“超滤%2B反渗透”工艺在污水厂再生水处理中的应用.pdf

第6 期（总第2 9 0 期）2023年6 月D0I:10.16799/ki.csdqyfh.2023.06.040城市道桥与防洪URBANROADSBRIDGES&FLOODCONTROL防洪排水“超滤+反渗透”工艺在污水厂再生水处理中的应用巫进（上海城投水务工程项目管理有限公司，上海市2 0 110 3）摘要：近年来，污水再生利用在行业内受到越来越广泛的关注。现阶段，我国很多污水处理厂设计时未考虑污水再生利用。以上海某污水处理厂为例，其在市政污水厂再生水设计时创新采用“超滤+反渗透”工艺，达到工业净水标准后回用，实现厂内自用水的自给自足，以期为同类型污水厂再生水设计提供可参考借鉴的解决方案。工程再生水设计规模50 0 0 m3/d，超滤膜采用孔径为0.0 2 m的中空纤维膜，设计膜通量不大于55L/（m.h），设计回收率不小于9 0%；反渗透膜采用卷式膜组件，设计系统回收率不小于7 0%。工程第一部分投资为2 0 9 1.17 万元，单位经营成本为1.3 3 元/m。关键词：再生水；工艺流程；超滤；反渗透中图分类号：TU992文献标志码：B文章编号：10 0 9-7 7 16(2 0 2 3)0 6-0 147-0 4鼓风机房冷却塔补水、出水泵冷却和润滑用水以及处0引言理构筑物和厂内道路冲洗、绿化浇洒、化验、生活用我国是个缺水国家，加强对水资源的管理和综水等。生活用水和化验用水需采用自来水；加药间药合利用就显得尤为重要，污水处理后的尾水若进一剂稀释用水，包括化学除磷混凝剂和化学除磷阴离子步进行深度处理后加以利用，对实现资源的综合利PAM助凝剂稀释用水，其中化学除磷混凝剂稀释用用、节约运行成本以及实现双碳目标均具有重要意水要求不高，只要达到生活杂用水水质标准即可，而义。阴离子PAM对水质要求很高，除了卫生学指标外一根据中国城乡建设统计年鉴-2 0 2 0 年，截至般要求达到自来水水质标准；鼓风机房冷却塔补水与2020年，再生水利用率仅为16%，很多污水处理水泵冷却和润滑用水对水质要求也很高，为防止水中厂设计时未考虑污水再生利用。今后，污水厂尾水再化学物质对设备的腐蚀，一般要求采用工业净水；构生回用市场前景广阔。本文以上海某污水处理厂为筑物和道路冲洗和绿化浇洒等用水对水质要求不高，例，介绍“超滤+反渗透”工艺在污水厂再生水处理采用污水厂尾水即可，无需进一步处理。中的应用，以期为同类型污水厂再生水处理设计提根据上述分析，该工程再生水服务范围为加药间供可参考借鉴的解决方案。药剂稀释用水、鼓风机房冷却塔补水与水泵冷却用水上海某污水处理厂出水执行城镇污水处理厂和润滑用水。通过计算，厂内再生水用量为49 7 7 m3/d，污染物排放标准一级A标准。化学除磷混凝剂采详细组成见表1。根据用水量，最终确定厂内再生水用浓度为2 6%的成品硫酸铝溶液（A1203含量为处理规模为50 0 0 m/d。7.8%）；助凝剂采用阴离子PAM，现场制备；辅助消表1厂区再生水用量一览表毒剂采用浓度为10%成品次氯酸钠溶液；鼓风曝气项目设备采用单级高速离心鼓风机，出水泵采用涡流式阴离子PAM稀释用水量混流泵，两者的冷却方式均为水冷。硫酸铝稀释用水量1设计方案鼓风机房冷却8台风机2 4 h75m/h0.03塔补水1.1工程规模及设计进出水水质出水泵房润滑4台泵2 4h该工程主要用水点包括加药间药剂稀释用水、及冷却用水小计收稿日期：2 0 2 2-12-14该工程新建1套再生水处理系统,规模为50 0 0 m3/d,作者简介：巫进（19 8 1一），男，学士，工程师，从事水务工程项目管理工作。数量204 kg/d86 m/d进水取自气水反冲洗滤池出水（除大肠杆菌指标外其147.用水量指标用水量/（md-）稀释到0.2%o1020溶液稀释到5%溶液5 L/s 2447543 4564.977城市道桥与防洪余指标均已达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准），出水根据各用水点要求需达到工业净水标准。再生水处理系统进出水水质见表2。表2 设计进出水水质表项目CODBOD;SSNH;-NTNTP铁锰设计进水水质/50(mg L-)设计出水水质/5(mg L-)1.2设计工艺流程再生水处理系统的进水取自气水反冲洗滤池出水，经预处理的水进人超滤膜组件。超滤膜采用“由外至内”流动方式，通过超滤膜的过滤作用,SS及胶体物质基本得以去除，同时超滤膜对贾第鞭毛虫和隐孢子虫有大于9 9.9 9%的去除率，对病毒也有近99.95%的去除率。过滤一定时间后，在膜的表面会沉积一层污染层，需要定期对膜组件进行反冲洗。反冲洗水泵将超滤出水提升加压后由超滤出水管进人系统，带压反洗水将膜表面的污染物冲洗出系统，膜元件的通量得以恢复。由于水中含有各种细菌、有机物、无机物等，仅用清水进行反洗并不能完全恢复膜通量，所以，在膜元件过滤一定时间后，需要对膜进行化学加强反洗，通过化学药剂彻底去除膜表面的污染物。为了减小水中盐类对加药效果的影响，达到再生水水质无机盐类的要求，采用反渗透膜对超滤出水进一步处理。反渗透膜采用卷式膜组件，采用半透膜进行压力分离，可有效去除水中的硝酸盐。反渗透工艺在产水的同时，污染物也在浓水侧集聚，超过了其在水中的自然溶解度,易引起结垢。运行中需投加阻垢剂来以减轻结垢趋势。反渗透出水进入回用水池存放，后通过回用水泵房送至各用水点。再生水处理装置的工艺流程见图1。至污水厂预处理工艺段7950m/d污水厂出水5 000m/d最终用户回用水池RO浓水2 16 0 m/d外排图1工艺流程图1.3总体设计该工程用地紧张，为节约用地，拟采用膜处理车间和回用水池上下叠合设计方案。新建再生水处理车间1座，规模为50 0 0 m3/d，位于厂区东侧，平面尺巫进：“超滤+反渗透”工艺在污水厂再生水处理中的应用10105(8)150.511UF自耗水790m/d超滤进水池UF提升泵5000m/dRO机组2023年第6 期寸为46.8 m21.3m。上部按功能分为膜车间、加药间、辅助生产用房，下部为水池和泵房，平面布置见图2。