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天津市再生水双膜工艺工程设计与运行分析 文 / 李殿海 （天津中水有限公司总工） 一、简介 2002年底，天津市纪庄子污水回用工程竣工并投入使用，标志着天津市再生水利用开始进入推广应用阶段。随着天津市再生水行业的发展，天津市中心城区现已建成纪庄子、咸阳路、北辰和东郊四座再生水厂，总规模19万m3/日。再生水厂出水主要用于公建和居民冲厕、园林绿化、道路喷洒、洗车、景观水体补充和建筑施工、工业循环冷却和生产用水。天津市中心城区四座再生水厂核心工艺均采用双膜工艺，确保再生水水质满足回用要求。 目前，天津市在建的津南再生水厂、张贵庄再生水厂也采用此种工艺，大规模的应用实例表明，双膜工艺已成为天津市再生水行业普遍认可的一种成熟的处理工艺。 天津再生水处理双膜工艺流程见图1。从流程图中可以看出，一般污水处理厂的出水经过混凝沉淀、膜过滤后进入臭氧接触池，臭氧工艺主要是起到去色、除味的作用，将部分采用反渗透工艺的出水与部分采用微滤/超滤工艺的出水进行勾兑，满足再生水使用的要求。 图1 天津再生水处理双膜工艺流程图 二、双膜工艺的工程设计 1、天津市再生水利用情况 天津中水有限公司主要承建大规模的中水利用，水厂规模最小的4万吨/天，最大的7万吨/天，采用紧靠污水处理厂建设模式，污水厂出水通过再生水厂进行深度处理，天津市中心城区管网规划见图2。目前天津再生水输送主干管网长度大约为300多公里，主要利用方向为：城市杂用水、景观环境用水、工业用水等。其中有一项为供热站用水，是天津再生水利用的一大特色，冬季再生水使用的用户减少，将富余的再生水提供给供热站用以二次管网用水。此外，将再生水经过简单的双膜法处理，直接输送于锅炉用水。 图2 天津市中心城区管网规划图 2、再生水厂的工艺选择 再生水厂工艺选择主要采用污水处理厂污水排放GB/T18918-2002一级A或一级B的标准，目前天津中心城区的4座再生水厂都是采用污水排放GB/T18918-2002一级B标准，津南、张贵庄两座在建再生水厂采用一级A标准。然后根据进、出水水质，选择再生水工艺，出水标准主要采用：《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）、《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）、《城市污水再生利用 景观环境用水水质》（GB/T18921-2002） 3、再生水工艺关键水质指标的确定 通过再生水厂进、出水水质标准的对比，一些指标如嗅、浊度、TDS、溶解氧、总余氯、氯化物、硫酸盐、总硬度、总碱度、二氧化硅、铁、锰指标，在污水排放标准中没有要求，而再生水利用水质标准中却规定了限值，另一些指标满足污水排放一级B标准，但是达不到再生水利用综合标准。综合上述分析，结合天津市污水排放的水质情况，确定再生水工艺要控制的关键性水质指标。 再生水工艺需要控制的水质指标中，如总磷、COD、BOD等可以通过常规处理“絮凝+沉淀+消毒”有效去除，而水中的盐类如TDS、氯化物指标，在污水处理与再生水常规处理工艺中是不能去除的。所以，对于污水厂出水而言，TDS、氯化物指标是再生水处理的关键，需要选择适宜的除盐工艺。 4、反渗透工艺的选择 一般的除盐工艺包括蒸馏、离子交换、电渗析、反渗透，从工程投资、运行费用、操作管理、再生水适用性等方面综合考虑，反渗透除盐工艺既方便再生水厂的运行管理，又能确保再生水水质达标。 5、反渗透预处理工艺——微滤/超滤的选择 目前天津已建成的4座和在建的2座再生水厂的反渗透预处理工艺主要采用微滤/超滤的工艺，形式为正压膜、负压膜或浸没式膜，工艺参数比较见表1。总体而言，负压膜适合规模比较大、土建投资高的项目；正压膜适合规模比较小、土建投资低的项目。 表1 项目 压力式微/超滤工艺 浸没式微/超滤工艺 适用范围 小规模 大规模 驱动力 正压 负压 膜通量 高 较高 直接电耗 高 低 反冲洗水量 少 较多 CIP药剂消耗量 少 较多 反洗耗时 短 短 完整性检测 易 易 维护工作量 少 少 设备投资 高 低 土建投资 低 高 综合运行费用 小规模压力式运行费用高，大规模浸没式运行费用低 微滤或超滤水处理系统的出水的污染指数SDI均小于3，均可作为反渗透较为理想的预处理工艺，根据工程实际情况，选用适宜的处理工艺，一般条件下，规模较大的再生水厂选用浸没式微/超滤，相反，选择压力式微/超滤膜工艺。 三、微/超滤系统运行分析 目前，天津中水公司投入运行的五套微/超滤膜系统分别为：西门子的CMF M10C及S10V、膜天膜CMF及SMF、凯发KRISTAL。五种膜的性能对比见表2。总体而言，负压膜的吨水耗电量较低，大约为正压膜的1/3，但化学清洗中，负压膜的耗药量比正压膜高，大约比正压膜高2/3左右。 表2 五种膜的性能