浸没式超滤在自来水厂升级改造中的应用[五篇材料]

第一篇：浸没式超滤在自来水厂升级改造中的应用

摘 要：浸没式超滤作为自来水厂升级改造工艺首选技术，以其高效、安全、节能、操作简单等优势得到了越来越多的应用，浸没式超滤的运行压力一般小于0.05mpa，稳定产水通量在25～30l/m2·h，最高产水通量35～40l/m2˙h，浸没式超滤的产水不随进水水质的变化而变化，产水浊度小于0.1ntu，并可对水中的高锰酸盐指数（codmn）、总有机碳（toc）、uv254、氨氮等有一定的去除效果。

关键词：升级改造，浸没式超滤

1.概述

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，现有的供水行业面临着前所未有的技术挑战，一方面，我国饮用水源大多受到严重污染，并且在今后一段时期内仍将是进一步恶化的趋势；另一方面，生活饮用水的水质标准大幅提高。2007年7月1日正式实施的《生活饮用水卫生标准》（gb5749--2006）将水质指标项目从先前的35项提高到106项，并且对饮水中的污染物限值作了更为严格的规定。与此同时，我国99%的自来水厂仍然采用混凝—沉淀—过滤—消毒的传统工艺，在新形势下已经不堪重负，难以解决面临的诸多水质问题：致病微生物问题、藻类及藻毒素问题、浊度、消毒副产物问题、出水水质不稳定等等水质安全挑战，迫切需要对传统自来水厂进行技术升级改造。2.浸没式超滤膜在自来水厂中应用

原水为黄河下游某引黄水库水，以浸没式超滤膜为主体，系统采用间歇抽吸的运行方式，以60分钟为一个过滤周期，抽吸 58 min/停抽 2min，在停止抽吸的2min进行反洗，反洗强度为过滤通量的2倍，在水反冲洗的同时进行曝气，曝气量为40m3/m2h，以膜池底面积计。2.1 中空纤维超滤膜 浸没式超滤膜采用聚偏氟乙烯（pvdf）的中空纤维超滤膜，其物理参数如表 1 所示。

表 1 pvdf 中空纤维膜的物理参数 table1 physical characteristics of the pvdf membrane 3.运行结果 3.1 原水水质

原水为典型的微污染地表水，主要水质指标如表2所示。表2 原水水质

水质参数

均值 浊度(ntu)23.2±1.1 ph 8.16±0.31 toc(mg/l)2.51±0.31 uv254(cm-1)0.058±0.006 codmn(mg/l)3.56±0.57 水温(℃)

16.8±1.04

氨氮(mg/l)

0.252±0.047

亚硝酸盐氮(mg/l)0.021±0.001 3.2对浊度的去除效果

浊度一直以来都是饮用水生产中关注的主要指标之一，能够反应水中部分颗粒物和胶体物质。浑浊度的去除代表水中泥土、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物质的减少。不同通量下超滤膜出水浊度见图3-1，可见虽然原水浊度在22.0～24.9ntu之间变化，但是由于超滤膜的筛分截留，出水浊度出水始终保持在0.1ntu以下，基本在维持在0.02ntu（浊度仪最低检出限0.02ntu），通量的大小对超滤膜除浊效果没有差别。有研究表明，浊度在0.1ntu以下时，水体中颗粒物一般都不超过20个/ml；由于颗粒数与两虫安全性有一定关联性，美国饮用水卫生标准中规定自来水厂出水中颗粒数不大于50个/ml，这意味着此超滤膜直接过滤原水即可有效地提高水体生物安全性。图2 对浊度的去除效果 3.3对高锰酸盐指数的去除

有机物的去除也是给水处理中的难点之一。但是超滤膜本身对溶解性的有机物去除能力极其有限，且有机物的存在能够造成极大的膜污染，会增加运行成本和维护复杂性，因此在用超滤膜处理原水时，必须辅以其它预处理方法。

