5m3/h中水超滤项目设计方案
珠海市邦膜科技有限公司2015年3月20日
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1.1设计依据................................... 错误！未定义书签。
1.2设计参考资料............................... 错误！未定义书签。
1.3设计原则................................... 错误！未定义书签。
1.4设计范围 (2)
1.5设计规模 (2)
2出水要求 (2)
3 超滤工艺 (3)
3.1基础参数 (3)
3.2工艺选择 (3)
3.3工艺流程 (5)
3.4系统设计 (5)
4超滤运行设计 (9)
4.1产水 (9)
4.2反洗 (10)
4.3正洗 (11)
4.4加强反洗 (11)
4.5化学清洗 (12)
4.6运行工艺参数 (13)
5仪表 (14)
6主要设备清单 (15)
6.1主要设备参数一览表 (15)
7 附件 (15)
7.1工艺流程图 (15)
7.2膜组件参数 (15)
第一章设计依据
1.1设计依据
?业主出水水质要求。
?业主提供的设计基础资料。
?水处理相关法规和设计规范
1.2设计参考资料
?甲方提供的资料数据；
?《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）；
?《废水工程处理与回用》；
?《环境工程手册》；
?《水污染控制工程》；
?《室外排水设计规范》（GBJ14-87）（1997年版）；
?《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）；
?《建筑机构设计统一标准》（GBJ68-84）；
?《钢筋混凝土结构设计规范》（JJ1-74）；
?《建筑电气设计技术规范》（JGJ16-83）；
?《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）；
1.3设计原则
?根据水处理系统的布局和工艺情况，充分利用现场有限的土地资源，尽量节约几件投资，尽量降低运行费用。
?总图布置充分考虑处理场的地理地势条件，尽量利用厂内空地，合理、优化布置新增的建、构筑物。
?工艺改造期间尽量减少对原系统运行的影响。
?工艺技术先进可靠、经济合理、自动化程度高、运行维护简单易行。
?设计充分考虑水质、水量特点以及可能产生的异味气体处理问题。
?设计中尽可能采用先进设备，检测、自控仪表立足于稳妥实效。
1.4设计范围
本设计方案仅包括超滤处理系统进水口处到排放口的工艺、电气、自控等设计，除外的工程以及本区内的地基处理工程，降水工程，防雷防火工程不属于本设计的范围。
?确定超滤系统的规模及处理程度；确定处理工艺；对处理工艺进行设
计及说明；
?设备设计参数、工艺流程图及安装图纸；
1.5设计规模
设计规模为5m3/h，。
原水水质参考业主提供的水质报告。
第二章出水要求
2.1出水水质达到以下要求
业主未提供水质报告，按照正常流程设计，本项目经超滤系统处理后预设出水要求达到以下标准：
表1-1 设计出水水质
注意：上表提及的细菌去除率是在一定条件下才能达到的。由于膜系统过滤无法100%地截留细菌，少量透过膜的细菌会在膜的产水端和产水管上滋长，所以要定期多膜组件和产水管道进行消毒才能达到上表提及的细菌去除率！
第三章超滤工艺
3.1基础数据
参见第二章水量及水质资料。
3.2工艺选择
3.2.1超滤技术介绍
超滤是应用最为广泛的膜技术之一，也是预处理过滤精度最高的膜品种，其过滤精度非常高，过滤孔径为0.01-0.2μm，超滤膜是在一种高分子材料上通过工艺的手段做成孔径很小的微孔。由于过滤孔径非常精密，所以超滤设备不仅可以有效地去除微生物、胶体、悬浮物颗粒，还可以有效地去除细菌、病毒以及热源。目前，超滤多用于以地表水、地下水净化，工业废水回用，作为RO系统预处理装置等。同时超滤也用在一些去除有机物、胶体以及热源的场合，但进超滤前必须采用≦50um的微孔过滤器作为其预处理设备，以防止超滤装置产生机械颗粒性污堵。
3.2.2膜组件的过滤精度
根据膜微孔选择透过精度的不同，膜过滤过程能够截留液体混合液中的固体颗粒物。我公司超滤产品的过滤精度为0.01~0.1μm，客户可根据不同的需要来选择不同的过滤精度。高精度的膜过滤是固体颗粒，各种胶体、固体悬浮物、细菌和各种寄生虫的绝对屏障。
