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1、第一章系统概述1.1系统现状60m3/hr的清净下水回收处理系统而作，系统内采用了化学加药软化+Porex管式微滤 膜过滤+回收反渗透的主体工艺。客户目前需考虑回用的再生废水量设计值为60m3/hr，按照每天运行24小时计算则总 计反渗透日排放量大约为1440m3/天，这些反渗透浓水的排放是个不可忽视的损失。另外 由于国家对用水的逐步限定，客户希望考虑反渗透浓水的回收再利用问题。预期系统整体回收率为75%以上。1.2工艺选定须回收的下水具有高含盐量（根据原水含盐量和浓缩倍数而定）、较高有机物浓度、高硬 度（相对原水）、较高含硅量等特点，在回用方案设计时，需针对以上特征做适当的工艺选择。 比较传
2、统的处理工艺一般是首先化学加药使钙镁离子以及部分硅产生沉降，然后用沉淀池做 固液分离，沉淀池上清液用多介质过滤器做预过滤处理，随后往往需要添加中空纤维做进一 步除浊处理，最后进入回收反渗透系统，其产水回到主系统中。整个处理工艺流程长、投资 大、占地面积大、运行成本高，正因这些特点限制了反渗透浓水回收市场的发展。本设计方案中我们选择了化学加药软化+管式微滤膜+回收反渗透的处理工艺。其中的 管式微滤膜是本处理工艺的最关键部分，承担着取代沉淀池做固液分离和向后端回收反渗透 装置输送合格进水的双重功能。本设计方案采用过滤精度为0.1“m的管式微滤（TMF）系统，作为反渗透的前处理，大大 缩短简化了工艺
3、流程，减少了系统占地面积，提高了反渗透系统的回收率，并有效延长反渗 透系统的使用寿命。相较于其他微滤或超滤膜组件，宝利事管式微滤膜具有强度好、耐摩擦、耐高浓度药剂 清洗、可在极高悬浮固体浓度下稳定运行、可耐受进水水质波动等优良性能。1.3设计原则1. 根据废水水量和水质指标，采用针对性强、效果显著、运行成本低的膜法水处理技 术；2. 选用专用微滤膜，PVDF膜材质，抗氧化、耐强酸碱、耐摩擦、清洗方便。微滤膜 采用特殊工艺制造，表面平整光滑、微孔率高，可在100磅的冲击压力下正常运行，不会 出现滤膜破裂、颗粒穿透现象，使用寿命可达5年以上；3. 设备制造的外形尺寸满足水处理设备的要求，化学加药单
4、元、反应单元、管式微滤 单元、反渗透单元均设计成机架式，方便安装，减少占地面积；4. 系统设计为自动运行，控制先进、稳定、可靠，操作及检修方便；5. 系统回收率高，外排废水少（详情参见以下章节的水量平衡分析）；6. 系统所用主要设备选用质量可靠产品，包括整套微滤系统、泵、pH计、PLC程序 控制等，同时满足防腐、流量、压力的要求。7. 工艺设计具有很好的耐冲击负荷和操作的灵活性；8. 整体布局简洁、合理、同时符合国家有关绿化及环保、消防规定；9. 动力设备采用先进设备，保证能长期稳定运行。第二章设计依据2.1设计水量废水总量设计为60m3/hr，该回收系统的进水流量按照1x60m3/hr考虑，
5、也就是说回 收处理系统的各处理单元按照1套考虑。本系统各段水量设计为：1化学加药反应单元：1x60m3/hr;2. 管式微滤单元:1x60m3/hr;3. 回收反渗透单元：1x60m3/hr（按进水量核算）；4. 污泥处理单元：基于60m3/hr的废水总量和相关水质考虑2.2进水水质回收系统进水为主系统的反渗透浓水和循环水排污水，以下表格中的数据为客户给定的 水质资料。如实际水质与下表水质不符合，或有所波动，尤其是其中oH、钙离子、镁离子、 碱度、二氧化硅含量、有机物浓度数据差异较大，请务必明示，以便根据实际水量调整设计工艺。表1进水水质表项目/单位指标NH4+ （mg/L）3.8K+和 Na
6、+ （mg/L）969.5Na+ （mg/L）6600Mg2+ （mg/L）330Ca2+ （mg/L）626 3CO32- （mg/L）0HCO3- （mg/L）1983 4NO3- （mg/L）179Cl- （mg/L）1187.1F- （mg/L）0SO42- （mg/L）1494.3SiO2 （mg/L）164.9TDS （mg/L）6857.1Fe （mg/L）0.5CODCr （mg/L）171.4BOD5 （mg/L）32.8从上表得出原水的特点：总硬度大于总碱度，存在永硬，如果采用石灰软化发则需配合添加碳酸钠。钙硬度小于碱度，因此如使用氢氧化钠进行软化，则无需投加碳酸钠。二氧化
