RO浓水项目MCR设计方案

1 水项目 计方案 目介绍 本项目的废水为除盐装置排水和离子交换装置的再生排水。 反渗透 (艺制备纯水的过程中会产生浓水，其中含有各种有机和无机污染物，若直接排放可能会对土壤、地表水、海洋等产生污染；若排入市政污水处理系统，过高的总溶解性固体对活性污泥的生长也非常不利。将海水淡化厂中被高度浓缩的 垢剂引入的化学物质直接排入环境，也必然会产生不利影响。因此寻找经济高效的 保护环境的意义重大。 计原则 1) 从项目实际情况出发， 充分考虑 业主的 需求 和排放水 水质特性， 对现有设施设备尽量进行改造、利用。 结合我公司 技术优势 ,为本项目度身定制 技术成熟、投资合理、管理方便、运行可靠、处理成本低的处理工艺 。 2)兼顾方案的先进性和可靠性 ,确保水处理达到预期的处理目标 ,同时尽量降低工程投资和运行费用。 3)选用 高效、节能、经济、耐用 的高水平装备 ，使污水处理站的生产尽可能实现自动化操作，以保证 操作简便、 运行可靠 ,提高管理水平 。 4)工艺流程及各设施应布置紧凑、整齐美观、总图布置合理流畅，占地面积小。 计依据 1) 工业水污染物排放标准 （ 287 2) 污水再生利用工程设计规范（ 3) 建筑结构统一设计标准（ 4) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范（ 5) 建筑给水排水设计规范（ 6) 业主提供的相关资料 其他相关设计规范 2 计范围 工程范围自 进水 口起， 净化后排 水口止，排放水至原系统标准排放口止。包括系统工艺流程设计、土建条件设计、设备 采购安装、管道安装、电气及自控设计安装。业主需将总水、电、气引至我方指定的位置，以保障正常施工和设备的正常运转。主要设计项目及报价项目有： 1) 治理方案的选择、工艺流程的制定、控制设备的设计； 2) 处理站内各处理设施、设备、管渠的平面及工程布置； 3) 工艺条件图纸的设计； 4) 设备的设计、加工、制造； 5) 控制设备的设计； 6) 设备单机调试及系统工程运行调试。 3 第二章 工程规模及处理程度 水量预测 根据生产处提供的资料，污水原水分三部分，分别为除盐水装置超滤排污水、除盐水装置反渗透浓排水以及离子交换树脂再生排水。除盐水装置正常运行 时，每套超滤与反渗透的正常排水量分别为 20m3/8m3/h。 离子交换树脂装置的处理水量为最大 300m3/h，其制水率为 84，因此其最大排水量为：300（ 1 84） 48m3/h。 根据以上三部分污水的排放情况计算，本工程日常运行的排水量为： 日常排水量： 20m3/h 48m3/h 48m3/h 116m3/h 2784m3/d 程规模确定 根据上面的预测，考虑日常排水量处理需求，本工程处理规模确定为即 2784 m3/d，116m3/h。 水水质 根据建设方提供的水质资料，反渗透与超滤的排水 混合后，其水质参数如下： 表 1 除盐装置超滤与反渗透排水水质 单位： mg/l 项目 除盐装置 石油类 挥发酚 氰化物 H 悬浮物 硫化物 氨氮 全年最大值 年最小值 年平均值 子交换树脂装置的排水水质如下： 4 表 2 离子交换 排水水质 单位： mg/l 项目 离子交换 石油类 挥发酚 氰化物 H 悬浮物 硫化物 氨氮 全年最大值 年最小值 年平均值 过分析比较上述两表，可以看出除盐装置排水水质与离子交换树脂再生排水水质基本相同，因此可将两股水混合后，进行 集中处理。