城鎮污水再生利用中雙膜工藝的工程應用

謝娟

（四川中喻環境治理有限公司青島分公司，山東青島266000）

1 引言

城鎮污水經城鎮污水廠處理后，出水可達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A 標準，只能作為城市污水再生利用的景觀或城市雜用水，無法達到企業生產用水的標準，面對企業用水量巨大、地下水開采嚴重、工業用水水價高、水資源稅等情況，可將城鎮污水處理廠達標出水作為原水，采用雙膜法進一步處理，解決企業普通用水需求。

2 雙膜工藝方案設計

雙膜工藝是超濾膜（UF）和反滲透膜（RO）的簡稱。采用外壓式超濾膜，將超濾作為反滲透的預處理工藝，滿足反滲透進水SDI（淤泥密度指數）≤3 的水質要求[1]，因城鎮污水廠出水的TDS（總溶解性固體）較低，反滲透系統可以采用性價比較高的苦咸水膜。

以城鎮污水廠達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準的出水作為進水[2]，經過雙膜處理后達到GB/T 19223—2005《城市污水再生利用工業用水水質》中工藝與產品用水的水質要求，通過供水管網輸送至用戶。因雙膜工藝的產水水質遠優于工藝與產品用水的水質要求，設計按比例混兌。

2.1 工藝流程和水量平衡圖

工藝流程和水量平衡情況如圖1 所示。

圖1 工藝流程和水量平衡圖

2.2 主要建、構筑物

主要建、構筑物統計如表1 所示。

表1 主要建、構筑物一覽表

2.3 超濾膜系統

2.3.1 超濾膜裝置

采用外壓式PVDF 中空纖維超濾膜，6 組膜架，336 支膜元件，單支膜過濾面積80m2，總膜面積36 880m2。超濾產水規模32 500m3/d，凈產水規模30 300m3/d，產水量225.7m3/（h·組），回收率≥93%，平均膜通量為50.37L/（m2·h）。

2.3.2 超濾反洗和化學清洗

超濾膜反洗采用氣水清洗，清洗頻率為20～60min/次，每次30～120s 維護性化學清洗，次氯酸鈉1～7 次/周（濃度100～200mg/L），酸洗1～2 次/月，酸洗：濃度為0.2%～0.3%。恢復性化學清洗3～6 個月/次，酸洗：濃度為0.5%～1.5%（典型值1%），次氯酸鈉洗：濃度為500～3 000 mg/L（典型值1 000mg/L）。

2.3.3 主要設備

超濾膜系統用到的設備主要包括：（1）超濾進水泵：Q=850m3/h，H=40m，N=132kW，3 臺，變頻；（2）自清洗過濾器：Q=850m3/h，100μm，N=1.5kW；（3）反洗泵：Q=380m3/h，H=25m，N=45kW，2 臺；（4）空壓機：3.5m3/min，0.7MPa，22kW，2 臺；儲氣罐，V=3m3，1.0MPa；（5）化學清洗泵：Q=155m3/h，H=20m，N=15kW，2 臺；（6）清洗保安過濾器：Q=200m3/h，濾芯100μm，2 臺；（7）反洗加藥泵：Q=25L/h，H=50m，N=0.25kW，2 臺；（8）次氯酸鈉配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.15kW，2 臺；（9）酸配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.15kW，2 臺。

以上參數中，Q為流量；H為揚程；N為功率；V為有效容積。

2.4 反滲透系統

2.4.1 反滲透裝置

反滲透系統處理規模為30 300m3/d，5 組，產水22 500m3/d，回收率≥75%。單組凈出水能力為187.5m3/h，每組反滲透裝置配置312 根膜組件，52 只膜殼8"，300psi（約2.068MPa），6 芯，每根膜元件有效面積為34m2，平均膜通量為17.68L/（m2·h）。

2.4.2 化學清洗系統

反滲透膜經過長期運行后，會積累如有機物、無機鹽等污垢，結垢造成反滲透膜性能下降。當標準流量減少10%、壓降升高、電導率升高的情況下，需對膜進行化學清洗，可采用藥用氫氧化鈉和鹽酸，進行堿洗或酸洗。

2.4.3 加藥系統

超濾產水進入反滲透系統之前，需加入反滲透專用阻垢劑，以防止反滲透中難溶鹽濃縮后析出結垢，堵塞反滲透膜。反滲透膜對余氯十分敏感，需投加過量的還原劑NaHSO3來還原進水中可能存在的氧化劑，以防止氧化性物質對膜的氧化降解，從而避免對反滲透膜組件的破壞。

2.4.4 主要設備

反滲透系統的主要設備包括：（1）RO 供水泵：Q=280m3/h，H=42m，N=55kW，6 臺（5 用1 冷備）；（2）精密過濾器：Q=280m3/h，5μm，5 臺；（3）RO 高壓泵：Q=280m3/h，H=155m，N=160kW，6 臺（5 用1 冷備），變頻；（4）RO 段間增壓泵：Q=140m3/h，H=30m，N=18.5kW，6 臺（5 用1 冷備）；（5）RO 清洗泵：Q=200m3/h，H=40m，N=37kW，2 臺；（6）RO 清洗保安過濾器：Q=280m3/h，5μm，2 臺；（7）阻垢劑加藥泵：Q=7.6L/h，H=40m，N=25W，5 臺；（8）還原劑加藥泵：Q=7.6L/h，H=40m，N=25W，5 臺；（9）殺菌劑加藥泵：Q=50L/h，H=40m，N=25W，5 臺；（10）酸加藥泵：Q=7.6L/h，H=40m，N=25W，2 臺；（11）堿配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.55kW，2 臺；（12）酸配藥泵：Q=3m3/h，H=12m，N=0.55kW，2 臺。

3 存在問題

3.1 反滲透濃水處理問題

反滲透會產生約30%的濃水，較困難處理，再生水項目可以盡量建在城鎮污水處理廠附近，濃水可借助城鎮污水處理廠進行處理達標排放，節約管網建設投資，但對于總溶解性固體較高的地區，易富集鹽分，不利于城鎮污水處理廠生化系統長期穩定運行。或可建設獨立濃水處理系統，常用處理工藝有臭氧催化氧化、芬頓高級氧化、膜芬頓等，可進行試驗，選擇合適的濃水處理工藝。

3.2 終端用戶需求問題

再生水水價與自來水相比有優勢，但受到企業自備井取水和企業生產經營狀況的影響，無法滿負荷供水。自備井取水成本非常低，政府應加大關停自備井力度，減少對地下水的過度開采，使城鎮污水再生利用與用戶能夠相互依存，達到雙贏。

4 結語

在國家大力推進城鎮污水再生利用的情況下，雙膜工藝是有效穩定的再生水處理工藝，能有效減少企業用水成本，減少地下水開采，保護水資源。