双膜法中水回用装置考察报告

1、双膜法中水回用装置考察报告4月 27到 28日，按公司安排，给排水车间××和××分别对华 电集团包头电厂、 神华集团包头化工分公司以及达拉特旗新奥能源公 司的中水回用项目进行了调研和考察， 了解了这三家企业中水回用装 置的工艺、设备及运行情况。非常有趣的是，虽然都是双膜法，但三 家企业的工艺路线并不完全相同，有成功的，也有不成功的，即使成 功的也有缺陷和不足， 为我们提供了非常好的工艺和设备比较的范例。1 华电集团包头河西电厂华电集团包头河西电厂中国华电集团旗下的 2× 600MW 水冷机组 电厂， 2006 年动工兴建， 2008 年建成投产

2、，其中水处理装置，包括 中水系统、 锅炉补给水系统、 凝结水精制系统以及循环水深度处理系 统均由华电工程集团有限公司水处理分公司提供工艺设计和设备成 套。该电厂循环冷却水来自包钢污水处理厂和包头南郊污水处理厂经 过处理的污水，水量为 2500m3/h ，污水处理厂来水经过 8 个生物滤 池（ BAF）进行生化处理，除去来水中的大部分 COD和氨氮，再添加 软化剂（石灰）、絮凝剂（聚合硫酸铁） 和助凝剂（ PAM）进入两台机 械澄清池， 在机械澄清池中， 水中的碳酸根和硫酸根离子沉淀下来并 通过刮泥机刮泥排出， 机械沉淀池上清液分别进入 8个 V型滤池经过 石英砂过滤去除悬浮物， 降低浊度后送到

3、循环水系统。 电厂将这套系 统称为中水回用系统， 即市政中水回用系统， 和我们所说的中水回用 概念不完全相同。 由于用户主要是电厂循环水系统， 在这套系统中对 市政中水的处理主要是用生物滤池处理来水中的 COD、BOD 和氨氮， 用加石灰软化工艺降低来水中的硬度。 经过处理后的出水水质指标见 下表：V 型滤池出水水质报告浊度DDpHJD 全NH3-NCOD总磷余氯氯离子BOD5YDNTUUS/cm25mmol/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmmol/L78520 0.320.34021707.191.602.7014.890.780.023502.06.80.7572080

4、7.432.100.2049.940.130.013356.80.65519247.482.400.20118.370.130.02335/5.60.83121507.901.200.0019.010.140.003900.006.20.49620208.081.400.00/0.170.00350/5.30.54220907.872.200.0015.260.200.033656.20.60120507.921.60.2250.280.0136506.40.70419757.721.800.1045.440.290.02385/5.800.64520407.311.500.0049.652.

5、950.02390/6.20虽然我们没有看到进水的水质报告，从上面的报告可以看出COD、氨氮、 BOD都比较低，说明生物滤池的处理效果很好，而硬 度依然有 6mmol/L ，折合碳酸钙计算为 600mg/L，对石灰软化处理 工艺来说，正常出水硬度应该在小于 500mg/L，这个结果说明该石 灰系统运行还有待改进。据该电厂孙工介绍，该系统自投用以来基 本运行正常，但石灰系统运行时常出问题，主要是石灰乳槽出口容 易堵塞，石灰泵采用的泥浆泵，也出现过堵塞的情况。下面是生物 滤池、石灰系统、机械澄清及 V 型滤池的部分图片河西电厂设计的循环水采用的是品质很差的市政中水，因此机 组的凝汽器换热管材质没有

6、采用常用的铜管，而是采用了抗腐蚀能 力更强的尿素级 316L 管材，因此其循环水浓缩倍数控制在 45 倍运 行，循环水的排污量为 400m3/h ，为了回收这部分排污水，电厂同 时建设了循环水深度处理装置对这部分污水进行深度处理，这套深 度处理装置和我们说的中水回用的概念比较接近。这套循环水排污水深度处理装置的工艺流程是：循环水排污水 进入污水收集池，通过 3 台自吸式超滤给水泵分别送入 3 套以色列 amiad自清洗过滤器，自清洗过滤器出水分别进入 3 套浸没式超滤 水池，超滤膜采用的是日本旭化成公司的外压式中空纤维膜，膜内 侧通过抽真空的方式将水通过超滤膜过滤，过滤后的产水进入超滤 水池，

