飲用水處理方案

農村飲水處理方案廣西*縣*村飲用水處理技術方案北京*凈水科技有限公司2014年6月1 項目概況21.1 項目背景21.2 項目概述42 設計基礎52.1 設計原則52.2 設計依據52.3 自來水水量水質53工藝路線83.1 設計思想83.2 工藝流程84 主要技術104.1石英砂過濾技術104.2活性炭過濾技術104.3CMF連續(xù)膜過濾技術（簡稱CMF 技術）115 工藝設計及設備選型145.1 預處理系統145.2 CMF處理系統165.3 深度處理系統185.4 消毒系統185.5 供水系統196 工程投資207 運行費用257.1 計費標準257.2 運行費用261 項目概況1.1 項目背景水是生命之源。為了讓“生命之水”更潔凈安全，崇左市切實把解決全市人民的飲水安全問題作為改善民生的一件大事，從完善規(guī)劃、加強監(jiān)管、加大應急儲備以及消除污染隱患等多方面入手，逐步建立健全崇左市的飲用水安全保障體系。根據監(jiān)測數據顯示，近幾年崇左飲用水源地的水質保護良好，左江沿岸地表水飲用水源水質環(huán)境質量標準達II類標準。崇左市轄區(qū)飲用水源包括江河及水庫水源兩部分，有集中式地表水飲用水源地23個（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)），其中以河流作為集中式飲用水源有19個，以水庫為集中式飲用水源的有4個。大多數地表水飲用水源地地處偏僻，遠離 污染源，飲用水源水質好，左江沿岸的地表水飲用水源水質達到二類標準。2012年，崇左市開展了縣級飲用水水源保護區(qū)劃分工作，目前7個縣（市、區(qū)）的飲用水水源保護區(qū)的劃定工作順利完成。2013年，崇左市還重點開展鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式飲用水水源保護區(qū)劃定工作，目前劃定工作正在按計劃有序推進。在劃定飲用水源保護區(qū)和市級水功能區(qū)的同時，崇左市注重開展日常水質監(jiān)測和水源地專項整治行動，加大水污染防治力度。環(huán)保、水務部門對全市主要水廠取水口以及供水水庫開展經常性水質監(jiān)測，并在左江河段設立有自動化監(jiān)測點。著力清除飲用水源保護區(qū)內的污染隱患，環(huán)保、水務等部門組成聯合檢查組，開展城市河流型集中飲水水源專項整治行動，對違法排污企業(yè)以及非法養(yǎng)殖場進行逐一清理，保障供水安全。表一為地表水環(huán)境質量標準基本項目標準限值，左江水質為II類標準。1.2 項目概述*村位于廣西崇左市*縣昌平鎮(zhèn)東南方向，距左江僅200米左右，現有人口1752人，目前飲用水主要靠村內的自備井，但在枯水期，出水量不能滿足村民的生活用水要求。為了徹底解決*村村民的飲水安全問題，由*縣政府出資，*縣移民局具體負責，籌建*村飲用水處理項目，水源水為左江水，出水水質要求達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）。2 設計基礎2.1 設計原則1、 設計必須符合適用的要求選擇的處理工藝、構筑物（建筑物）型式、主要設備、設計標準和數據等，應最大限度地滿足使用的需要，以保證飲用水處理站功能的實現。2、 設計應符合經濟的要求設計中一方面盡可能采用合理措施降低工程造價，選用質優(yōu)價廉的設備；另一方面又必須保證在工程建成投入使用后，取得最大的經濟效益和使用效果。3、 設計技術應當力求先進和合理設計中必須根據生產的需要和可能，在經濟合理的原則下，盡可能采用先進技術。在機械化、自動化與儀表化程度方面，要從實際出發(fā)，根據需要和可能及設備的供應情況，妥善確定。2.2 設計依據1、甲方提供的基礎設計資料；2、生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）；3、地表水環(huán)境質量標準（GB3838-2002）；4、建設項目環(huán)境保護管理條例（1998年）；5、工程設計收費標準。