3.2.3膜组件的过滤方式
我公司柱式膜组件的过滤方式有内压式与外压式两种。过滤时由增压泵提供动力，驱使水透过膜。
内压式过滤时，原液从膜丝内孔流动，水、小分子、离子等渗透到膜丝外侧形成超滤液。而胶体、固体颗粒、细菌、病毒、寄生虫等物质被截留在膜丝内侧形成浓缩液。
外压式过滤时，水的流动方向跟内压式过滤刚好相反，原液从膜丝外壁流动，水、小分子、离子等渗透到膜丝内侧形成超滤液。而胶体、固体颗粒、细菌、病毒、寄生虫等物质被截留在膜丝外侧形成浓缩液。
图1内压式过滤原理图图2外压式过滤原理图
3.2.4超滤技术术语
1）原水参数
需要处理的水水质参数，水量参数，其中水水质参数主要包括：物理指标和化学指标。
物理指标：水温、SS、NTU、臭和味
化学指标：COD、BOD、TOC
3）产水
正常工作时透过滤膜的渗透液，胶体、固体颗粒、和微生物等都基本被去除。4）透膜压差
简称TMP，即膜产水侧和进水侧的压力差值。
5）膜通量（Flux）
渗透液透过滤膜的流率，即单位时间内单位膜面积的产水量，单位为L/m2.h。7）膜面积（Membrane area）
膜组件内起到过滤作用的超滤膜的表面积。
8）反洗
从中空纤维超滤膜丝的产水侧用同于或高于透过液品质的水输向进水侧，与过滤过程的水流方向相反。
9）化学加强清洗（Chemically Enhanced Backwash,CEB）
在中空纤维超滤膜丝的反洗水中加入一定浓度的特定化学剂，通过浸泡冲洗的方式，将膜丝表面的污垢清洗干净。
10）在线化学清洗（CIP）
停止所有动作，用指定浓度的药剂对膜系统进行循环浸泡清洗。
3.2.5超滤系统的组成
超滤系统通常由供水系统、预处理系统（多介质过滤器、活性炭过滤器、软化器和保安过滤器）、反洗系统、加药系统、膜清洗系统和控制系统组成。
超滤工艺的优势，主要是以下几点：
?过滤精度高，出水水质良好、稳定，不受系统进水水质波动的影响，出水悬浮物和浊度接近零。
?模块化程度高，占地面积少。
?低压运行，过滤效率和回收率高，能耗低。
?系统采用PLC控制，可实现全程自动化控制。
3.3工艺流程
3.3.1工艺流程图
工艺流程图如下：
图3 工艺流程图
3.4系统设计
3.4.1供水系统
（1）水量平衡：
超滤系统净出水量：5m3/h
反洗消耗水量：0.2m3/h
浓水排放量：1m3/h（实际运行时根据实际运行情况调节浓水排量）
系统总回收率：80%
（2）系统供水动力由增压泵提供。
功能：超滤系统产水和正洗时供水
数量：2台（1用1备）
流量：8m3/h
扬程：H=30m
3.4.2预处理
由于中水中夹杂着很多细小的悬浮物和胶体，选用石英砂过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器来作为预处理器。
1）石英砂过滤器
功能：除浊度、除悬浮物。
数量：1个
处理量：8m3/h
其他参数业主自主选型。
2）活性炭过滤器
功能：吸附。
数量：1个
处理量：8m3/h
其他参数业主自主选型。
3）保安过滤器
功能：防止大颗粒无进入膜系统，造成机械堵塞。
数量：1个
精度：50μm
处理量：8m3/h
其他参数业主自主选型。
3.4.3超滤系统
超滤系统在回用水处理中的应用，能够高效地除去浊度和悬浮物，同时也有很好的细菌去除率。
本项目选用外压式超滤膜组件：UFc200AM-W，膜面积27m2（具体膜参数请参考附件）
（1）膜数量计算
根据原始水质，选定设计通量为40L/m2.h。
过滤膜面积：（5+0.2)m3/h×1000÷40L/m2.h=130m2
需要膜组件数量：130m2÷27m2/支≈4.8支，取5支。
3.4.4反洗系统
反洗系统包括反洗水箱、反洗水泵和加强反洗计量装置。
（1）反洗水箱
超滤需要采用超滤产水来进行反洗，故可以不另设单独的反洗水箱，而直接采用超滤产水箱作为反洗水箱。若必须另设反洗水箱时，反洗水箱容积必须满足至少一次反洗水量的贮存量。
（2）反洗泵
功能：超滤系统反冲洗
数量：2台（1用1备）
流量：10m3/h
扬程：H=20m
（3）加强反洗计量装置
由于中水中含无机的化合物比较多，容易造成膜的无机污染，所以必须配置加强反洗装置。
系统设置每天进行至少2次加强反洗，加强反洗时往系统加入100ppm的盐酸，待药液浸泡5分钟后利用洁净的水把药液反洗干净即可。
计量装置由计量泵和计量药箱组成。
