天超滤和反渗透中水回用工程设计方案.docx
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天超滤和反渗透中水回用工程设计方案
****************
180吨/天超滤+反渗透中水回用工程
设
计
方
案
广州市环保设备公司
2011年11月21日
1概况1
2设计依据1
3设计原则1
4设计规模、进水水质及中水回用标准1
4.1设计规模1
4.2设计进水水质及中水回用标准2
5工艺选择2
6工艺流程图3
7工艺流程说明3
7.1集水池4
7.2多介质过滤器4
7.3袋式过滤器（保安过滤器）4
7.4超滤（）及其清洗系统4
7.5活性炭过滤器5
7.6反渗透装置5
8系统设备配置7
9运行费用估算13
9.1设备运行电费13
9.2药剂费用13
9.3人工费14
9.4损耗品更换费用14
9.5运行费用14
10工程概算14
10.1土建工程概算14
10.2安装工程概算15
1概况
****公司现有一套污水处理系统，处理量为300m3，出水达到广东省地方标准《水污染物排放限值》（44/26-2001）（第二时段）一级标准。
为了节约水资源，减少废水的排放量，达到节能减排的目的，该公司决定对废水处理系统的出水进行中水回用处理。
中水回用于生产工艺，设计中水回用量为180m3。
2设计依据
2.1广东省地方标准《水污染物排放限值》（44/26-2001）
2.2《室外给水设计规范》（50013-2006）
2.3《污水再生利用工程设计规范》（50335-2002）
2.4《城市污水再生利用工业用水水质》（19923-2005）
2.5国家及地区颁发的其他有关设计规范
2.6有关技术手册及设计资料
3设计原则
3.1贯彻执行再生水用于工艺生产的有关规定，按各专业设计规范进行设计，确保深度处理出水达到各项指标；
3.2结合本工程的具体条件和回用标准，选择合理的工程设计方案。
尽量采用新技术，减少运行费用，确保处理系统长周期稳定、安全运行；
3.3在保证水质达标的前提下，优化设计，节省投资，降低能耗，减少占地，合理定员，减少运行费用；
3.4采用功能可靠，运行管理方便，操作简单的处理技术，以达到降低建设费用和处理成本的目的；
3.5优先采用机械化和自动化操作，减轻操作人员的劳动强度；
3.6工程设计充分考虑环境保护，项目投运后不产生二次污染。
4设计规模、进水水质及中水回用标准
4.1设计规模
中水回用系统设计规模为最终出水180m3。
4.2设计进水水质及中水回用标准
根据废水处理站出水的水质化验的结果，参考《污水再生利用工程设计规范》（50335-2002）、《城市污水再生利用工业用水水质》（19923-2005）及其它相关技术文献，结合该厂污水站出水水质现状，本工程的设计进水水质和中水回用水质指标如下表所示。
表4-1设计中水回用水质标准或要求
序号
项目
指标
进水水质
冷却用水
洗涤用水
锅炉补给水
工艺及
产品用水
直流冷却水
敞开式循环冷却水系统补充水
1
6～9
6.5～9.0
6.5～8.5
6.5～9.0
6.5～8.5
6.5～8.5
2
浊度（）
≤20
≤5
≤5
≤5
3
色度（度）
≤40
≤30
≤30
≤30
≤30
≤30
4
（）
≤90
≤30
≤10
≤30
≤10
≤10
5
5（）
≤20
≤60
≤60
≤60
6
电导率（μ）
≤3000
≤150
7
总硬度
（以3计）
≤500
≤450
≤450
≤450
≤450
≤450
5工艺选择
根据同类企业废水特点，排放废水中具有以下特征：
⑴含少量有机物，包括溶解性有机物及不溶性有机物；
⑵含少量的色度及悬浮物；
⑶含少量金属离子及硬度。