混合后水质如下： 表 3 排水混合后综合水质 单位： mg/l 项目 离子交换 石油类 挥发酚 氰化物 H 悬浮物 硫化物 氨氮 全年最大值 年最小值 年平均值 满足日常处理需求，且不对处理设备造成资源浪费，本工程的设计 进水水质设计为全年的平均值，并考虑一定的富裕量，其具体指标如下： 表 4 设计进水水质 单位： mg/l 项目 石油类 挥发酚 氰化物 H 悬浮物 硫化物 氨氮 设计指标 5 水水质 根据国家政策与环保部门要求，本工程出水要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准（ 级 体水质要求如下： 表 5 设计出水水质 单位： mg/l 项目 石油类 挥发酚 氰化物 H 悬浮物 硫化物 氨氮 标准限值 1 9 6 第三章 废水处理工艺选择 质分析 物和病原菌等对环境产生严重危害的优先控制污染物。国内外对 高回收率、直接或间接排放、综合利用、蒸发浓缩以及去除污染物、电解法等。 根据表 4及表 5的水质指标 ,水处理方式有多种，因适用范围和条件的不同，宜采取不同方案。 O 浓水处 理 工艺 比较 内 表 6 国内 处理方式 特点和适用范围 回流法 水回流可提高回收率，增大膜表面冲洗流速，减少污堵；但回流率过高，又会使进水盐度升高，增加膜的负担，影响膜寿命。回流法未从根本上解决 回用作生产用水 由于 水中无悬浮物，含阻垢剂且有压力，可用作过滤装置的反冲洗水、除尘水、冲灰冲渣水、冷却水；或经过简单处理后混入原水回收。如果浓水中含环境优先控制污染物，则需慎重使用。 资源化利用 可采用水力涡轮增压器、功交换器和压力交换器等利用余 压产能；海水淡化厂的 水用于制盐，可节约盐田，缩短晒盐周期；预处理后适当勾兑，可用于海产品养殖。 蒸馏浓缩 膜蒸馏 (术是一项新技术，在常压下利用温差可将浓水尽可能地回收(回收率 95 )甚至结晶化，但目前经济、高质量的疏水微孔膜尚未研发成熟。 外 美国饮用水工业调查分析了产水量 95m3/37个膜装置的类型和浓水处理方式，其浓水的处理程度很低，以以下处理方式为主： 回流法 浓水回流试验表明，当回流率为 80时，膜装置运行正常。反渗透的回流率最高可达 90， 7 但易导致结垢 现象。试验表明当体积浓缩因子为 水回流比为 60 )时，能维持稳定的出水量。苦咸水淡化厂通过增设浓水回收膜系统，可使淡水总回收率从 75上升至 8790。 直接或间接排放 表 7 直接或间接排放 处理方式 处理方式 特点和适用范围 排入地表水或海水 该法是处理浓水最常用的方法，高效价廉，但 减小其对海岸及海洋环境的影响。若利用潮汐周期规律排放浓水，稀释扩散效果更好，但需要浓水储存池，只适于小型 海水淡化厂。 排人污水处理系统 远离含盐水体的淡化厂可将浓水排人污水处理系统，但浓水的流量不宜过大，否则会影响污水厂生物处理工艺的稳定运行。 深井注入地下 将浓水注入土地的场所要慎重选择，注入管应做防腐处理，还需在线监测周围的土壤。可将 淀、过滤处理后一部分排人沙漠深井，另一部分回流，继续处理。 排入垃圾填埋场 浓水可作为液体废物处理，也可加入凝固剂后作为固体废物处理，减少渗滤液的渗透和泄漏，从而减轻环境危害。 综合利用 表 8 直接或间接排放 处理方式 处理方式 特点和适用范围 资源 回收 浓水有时比渗透液更有价值，尤其是食品行业，在化学和制药工业也常用压力驱动膜来浓缩有机溶剂。用过滤中和纳滤反渗透工艺处理染料废水，纳滤排出的浓缩染料、反渗透排出的浓缩盐水可多次回用，既减少了原料投入，又减少了废水排放量。 