忠县生态工业园自来水厂纳滤法除原水硫酸根、硬度方案

2016-07-24武汉市给排水工程设计院有限公司

四川水泥 2016年6期

关键词：纳滤投药自来水厂

李威(武汉市给排水工程设计院有限公司)

李威
(武汉市给排水工程设计院有限公司)

忠县生态工业园自来水厂，设计近期规模为1万m3/d，水源为磨子水库，进水硫酸根含量按550mg/L，硬度按660 mg/L计，项目采用纳滤法去除原水中的硫酸根、硬度。在介绍项目设计方案的基础上，总结了项目设计特点。

净水厂；纳滤法；硫酸根；硬度

忠县生态工业园自来水厂的水源为磨子水库，根据重庆城市供（排）水水质监测网清泽站对磨子水库监测的结果，监测结果中除硫酸盐超标外，其他指标均满足符合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）基本项目标准值Ⅲ类水体的要求。硫酸盐超标主要是忠石大堰借水为煤矿的溶洞泉水，和矿物离子含量高有关。磨子水库原水PH值、硫酸根、总硬度分析见表1，SO42-的浓度在372.27～379.42mg/L，若要达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅲ类水水质标准和《生活饮用水卫生标准》GB 5749—2006标准，超标379.42-250/379.42=34%。

表1 磨子水库原水PH、硫酸根、总硬度分析表

1.投药法试验中遇到的问题

初期考虑采用方法主要为投药处理法。但进过实验后发现主要存在如下问题：

（1）进水硫酸根含量为 550mg/L，硬度指标为 660mg/L，指标已超过以前提供的水质资料。

（2）经过一段时间的试验发现混凝吸附法对硫酸根去除效果较差，去除率低于15%。复盐沉淀法（钙矾石工艺）处理效果明显，在Ca(OH)2投加量到660mg/L，AlCl3·6H2O投加量到 300mg/L，去除率达到 20.7%，但在试验过程中发现投加Ca(OH)2后原水硬度值大幅增加。

（3）通过对水源地区的水文资料分析，该地区地下水中重碳酸氢盐含量大，对Ca(OH)2消耗量较大，导致上述工艺对硫酸根去除的试验效果不明显，药耗浪费大。且Ca(OH)2投加需设计360m3的投药料仓，占地面积大，设备成本高。

（4）加入PAC及AlCl3·6H2O后导致水中氯离子含量增加，若继续增加投药量，将超过《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中250mg/L的上限。

考虑到投药法除硫酸根药剂消耗巨大，处理已不经济，我们转而考察采用纳滤法除硫酸根、总硬度的技术经济可行性。

2.纳滤工艺概述

纳滤于70年代末在美国出现，是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程。纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，但与反渗透相比，其操作压力，能耗更低。在欧美国家采用纳滤技术处理高盐高硬度水已十分成熟。

纳滤系统处理原理：

源水 →源水泵 →机械过滤器 →活性炭过滤器 →精密过滤器 →高压泵 →纳滤主过滤系统

纳滤法工艺主要特点：

1、系统过滤处理效果稳定，技术成熟，对水中杂质离子处理率高。

2、系统参数控制精确，自控设计完善，可根据客户要求做到完全自控；

3、与投药处理法相比，不引入其他离子。

目前在国内一些市政水厂已开始使用纳滤法处理高盐水，主要工程实例如下：

1.2005 年陕北某县开发区4800m3/d市政供水工程设计，采用纳滤（NF）技术，净化淡化其 TDS、NO3-、SO42-、Cr6+超标地下水，分期（1200m3/d）实施后产水达标。

2.太原市自来水公司纳滤500m3/h。

3.山西省清徐县自来水厂纳滤30000m3/h。

4.北京市自来水集团三水厂80m3/h

3.纳滤工艺除硫酸、硬度技术方案

3.1 设计条件

本工程水厂设计近期规模为1万 m3/d，进水硫酸根含量按 550mg/L，硬度按660 mg/L计。水温按15□C估算，纳滤工艺制水回收率暂按80%，纳滤工艺出水硫酸根含量按10mg/L，硬度按10mg/L计。

3.2 处理规模的确定

由于纳滤工艺对硫酸根及硬度去除效率较高，一般情况去除率可以达到90%，为保证整个处理流程经济合理，仅对部分进水处理，将经纳滤膜处理后的水和未处理水在清水池混合稀释，保证出水水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求，按硫酸根含量小于250mg/L，硬度小于450mg/L。分别按去除硫酸根及总硬度对处理水量进行计算。

3.2.1 硫酸根处理水量分配计算

10Q1+550Q2=250Q总

Q1+Q2=Q总

Q1：需处理水量，m3/h

计算得到Q1=231.7m3/h，Q2=185.3m3/h

3.2.2 总硬度处理水量分配计算

10Q1+660 Q2=450Q总

Q1+Q2=Q总

Q1、Q2、Q总同上式

计算得到Q1=134.7m3/h，Q2=282.3m3/h

3.2.3 纳滤工艺处理规模的确定

根据水量分配计算结果，纳滤处理水量按硫酸根工艺确定，考虑到纳滤工艺的制水回收率为 80%，为保证出水水质达标，分别比较纳滤规模在 250m3/h与300m3/h时，出水硫酸根与总硬度指标。

经计算，处理规模为250m3/h时，混合后出水硫酸根含量不能达标。处理规模为300m3/h时，混合后出水硫酸根含量可以达标。确定纳滤法处理规模为300m3/h。3.3纳滤处理工艺技术方案

考虑到纳滤工艺的水量损失，整个水厂的自用水量在原 8%的基础上，增加14%，总自用水量比例为22%，水厂引水流量与水处理构筑物设计处理能力按1.22 万m3/d设计。

纳滤处理工艺起点位于滤池出水管，在滤池出水管上采取分流措施，一部分水不经纳滤处理直接进入清水池，流量为177m3/h，另一部分水进入纳滤车间，流量为300m3/h。在至纳滤车间的支管上设置流量调节阀及超声波流量计控制分水流量，纳滤系统出水流量为240m3/h，纳滤出水连接至清水池进水管上，与不经纳滤处理的水混合，滤池至清水池。