结合回用水的水质要求，本着从经济效益，社会效益和环境效益相结合的观点出发，拟采用“多介质过滤+超滤+炭滤+反渗透”组合工艺进行处理。
6工艺流程图
7工艺流程说明
本制水系统是采用多介质过滤器、袋式过滤器和超滤作前级处理，有效除去原水中的悬浮物、泥砂、微粒、有机硅胶体、有机物、异味、余氯等杂质，用反渗透装置去除水中的溶解性盐类物质、细菌等，使产水符合要求。
超滤膜是用超滤膜组件，该膜在保证脱除水中的有机物和微粒之外，比普通的超滤膜有更好的耐腐蚀性和物理稳定性。
是专门为国内中水回用行业而设计的超滤膜。
然后系统采用反渗透（）处理的工艺，反渗透膜是用目前美国先进的陶氏化学公司生产的膜，它具有很高的脱盐率，单支膜的脱盐率达99%，系统脱盐率达97%，且可有效的去除水中的微粒、有机硅胶体、细菌、热源等杂质。
本系统主要部件性能优良，设备能长期稳定运行。
高压泵选用免维护轴封的多级离心泵，可靠耐用。
本纯水系统的操作，设计有全自动操作和手动操作两种运行方式，本系统采用微电脑编程控制器和进口水位控制器、压力控制器等，来实现系统按设计的程序自动运行，自动供水，系统置于自动运行方式，系统就可连续自动运行供水，操作方便，运行稳定。
7.1集水池
污水处理站出水经集水池后由原水泵输送至中水回用系统。
7.2多介质过滤器
中水经集水池原水泵输送至多介质过滤器，多介质过滤器内置不同粒径的石英砂。
多介质过滤器的主要功能如下：
⑴去除二级处理出水中化学混凝沉淀池和生物单元未能去除的微细颗粒和胶体物质，提高超滤的进水水质。
⑵提高悬浮固体、浊度、、重金属、细菌及病毒等的去除率。
⑶使后续的活性炭过滤器、、反渗透等处理过程免于经常堵塞，并提高它们的处理效率。
过滤罐内部选用国际流行的碳钢内防腐罐体。
滤料选用优质石英砂，材料坚硬抗机械损伤且可以反复清洗使用。
7.3袋式过滤器（保安过滤器）
多介质过滤器出水进入袋式过滤器。
它采用成型滤材，如滤布、滤纸、滤网、滤片、滤膜、烧结滤管、蜂房滤芯等，可以去除粒径微细的颗粒，其作用主要是防止多介质过滤器或活性炭过滤器因泄漏而把微粒带入下一道工序，确保下一道工序的进水要求。
7.4超滤（）及其清洗系统
超滤（）是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的。
去除水中的悬浮微粒、胶体、微生物等。
在正常过滤状态中，以错流方式运行，在运行中形成一股“浓水”，这股浓水沿膜内表面有一切向速度。
浓水从超滤膜组件的浓水端流出，将部分被截流物带走。
超滤膜组件在运行中，由于原水中的胶体，悬浮物，细菌等被膜内表面截留，故这些物质会在膜内表面积累，污染膜。
为了维持膜的性能，尤其是保持膜透水速率的相对稳定需要定期用过滤后的净水对膜进行短时间的清洗或反洗。
反洗可用手动或自动控制程序来执行。
本项目超滤装置，设计采用水反洗及化学清洗两种反洗方式。
设计水反冲洗周期为30，每次反冲洗（包括正冲及反冲）时间为1.0；设计化学清洗周期为3个月，每次清洗时间为2h。
实际清洗周期及清洗时间以调试阶段调试数据为准。
虽然定时的反洗能较好地维持膜性能的相对稳定，但反洗不能使通量达到100%的恢复。
随着膜堆工作时间的增加，膜污染会不断加重，膜的透水速率会不断下降。
为了更好地恢复膜的通量，需要对膜组件进行化学清洗，化学清洗时应根据原水质中杂质的情况选择合适的化学药品。
一般先用酸洗，再用碱洗。
7.5活性炭过滤器
超滤装置出水进入中间水箱后，由增压泵抽至活性炭过滤器，活性炭过滤器内置颗粒状活性炭。
活性炭过滤器主要去除水中部分溶解性有机物、胶体、色度及部分重金属离子。
原水经过活性炭过滤器的吸附及臭氧生化活性炭处理后，可以大大降低原水的、、色度等。
过滤罐内部选用国际流行的碳钢内防腐罐体。
滤料选用优质活性炭。
7.6反渗透装置