灌溉用水 浓水可灌溉耐盐度高的植物、产籽类作物，还可作为生态景区的补充水，但当地的地质也必须适合浓水灌溉，需要密切监测地下水或受纳水体的污染情况。用海水灌溉油籽类盐土植物，生长季过后植物生长良好。 8 蒸发浓缩 浓水的蒸发塘法适用于气候炎热、蒸发率高、年降雨量低、土地广袤、地 价低廉的地区，且要做好防渗工作，保护地下含水层。 污染物的去除 表 9 污染物的去除 处理方式 处理 方式 特点和适用范围 吸附 颗粒活性炭预处理主要去除疏水性和可生物降解性的 少 80 90的 使膜渗透稳定、渗透液质量提高。活性炭吸附容量有限，更换吸附剂费用高。 生物法 厌氧生物系统可以降解多种染料，在纺织废水和浓水处理方面也是可行的。然而，厌氧法 处理 水的研究尚处于开始阶段，需解决高盐度和有机组分抑制或毒害微生物等问题。 高级 氧化 臭氧和过氧化氢氧化高效但昂贵； 法对一些有机物有效，但氧化程度较低；臭氧光催化氧化法高效且经济，综合经济和技术上的考虑 ,可采用臭氧和紫外联用。 电化 学法 电解法可有效去除 水中的氨氮、 设备简单、高效、清洁，但运行费用和一次投资太大。 通过以上比较可以看出，回流，直、间接排放，蒸发浓缩以及回用都有其特定的适用条件，有一定的局限性。如果处理条件控制不当，容易引起二次环境污染。要彻底净化 通过对 才能达到完全净的目的。 在污染物去除的主要处理方式中，使用生物法费用最低，以下对生 物法的 不同工艺处理效果进行比较： 表 10 生物法处理 处理 项目 方案 1 （常规 生化 处理） 方案 2 （ 常规生化处理 +过滤 ） 方案 3 （ 有效去除 能有效去除 能有效去除 有效去除 能有效去除 能有效去除 色度 不能有效去除 不能有效去除 能有效去除 除部分悬浮物 能去除绝大部分悬浮物 能去除绝大部分悬浮物 细菌 不能有效去除 能去除大部分细菌 能去除绝大部分细菌 以上方案中，使用膜法与传统生物法相比较具有以下优点： 占地面积小，约为传统工艺占地的 1/21/5； 9 能彻底去除水中的悬浮物质； 出水可回用，真正实现污水的零排放（视具体情况而定，与进水水质有关）； 体及营养物可以在一个单元内去除； 高负荷率，可达 25 低污泥产率，为常规方法的 1030%； 流程启动快； 系统不受污泥膨胀的影响； 出水水质良好稳定。 要保证出水达城镇污水处理厂污染物排放标准一级 A 的要求，需用好氧生物法与膜法联用。由于盐份对好氧生物法影响不大，只需在膜法之前对 采用加药软化预处理，与 生物反应器（ 术介绍 膜生物反应器 （ 膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺， 目前被普遍认为是性能最为稳定，效果最好，和最具发展潜力的 废水处理 技术。该技术的特点是以低压膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的重力沉降分离过程，使水力停留时间和泥龄完全分离，有效地保存了反应器中的生物量，使生物处理过程可达到除去 70%以上的 0%左右的脱氮效 功能：为去除氨氮浓度，需有硝化与反硝化过程，而反硝化过程要在缺氧的状态下进行。好氧区池底铺设有曝气装 置，提供生化需氧，污水中有机物在微生物作用下进行生化降解，有机物转化为无毒无害的二氧化碳和水，氨氮在硝化菌的作用下转化为硝态氮。膜区中的 于提供生化所需的需氧以及用于抖动膜丝，减轻膜污染。 要功能是进行泥水分离。