膜车间110.10.30.1反洗水泵UF机组超滤产水池超滤产水7160m/d高压泵保安过滤器RO供水泵阻垢剂/还原剂/非氧化锌杀菌剂辅助生产用房泵房辅助生产用房加药间图2 平面布置图2工艺设计2.1超滤系统2.1.1设计参数平均进水量：Q=331m/h(其中3 2.9 m/h为自耗水，供反冲洗和化学加强反洗使用）；平均产水量：Q=298m/h;单套机组产水量：Q=74.5m/h；设备套数：4套；操作周期:T=45 60 min;反洗时间：t=38 s;化学加强反洗周期：T=3648h；设计回收率：不小于9 0%；设计膜通量：不大于55L/m.h）。2.1.2主要设备(1)超滤进水泵工艺设置2 台超滤进水泵（2 用1备，全部变频），为超滤系统提供足够的运行压力。超滤进水泵采用变频恒定流量控制，通过出水流量的信号反馈至泵变频器，调整泵的转速，为超滤系统提供恒定流量的进水。基本技术参数为：流量Q=175m3/h，扬程H=30m,功率N=22kW。(2)絮凝剂投加系统通过投加絮凝剂，可有效降低超滤系统的运行跨膜压差，可减少超滤膜的反洗和化学加强反洗的频率，从而提高整个超滤系统的效率和产水率，缓解超滤膜的污堵情况，保证超滤系统连续稳定运行。主要设备包括：絮凝剂计量箱1个，有效容积V=1000L，PE材质，配套搅拌机；絮凝剂加药泵采用机械隔膜泵2 台（1用1备），单台流量Q=25L/h,扬程H=50m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。(3)自清洗过滤器该系统共设置2 台自清洗过滤器（1用1备），基1482023年第6 期巫进：“超滤+反渗透”工艺在污水厂再生水处理中的应用城市道桥与防洪本技术参数为：单台流量Q=350m/h，过滤精度200m,碳钢防腐壳体,不锈钢SS316L滤网。(4)超滤机组超滤机组为超滤系统的核心部件。机组采用卧式布置，减少占地面积，总体布局采用上下分层结构，上层为设备间，下层为管道间。超滤进水设置压力传感器，当检测到进水压力高时，系统将停运以防止系统压力过高而损坏超滤膜组件。该系统设置4套超滤膜组件，基本技术参数为：单套设备产水量Q=298m/h，公称孔径d=0.02m，配套压力表、压力传感器、电磁流量计、管路系统和阀门等。2.2反渗透系统2.2.1设计参数平均进水量:Q=298m/h;平均产水量：Q=208m/h；机组数量：4套；单套机组产水量：Q=52m/h；系统回收率：不小于7 0%；设计膜通量：不大于2 0 L/（m h）。2.2.2主要设备（1)反渗透进水泵工艺配置3 台反渗透进水泵（2 用1备）,用于反渗透系统的供水供压。基本技术参数为：单台流量Q=150m/h,扬程H=30m，功率N=22kW,过流部件材质采用不锈钢SS316L。（2）反渗透高压泵工艺配置4台反渗透高压泵，高压泵进口设置低压开关，出口设置高压开关。当高压泵进口压力低于设定值时，反渗透高压泵停机以免造成高压泵损坏；当高压泵出口压力过高时，高压泵停机以免对膜系统本身造成不可恢复的损伤。基本技术参数为：单台流量Q=70m/h，扬程H=140m，功率N=55kW。（3）阻垢剂加药装置阻垢剂计量箱1个，有效容积V=500L,PE材质，配套搅拌机。阻垢剂加药泵采用电磁隔膜计量泵,2 台（1用1备），单台流量Q=12L/h，扬程H=50m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。（4)还原剂加药装置还原剂计量箱1个，有效容积V=500L,PE材质，配套搅拌机。还原剂加药泵采用电磁隔膜计量泵,2 台（1用1备），单台流量Q=12L/h，扬程H=50m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。(5）精密过滤器配置4台精密过滤器，精密过滤器用于去除大于5m的颗粒物，保护反渗透膜元件。基本技术参数为：单台流量Q=70m/h，过滤精度为5m。(6)反渗透机组该系统设置4套反渗透机组，采用模块化组架设计，组架上配备压力容器、本体管道、接头、法兰和连接件、阀门以及支架、紧固件、夹具等附件。反渗透机组浓水排水管装设流量控制阀和流量计，以控制水的回收率 2 。基本技术参数为：单套设备产水量Q=52m/h，系统脱盐率不大于9 8%，运行压力不小于 1.6 MPa。(7)段间泵工艺配置4台段间泵（全部变频），用于反渗透系统的二段增压。基本技术参数为：单台流量Q=35m/h,扬程H=15m,功率N=3kW。2.3膜清洗系统2.3.1超滤反冲洗泵超滤反冲洗水源取自超滤产水池，在反冲洗过程中反冲洗泵将水从超滤膜组件的清水出口反向送人中空纤维膜内进行清洗。系统设置2 台超滤反洗泵（1用1备，全部变频）,基本技术参数为：单台流量Q=370m3/h，扬程H=32m,功率N=45kW。2.3.2化学加强反洗装置根据运行情况，定期对膜作较为彻底的清洗，去除膜上黏附的细菌、藻类等生物体，水垢和有机物等，使膜通量得到良好的恢复。主要设备如下：(1)NaCl0加药装置NaC10计量箱1个，有效容积V=2000L,PE材质，配套搅拌机。NaCl0加药泵采用气动隔膜泵,2 台（1用1备），单台流量Q=1000L/h，扬程H=40m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。(2）柠檬酸加药装置柠檬酸计量箱1个，有效容积V=2000L,PE材质，配套搅拌机。柠檬酸加药泵采用气动隔膜泵,2 台（1用1备）,单台流量Q=1000L/h，扬程H=40m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。(3)NaOH加药装置Na0H计量箱1个，有效容积V=2000L,PE材质，配套搅拌机。149城市道桥与防洪巫进：“超滤+反渗透”工艺在污水厂再生水处理中的应用2023年第6 期NaOH加药泵采用气动隔膜泵，4台（2 用2 备），单台流量Q=1000L/h，扬程H=40m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。（4)在线化学清洗装置在线化学清洗水箱1个，有效容积V=5000L，PE材质。在线化学清洗水泵采用卧式端吸离心泵，2 台（1用1备），单台流量Q=200m3/h，扬程H=30m，功率N=30kW。