2.3 自來水水量水質*村目前居民人數為1752人，考慮到以后村莊的發(fā)展及村民人數的增加，飲用水處理站設計人口按2000人計算；用水定額可按農村最高日用水量100L/(人.日)計算，飲用水處理站自身用水量按4m3計算，則*村飲用水處理站處理規(guī)模為204m3/d。處理設備處理規(guī)模：Q=204m3/d =12.75m3/h，取13m3/h，每天工作16小時。原水進水量：13.7m3/h凈水產水量：13m3/h設計原水回收率：95%處理系統出水水質滿足生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）：表2 水質常規(guī)指標及限制表2（續(xù)）3工藝路線3.1 設計思想由于水源為江河水，水中含有一定的泥沙以及少量懸浮物、膠體、微生物等，因此我們在進水口投加次氯酸鈉，可以殺死水中的微生物，防止微生物在石英砂過濾器和活性炭過濾器中滋生，形成板結，也可防止微生物污染超濾膜；通過石英砂過濾器除去少量懸浮物，利用活性炭過濾器除去微量COD、色度、異味等；通過超濾膜，對水中的膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細菌、大分子有機物作進一步處理；為了保證出水水質，在超濾膜后加設后置活性炭，進一步去除水中的異味，改善口感，保證出水水質；在產水進入產水池前投加次氯酸鈉，進一步去除水中殘余的細菌、病毒，同時保證供水含有一定的余氯量。因此，自來水處理工藝歸納起來為：消毒+石英砂過濾+活性炭過濾+5m保安過濾器+CMF連續(xù)膜過濾+活性炭過濾+5m保安過濾器+消毒。3.2 工藝流程圖1 飲用水制取工藝流程圖工藝流程說明如下：江河水經取水泵加壓后流入原水水池，在進入水池前與計量泵加入的次氯酸鈉通過管道混合器混合反應，實現殺菌消毒；原水泵從原水水池取水加壓經石英砂過濾器、活性炭過濾器后流入保安過濾器，實現逐級過濾；當石英砂過濾器、活性炭過濾器進出水壓差較大時，啟動兩臺原水泵對其進行反沖洗，恢復其正常過濾功能。保安過濾器出水經CMF超濾膜組過濾后進入后置活性炭實現進一步脫色、除異味的深度處理，出水經保安過濾器后與計量泵加入的次氯酸鈉通過管道混合器混合反應，在產水水池內實現殺菌消毒，并保持水中含有一定的余氯。變頻供水泵組從產水水池取水向用戶管網提供凈水，并實現恒壓控制。4 主要技術4.1石英砂過濾技術過濾一般是指以石英砂、無煙煤等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質，從而使水獲得澄清的工藝過程。過濾的作用，主要是去除水中的懸浮或膠態(tài)雜質，特別是能有效地去除沉淀技術不能去除的微小粒子和細菌等，BOD5和COD等也有某種程度的去除效果。石英砂過濾器主要由以下部分構成：(1)過濾器體；(2)配套管線和閥門。其中過濾器體又包括筒體；布水組件；支撐組件；反洗水管；濾料；排氣閥(外置)等。濾料的選擇依據：(1)濾料必須有足夠的機械強度，以免在反沖洗過程中很快地磨損和破碎；(2)濾料的化學穩(wěn)定性要好；(3)濾料不應含有對人體健康有害及有毒物質，不應含有對生產有害、影響生產的物質；(4)濾料的選擇，應盡量采用吸附能力、截污能力大、產水量高、出水水質好的濾料。濾料的粒徑的大小和過濾精度相關，通常為0.8mm1.0mm。 過濾器的反洗，主要是指過濾器在使用一定周期后，其濾料表層截留或顆粒的外表面吸附一定數量的雜物或污漬，這樣過濾器的性能出現劣化，主要表征：過濾器的正常濾后水質變差，進水和出水管道的壓力差增大，同時，單臺過濾器的流量降低。反沖洗的原理：水流逆向通過濾料層，使濾層膨脹、懸浮，借水流剪切力和顆粒碰撞摩擦力清洗濾料層并將濾層內污物排出。4.2活性炭過濾技術活性炭過濾器是一種內裝優(yōu)質活性炭的壓力容器。