处理后的泥水混合液在清水泵（或虹吸）的抽吸作用下，清水进入 汇集于 乎全部细菌及悬浮物均被截流在好氧曝气池中，因此省去了二沉池，并使出水达到悬浮物接近于零的优良水质。同时， 的中空纤维膜可以完全阻止细菌的通过，将菌胶团和游离细菌保留在生化反应器中，大大提高了反应器内的污泥浓度，强化生化生化效果。 微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（ 污泥龄（ 完全分离，使运行控制更加灵活稳定。反应器内的微生物浓度高， 10 可达 3000升以上，生化效率高，停留时间一般设计在 2 10h。 艺出水膜采用 ，膜水通量约为 12安装在特制的不锈钢架上，为一个整体安装、维修护养。 的 化学清洗是在 体时间需根据进水水质以及 设 备运行情况确定）对膜组件进行的清洗。将配好药液（柠檬酸或次氯酸钠）的注入到需要清洗的一组膜池中，浸泡 30分钟，以充分去除附在膜组件上的污染物，每次化学清洗并非都需要上述两种药液浸泡，而是根据 运行情况而定。膜池内的清洗药液可定时定量计量 ,通过柠檬酸加药泵和次氯酸钠加药泵以及槽内的液位控制装置可自动控制槽内的药液浓度。 每次化学清洗结束后，膜池内的清洗废液排至污水井，经污水井提升泵送到原水池。四组 组件轮换清洗，实现在线自动化学清洗。 装方式 池置于好氧池之上，通过潜水泵浦将好氧池的污水提升至膜池中过滤，潜水泵浦还起着活性污泥回流的作用，回流的污水通过膜池的溢流堰溢流入兼氧池，让活性污泥回流至兼氧池中，形成活性污泥的循环，有利于活性污泥的新陈代谢。 安装、维修护养时，是以整个膜架和膜为单位，重量非常重，需要设计吊车作为起吊工具，吊车最大吊重为 出水、化学清洗等操作通过 动控制实现。 艺优势 1) 节省运行费用：由于膜池单独设置，膜吹扫风机可以单独配置，风压可以降低，风机的运行功率可以大大降 低。 2) 节省占地面积：膜池可以置于兼氧池或好氧池之上，节省膜池的占用空间。 3) 节省清洗药品的用量：取消了常规的化学反洗和化学清洗，避免离线化学清洗化学药剂的浪费，使得清洗药剂的用量降低。 4) 延长膜的使用寿命：由于化学清洗频率的加大，膜的化学污染程度会大大减轻，可以长时间保持高的水通量。 5) 节省建设投资：取消了反洗系统、化学反洗及离线化学清洗系统，而且不需采用大型的行吊系统，大大降低了投资费用。 6) 在线化学清洗系统可以完全实现自动化操作，大大节省了人力成本，降低了劳动强度。 独特的在线反冲洗方式，大大提高了膜污染后通量 恢复的效率，同时大大降低能耗。 11 艺设计 中含有 一定 量的悬浮物 /胶体 ， 度、色度均不能达到直接回用的要求 ， 须有效去除水中含有的悬浮物、硬度、色度等，降低 因此设计采用 工艺初步设计方案如下图所示： 图 1 水首先进入软化反应池，降低废水中的硬度，防止后续处理工艺中的膜结垢和管道堵塞，采用的药品为碳酸钠，碳酸钠和废水中的钙镁离子发生反应后生成碳酸钙和碳酸镁沉淀，通过沉淀池加以去除。 沉淀池上清液流入 ， 括好氧池及 于提供生化所需的需氧量以及用于抖动膜丝，减轻膜污染。处理后的水汇集于 水管后由清水泵抽出，几乎全部细菌及悬浮物均被截流在好氧曝气池中，因此省去了二沉池，出水悬浮物接近于零， 可达预期水质要求 。 化剩余污泥和沉淀池污泥排至污泥池，定期外运。 12 第四章 废水处理工艺设计 艺各部分单体设计 水提升单元 由于污水水质水量不稳定，因此需要设置调节池来调节水质水量，污水首先进入调节池中，然后通过潜污泵进行提升至下一处理单元。 本工程采用潜污提升泵对污水进行提升。 