由图3-2可知，原水codmn2.89～4.14mg/l，已呈现出微污染的特点，但经超滤膜工艺处理后，出水高锰酸盐指数为2.18～2.71mg/l，去除率14.29%～45.54%之间波动，平均去除率达32.44%。图3 对高锰酸盐指数的去除效果 3.4对uv254的去除效果

图4是超滤膜对uv254指标的控制效果。从图3-3可以看出，原水uv254在0.051～0.063cm-1之间波动，出水则为0.049～0.059cm-1，去除率为1.96～11.48%，平均去除率达6.91%，可见利用单独的超滤膜过滤原水，只能去除约7%左右的uv254，同时随通量的增加，去除率有减小的趋势。图4 组合工艺对uv254的去除效果 3.5对toc的去除

图5是超滤膜对toc指标的控制效果。从图3-4可以看出，原水toc在2.12～2.79mg/l之间波动，出水则为1.40～2.06mg/l，去除率为22.90～33.96%，平均去除率达27.70%，可见利用单独的浸没式超滤膜过滤原水，不同通量下超滤膜对toc的去除率基本一致。图5对toc的去除效果 3.6对氨氮的去除

微污染原水中的氨氮是饮用水处理中的一个技术难点，通常采用的方法是预氧化，这样不仅仅增加了氧化剂（如：氯）的投加量，同时提高了三卤甲烷及其它消毒副产物的生成势。超滤膜不仅能够截留原水中的悬浮固体，同时能够截留大部分的细菌。由图6可知，原水氨氮浓度为0.200～0.305mg/l，出水氨氮低于0.1mg/l，超滤膜对氨氮达到了78.92%的去除率，表明超滤之间过滤原水能够有效的去除氨氮。

由图7可知，pvdf超滤膜对亚硝酸盐氮也有一定的去除，达到70.66%，随通量的增加，去除率逐渐减少。

第二篇：自控技术在污水厂升级改造中的应用

自控技术在污水厂升级改造中的应用

姚志明 文斌

天津市中环系统工程有限责任公司 300060 摘要：说明了污水处理厂升级改造过程中遇到的问题及解决方案。同时，描述了当今自动化控制技术、电视监控技术和工业控制网络技术在污水处理过程中的应用。关键词：升级改造、工业控制网络、二网合一

Abstract: the sewage treatment plant upgrading the problems encountered and solutions.At the same time, this paper describes the automatic control technology, television monitoring technology and industrial control network technology in wastewater treatment processes Key word：Upgrade、Industrial control network、Two network union

1、引言

随着我国经济发展的加速，城镇居民人口的不断增加，工业污水与生活污水的排放量在逐年增加，环境质量恶化正在逐步加剧。为了提高环境质量，“节能”和“环保”的重要性也就越发的明显。经污水处理厂处理的达标水，具有不受气候影响、不与临近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等许多优点。自动化控制系统为实现污水处理系统的高质量、低能耗、稳定运行提供了良好的手段，同时也使污水处理技术得到长足的发展和应用。

2、原有系统概况

东郊污水处理厂1989年8月开始建设，于1993年4月投入运行，污水处理厂设计平均流量40万m3/d，污水处理系统采用传统的活性污泥法，其中6万m3/d采用A/O法。污泥处理采用厌氧中温消化，沼气搅拌，带式脱水机脱水。氨氮、COD、SS三大主要污染物在处理后基本达到国家规定的二级出水标准。

为保证污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，污水处理厂的原控制系统设置了1个中央控制室及4个PLC分控站。中控室与分控站之间采用星型结构，使用RS-485进行网络通讯。各分控站主要负责对所管辖区域内主要工艺设备的自动监控和对生产过程的工艺参数进行监测，利用RS-485网络将数据上传至中控室。中央控制室可对全厂整个生产过程及工艺流程进行监视。污水处理厂设置有闭路电视监控系统，通过安装在厂区及车间内的摄像头，可以观测全厂的动态。

