10.1.3液位联锁控制：
为了保证生产过程的自动、稳定，设备的安全运行，共设置了以下液位联锁控制:
◆原水水箱的高液位与次低液位与原水进水自动阀的开关联锁。
当达到次低液时，自动开阀，以防进水泵抽空，泵的磨损；当达到高液时，进水阀自动关闭，防止溢流。
（可根据实际情况考虑是否需要。
）
◆原水水箱的最低液位与超滤进水泵开停机的联锁。
当达到最低液时，进水泵自动停机。
◆清洗水箱的低液位与洗清泵停机的联锁。
当达到低液时，清洗泵自动停机，以防抽空后，泵的磨损。
◆反洗泵与反洗水箱液位的联锁。
当达到低液时，反洗泵自动停机，以防抽空后，泵的磨损。
4.10.2自动控制执行元件的选用:
超滤系统自动控制执行元件常采用电动阀、气动阀和电磁阀，本方案采用电动蝶阀，相对于其他阀具有结构简单、操作方便、动作可靠、重量轻、口径大、流通能力大、价格便宜等特点，在超滤系统中广泛使用。
4.10.3超滤系统工作流程:
4.10.4超滤系统仪表设计：
超滤系统仪表选型确保满足系统工程中所规定的技术指标，在满足生产设计要求的前题下，选择仪表型号尽量单一化，便于日后的安装及维护。
所有仪表设备均在国内许多电厂、水厂、污水处理厂都得到成功应用，所选仪表均具有可靠性高、维护量小、安装及操作简便、防护级别高等特性。
所选仪表设备遵循以下标准：
IEC、ISA、NEMA等国际标准；
国内给排水行业标准；
国内电气制造、安装标准；
国内数据通讯标准；
（1）流量计
每套超滤系统设产水、浓水流量计各1套。
（2）压力表
超滤进口、浓水、产品水、反洗水装设压力表；
（3）压力开关
超滤进水及反洗进水设压力开关，当进水压力超过设计值系统停止运行并报警；
（4）液位开关
原水箱、超滤产水箱设液位开关或液位计，高、中、低液位报警并和相应的泵联锁。
第五章超滤系统设备规范
5.1超滤主机本体
5.1.1设备规范
5.1.1.1型式与型号
（1）型号：
AQU-200-H-10K,超滤膜
（2）型式：
组合架
5.1.1.2数量：
1套
5.1.1.3运行工况：
（1）出水：
10m3/h
（2）温度：
25±3℃
5.1.1.4膜元件总数量：
30支
5.1.1.5设计进水压力：
0.2MPa
最大进水压力：
0.3MPa
反洗压力：
≤0.20Mpa
设计回收率：
90%
5.1.2
技术参数表：
主机数量
1套
进水量
12t/h
设计产水量
10t/h
最大进水压力
0.3MPa
膜元件
--型号
AQU-200-H-10K,超滤膜
--规格
φ192x1470mm
--材质
改性PVC
--单支膜有效膜面积
25.5㎡
--膜通量
20L/㎡h（25°0.1MPa溶液测试条件）
--最高使用温度
45°
--适用PH范围
2.0～13.0
--制造商
武汉艾科滤膜技术有限公司
--数量
20支
压力开关
--型号
手动调节式
--规格
0-3.0MPa
--数量
3
产水流量计
--型号
转子流量计
--流量范围
15/h，DN125
--数量
1套
浓水流量计
--型号
转子流量计
--流量范围
10t/h，DN125
--数量
1套
进水流量计
--型号
转子流量计
--流量范围
20t/h,DN125
--数量
1套
压力表
--规格
0-0.6MPa
--数量
8
进水电动蝶阀
--规格
DN125，PN1.6
--数量
1套
产水电动蝶阀
--规格
DN125，PN1.6
--数量
1套
浓水排放电动蝶阀
--规格
DN125，PN1.6
--数量
1套
反洗进水电动蝶阀
--规格
DN150，PN1.6
--数量
1套
反洗上排放电动蝶阀
--规格
DN150，PN1.6
--数量
1套
反洗下排放电动蝶阀
--规格
DN150，PN1.6
--数量
1套
组装支架
--规格
3160x1080x1820
--材质
碳钢喷漆
管道阀门件
--UPVC管
1套
现场仪表柜
--控制及仪表箱数量
1
--控制及仪表箱规格
500×400×1200
5.2超滤原水泵
--型式
立式离心泵
--数量
1台
--材质
不锈钢
--正常出水流量
17.5m3/h
--扬程
34米
5.3预处理保安过滤器
型式
立式圆形容器
数量
1台
规格
φ800
设计产水量
20m3/h
材质
不锈钢
进出口连接方式
法兰连接
5.4超滤反洗装置
数量
1套
本体管道材质
UPVC
（1）加强反洗药洗箱
--容积
400L
--直径
Φ200mm
--设计压力
常压
--设计温度
4-50C
--材质
PE
（2）反洗泵
--型式
卧式离心泵
--材质
不锈钢
--正常出力
155m3/h
--扬程
0.25MPa
（3）管式过滤器
--型式
Y型
--通径
DN150,PN1.0
--材质
UPVC
--滤元型式
尼龙
--过滤精度
0.3mm
--数量
1套
（4）反洗加药计量泵
--型号
GM0018
--型式
机械隔膜式
--数量
1台
--流量
8L/h
--最大扬程
1.2Mpa
--泵过流部分材质
PVC
--隔膜材质
PTFE
--密封圈材质
PTFE
--制造商
5.5超滤化学清洗装置
数量
1套
本体管道材质
UPVC
药洗箱
--容积
2.5m3
--直径
Φ2500mm
--设计压力
常压
--设计温度
4-50C
--材质
PE
药洗循环泵
--型式
卧式离心泵
--材质
不锈钢
--正常出力
77m3/h
--扬程
0.20MPa
化学清洗保安过滤器
--型式
立式圆形容器
--规格
φ1000
出力
77m3/h
--进出口连接方式
法兰连接
第六章超滤系统相关图纸（见附件）
6.1工艺流程图
6.2管道图
6.1主机机架图
第七章超滤系统配置清单（见附件）
第八章超滤系统运行经济指标分析
8.1电费
所有设备如：
原水泵，反洗泵，化学清洗泵，PLC，气动装置等，以4kW·h估算，电费以0.6元/kW·h，吨水处理电费=4kW.h×0.6元/（kW·h）/10T/H=0.24元/T
8.2药剂费
超滤系统清洗消耗药剂用量如下：
（1）10%氧化剂药剂消耗量：
反洗时加药浓度按5ppm计，则吨产水消耗量为：
0.0003Kg，药剂单价为0.7元/Kg，吨产水消耗成本为：
0.0003X0.7=0.0021元
（2）柠檬酸药剂消耗量：
按每个月化学清洗一次计算，每次清洗柠檬酸用量为15Kg，药剂单价为6元/Kg，则吨产水药剂费为15×6/10X24X30）=0.013元
（3）NaOH药剂消耗量：
按每个月化学清洗一次计算，每次清洗用量为5Kg，药剂单价为2.4元/Kg，则吨产水药剂费为：
5×2.4/（10X24X30）=0.0016元
综合以上，每吨产水超滤清洗药剂消耗费总合为0.016元/吨产水。
8.3人工费
劳动定员由客户自行安排，超滤运行操作人工费暂不考虑
8.4超滤运行总费用
根据上述论述，本项目超滤处理系统运行费用约为0.26元/吨
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