2.3.3废水中和系统中和系统是对超滤装置的化学清洗废水进行无害化处理的系统。主要设备如下：(1)中和废水泵工艺设置2 台中和废水排放泵，用于排除中和后的废液，基本设计参数为：单台流量Q=200m/h，扬程H=10m,功率N=11kW。(2)中和加药系统还原剂计量箱1个，有效容积V=500L,PE材质，配套搅拌机。还原剂加药泵采用气动隔膜泵，2 台（1用1备）,单台流量Q=1000L/h，扬程H=40m，配套阻尼器，安全阀，背压阀。2.4出水供水系统反渗透系统的出水进人回用水池，回用水池平面尺寸为2 8.9 m21.3m，有效水深为2 m，停留时间为6 h。为防止水质恶化，回用水池内部设置导流墙。出水设置恒压变频供水泵3 台（2 用1备，全部变频）,单台流量Q=105m/h，扬程H=30m，电机功率N=15kW。3综合效益分析该再生水系统自投入运行后，运行效果稳定，每年节约自来水耗量18 2.5万m，取得了较大的社会效益。该系统第一部分投资为2 0 9 1.17 万元，单位运行成本为1.3 3 元/m，低于自来水价格，具有较好的经济效益。4结语本文以上海某污水处理厂为例，介绍污水厂再生水回用设计，以期为同类型污水厂再生水设计提供可参考借鉴的解决方案。工程再生水设计规模5000m3/d,进水取自气水反冲洗滤池出水,采用“超滤+反渗透”工艺处理至工业净水标准后回用。超滤膜采用孔径为0.0 2 m的中空纤维膜，设计膜通量不大于55L/（m h）,设计回收率不小于9 0%；反渗透膜采用卷式膜组件，设计系统回收率不小于7 0%。工程第一部分投资为2 0 9 1.17 万元，单位经营成本为1.3 3 元/m3。参考文献：1中华人民共和国住房和城乡建设部.中国城乡建设统计年鉴.2 0 2 0年 M.北京：中国计划出版社，2 0 2 1.2李玉林，杜善明，吴国祥，等.预处理+双膜法工艺在煤制烯烃循环水系统排污水处理中的应用 J.煤炭加工与综合利用，2 0 18（4):5.（上接第13 4页）需征用大面积周边农田，板桩施工所需人工相比其他传统护岸施工所需人工大幅度减少；施工时震动及噪音小，对周边住户的影响可降到最低，施工机械由一般普通机械就可完成施工，施工成型后使用年限长，无需后续维护，也可循环使用。塑钢板桩总体造价也低于生态砌块、格宾石笼、混凝土等传统护岸。总的来说，高强度塑钢组合板桩产品作为一种新的技术和工艺，适用于堤防、护岸、挡土墙、防渗、支护等相关水利与土木工程，施工完成后美观实用，后期维护简单，具有良好的使用效果和广泛的推广应用前景。参考文献：1顾靖超，周跃华，陆立国，等.高强度塑钢板桩在黄河护岸工程中的应用 J.人民黄河,2 0 19,41(11)：2 2-2 5,6 4.2王捷.浅析上海市几种常用生态护岸型式的设计思路 J.水资源开发与管理,2 0 19(11):42-46.3夏清.上海市生态护岸中预制砌块的应用及研究 J.珠江水运,2 0 2 1(5):83-84.150plastic steel sheet pile to be better applied in the future engineering.Keywords:plastic steel sheet pile;river regulation engineering,applicationAnalysis on Structural Section Design of Beixi Diversion Trunk Canal in Xiamen:.Abstract:Beixi Diversion Trunk Channel is the main water supply canal of Xiamen.Considering the need ofland planning and the necessity of water supply upgrading,the Maluanwan Section of the trunk canal isupgraded and reconstructed.The water supply scale of the trunk canal is 16 m/s,and the section form is adouble-hole reinforced concrete box culvert.The trunk canal is divided into four sections according to thestrong adaptability of section design to the foundation,the easy connection with the old and original boxculverts and the other principles.Its finite element calculation and analysis are carried out.The relevantinternal force and anti-floating effect of box culvert are calculated.Keywords:diversion trunk canal;section design;reinforced concrete box culvertApplication Exploration and Engineering Practice of River Bypass Treatment Technology:Abstract:River bypass treatment technology has been widely used in the water environment governance ofChina.The selection of the appropriate river bypass treatment process is the first step,which directly affectsthe pollutant removal,floor area,engineering cost,operation and maintenance cost,ecological landscape,etc.The