7、硅的浓度偏高，但镁离子浓度同样偏高，预计无需为了除硅而添加镁盐，系统 内的镁离子足够携带硅一起沉淀。2.3产水水质客户未对回收系统的产水水质做明确指定，而本系统重点描述的管式微滤膜，其侧重点 在于高浓度悬浮固体下良好的固液分离效果，以及经过化学加药软化预处理之后，对于钙、 镁、硅、钡、锶等易结垢成分的有效去除，以下为根据管式膜技术特点列出的良好化学加药软化预处理之后管式膜产水水质预期表:表3管式膜产水水质表项目单位出水水质悬浮物mg/L1.0钙离子mg/L40镁离子mg/L40溶解态二氧化硅mg/L10000mg/L使用S&DI指数，当S&DSI0时就会产生碳酸钙结垢。二氧化硅一般采用浓度来判
8、断；如一般在浓水中，pH在7左右时，二氧化硅的溶解度约为100120mg/L。3. 离子结垢应对措施：a. 调整进水pH值、温度等条件，提高溶解度；b. 使用阻垢剂，但阻垢剂只在一定范围内有效，如LSI： 01.8之间，超过1.8需要将 LSI值调整到1.8以内加入阻垢剂才会有效。c. 采用离子交换、化学沉淀、吸附等方式去除结垢因子。4. 根据结垢因素计算系统回收率以二氧化硅为例：如原水中二氧化硅的浓度为50mg/L,其反渗透系统的浓缩倍率只有2倍，即回收率为 50%时，浓水侧的二氧化硅就会达到100mg/L的饱和溶解度；若原水经过处理后二氧化硅的浓度为20mg/L，其反渗透的浓缩倍率可达到5
9、倍，即回 收率为80%时，浓水侧的二氧化硅才会达到100mg/L的饱和溶解度；5. 针对结垢因子提高系统回收率由此可见将去除结垢因子（钙、镁、硅）与阻垢剂搭配使用是提高反渗透系统回收率的有 效方法。钙和镁可利用离子交换软化出去，但带来非常大的再生药品消耗。针对硬度高的反渗透 浓水，通常情况下合适的处理工艺还是利用添加药剂（氢氧化钠或石灰），提高水的pH值， 使钙和镁形成碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁3.1.2渗透压对回收率的影响渗透压指的是驱使水透过RO膜的驱动压力。RO浓水的回收率是RO进水的含盐量和浓水中允许的含盐量决定。也就是说，如果 RO浓水中溶解性盐TDS是5000ppm,由另外一个RO浓
10、缩后能到10,000mg/l,或者1%, 这时渗透压大约为1000psi。为了确定可以浓缩到的浓度，必须对进水进行具体的分析，然后用计算软件确定另一个 RO系统需要的驱动压力和可以达到的回收率。一些水要求达到和传统苦咸水”系统一样的 400psi设计压力，一些要求压力高达600-1200psi。1200psi的RO通常用在海水淡化上, 是市场上压力最高的RO。由此可见进水含盐量和渗透压有着密不可分的关系，由于RO膜元件在承受压力上并非 无限，因此RO系统的回收率也不可以无限升高。一般常见的海水淡化系统通常将TDS:30000mg/L左右的海水浓缩成为 TDS为60000mg/L左右的浓海水。3
11、.1.3 RO系统回收率的确定1. 通过化学沉淀的方式，去除结垢因子，使其不成为制约RO回收率的因素，如钙 40mg/L，镁 40mg/L，硅 v10mg/L。2. 由于系统的进水TDS约为6857.1mg/L，参照普通苦咸水处理系统，和长期稳定运 行的海水淡化系统，其回收率可设计为75%,即浓缩约4倍。3.1.4膜元件种类的选择由于进水的TDS约为6857.1mg/L,通过计算450psi（30bar）耐压等级的苦咸水膜元件 即可满足其使用要求，采用一级低压RO系统。3.2工艺流程选择根据设计原则，选择化学加药软化+TMF管式微滤膜+ 一级RO系统的处理工艺，以 下是系统的工艺流程框图。图1
12、回收系统流程框图3.3系统工艺简述从主系统的反渗透浓水作为进水，直接进入反应槽，在反应槽1内添加石灰或氢氧化 钠（具体药剂种类和投加剂量应通过中试确定），另外需添加镁盐（如果中试表明废水中的现有 镁离子浓度不足以吸附降低二氧化硅浓度），此外还需要添加一定量次氯酸钠用于抑制微生 物滋生;在反应槽2内添加碳酸钠溶液（如果使用石灰软化的话），必要时还需要添加氢氧化钠 以维持合理pH值。反应槽分别进行搅拌和pH监控，使水中的钙镁等硬度成分形成沉淀。 经过反应后的水溢流到管式微滤膜的浓缩槽内，用循环泵输送到管式膜进行固液分离。此时 大流量的水在废水浓缩槽和管式膜之间循环，而部分膜透过水（等同于输入的水量）进入中间 色水槽短期贮存，然后送往回收反渗透系统。在反渗透系统内做进一步的脱盐处理，该反渗 透产水送往现有主系统的过滤水箱，作为过滤水使用，而回收反渗透的浓水则和主系统内其 他排水一起排放处理。同时，管式膜还产生少量的浓缩液（污泥），需要送往污泥脱水系统， 经过板框压滤机脱水之后，脱水泥饼委外处理或直接填埋，脱离水则回流到系统前端再次处 理。考虑到待回用的废水可能含有一定的TOC，在此基础上需要活性炭过滤器将TOC降低 到一定程度，避免造成回收反渗透的污堵，但若进水TO