功能：在水質預處理系統中，活性炭過濾器能夠吸附從前級泄漏過來的小分子有機物等污染性物質，對水中異味、膠體及色素、重金屬離子、COD等有較明顯的吸附去除作用?；钚蕴窟^濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧管能團，使通過炭床的水中之有機污染物被活性炭有效地吸附。活性炭過濾器是一種較常用的水處理設備，作為超濾膜處理系統的前處理可有效減緩后繼超濾膜的污染，減少了膜清洗的次數，降低了運行費用，同時也延長了膜使用壽命。影響活性炭過濾器吸附效果和使用壽命的主要因素有：污染物的種類和濃度、水流在過濾材料中的滯留時間。實際選用時，要根據污染物種類、濃度和處理水量等條件，確定過濾器形式和活性炭種類。4.3CMF連續(xù)膜過濾技術（簡稱CMF 技術）4.3.1 過濾原理CMF連續(xù)膜過濾技術核心設備是超濾膜組。超濾是一種與膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的的凈化、分離和濃縮的目的。參見下圖。圖2 超濾膜過濾示意圖原液一般指需要凈化、分離或濃縮的溶液，透過液指原液中透過超濾膜而被濾除大分子溶質的那部分液體，濃縮液則是原液中因分離出透過液而剩余的高濃度溶液。在凈化水工程中，原液是指原水進水，透過液即為凈化水，濃縮液則是排放的廢水。4.3.2 CMF系統CMF連續(xù)膜過濾系統（簡稱CMF系統）做為一種超濾工藝，是專為自來水、地下水、地表水的除濁澄清凈化、污水深度處理、RO系統的預處理以及一些特殊的分離工藝而設計，廣泛應用在優(yōu)質給水、供水、回用水工程中。隨著社會的進步、科技的發(fā)展，人們對飲用水水質要求也不斷提高，城市飲用水凈化工藝也隨之不斷發(fā)展和完善，從20世紀初的第一代城市飲用水凈化工藝到20世紀70年代的第二代飲用水凈化工藝（深度處理），城市飲用水的水質不斷提升。但是目前普遍應用的第二代工藝不能有效殺滅和控制飲用水中的有害微生物，如賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲、劍水蚤、藍綠藻等，出廠水在輸送和貯存過程中出現微生物增殖現象，從而導致飲用水的生物安全性降低，重大的生物安全問題成為城市飲用水安全新的威脅，而這一系列的生物安全性問題使得以超濾為核心技術的飲用水凈化工藝逐漸成為第三代城市飲用水凈化工藝。近30年來膜分離技術在食品、釀造、醫(yī)藥、環(huán)保等領域，以其操作方便、設備緊湊、安全性高、分理效果好等優(yōu)點，迅速發(fā)展為實用化的高新技術。從下圖可以看出，微濾膜、納濾膜和超濾膜都可用于城市飲用水處理。其中，微濾膜孔徑較大，不能充分截留去除病毒和細菌；納濾膜和超濾膜的孔徑均小于水中的病毒、細菌、原生動物、藻類等致病微生物，能將水中的微生物幾乎全部去除，是最有效的去除水中微生物的方法，而考慮到運行成本和投資等因素，通常選用膜通量更大的超濾膜做為城市飲用水處理單元。超濾膜本身能去除部分的天然大分子有機物。圖3 膜過濾圖譜其主要優(yōu)點如下：(1).對原水水質要求低：在給水中通常要求進水進行簡單絮凝沉淀后，水質中顆粒粒徑小于0.2微米即可進入CMF系統； (2).安全性高，濾后水質穩(wěn)定：由于膜孔徑僅有0.10.4微米，可有效去除懸浮物和細菌，而不受進水水質影響； (3).采用高抗污染的聚偏氟乙烯（PVDF）膜材料，耐氧化，易清洗，使用壽命長； (4).系統控制自動化程度高，操作簡單，有效減輕勞動強度； (5).結構緊湊、占地?。?(6).模塊化組合設計適用于各種規(guī)模的水處理； (7).設備投資和運行費用低廉；4.3.3 CMF系統工藝流程圖4 CMF系統工藝流程圖5 工藝設計及設備選型5.1 預處理系統（1）原水水池工藝參數容 積：9m3材 質：鋼筋混凝土停留時間：30min數 量：1座備 注：由甲方負責，內置兩套液位計，一套控制取水泵，一套控制原水泵。