3、升级改造后实现的主要功能

工业控制网由数据服务器、监控计算机、交换机、可编程控制器和自动化仪表组成，每组PLC可单独作为一个分控站。分控站对污水处理的工艺过程进行分散控制，再由通讯系统、数据服务器、监控计算机组成的中央控制系统及中央控制室对全厂集中管理。该系统由三层组成，从上到下依次为信息管理层、控制层和设备层的金字塔结构，实现系统“集中管理、分散控制”的理念。其结构如图1所示：

图1 此次升级改造工程在原有系统的基础上新增设了1个中控室和4个分控站，并将原分控站作为分控子站纳入到新系统中。各分控站与中央控制室之间通过工业以太网进行数据通讯。网络系统采用光纤环型工业以太网，1000Mbps传输速率，全双工通信。网络系统如图2所示：

图2

4、改造过程中解决的技术难题 4.1、原有PLC系统的集成

升级改造的重点之一是：在保证原有系统正常运行的基础上，新系统需将原有系统纳入其中。由于原系统为10多年前的老系统，CPU模块及通讯模块的许多方面已不适合继续使用，在纳入新系统的同时，需对不适用的地方进行改造或更新。在改造方面，在原PLC基础上更换了通讯模块，CPU模块更新了软件，在中控室重新编制上位软件并将原上位软件功能完整集成。

4.2、工艺设备自带PLC系统纳入主系统中

污水处理工艺中包含有甲醇投加系统、加药系统、脱水系统等，各系统自带PLC系统，PLC品牌、型号不同。此次升级改造工程的上位软件使用的是GE公司的iFIX软件，PLC采用的是施耐德公司的Modicon Quantum系列产品，其他子系统采用的则有西门子公司的200、300系列PLC。将不同品牌、不同协议的系统集成进自控网络，还要保证系统的稳定就成了最大难点。针对这个问题，该系统采用了大量的第三方通讯软件及驱动，尽量利用常用的通讯协议如MODBUS、OPC等，这样就避免了各系统之间的通讯冲突问题，保证了系统的稳定性。

4.3、双中控室

此次改造原有中控室的同时，在另一处新增加一个中控室。两个中控室均能够对现场仪表及设备进行读取数据、状态监测和远程控制，能够同时记录工艺过程仪表及出水水质监测仪表的数据。两个中控室的任何操作不能相冲突。解决这个问题首先就需要对两个中控室的操作权限做出限制及操作确认，这样可以避免由于误操作而对现场设备造成的影响；其次就是控制限时方式，即当任一中控室对某一设备进行控制操作后，另一处的控制只能在规定的时间后生效，这样避免两个中控室同时控制，造成系统故障，也避免了由于频繁操作而对设备造成的损坏。

4.4、DLP显示屏

原系统的工艺流程图全部在模拟盘上显示，模拟盘只能静态的以线条形式显示工艺流程，已经不能满足现代化生产的需要。为了能够更形象，更直观的看到工艺过程参数及画面，在此次改造过程中安装了DLP大屏。DLP显示屏可以将多台计算机的显示画面融合、叠加显示。这样，操作人员就可以在监测工艺流程的同时查看该处的实时监控画面，及时掌握现场情况。

4.5、高清电视监控系统数字化

为了使操作人员更直观的监控污水处理的工艺过程，需将原有的电视监控系统进行了改造。首先，对原电视监控摄像机进行更换并在各重点工艺流程位置加装高清摄像机，同时使用高质量的视频编码器。视频编码器可将电视监控的模拟信号转换成数字信号，并通过以太网的TCP/IP协议进行传送。为了保证电视监控系统的画面质量，在视频转数字的格式上，选择的是清晰度较高但相对较占带宽的D-one格式。这样，就在保证了画面质量的同时也保证了电视监控信号能够融入整个工业控制网络中。