反渗透技术亦称逆渗透（）技术，是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来。
因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透技术。
根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
利用反渗透技术，可以有效地去除水中的有机物，降低色度、硬度等。
反渗透法的分离过程不需要加热，没有相变，具有能耗少、设备体积小、工艺简单、操作维修方便、无污染、适应性强、应用范围广泛等优点，已成为水处理技术的重要方法之一。
可除去水中98％以上的溶解性盐类和99％以上的胶体、微生物、微粒和有机物等，广泛应用于：
电子、医疗、食品等工业中纯水的制备，印染废水的脱色处理，高压锅炉补给水的预脱盐处理。
根据膜设计软件的计算结合实际工作经验，选用超低压系列抗污染反渗透膜，系统总脱盐率高达99%以上，水回收率达到65％以上。
该膜是世界上率先推出的节能型超低压芳香族聚酰胺复合膜，它具有超低的运行压力（较常规低压复合膜的运行压力降低了25～40%）；更高的水通量（在大通量时有着与其它复合膜相同的高脱盐率）；更宽的水质适用范围和压力适应范围等优点。
由于该膜具有如上所述的优点，为水泵、压力容器、管道、阀门等配套设备的选择提供了更为广泛的空间，而且使用功率更小的电机即可满足工作的需要。
同时，该膜的高水通量、高脱盐率的特性，使我们在设计中仅用少量膜元件即可得到期望产水量，这些都使设备制造成本和系统设备投资费用大为降低，并且可大量地节省能源，降低了系统的运行费用，使反渗透系统更加容易推广和被接受。
在实际工程设计中，膜的产水通量是由进水质量所决定。
反渗透系统的控制为自动运行（配备手动操作的功能），包括主要检测仪表：
如面板式流量计、油浸式压力表、电导率在线监测仪等，可以适时观察和监测系统的运行情况，及时的处理突发问题和潜在隐患。
系统配备有完善的报警系统，对装置进行故障报警和保护。
如：
高低压力保护、高低水位控制、系统膜自清洗、系统膜故障分段清洗等功能。
反渗透膜的清洗保养是系统如何延长使用寿命至关重要的一个环节。
由于系统的进水是流经每一只膜的，所以水流经到膜系统末端时浓度是相当高的并且水的流量也是很小的，这样末端的膜被污染和堵塞的就最早、最严重；而每用药物清洗一次膜都会受到一定程度的损坏，这样如何对膜组件进行合理、有效、有针对性的清洗就尤为重要。
该系统的自清洗和分段清洗功能对保护反渗透膜和延长其使用寿命则有很独特的效果。
一、每次关机后大流量对膜系统进行一次自清洗，这样可以使每天沉积和附着在膜表面的污染物及时的被大水量冲走，而这种清洗方式却对膜没有任何损坏；二、当各种指标表征膜组件需要清洗时，可以对膜系统进行分段清洗，这样可以非常有针对性的清洗，不至于使没有受到污染的膜也被药物清洗，针对性强，有的放矢。
另外，对膜组件的清洗方法、清洗药品以及如何有针对性的选择清洗药品及方法，我公司将在日后的培训、使用、养护时全面提供。
系统整体连接管道阀门中低压部分选用优质材料，耐压高达1.6以上，高压部分选用304材料，保证高压工作的安全性。
整体设备的选型最大限度的选用通用、标准部件，为日后的维护提供方便。
8系统设备配置
1）原水泵
型号：
35-65
流量：
20m3
扬程：
34m
功率：
3.7
包括：
进出口球阀、止回阀
数量：
2台
2）加杀菌剂装置
型号：
P056-398
流量：
0-3.8L
扬程：
76M
数量：
1套
附件：
①－40L加药桶（1台）
②1/4止回阀，连接件（1套）
③欧姆龙程控接于总控盘
④搅拌装置（1套）
3）加絮凝剂装置
型号：
P056-398
流量：
0-3.8L
扬程：