main river bypass treatment technology is summarized,compared and analyzed.Combined with theengineering practice of a river bypass constructed wetland treatment in East China,the process designcharacteristics,operation effects and advantages of bypass constructed wetland are summarized andanalyzed.The relative engineering design experience is summarized in order to provide the reference for theimplementation of related projects.Keywords:river;bypass processing technology;constructed wetland;engineering practiceResearch on Water Saving of Large Sludge Dewatering,Drying and Incineration EngineeringAbstract:Taking a large sludge dewatering,drying and incineration project in Shanghai as an example,thewater resource consumption in the operation of sludge dewatering,drying and incineration system isstudied.Through the analysis of the water quantity and quality of each water point,the water sourcesubstitution,recycling,sequential use and other measures are studied to reduce the usage amount of tapwater and improve the utilization rate of water resources.Keywords:sludge treatment;water saving;water substitution;recycling;sequential useApplication of Ultrafiltration+Reverse Osmosis Process in Reclaimed Water Treatment of WWTP.Abstract:In recent years,the sewage recycling has attracted more and more attention in the industry.At this stage,there is no consideration to use the sewage recycling in the design of wastewatertreatment plant(WWTP)in China.Taking a WWTP of Shanghai as an example,the ultrafiltration+reverse osmosis process is innovatively adopted in the design of reclaimed water of the municipalWWTP.After reaching the industrial water purification standard,the reclaimed water can achieve theself-sufficiency in water use within WWTP in order to provide the reference for the design ofreclaimed water in the similar WWTPs.The design scale of reclaimed water in the project is 5 000 m/d.WANGLulu(135):JI Chi(140)ZHOU Bin,WANG Yunyun,LIN Lifeng,ZHANG Dongling（1 4 4)WU Jin(147).SONG Luning(151)The ultrafiltration membrane is the hollow fiber membrane with a pore size of 0.02 m.The designedmembrane flux is not larger than 55 L/(m?h).The designed recovery rate is not less than 90%.Thespiral-wound membrane component is used for the reverse osmosis membrane.The design systemrecovery rate is not less than 70%.The first part of the investment for the project is RMB 20.911 7million yuan.The unit operating cost is 1.33 yuan/m.Keywords:reclaimed water;technological process;ultrafiltration;reverse osmosisTechnological Design of Typical Intensive Wastewater Treatment Plant in NanjingAbstract:The design scale of Nanjing Dachang