7、自清洗过滤器过滤精度为 100 m，每套超滤装置设计处理能 力为 150 m3/h，超滤给水泵出口分别添加碱调节 PH，加絮凝剂降低 浊度，加氧化剂杀菌；超滤水池中的清水通过自吸式提升泵通过母 管分别送到 3 套反渗透装置进行除盐， 3套反渗透设计能力为 100 m3/h ，反渗透膜采用的是 GE公司的特殊分离膜，反渗透装置进口 分别添加阻垢剂和还原剂，防止反渗透膜的结垢和氧化，阻垢剂采 用的是大连栗田的产品。反渗透产水送到脱盐水作为脱盐水装置的 进水进行深度除盐，多余部分作为工厂用水送到工厂水管网。据电厂孙工介绍，该系统基本处于无人自守状态，系统的维护 比较简单，每周对超滤系统进行一次短时间

8、的碱洗，每年对超滤系 统进行两次深度的酸碱清洗。反渗透装置每 3 个月进行一次化学清 洗。该系统自投用以来，已经正常运行了 4 年，没有更换过超滤膜 和反渗透膜，目前超滤和反渗透各项指标都处于正常水平，电厂有 信心继续运行两年，超过一般膜的设计寿命。下表是该系统今年一 季度进水的水质指标。系统进水指标浊度硬度电导率氯离子pH 值悬浮物化学耗氧量ZDYDDDCL-25（SS）（COD）NTUmmol/Ls/cmmg/Lmg/Lmg/L697010022.625.2851018007.663073.8613.721.2858018507.832098.1217.228.5936018607.593

9、572.3922.129.2868018707.692436.6617.830.8892019108.1420243.711.334.41026022557.4311174.312.828940021556.419203.42430.2967021607.943584.9614.431.41009022307.542673.5815.130.61045023357.5521196.0210.727892021507.5532177.249.324849018907.2913108.24从上表可以看出，系统进水水质非常恶劣， 其中电导达到 8000 s/cm 以上，高的达到 10000 s/cm

10、，硬度达到 20003000mg/L，氯离 子浓度 2000 mg/L 左右， COD平均也大于 100 mg/L，这个数据超过了我 们的想象，这么差的水质没有经过任何预处理就进入超滤反渗透系 统是我们没有想到的，这样的水质对浸没式超滤膜可能还不构成威 胁，但对反渗透膜来说，结垢的可能性非常大，那么对 GE公司的特 殊分离膜的性能及阻垢剂的性能要求非常高。我们考察的时候，电厂一台机组正在检修，由于只有一台机组运 行，蒸发量减少，循环水的排污水水质要好于上表中的一季度运行 水质指标，下面的表是我们根据当班巡行记录总结出来的运行数据超滤装置运行指标：进水流量M3/h进水浊度 NTU进水余氯Mg/L

11、出水流量M3/h出水浊度 NTU出水压力 Mpa1902.241.01700.01-0.0351862.93169.70.01-0.0311813.081.0201.70.01-0.0361892.83186.30.01-0.0321892.761.0185.20.01-0.0301812.67177.10.01-0.032从上表可以看出，尽管进水水质恶劣，浸没式超滤处理的效果依 然很好，出水浊度达到 0.01NTU。反渗透运行指标：进水 流量进水 电导进水 ORP进水 压力段间 压力浓水 压力产水 电导产水 流量浓水 流量脱盐率回收率M3/hs/cmmvMpaMpaMpa s/cmM3/hM

12、3/h%10547691751.140.960.903796449915610649361811.140.960.903756349905610841721571.140.960.903686150905510443762041.150.970.913506049915510037723771.150.970.913435949915410537704111.160.980.913325949915510536861581.160.980.923225850915410267361611.160.980.9132356509553从上表可以看出，反渗透进水电导有波动，电导在 40005000

