RO浓水项目MCR设计方案.docx
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RO浓水项目MCR设计方案
RO 浓水处理项目
方案书
中恒意美环境工程技术有限公司
2012-4-16
第一章RO 浓水项目概述......................................................................................................... 1
1.1
1.2
1.3
1.4
第二章
2.1
2.2
2.3
2.4
项目介绍...................................................................................................................... 1
设计原则...................................................................................................................... 1
设计依据...................................................................................................................... 1
设计范围...................................................................................................................... 1
工程规模及处理程度.................................................................................................. 3
污水量预测..................................................................................................................3
工程规模确定..............................................................................................................3
进水水质...................................................................................................................... 3
出水水质...................................................................................................................... 5
第三章废水处理工艺选择........................................................................................................ 6
3.1
3.2
水质分析...................................................................................................................... 6
RO 浓水处理工艺比较.................................................................................................6
3.1.1国内 RO 浓水处理方式....................................................................................6
3.1.2国外 RO 浓水处理方式....................................................................................6
3.3膜生物反应器(MCR)技术介绍................................................................................9
3.4MCR 工艺设计.............................................................................................................. 11
第四章废水处理工艺设计.................................................................................................... 12
4.1MCR 工艺各部分单体设计......................................................................................12
4.1.1进水提升单元................................................................................................12
4.1.2降硬度处理单元............................................................................................12
4.1.3MCR 生化处理单元.........................................................................................13
4.1.4鼓风系统........................................................................................................16
第五章主要处理构筑物及设备一览表................................................................................ 18
第六章工程造价.................................................................................................................... 20
6.1
6.2
工程一次性投资概算................................................................................................20
工程运行费用估算....................................................................................................21
第七章节能措施.................................................................................................................... 23
第一章RO 浓水项目概述
1.1项目介绍
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(RO)工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RO浓水以及由清洗剂、
阻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RO浓水
处理方法,对保护环境的意义重大。
1.2设计原则
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。
1.3设计依据
1) 《工业水污染物排放标准》(GB 4287-92)
2) 《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)
3) 《建筑结构统一设计标准》(GBJ68-84)
4) 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)
5) 《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
6)业主提供的相关资料
其他相关设计规范
1.4设计范围
工程范围自进水口起,RO 浓水出水至 RO 浓水净化后排水口止,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。
第二章工程规模及处理程度
2.1污水量预测
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/h 和 48m3/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
2.2工程规模确定
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。
2.3进水水质
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