污水调节池 外形尺寸： 15*10*5m 结构形式：钢砼 数量： 1座 停留时间： 5h 潜水搅拌器 数量： 1台 功率： 10质： 应商： 污水潜污提升泵 流量： Q=150m3/h 扬程： H=15m 功率： P= 11装方式：潜水安装 数量： 2台（一用一备） 硬度处理单元 由于废水中硬度较高，本方案采取废水中添加碳酸钠来降低废水的硬度，投加碳酸钠去除废水中的永久硬度与暂时硬度。 去除永久硬度反应原理： + +2 13 去除部分暂时硬度反应原理： +2+2 产生的碳酸钙及碳酸镁沉淀通过斜管沉淀沉于池底加以去除。由于剩余硬度仍然较高，可以通过调节 降低对后续膜处理工艺的影响。 加药反应池 外形尺寸 ： 5*4*构形式：钢砼 数量： 1座 停留时间： 20酸钠加药装置 流量： 1000l/h 数量： 1套 电机功率： 管沉淀池 外形尺寸： 5*4*5m 结构形式：钢砼 数量： 1座 斜管数量： 40留时间： 30 化处理单元 化池 数量： 1 座 尺寸： 18m 10m 留时间： 6h 材质： 效容积： 900 备间 数量： 1 座 外形尺寸： 10*6*14 结构形式：框架 鼓风机房 数量： 1 座 外形尺寸： 10*6*构形 式：框架 膜组件设计 水量 150吨 /小时； 膜片型号： 膜 数 量： 40片 /套，共 24 套； 设计流量： 10 h； 膜架外型尺寸： 1500 1300 1300（ 行车 功能：安装、维修护养膜起吊用 最大吊重： 2 吨 最大提升高度： 6 米 功率： 量： 1 台 膜池设计 数量： 6 座 外形尺寸： 效容积： 30质： 水泵浦 数量： 2 台（ 1 用 1 备） 流量： 500m3/h 扬程： 6m 功率： 15水泵（含真空装置） 流量 ： Q= 100m3/h 扬程： H=20m 功率： P=1515 数量： 3 台（两用一备） 部分设备采用变频后，受提升扬程不高之影响，抽吸泵电耗将节省 10 15%。 清水池 外形尺寸： 4*5*4m 结构形式：钢砼 数量： 1座 有效容积： 75 泥池 外形尺寸： 5*5*4m 结构形式：钢砼 数量： 1座 有效容积： 90 余污泥泵 流量： 30m3/h 扬程： 18m 功率： 量： 2 台（二用二备） 化学清洗装置 膜清洗剂药量的确定 学清洗 按 200度投加： 化学清洗池容积 为 15成 200度的溶液， 加量为： 15 200 10200=3 10%浓度配置，则 的体积为： 3 /0L/次 每次加药时间为 时，则加药泵流量 500L/h. 学清洗柠檬酸（或盐酸）酸按 度投加： 化学清洗罐容积为 15成 度的溶液， 柠檬酸投加量为： 15 1000=75 柠檬酸按 30%浓度配置，则柠檬酸的体积为： 75/50L/次 每次加药时间为 时，则加药泵 流量 1250L/h. 洗系统 数量： 1 台 16 加药泵流量： 500L/H 加药泵数量： 2 台（一用一备） 加药泵扬程： 10m 加药箱容积： 清洗系统 数量： 1 台 加药泵流量： 1250L/H 加药泵扬程： 10m 加药箱容积： 鼓风系统 鼓风机功能 为好氧池及 体供氧。一部分用于好氧池，采用微孔管式曝气器，提高氧利用率，满足生化反应的供氧需求。另一部分用于 ，作为膜的吹扫风源。 