4.6、二网合一

由于将电视监控的视频信号转换为TCP/IP协议数字信号，百兆带宽的网络已明显不能满足系统的需要。为了保证系统数据的正常传输，需将光纤环网扩展成为千兆网络，这样就达到了使工业控制网络和视频监控网络二网合一，可以通过计算机接入环网查看数据或监控摄像机的实时视频，在节省投资成本的同时大大的提高了系统的灵活性。使用环网的另一个好处在于，即使网络的任意一处出现断点，网络仍然是连通的，不会影响到整体的系统运行，保证了系统网络的稳定性及可靠性。

5、结论 目前，该项目已通过天津市环保局环保验收，并通过环境保护部核查。该厂自投入运营以来，自控系统运行稳定、可靠，各项性能指标均达到了设计的要求，运行成本大大降低，节能环保效果显著，出水水质稳定，达到了国家1级标准，创造了良好的经济效益和社会效益。参考文献：

[1] 顾启峰，李玉庆，彭金利.天津污水处理厂升级改造工艺技术优选.全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会 论文集，江苏无锡2010.[2] 段永康.浅谈工业以太网的服务和应用.工业以太网与现场总线，1003-0492（2004）04-0040-03.

第三篇：超滤膜技术在市政净水厂应用中存在的问题及对策

超滤膜技术在市政净水厂应用中存在的问题及对策

秦青松

王磊

（成都市信高工业设备安装有限责任公司，四川成都，610000）

摘 要：本文初步总结了超滤膜技术在市政净水厂应用中存在的一些问题，阐述了系统预处理工艺、膜池配水的均匀性、膜系统的安装与维护、膜系统的自动化控制等对超滤膜系统运行的影响及对策，为今后国内市政净水厂超滤膜技术的应用提供参考。

关键词: 市政净水厂 超滤膜系统 存在的问题 对策

1.引言

超滤膜技术作为一种新兴的水处理工艺，是水处理领域近20年来的重要技术突破，其出水水质优良，微生物安全性高。近年来随着制膜工艺的进步，膜产品价格的降低，促成了超滤膜技术在市政净水厂中的规模化应用。

近几年来，我公司紧跟超滤膜技术发展的步伐，在超滤膜技术市政净水厂工程的应用中，先后完成了北京市第九水厂应急改造工程（7万吨/天）、乌鲁木齐市红雁池水厂改扩建工程（10万吨/天）、广东省肇庆市产学研“饮用水深度处理技术应用与示范项目”示范工程（2万吨/天）、北京市第三水厂应急扩建工程（8万吨/天）等超滤膜净水厂的系统集成工作，积累了较为丰富的工程业绩和经验。

通过超滤膜技术在工程实践中的应用发现，影响膜系统运行性能的因素很多，如原水的特性，膜组件的特性，工艺系统设计运行参数，膜系统工程安装施工质量，自动化控制系统对膜工艺的融合性等。下面结合我公司近年来在超滤膜工艺市政净水厂应用中遇到的相关问题以及对策做以下介绍： 2.预处理工艺对膜系统的影响与对策

从目前投产的膜处理水厂来看，原水特性对膜系统有着直接的影响。由于原水中存在不同的污染物以及受污染的程度存在差异，其对膜组件污染情况也会不尽相同。目前自来水厂中采用膜处理的工艺形式主要有三种：