13、s/cm之间，出水电导 350s/cm 左右，脱盐率 90%，回收率 55%，由于没有硬度参数，我们对比前面的数据大概可以估算进水的 硬度 1600mg/L左右, 也就是说 GE的特殊分离膜能抗住 1600mg/L的 硬度，我们再根据上表可以推算出浓水的电导大概为11500s/cm，浓水硬度达到 3810mg/L, 超过了我公司现有反渗透装置的浓 水指标。面图片是该电厂循环水深度处理系统的部分照片2 神华集团包头化工分公司 神华集团包头化工分公司是神华集团投资兴建的年产 180 万吨 甲醇， 60万吨烃类产品的大型煤制烯烃项目。该项目的中水回用装 置包含在公用工程中，总体工程由北京朗新明环保科

14、技有限公司总 包，其中超滤和反渗透装置由北京新源国能工程技术有限公司分 包，设计能力为 1400m3/h 。中水装置来水主要包括循环水排污水、 污水处理厂合格的排放水、汽包排污水，原水净化水厂来的排泥废 水等。污水处厂来水在出污水处理厂前经过生物滤池进行深度生化 处理，合格的水质才能排到中水系统回收水池，不合格的废水返回 到污水处理厂进一步处理，以保证进中水处理装置的水质达到中水 处理装置要求。由于时间关系，我们没能看到生物滤池的运行情 况。根据该厂带班班长的介绍以及我们看到的情况，中水处理装置 的主要流程为：循环水排污水、汽包排污水、净化水厂排泥水以及 污水处理厂合格排放水全部进入回收水池，

15、通过回收水泵送到石灰 处理装置进行软化处理，软化过程在高密度澄清池中进行，除了添 加石灰外，还添加了助凝剂 PAM，没有加絮凝剂，据带班班长介 绍，以前加过絮凝剂，但发现加絮凝剂的效果并不明显，后来就停 止加絮凝剂。中水在高密度澄清池中与石灰反应，水中的碳酸根和 硫酸根离子以钙盐的形式沉淀下来被刮泥机刮走排出，挂出的污泥 送到污水处理厂污泥处理系统处理，高密度澄清池的上清液自流入 中和水池，中和水池中加酸调节 PH值到 78，再溢流进入 V 型滤池 经过石英砂过滤去除悬浮物和浊度， V 型滤池出水进入溢流进入清 水池作为超滤装置的水源。清水泵将清水池清水 8 套超滤装置处理，每套超滤装置前有一

16、台自 清洗过滤器，过滤精度为 100m，每套超滤装置设计能力为 180 m3/h，超滤产水进入超滤产水罐作为反渗透水源。超滤选用的是欧 美公司的 8 吋超滤膜，采用全流过滤模式，超滤进水浊度 0.18NTU，出水控制在 0.02NTU。超滤水泵将超滤产水提升送到 6 套 反渗透装置进行脱盐处理，反渗透选用的是海德能的反渗透膜，每 套装置处理能力为 220 m3/h，处理后的水没有进一步除盐，而是全 部送到循环水系统作为循环水的补充水。根据带班班长介绍，这套系统自投用以来，已经运行了一年多 时间，系统没有出现过大的问题。超滤和反渗透膜完全按照设计规 范进行清洗，清洗的次数不多，没有出现压差大幅升

17、高现象。系统 主要的问题还是在石灰处理装置上，该长石灰料仓安装在厂房外 面，石灰通过刮片喂料机、螺旋计量输送机、螺旋投加器等设备投 加到石灰乳池配石灰乳，由于环节太多，干石粉输送过程中经常出 现堵塞现象，需要人工进行清理，和包头河西电厂的石灰投加系统 不同的是，该厂没有采用河西电厂的泥浆输送泵，而是采用螺杆输 送泵，很少出现泵堵塞的现象。下图为该公司中水回用系统的部分 照片。-由于我们到该厂的时候接近下班时间，该厂系统运行数据没有 收集到，我们只能根据现场拍到的照片对该系统的运行情况做个大 概的分析。预处理装置运行数据进水水进水浊沉淀池出沉淀池出中和池出V 型滤池V 型滤池量度水浊度水 PH