生化系统鼓风机 型式：三叶罗茨风机 流量： Q=率： P=22力 量： 2 台（ 1 用 1 备） 膜吹扫鼓风机 型式：三叶罗茨风机 风量： 40m3/压： 率： 30量： 2 台（一用一备） 电动葫芦 起吊重量： 起吊高度： 4m 功率： 量： 1 台 17 无油空压机（为气动阀提供气源） 风量： 110L/压： 7率： 量： 1 台 18 第五章 主要处理构筑物及设备一览表 表 10 主要处理构筑物一览表 序号 名称 尺寸 数量 结构形式 1 污水调节池 15*10*5m 1座 钢砼 2 加药反应池 5*4*座 钢砼 3 沉淀池 5*4*5m 1座 钢砼 4 18m 10m 座 钢砼 5 10*6*座 钢砼 6 鼓风机房 10*6*座 钢砼 7 膜池 座 清水池 4*5*4m 1座 钢砼 9 污泥池 5*5*4m 1座 钢砼 表 11 工艺设备一览表 名称 型号及尺寸 数量 单位 备注 1 污水潜污提升泵 Q=150m3/h； H=15m； P= 11 台 2 潜水搅拌器 功率： 10 台 碳酸钠加药装置 Q=1000l/h； P= 套 4 膜组件 Q=150 m3/h；型号： 24 套 5 行车 G=2t； H=6m； P= 台 6 潜水泵 Q=500m3/h； H=6m； P=15 台 7 清水泵 Q=100m3/h； H=20m； P=15 台 8 污泥泵 Q=30m3/h； H=18m； P= 台 9 Q=500L/H； H=10m； V=1 台 10 酸清洗系统 Q=1250L/H； H=10m； V= 台 19 名称 型号及尺寸 数量 单位 备注 11 生化罗茨鼓风机 Q=P=22p= 台 12 膜吹扫鼓罗茨风机 Q=40m3/P=30p= 台 13 电动葫芦 G=H=4m； P= 台 14 无油空压机（气源） Q=110L/P=p=7 台 20 第六章 工程造价 程一次性投资概算 表 12 主要处理构筑物概算表 序号 名称 尺寸 数量 结构形式 单价（万元） 总价（万元） 1 污水调节池 15*10*5m 1座 钢砼 45 45 2 加药反应池 5*4*座 钢砼 沉淀池 5*4*5m 1座 钢砼 7 7 4 18m 10m 座 钢砼 10*6*座 钢砼 9 9 6 鼓风机房 10*6*座 钢砼 9 9 7 膜池 座 8 清水池 4*5*4m 1座 钢砼 污泥池 5*5*4m 1座 钢砼 7 7 10 土建费合计 13 工艺设备概算表 名称 型号及尺寸 数量 单位 单价（万元） 总价（万元） 1 污水潜污提升泵 Q=150m3/h； H=15m； P= 11 台 潜水搅拌器 功率： 10 台 15 15 3 碳酸钠加药装置 Q=1000l/h； P= 套 23 23 4 膜组件 Q=150 m3/h；型号： 24 套 17 408 5 行车 G=2t； H=6m； P= 台 潜水泵 Q=500m3/h； H=6m； P=15 台 清水泵 Q=100m3/h； H=20m； P=15 台 污泥泵 Q=30m3/h； H=18m； P= 台 9 Q=500L/H； H=10m； V=1 台 14 14 10 酸清洗系统 Q=1250L/H； H=10m； V= 台 14 14 21 名称 型号及尺寸 数量 单位 单价（万元） 总价（万元） 11 生化罗茨鼓风机 Q=P=22p= 台 2 膜吹扫鼓罗茨风机 Q=40m3/P=30p= 台 3 电动葫芦 G=H=4m； P= 台 4 无油空压机（气源） Q=110L/P=p=7 台 5 自控 仪表 系统 1 套 76 76 16 管道、阀门及材料 1 套 84 84 17 设备费总计 8 第三部分费用（工程其它费用）： 19 调试管理费 (2)5% 0 材料及安装费 ： (8% 1 设计费 (2)2 运