76M
数量：
1套
附件：
①－40L加药桶（1台）
②1/4止回阀，连接件（1套）
③欧姆龙程控接于总控盘
④搅拌装置（1套）
4）多介质过滤器
规格:
1800*2500
材质：
碳钢防腐
流量：
20m3
包括：
石英砂，手动操作排，压力表
数量：
1台
5）袋式过滤器
规格:
40*24
材质：
304不锈钢
流量：
40m3
包括：
50滤袋，压力表
数量：
1台
6）超滤装置
型号：
17T
材质：
组合料
流量：
17m3
过滤孔径：
小于0.1μm
水利用率：
≥95%
数量：
1套
附件：
①4元件10支
②流量计、压力表1套
③气动阀组1套
④控制盘1个
⑤清洗系统
A清洗泵：
42-20-2
B清洗过滤器40寸×24芯
C清洗水箱2000
7）超滤反洗水泵
型号：
65-10
材质：
304不锈钢
流量：
50m3
扬程：
23m
功率：
5.5
包括：
进出口球阀、止回阀
数量：
1台
8）加还原剂装置
型号：
P056-398
流量：
0-3.8L
扬程：
76M
数量：
1套
附件：
①－40L加药桶（1台）
②1/4止回阀，连接件（1套）
③欧姆龙程控接于总控盘
④配套氧化还原电位测定
9）中间水箱
型号：
10000
材质：
规格：
Φ2200×H2000
形式：
立式圆柱形立式
容量：
10000L
包括：
法国产水位传感器、呼吸器
数量：
1套
10）加阻垢剂装置
型号：
P056-398
流量：
0-3.8L
扬程：
76M
数量：
1套
附件：
①－40L加药桶（1台）
②1/4止回阀，连接件（1套）
③欧姆龙程控接于总控盘
11）增压泵
型号：
20-2
材质：
304不锈钢
流量：
16m3
扬程：
25m
功率：
2.2
包括：
进出口球阀、止回阀
数量：
2台
12）活性炭过滤器
规格:
1800*3000
材质：
碳钢防腐
流量：
16m3
包括：
石英砂，手动操作排，压力表
数量：
1台
13）保安过滤器
规格:
40*24
材质：
304不锈钢
流量：
40m3
包括：
5滤袋，压力表
数量：
1台
14）高压泵
型号：
32-80
材质：
304不锈钢
流量：
16m3
扬程：
144m
功率：
15
包括：
进出口球阀、止回阀
数量：
1台（变频控制）
15）反渗透（）装置
型号：
10
流量：
≥10m3（25℃）
脱盐率：
97-98%
水回收率：
60-70%
数量：
1套
配置：
电动阀
电压：
220V
数量：
1台
⑤其他仪表
流量计：
面板式2台
压力表：
不锈钢3只
压力保护器：
0-3001只
电导率表：
2302只
⑥附件
a.碳钢喷漆支架1台
b.连接管件：
304不锈钢
数量：
1套
16）纯水箱或回用水池
客户提供
17）空压机
型号：
0.4/10C
流量：
0.4m3
压力：
1.0
功率：
4
数量：
1套
包括：
储气罐、净化器各1台
18）系统内部连接管件及阀门
规格：
65、80
材质：
不锈钢
数量：
1套
19）系统电器控制盘
规格：
20
包括：
压力控制器，泵的开关控制、水位控制、运行指示等。
产地：
佛山
9运行费用估算
9.1设备运行电费
每天须运行的动力设备运行状况见表9-1。
表9-1 主要动力设备运行状况表
序号
名称
使用时间（h）
功率
（）
设备数量
（台）
运行数量（台）
总耗电（·h）
备注
1
砂滤、碳滤处理
原水泵
24
3.7
2
1
88.8
1用1备
2
加药装置
16
0.37
2
2
11.84
3
空压机
12
4
1
1
48
4
处理
反冲洗泵
8
5.5
1
1
44
5
化学清洗泵
1
5.5
1
1
5.5
6
加药系统
16
0.37
1
1
5.92
7
处理
增压泵
24
2.2
2
1
52.8