除盐装置
项目
石油类挥发酚氰化物CODPH悬浮物硫化物氨氮
全年最大值3.960.330.04289.008.25102.000.1976.00
全年最小值0.010.010.0041.306.0312.000.000.10
全年平均值0.620.050.0193.677.1556.840.028.43
离子交换树脂装置的排水水质如下:
表2离子交换排水水质
单位:
mg/l
离子交换
项目
石油类挥发酚氰化物CODPH悬浮物硫化物氨氮
全年最大值8.610.140.01230.008.8774.000.0519.02
全年最小值0.010.000.0148.106.348.000.000.05
全年平均值0.460.040.0189.307.5426.810.012.40
通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
离子交换
项目
石油类
全年最大值5.88
挥发酚
0.25
氰化物
0.03
COD
264.59
PH
8.51
悬浮物
90.41
硫化物
0.13
氨氮
52.42
全年最小值0.010.010.0044.116.1610.340.000.08
全年平均值0.550.050.0191.867.3144.410.025.93
为满足日常处理需求,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
设计指标
石油类
0.6
挥发酚
0.05
氰化物
0.01
COD
150.00
PH
7.50
悬浮物
50.00
硫化物
0.02
氨氮
20.00
2.4出水水质
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》
(GB18918-2002)一级 A 的出水要求。
具体水质要求如下:
表5设计出水水质
单位:
mg/l
项目
标准限值
石油类
1
挥发酚
0.5
氰化物
0.5
COD
50.00
PH
6~9
悬浮物
10.00
硫化物
1.0
氨氮
5.00
根据表 4 及表 5 的水质指标,RO 浓水主要处理项目为 COD、SS 及 NH -N。
RO 浓水处理方式
第三章废水处理工艺选择
3.1水质分析
RO 浓水主要包括盐、TDS 和 DOM,DOM 中又包含内分泌干扰物、药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 RO 浓水的处理方式有:
提高回收率、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。
3
有多种,因适用范围和条件的不同,宜采取不同方案。
3.2RO 浓水处理工艺比较
3.1.1国内 RO 浓水处理方式
表6国内 RO 浓水处理方式
处理方式特点和适用范围
RO 浓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,
回流法
回用作生产
用水
资源化利用
蒸馏浓缩
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
RO 浓水净化问题。
由于 RO 浓水中无悬浮物,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。
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 RO 浓水用于制盐,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。
膜蒸馏(MD)技术是一项新技术,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。
3.1.2国外 RO 浓水处理方式
美国饮用水工业调查分析了产水量>95m3/d 的 137 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%,
但易导致结垢现象。
试验表明当体积浓缩因子为 2.5(浓水回流比为 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 87%~
90%。
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
该法是处理浓水最常用的方法,高效价廉,但 RO 浓水中的有害物质及离子
排入地表水
或海水
排人污水处
理系统
深井注入地
下
排入垃圾填
埋场
综合利用
会影响到受纳水体的水生环境或对水源产生污染。
将 RO 浓水排放口设在远
离海岸的地方,会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。
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。
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 RO 浓水混凝、沉淀、过滤处理后一部分排人沙漠深井,另
一部分回流,继续处理。
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。
表8直接或间接排放处理方式
处理方式特点和适用范围
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
资源回收
灌溉用水
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。
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。
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
吸附
生物法
高级
氧化
电化
学法
特点和适用范围
颗粒活性炭预处理主要去除疏水性和可生物降解性的 DOM(减少 80%~90%的 DOM),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。
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 RO 浓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。
臭氧和过氧化氢氧化高效但昂贵;Fenton 试剂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。
电解法可有效去除 RO 浓水中的氨氮、COD 和色度,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RO 浓水
带来的污染,须通过对 RO 浓水中污染物的去除,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 RO 浓水效果
处理
项目
COD
BOD
色度
SS
细菌
方案 1
(常规生化处理)
能有效去除
能有效去除
不能有效去除
去除部分悬浮物
不能有效去除
方案 2
(常规生化处理+过滤)
能有效去除
能有效去除
不能有效去除
能去除绝大部分悬浮物
能去除大部分细菌
方案 3
(MCR)
能有效去除
能有效去除
能有效去除
能去除绝大部分悬浮物
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 1/2~1/5;
➢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);
➢COD、固体及营养物可以在一个单元内去除;
➢高负荷率,可达 2~5KgCOD/m3.d;
➢低污泥产率,为常规方法的 10~30%;
➢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 RO 浓水的硬度进行去除即可。
拟采用加药软化预处理,与 MCR 膜法生物法结合对 RO 浓水进行处理。
3.3膜生物反应器(MCR)技术介绍
3.3.1MCR技术简介
膜生物反应器(MCR)是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COD
及50%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MCR膜组件自身配置了空气曝气系统,用于提供生化所需的需氧以及用于抖动膜
丝,减轻膜污染。
MCR膜组件置于MCR膜区,主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MCR中空纤维膜丝,再汇集于MCR集水管后由清
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,并使出水
达到悬浮物接近于零的优良水质。
同时,MCR中0.1微米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。
MCR因膜的高效截流作用,使微生物完全截流在反应器内,实现了反应器水力停留时间
(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,使运行控制更加灵活稳定。
反应器内的微生物浓度高,
可达3000-5000毫克/升以上,生化效率高,停留时间一般设计在2—10h。
3.3.2MCR运行方式
MCR 工艺出水膜采用 PVDF 膜,膜水通量约为 12-18L/m2.h,膜安装在特制的不锈钢架
上,为一个整体安装、维修护养。
MCR 膜的化学清洗是在 MCR 运行四天(具体时间需根据进
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
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