（2）原水泵原水水池后設置原水泵，以確保后續(xù)工藝所要求的穩(wěn)定的水壓和水量工藝參數型 號：CHL12-40流 量：14m3/h揚 程：35mH2O 電機功率：2.2KW數 量：2臺，1用1備（3）石英砂過濾石英砂過濾器主要是去除水中的懸浮物或膠態(tài)雜質，特別是能有效地去除沉淀技術不能去除的微小粒子和細菌等，BOD5和COD等也有某種程度的去除效果。配備閥門組，對石英砂過濾器的過濾、反洗、正洗等狀態(tài)實現控制。工藝參數處理水量：6.9m3/h主體尺寸：1000濾 速：8.79m/h反洗強度：12L/(m2.s)反洗方式：水反沖洗反洗時間：5-8min數 量：1臺（4）活性炭過濾活性炭過濾器主要是去除水中的微量COD、膠體以及色度等，為后續(xù)的超濾膜處理做準備。配備閥門組，對活性炭過濾器的運行、反洗、正洗等狀態(tài)實現控制。工藝參數處理水量：13.7m3/h主體尺寸：1200濾 速：12.1m/h數 量：1臺反洗強度：8L/(m2.s)反洗方式：水反沖洗反洗時間：4-6min（5） 保安過濾器保安過濾器的主要作用是防止上道工序有漏泄，將部分微粒帶到超濾膜組中，對超濾膜造成損傷，保護超濾膜的正常長期運行。保安過濾器因此也稱精密過濾器。它采用成形濾材用以去除粒徑微細的顆粒，并設置在壓力過濾器之后，以除去5m以上的細小微粒，進一步降低濁度，來滿足后續(xù)工序對進水的要求。經過保安過濾器，系統進水水質濁度1.0，SDI4（SDI指數亦稱污染指數，專門用來表征反滲透低濁度進水水質的指數）。保安過濾器的技術特點：1、保安過濾器的結構滿足快速更換濾元的要求。2、進入保安過濾器的水管上應設排放閥。3、保安過濾器濾元過濾精度應為5m。4、保安過濾器的結構材質為不銹鋼。工藝參數材 質：304不銹鋼過濾精度：5m流 量：13.7m3/h濾 芯 量：19支40”芯主體尺寸：4001000mm數 量：1臺5.2 CMF處理系統CMF 裝置選用的超濾膜元件是北京*科技股份有限公司生產的聚偏氟乙烯中空纖維膜（PVDF），該膜元件具有強度高、耐酸堿、耐細菌腐蝕、耐溫性能好、表面非極性、抗污染能力強、微孔均勻、單位面積通量大等優(yōu)點，且能長期保證產水水質，對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細菌、大分子有機物具有良好的分離能力。主要包括CMF裝置、反洗系統、氣洗系統、藥洗系統。（1） CMF裝置工藝參數處理水量：13.7m3/h產 水 量：13m3/h產 水 率：95%膜 材 料：PVDF膜 通 量：80 L/ m2.h膜 孔 徑：0.04mm膜組件類型：OWUF-160組件膜面積：40m2/支膜組件數：4支數 量：1組（2） 反洗泵型 號：CHL20-20流 量：20m3/h揚 程：22mH2O 電機功率：2.2KW數 量：1臺（3） 風機風 量：0.42Nm3/min排氣壓力：0.1MPa 電機功率：4KW數 量：1臺（4） 膜清洗裝置清洗水箱容 積：1.5m3設備尺寸：11701590mm設備材質：PE數 量：1臺清洗水泵型 號：SZ50-32-125流 量：12.8m3/h揚 程：20mH2O 電機功率：3KW數 量：1臺精密過濾器材 質：304不銹鋼過濾精度：5m流 量：12.8m3/h濾 芯 量：15支40”芯主體尺寸：3501000mm數 量：1臺5.3 深度處理系統（1）后置活性炭過濾后置活性炭過濾器主要是去除水中剩余異味，改善出水口感。工藝參數處理水量：13m3/h主體尺寸：1000濾 速：16.6m/h數 量：1臺反洗強度：8L/(m2.s)反洗方式：水反沖洗反洗時間：4-6min（2） 保安過濾器保安過濾器的主要作用是防止上道工序有漏泄，將部分微粒帶到清水池。工藝參數材 質：304不銹鋼過濾精度：5m流 量：13m3/h濾 芯 量：19支40”芯主體尺寸：4001000mm數 量：1臺5.4 消毒系統在原水池和產水池的進水口處分別投加次氯酸鈉消毒液，以殺死水中殘余的細菌、病菌，同時可保證水中有一定的余氯量，保證飲用水在輸送過程無細菌、病菌的滋生。