1用1备
8
高压泵
24
15
2
1
360
1用1备
9
反冲洗泵
8
5.5
1
1
44
10
化学清洗泵
1
5.5
1
1
5.5
11
加药系统
16
0.37
1
1
5.92
12
总计
672.28
电费单价按0.65元/度计，则设备每天运行所需电费为：
672.28×0.65=436.98元
处理每吨回用水的电费为：
436.98÷180=2.43元
9.2药剂费用
9.2.1砂滤、碳滤药剂费
采用等絮凝剂药剂，每天药剂耗费约为20元。
9.2.2超滤反冲洗药剂费
反冲洗采用0.1草酸、1%～3%柠檬酸等药剂，每天再生耗费约为10元。
9.2.3反渗透反冲洗药剂费
反冲洗采用反渗透除垢剂、清洗剂等药剂，每套每天再生耗费约为10元。
则处理每吨回用水所需药剂费为：
（20+10+10）÷180=0.22元
9.3人工费
由于本中水回用工程系统自动化程度较高，运行稳定，劳动强度不高。
根据类似工程运营情况，需配置1名操作工。
操作工按月工资1500元计，则每天的人工费为50元。
人工费摊分至每吨水的处理费用为：
0.28元。
9.4损耗品更换费用
9.4.1活性炭更换费用
活性炭按4年更换一次，每年按350天计算，更换活性炭分摊至吨水费用为0.19元3。
9.4.2超滤膜更换费用
超滤膜按3年更换一次（实际使用寿命根据实际使用情况确定），每年按350天计算，更换膜元件分摊至吨水费用为0.32元3。
9.4.3反渗透膜更换费用
反渗透膜按3年更换一次（实际使用寿命根据实际使用情况确定），每年按350天计算，更换膜元件分摊至吨水费用为0.53元/立方米。
9.5运行费用
处理每吨回用水的综合费用为：
电费+药剂费+人工费+损耗=2.43+0.22+0.28+0.19+0.32+0.53=3.97元
10工程概算
10.1土建工程概算
本项目除集水池及回用水池外，其余土建工程主要为设备基础等。
由于未对现场进行勘察，经中水处理后的纯水采用回用水池还是水箱进行收集需要与业主再深入协商，因此本工程概算暂不包括土建工程部分的费用。
10.2安装工程概算
单位：
万元
序号
名称
型号规格
单位
数量
单价
金额
备注
1
原水泵
35-65
台
2
2
加药装置
套
4
3
多介质过滤器（含石英砂）
1800*2500
台
1
4
（袋式）保安过滤器
50
台
2
5
超滤装置
17m3
套
1
6
超滤反洗泵
65-10
台
1
7
化学清洗泵
42-20-2
台
1
8
检测仪
套
1
9
中间水箱
10000
台
1
10
清洗过滤器
台
1
11
清洗水箱
2000
台
1
12
增压泵
20-2
台
2
13
活性炭过滤器（含活性炭）
1800*3000
台
1
14
反渗透装置
10m3
套
1
15
高压泵
32-80
台
1
16
反洗泵
台
1
17
化学清洗泵
42-20-2
台
1
18
电导仪
230
台
1
19
空压机
台
1
20
储气罐
个
1
21
净化器
台
1
22
配套管材
项
1
23
三通、弯头等管件
项
1
24
阀门
项
1
25
自动化仪表
项
1
26
液位控制器
套
2
27
电气控制系统
套
1
28
电力、控制电缆
项
1
29
小计B1
30
安装费B2
B1×10％
31
设计费B3
B1×5％
32
调试费B4
B1×3％
33
材料运输、吊装费B5
34
综合管理费B6
（B1～B5）×5％
35
综合税费B7
（B1～B6）×8％
36
合计E2
注：
本报价不包括中水回用管道部分所需费用。
安装工程总概算为人民币：
元整
广州市环保设备公司
2011年11月21日
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