1、混凝出水+超滤膜；

2、沉淀出水+超滤膜；

3、滤后水+超滤膜。

从以上三种不同的工艺处理形式可以看出，膜处理的各种来水水质存在着较大差异。由于沉后水与滤后水的水质相对稳定，超滤膜对沉后水与滤后水的处理也相对比较稳定。但是采用沉后水+超滤膜与滤后水+超滤膜工艺增长了水处理的工艺流程，增加了建设投资，所以很多膜水厂采用混凝+超滤膜的短流程工艺。由我公司实施的工程实例中，北京市九水厂与北京市三水厂采用的就是这种混凝+超滤的短流程工艺形式。由于北京原水主要采用密云水库水及南水北调水，其特性随季节变化的差异较大。因此，在没有沉淀池及滤池作为前端屏障的情况下，直接处理混凝水对膜系统抗冲击性能的要求将大大提高。从北京市第九水厂的运行情况来看，原水采用厂区的反冲洗废水，经混合絮凝后进入膜池进行处理。膜系统在开始运行的一段时间里，跨膜压差缓慢增长，随着时间的推移，膜组件污染明显加剧，并出现了较严重的积泥情况。通过对原水的检测，发现水体中的污染物主要是溶解性有机物，而前端投加少量次氯酸钠没有起到预氧化的效果。而水体中存在的溶解性有机物不仅影响了混凝的效果，而且又是造成膜污染的主要因素。由于絮凝絮效果不佳，引起膜池内沉淀效果差，从而造成池内排泥浓度低，大量的污泥集结在膜池内无法排出，引起膜组件的污染和积泥现象。针对溶解性有机物造成的絮凝效果差以及膜污染严重等情况，后来在膜池进水中投加强氧化剂臭氧。通过投加臭氧对水体中有机物的分解，不仅增强了絮凝的效果，而且加强了沉淀。同时极大地缓解了膜污染，并且解决了膜组件积泥的问题。

通过北京市第九水厂的工程实例说明，针对原水水质的不同，前端的预处理起着至关重要的作用。所以选择合适的预处理工艺，是保证膜系统稳定运行和缓解膜污染的重要手段。3.布水均匀性对膜系统的影响与对策

目前浸没式膜池的进水方式主要有侧面配水堰进水、侧面闸板直接进水、底部锥斗进水、侧面平流进水等方式。在膜池运行过程中，因采用配水方式的不同而造成各个膜池在运行负荷上存在较大差异，引起每格膜池污染程度不一，影响膜系统运行的稳定性。膜池过滤一般都需要负压，通常采用的方式主要是虹吸和抽吸泵抽吸两种方式。由于每个膜池配水不均造成各个膜池的进水量不等，在进行恒液位控制时，造成各个膜池运行负荷不一致，有的会超设计通量运行，有的会低于设计通量运行，从而影响膜系统的稳定性。相对于采用虹吸的方式过滤，采用抽吸泵过滤方式的稳定性更好。采用虹吸过滤时，膜池过水流量的控制通过膜池内液位与产水调节阀进行。产水调节阀的开度直接影响膜池的过滤量和膜池的液位，而膜池的液位会直接反应到膜池配水的水头。一般情况下，产水调节阀都采用蝶阀，而蝶阀在不同开度下的调节的流量差异较大，使得膜池内液位波动较大，造成膜池在不同的过滤时间的过滤通量差异较大，影响膜池过滤的均匀性和稳定性。由于水厂中采用的大都是有机超滤膜，孔径较小，在过滤过程中存在着不可逆污染。而配水的不均匀性加剧了负荷较大膜池内膜组件不可逆污染的可能性，影响了膜组件的使用寿命。

综合上述分析，为了使膜池配水相对均匀，应尽量采用调节堰进行配水，在经济条件允许的情况下，可以采用凸轮泵进行抽吸过滤。在采用阀门调节出水时，应选用灵敏度较高的调节阀门。另外，针对各个膜池出现的配水不均情况，在进行恒液位过滤时，可以通过设置不同的过滤恒液位来进行调整。4.管路气密性对膜系统的影响与对策

由于膜系统的过滤必须通过压力来推动，过滤时必须在产水管路上形成负压，一般采用虹吸或者泵抽吸使产水管道形成真空进行过滤。如果产水管路中存在空气，会增加管路中的气阻，这不仅会影响膜系统的产水能力，而且会造成运行中跨膜压差增高，增加运行的能耗。另外，管路中存在的空气还会造成抽吸泵叶轮的气蚀，损坏设备。同时，在进行膜系统反冲洗时，随着水流的迅速冲击，存留在管道中的空气会使得反洗的压力瞬时达到很高，当压力超过膜丝能承受的最大破断压力时，膜丝就会出现破损和断丝的情况。