工藝參數次氯酸鈉投加計量泵型 號：P036投 加 量：1L/h壓 力：7.6bar功 率：22W數 量：2臺投藥桶容 積：200L設備尺寸：5201070mm 材 質：PE數 量：2臺管道混合器設備尺寸：65650mm 材 質：UPVC數 量：2臺5.5 供水系統出水經消毒后進入儲水池，用變頻給水泵將水泵至各村民用水點。工藝參數產水水池容 積：150m3設備材質：鋼砼數 量：1座備注：由甲方負責，內置兩套液位計，一套控制原水泵，一套控制變頻給水泵。變頻水泵流 量：35m3/h揚 程：44mH2O 電機功率：7.5KW數 量：2臺備 注：待定設備，根據現場實際調整6 工程投資6.1 設備費用序號設備名稱設備規(guī)格數量單位材質1預處理處理水量：13.7m3/h1套1.1.原水水池9m31座鋼砼1.1.1排污球閥DN501支UPVC1.1.2液位計2臺1.2原水泵型號：CHL12-402臺Q=14m3/hH=35mN=2.2KW1.2.1進水球閥DN652個UPVC1.2.2出水球閥DN502個UPVC1.2.3止回閥DN502個UPVC1.2.4壓力表1MPa/充油防震式2塊1.3石英砂過濾器2套1.3.1罐體10001950上開6寸口2臺FRP1.3.2控制閥門DN6510個UPVC1.3.3排空球閥DN502個UPVC1.3.4布水器2支1.3.5石英砂規(guī)格：1-2mm1.8噸填充高度：1.0m1.3.6壓力表1MPa/充油防震式4塊1.4活性炭過濾器1套1.4.1罐體12002300上開6寸口1臺FRP1.4.2控制閥門DN655個UPVC1.43排空球閥DN501個UPVC1.4.4布水器1支1.4.5果殼活性炭規(guī)格：1024目0.82噸填充高度：1.0m1.4.6壓力表1MPa/充油防震式2塊1.5保安過濾器1套1.5.1罐體40010001臺SS3041.5.2過濾濾芯40寸5m19支1.5.3壓力表1MPa/充油防震式2塊1.5.4排空球閥DN151個2.CMF處理系統產水量：13m3/h1套設計溫度：252.1CMF裝置1套2.1.1膜架1套2.1.2膜組件OWUF-1604支2.1.3濃水流量計范圍：1-10GPM1支2.1.4凈水流量計范圍：10-100GPM1支2.2反洗泵型號：CHL20-201臺Q=20m3/hH=22mN=2.2KW2.2.1進水球閥DN801個UPVC2.2.2出水球閥DN651個UPVC2.2.3止回閥DN652個UPVC2.1.4.壓力表1MPa/充油防震式1塊2.3風機型號：1臺Q=0.42m3/minP=0.1MPaN=4KW2.3.1球閥DN501支UPVC2.3.2止回閥DN501支UPVC2.3.3壓力表1MPa/充油防震式1塊2.3.4電磁閥DN504個2.3.5減壓閥DN501個2.4膜清洗裝置1套2.4.1清洗水箱117015901臺PE2.4.1.1進水球閥DN231個UPVC2.4.1.2出水球閥DN651個UPVC2.4.1.3液位計1臺2.4.2清洗水泵型號：SZ50-32-1251臺Q=12.8m3/hH=20mN=3KW2.4.2.1出水球閥DN501個UPVC2.4.2.2止回閥DN501個UPVC2.4.2.3壓力表1MPa/充油防震式1塊2.4.2.4流量計范圍：10-100GPM1支2.4.3精密過濾器1套2.4.3.1罐體35010001臺SS3042.4.3.2過濾濾芯40寸5m15支2.4.3.3壓力表1MPa/充油防震式2塊2.4.3.4排空球閥DN151個2.4.4電加熱器N=6KW1臺3深度處理系統1套3.1活性炭過濾器1套3.1.1罐體10001950上開6寸口1臺FRP3.1.2控制閥門DN655個UPVC3.1.3排空球閥DN501個UPVC3.1.4布水器1支3.1.5果殼活性炭規(guī)格：1024目0.51噸填充高度：1.0m3.1.6壓力表1MPa/充油防震式2塊3.2保安過濾器1套3.2.1罐體40010001臺SS30