Wastewater Treatment Plant(Phase I)is 90 000 m/d.The effluent quality shall meet the Grade A of Discharge Standard of Pollutants from MunicipalWastewater Treatment Plant(GB 189182002).The difficulties in the engineering design of DachangWastewater Treatment Plant are introduced and analyzed to determine the process scheme selectionand design parameters for the Phase I engineering treatment.The treatment process of modified AAO+magnetic coagulating sedimentation+denitrification deep bed filter+sludge advanced concentrationand dehydration is determined.The problem of land shortage is solved through the process selectionand cluster layout.The advanced equipment technology is used to ensure the feasibility of reaching thestandard of quasi-IV effluent.The certain reference significance is for the design of similar projects.Keywords:wastewater treatment plant(WWTP);Grade A standard;modified AAO process;denitrification deep bed filter;intensive designStudy on Application of MBBR Technology in WWTP Quasi-class IV Water Upgrading and ReconstructionGAI Xin(156)Abstract:The current scale of a wastewater treatment plant(WWTP)in Wuhu City is 10 10*m/d.Its effluent is in compliance with the first level A discharge standard of China.WWTP is upgradedand reconstructed.Its effluent quality meets the surface quasi-class IV water standard.By comparingand studying the schemes,the aerobic zone of the biological reaction tank is re-divided.The part ofthe tank is divided into the adjustable area of anaerobic/aerobic zone,and the part of the tank isused for adding the aerobic suspended filler in order to enhance the nitrification and denitrificationprocess,which ensures the effluent quality up to standard stably,and can provide a reference for theupgrading and reconstruction of WWTP surface quasi-class IV water.Keywords:moving bed biofilm reactor(MBBR);nitrification and denitrification;nitrogen andphosphorus removal;upgrading and reconstructionMANAGEMENT&CONSTRUCITONResearch on Synchronous Jacking Technology of Continuous Box Girder BridgeAbstract:In order to study the synchronous jacking technology of continuous box girder bridges,taking an overpass in Huaibei as the object of study,and through the monitoring of the whole jackingprocess and the finite element analysis,the displacement and stress variation of continuous beambridge during jacking and the influence of jacking displacement deviation on the internal force of thestructure are analyzed.The results show that the structure will produce the large lateral andlongitudinal deflections in the process of replacing the supports.Therefore,the close attention should.XUZiyu(159)