由上述现象可以看出，管路的气密性对膜系统的稳定性影响很大。通常膜系统需要配置真空常吊装置，保证产水管道的真空度。在选择真空装置时，必须通过管径的大小对真空泵的能力进行严格核算，并留有一定的余量。另外还需要根据运行的最大跨膜压差与虹吸高度或者运行真空度对真空泵的安装高度进行核算，使真空泵工作在有效的范围内。

对产水管路抽真空主要是增加系统安全的保障，并不能从根本上解决膜系统管道气密性的问题。管道漏气的现象主要出现在膜堆与膜池产水母管的接头处，产水管及真空管道与阀门连接处或者管道与管道焊缝及法兰连接处。针对上面各处存在的漏气现象，在进行膜系统施工安装时必须保证工程质量。

在进行膜堆安装时，首先要保证膜堆支撑水平面的平均误差，另外要控制膜堆与产水母管对接矢状面的精度。同时在选择膜堆与产水母管连接的方式时，不常拆卸的可以选用法兰连接。当膜堆需要经常拆卸时，可以选用快速卡箍接头或者抱箍接头，但接头要选择密封性能好，并有一定的调节余量。

针对管道间接头漏气的情况，真空管道及产水管道接头时应采用焊接方式进行连接，管路上应尽量减少阀门的设置。针对管道与阀门连接部位漏气的情况，在管道与阀门采用丝口连接或法兰连接的地方，做好密封，在选用阀门时应选用密封性能优良的产品。真空管道与产水管道不仅要按要求进行压力试验，还要在耐压试验后进行气密性试验。对管道焊口以及管道与法兰连接的焊口，应采用射线探伤的方式检测其性能，避免沙眼或者气眼情况出现。5.安装及维护对膜系统的影响与对策

“三分设备、七分安装”这句话充分反应了安装质量对一个系统正常运行起着至关重要的作用。从很多工程实例来看也验证了这一点，排除个别工程因某些环节的设计、选型不到位导致后期整改的情况外，实际工程运行中出现的大多问题还是由于安装质量不到位，维护不及时、维护不到位所致。对于浸没式超滤膜处理系统来说，以下几点是工程实施和运行时需要特别注意的地方：

(1)真空系统和空压系统管路和设备的安装一定要保证气密性，系统中电磁阀的安装一定要注意安装方向和介质流向相符，防止出现方向装反的情况。

(2)膜架与膜出水总管的连接一定要牢固，并保证膜出水系统的管道连接或焊接质量，保证气密性满足设计要求。

(3)设计中对系统构筑物有防腐要求的一定要严格按设计的防腐要求做，尤其是膜池、化学清洗池的防腐以及加药系统的防腐。

(4)由于膜处理系统中变频设备比较多，在电气施工时若抗干扰措施未做好在控制系统运行时往往会出现严重的信号干扰情况，导致控制系统无法稳定可靠运行。因此施工布线时一定要严格按相关规范实施，系统接地一定要符合设计标准。