①计量泵
数量：1台
流量：Q=12L/h
扬程：>40m
过滤材质：不锈钢。
②加药箱
数量：1个
容积：100L
材质：PE
3.4.5化学清洗系统
超滤装置在其长期运行过程中，水中的杂质会日积月累而使膜的分离性能逐渐受到影响。因此超滤装置在使用运行过程中需要定期、不定期地对膜组件进行化学清洗，以恢复膜的性能。与正常运行时对比，超滤系统产水量下降10%~20%以上或跨膜压差上升0.08~0.1MPa，且通过反洗不能恢复膜通量时应对超滤系统进行化学清洗。
化学清洗系统由清洗溶液箱、清洗泵和清洗过滤器组成。
（1）清洗溶液箱
功能：配制清洗药液
数量：1个
容积：200L
材质：PE
（2）清洗水泵
功能：为药剂循环提供动力
数量：1台
流量：8m3/h
扬程：15m
过流材质：不锈钢。
（3）清洗过滤器
功能：过滤药液，防止清洗时脱落的污染物再次进入膜系统。
数量：1个
精度：5μm
处理量：8m3/h
3.4.6 控制系统
由于超滤系统需要进行频繁的反洗，所以必须配备自动控制系统。一般采用PLC系统进行控制。
第四章超滤运行设计
4.1产水
超滤产水周期设定为30分钟，产水时开启原水泵、进水自动阀（AV01）、产水阀（AV02）、浓水自动阀（AV03）和浓水调节阀（V01）。
图4 产水工作状态示意图
系统每运行30分钟进行一次反洗，其中反洗上排30秒，反洗上排30秒。
图5 反洗上排工作状态示意图
反洗上排时开启反洗泵、反洗进水自动阀（AV04）和上排阀（AV05）。
图6 反洗下排工作状态示意图
反洗上排时开启反洗泵、反洗进水自动阀（AV04）和下排阀（AV06）。
系统每次开机、停机前和每次反洗后都要进行一次正洗，正洗持续时间为1分钟。
图7 正洗工作状态示意图
正洗是开启原水泵、进水自动阀（AV01）和上排阀（AV05）。
4.4加强反洗
系统每隔3~7天进行一次加强反洗，具体周期根据运行状态进行调整。
图8 加强反洗加药状态示意图
加强反洗是在反洗上排基础上利用计量泵添加定量的药剂。加强反洗前线进行反洗和正洗，然后进入加药步骤：开启反洗泵、计量泵、反洗进水自动阀（AV04）和上排阀（AV05），加药时间为60秒。加药完毕后，系统不进行任何操作，让药液在膜内浸泡5分钟。浸泡后进入反洗正洗状态，冲洗完好即可进入产水状态。加强反洗步骤：
a.加强反洗前必须进行反洗和正洗，反洗和正洗时间按照正常运行时一样；
b.开启反洗进水阀（AV04）和上排阀（AV05），反洗泵与计量泵同时运行，
进行加药，加药时间≧40s；
c.关闭所有阀门，药液浸泡，浸泡时间为3~5min；
d.反洗上排（≧60s），反洗下排（≧60s），正冲（≧1min）；
e.返回生产运行状态。
4.5化学清洗
化学清洗药剂的选择
碱洗：次氯酸钠（2000ppm）+氢氧化钠溶液（1000ppm）
适用范围：当进水中有机物含量高，可能引起滤膜受到有机物污染。并且当条件有利于生物生存时，一些细菌和藻类也将在超滤膜组件中繁殖，由此引起生物污染。
酸洗：1~2%柠檬酸溶液或盐酸溶液（2000ppm）
图9 化学清洗药液循环状态示意图
清洗步骤：
a.按停机程序关闭超滤装置，关闭装置上的所有阀门；
b.在清洗溶液箱中配制好酸/碱溶液，并充分搅拌使其混合均匀；
c.打开清洗水泵出口阀（V03）和清洗液回流阀（V04、V05），然后启动清洗
泵。循环清洗时间为60min-120min；
d.关闭清洗泵，静置浸泡，时间视污染情况定，一般为60min以上；
e.再循环清洗10-20min；
f.打开超滤装置排水阀，排净清洗液；
g.对超滤装置交替进行反洗和正洗操作，直至超滤装置排水PH值为中性;
h.继续第二种药剂清洗或返回生产运行状态。
4.6膜系统运行工艺参数表
-1.5
第五章仪表
5.1流量计
产水出口与浓缩液排放口需安装流量计，以便调节回收率和观察流量变化。
5.2压力表
进水口、产水口和浓缩液口都必须安装压力表，最好选择0~0.4MPa或0~0.6MPa量程的压力表。
5.3压力控制器
进水口与反洗进水口需安装压力控制器，防止压力过高损害膜组件。膜系统进水压力控制点在在0.25~0.3MPa之间，反洗压力控制点为0.2MPa。
5.4水质监测仪
用户可根据实际情况需要在超滤装置进水处或产水处安装浊度仪和SDI测试仪，实时监测进水水质和出水水质是否达标。
第六章主要设备清单6.1主要设备参数一览表
第七章附件
7.1工艺流程图
7.2膜组件参数