18、值水 PH 值出水浊度出水电导M3/hNTUNTUNTUs/cm13324.712.959.337.210.181878从上面的数据可以看出，神华公司中水处理系统进水水质较 好，浊度稍高为 4.71 ，经过石灰系统预处理后，浊度降低 0.18 ，可 惜没有硬度的数据，无法知道硬度的处理效果，但从出水电导看， 出水硬度不会太高，说明进水水质较好，比我公司的中水水质要好 很多。超滤装置运行数据进水总管流量进水浊度进水总管压力出水总管压力出水浊度m3/hNTUMpaMpaNTU11300.180.230.070.02从上面数据可以看出，超滤处理效果较好，但进水压力大，进出口压差达到 0.16Mpa，

19、说明超滤系统运行情况不太好。反渗透装置运行数据进水水量M3/h进水电导 s/cm产水量M3/h浓水量M3/h出水电 导除盐率%回收率%2111878140706097.3661981878128604797.5642131878138696596.5642111878140675297.266从上面的数据可以看出，反渗透装置除盐率较高，达到平均达到 97%，这个数据和我公司现在的反渗透运行数据差不多，但收率只 有 65%，按照进水水质，收率可以再高一些。3 新奥新能源公司新奥新能源公司是新奥集团投资建设的年产 60 万吨甲醇装置， 和我公司一样，气化装置采用德士古水煤浆汽化炉。该公司的中水 系

20、统水源主要包括循环水排污水、脱盐水浓盐水和汽包排污水，而 污水处理出水没有进入污水处理系统。该中水回用装置由华电工程 集团公司水处理分公司承建。工艺流程为：循环水排污水、脱盐水 浓盐水、汽包排污水进入集水池，集水池泵将收集的废水送到两套 机械加速澄清池进行澄清，澄清池上清液溢流至砂虑池过滤除去悬 浮物和浊度后进入清水池，机械加速澄清池出口浊度设计值为 3NTU，清水池水泵将清水经自清洗过滤器送到超滤装置，砂虑池出 口浊度设计值为 1NTU。超滤装置采用的是错流过滤模式进行过滤， 两套超滤装置设计规模均为 240 m3/h。超滤产水经超滤产水泵送到 反渗透装置除盐，反渗透装置设计能力为 2 套

21、240 m3/h 。反渗透装 置产水电导为 200 s/cm 左右，产水全部送到脱盐水装置作为 脱盐水进水进行进一步除盐生产脱盐水。我们到达新奥的时候，新奥公司正在检修，公司人员很忙，我 们没能进入生产车间。我们和该公司的技术人员进行了交流，了解 了新奥中水回用装置的运行情况和存在的问题。他们介绍，这套系 统建成投用已经有一年多时间，总提运行情况不好，总的情况是超 滤进出口压差大，需要频繁清洗；防渗透有结垢现象段间压差上升 快，化学清洗频繁，而且反渗透膜已经进行了部分更换。究其原 因，他们也认为是前面预处理太过简单，预处理做得不好引起的， 新奥也计划对中水处理装置进行改造，而且计划将污水处理装

22、置出 水引入中水处理装置。通过对三家中水装置的调研和考察，我们对双膜法工艺有了大 概的了解。虽然同样是采用双膜工艺，但三家工艺流程各不相同。 河西电厂的循环水深度处理装置处理的水质最差，表现在高电导、 高硬度、高悬浮物和高浊度，而恰恰是这么差的水质却没有采用前 端预处理，而是直接进入超滤反渗透进行处理，而且运行效果相当 好，设备都没有出现过大的问题。与其他两家工艺最大的区别除了 没有预处理外，超滤装置采用不是管式超滤膜，而是采用日本旭化 成浸没式超滤膜，反渗透采用的是 GE的特殊分离膜，浸没式超滤膜 的抗污染能力强是得到公认的，但 GE的特殊分离膜的抗污染性能有 待我们进一步去认识。神华集团中水回用系统可以说是一种中规中 矩的设计，