忠縣生態工業園自來水廠納濾法除原水硫酸根、硬度方案

李 威(武漢市給排水工程設計院有限公司)

忠縣生態工業園自來水廠納濾法除原水硫酸根、硬度方案

李 威
(武漢市給排水工程設計院有限公司)

忠縣生態工業園自來水廠，設計近期規模為1萬m3/d，水源為磨子水庫，進水硫酸根含量按550mg/L，硬度按660 mg/L計，項目采用納濾法去除原水中的硫酸根、硬度。在介紹項目設計方案的基礎上，總結了項目設計特點。

凈水廠；納濾法；硫酸根；硬度

忠縣生態工業園自來水廠的水源為磨子水庫，根據重慶城市供（排）水水質監測網清澤站對磨子水庫監測的結果，監測結果中除硫酸鹽超標外，其他指標均滿足符合《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）基本項目標準值Ⅲ類水體的要求。硫酸鹽超標主要是忠石大堰借水為煤礦的溶洞泉水，和礦物離子含量高有關。磨子水庫原水PH值、硫酸根、總硬度分析見表1，SO42-的濃度在372.27～379.42mg/L，若要達到《地表水環境質量標準》GB3838-2002Ⅲ類水水質標準和《生活飲用水衛生標準》GB 5749—2006標準，超標379.42-250/379.42=34%。

表1 磨子水庫原水PH、硫酸根、總硬度分析表

1.投藥法試驗中遇到的問題

初期考慮采用方法主要為投藥處理法。但進過實驗后發現主要存在如下問題：

（1）進水硫酸根含量為 550mg/L，硬度指標為 660mg/L，指標已超過以前提供的水質資料。

（2）經過一段時間的試驗發現混凝吸附法對硫酸根去除效果較差，去除率低于15%。復鹽沉淀法（鈣礬石工藝）處理效果明顯，在Ca(OH)2投加量到660mg/L，AlCl3·6H2O投加量到 300mg/L，去除率達到 20.7%，但在試驗過程中發現投加Ca(OH)2后原水硬度值大幅增加。

（3）通過對水源地區的水文資料分析，該地區地下水中重碳酸氫鹽含量大，對Ca(OH)2消耗量較大，導致上述工藝對硫酸根去除的試驗效果不明顯，藥耗浪費大。且Ca(OH)2投加需設計360m3的投藥料倉，占地面積大，設備成本高。

（4）加入PAC及AlCl3·6H2O后導致水中氯離子含量增加，若繼續增加投藥量，將超過《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中250mg/L的上限。

考慮到投藥法除硫酸根藥劑消耗巨大，處理已不經濟，我們轉而考察采用納濾法除硫酸根、總硬度的技術經濟可行性。

2.納濾工藝概述

納濾于70年代末在美國出現，是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來，但與反滲透相比，其操作壓力，能耗更低。在歐美國家采用納濾技術處理高鹽高硬度水已十分成熟。

納濾系統處理原理：

源水 →源水泵 →機械過濾器 →活性炭過濾器 →精密過濾器 →高壓泵 →納濾主過濾系統

納濾法工藝主要特點：

1、系統過濾處理效果穩定，技術成熟，對水中雜質離子處理率高。

2、系統參數控制精確，自控設計完善，可根據客戶要求做到完全自控；

3、與投藥處理法相比，不引入其他離子。

目前在國內一些市政水廠已開始使用納濾法處理高鹽水，主要工程實例如下：

1.2005 年陜北某縣開發區4800m3/d市政供水工程設計，采用納濾（NF）技術，凈化淡化其 TDS、NO3-、SO42-、Cr6+超標地下水，分期（1200m3/d）實施后產水達標。

2.太原市自來水公司納濾500m3/h。

3.山西省清徐縣自來水廠納濾30000m3/h。

4.北京市自來水集團三水廠80m3/h

3.納濾工藝除硫酸、硬度技術方案

3.1 設計條件

本工程水廠設計近期規模為1萬 m3/d，進水硫酸根含量按 550mg/L，硬度按660 mg/L計。水溫按15□C估算，納濾工藝制水回收率暫按80%，納濾工藝出水硫酸根含量按10mg/L，硬度按10mg/L計。

3.2 處理規模的確定

由于納濾工藝對硫酸根及硬度去除效率較高，一般情況去除率可以達到90%，為保證整個處理流程經濟合理，僅對部分進水處理，將經納濾膜處理后的水和未處理水在清水池混合稀釋，保證出水水質達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的要求，按硫酸根含量小于250mg/L，硬度小于450mg/L。分別按去除硫酸根及總硬度對處理水量進行計算。

3.2.1 硫酸根處理水量分配計算

10Q1+550Q2=250Q總

Q1+Q2=Q總

Q1：需處理水量，m3/h

計算得到Q1=231.7m3/h，Q2=185.3m3/h

3.2.2 總硬度處理水量分配計算

10Q1+660 Q2=450Q總

Q1+Q2=Q總

Q1、Q2、Q總同上式

計算得到Q1=134.7m3/h，Q2=282.3m3/h

3.2.3 納濾工藝處理規模的確定

根據水量分配計算結果，納濾處理水量按硫酸根工藝確定，考慮到納濾工藝的制水回收率為 80%，為保證出水水質達標，分別比較納濾規模在 250m3/h與300m3/h時，出水硫酸根與總硬度指標。

經計算，處理規模為250m3/h時，混合后出水硫酸根含量不能達標。處理規模為300m3/h時，混合后出水硫酸根含量可以達標。確定納濾法處理規模為300m3/h。3.3納濾處理工藝技術方案

考慮到納濾工藝的水量損失，整個水廠的自用水量在原 8%的基礎上，增加14%，總自用水量比例為22%，水廠引水流量與水處理構筑物設計處理能力按1.22 萬m3/d設計。

納濾處理工藝起點位于濾池出水管，在濾池出水管上采取分流措施，一部分水不經納濾處理直接進入清水池，流量為177m3/h，另一部分水進入納濾車間，流量為300m3/h。在至納濾車間的支管上設置流量調節閥及超聲波流量計控制分水流量，納濾系統出水流量為240m3/h，納濾出水連接至清水池進水管上，與不經納濾處理的水混合，濾池至清水池。

4.納濾工藝工程建設費用及成本

納濾法主要處理設備有清水泵、細砂過濾器、過濾升壓泵、5μm保安過濾器、高壓泵、納濾裝置、納濾膜、阻垢劑加藥裝置、還原劑加藥裝置、化學清洗裝置、電氣系統及控制系統。設備按近期規模配置，預留二期設備基礎，主要建構筑物有納濾處理車間，調節水池及設備基礎，工程建設費607.5萬元。

初步測算，本項目噸水處理成本0.74元/m3，該運行費用是按最不利的運行工況考慮的，如精心維護，其運行成本甚至更低。

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1007-6344（2016）06-0104-01