(5)系统投运后要定期对设备进行保养维护，特别要注意做好对真空系统、空压机系统的维护和设备保养，以及系统关键环节如真空节点开关等的检查、维护。

(6)加强对系统运行情况的监测，尤其是要跟踪观察膜的运行污染情况，及时对膜进行清洗和修复破损的膜丝。

6.自动化控制系统对膜工艺的影响与对策

一套完整的膜处理系统要能稳定可靠的运行，自控系统的方案设计、设备选型及软件编程至关重要。尤其是工艺设计与控制系统设计的有机结合尤为重要。下面根据我们的几个工程实践总结一下此方面的心得体会和经验。（1）由于目前膜工艺正方兴未艾，且膜工艺运行工况受温度、水源水质等条件的影响比较大，在不同的季节运行工况可能差别比较大，因此工艺设计阶段应尽量考虑到实际运行时可能出现的工况调整情况和运行工艺参数的变动情况，将运行时的工况调整情况和可能变动的工艺运行参数在设计阶段明确，便于软件工程师在编制软件时充分考虑可能出现的情况，将可能的工况变动和参数调整预留到控制系统的人机界面上，这样便于系统投运后根据需要随时调整相关参数，增加系统的适应能力。

（2）目前用于市政水处理的膜系统运行对时间的要求比较严格，系统运行时消耗在有效生产以外的时间将直接影响系统的经济效益，若选择的设备动作时间偏长将降低产水率、使总投资额增加、相对增加能耗，且不便于系统运行调度。所以建议最好选择在满足使用功能的情况下设备动作时间尽量短的设备，鉴于此膜处理系统的控制阀门建议优先考虑气动阀门，最好不用电动阀。

（3）在膜处理工艺控制系统的配置时应充分根据工艺流程的特点、系统规模、工艺设备现场布局情况综合考虑，总体的原则是稳定第一、兼顾分散风险。一般大规模的膜处理系统采用主-从式的方式布置，从站分别负责不同的区域，各从站之间相互独立，不影响彼此的运行。根据工程规模和投资情况及系统对安全性要求的高低综合考虑从站监控范围的大小及确定从站的数量，从站的配置由于已经考虑了风险分散的情况，所以控制器一般不考虑冗余配置。主站配置成管理所有从站和监控整个系统中的公用设备，如反冲泵、鼓风机、空压系统等设备。由于主站负责管理整个系统的运行，所以主站的稳定性、安全可靠性需要充分考虑，在投资条件许可的条件下尽量考虑冗余配置方案。7.小结

近年来，随着国内大量超滤膜净水厂的建成投产，以超滤膜为核心技术的第三代净水工艺已经显现其先进性与适应性，特别是其对提高水质的作用具有对传统工艺无法比拟的优越性。但在超滤膜的应用中也存在着一些亟待解决的问题，这需要政府部门、科研单位、设计院、运营单位、工程单位以及膜设备供应商共同努力，将膜技术在市政给水处理中的应用推向前进。膜技术作为第三代净水处理工艺的核心，随着它的发展成熟以及使用成本的降低，必将迎来广阔的前景，并造福人类，为我们提供更干净更安全的饮用水。

第四篇：超滤膜技术的引进及在广西农村人饮安全工程中的应用

超滤膜技术的引进及在广西农村人饮安全工程中的应用

黄旭升，吴卫熊，吴昌洪

（广西自治区水利科学研究院，广西南宁，530023）

摘要：在调查广西农村人饮安全工程净化消毒现状的基础上，结合超滤膜技术的特点，分析超滤膜技术在农村人饮安全工程中的适应性，并通过几个实例，提出超滤膜技术在广西农村人饮安全工程推广应用的结论与建议。

关键词：广西，农村人饮安全工程，超滤膜，水质。

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0 引言

膜技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等，其中，超滤膜技术是一种能将水体进行净化、分离、浓缩的分离技术，在膜两侧的压力差条件下将水体通过超滤膜将水、低分子量溶质以及其他杂质分离出来，以达到净化的目的[1]。该技术在海南省、浙江省、四川省进行了较大规模的推广应用[1,2,3]，也取得了较好的效果，这些省份也总结了超滤膜技术在当地的适应性条件；但在广西应用比较少，迫切需要开展研究分析，为超滤膜技在广西农村人饮安全工程中的应用推广提供技术支撑。广西农村人饮水质净化消毒的现状

1.1已建农村人饮安全工程水质达标率偏低

根据《广西壮族自治区农村人饮安全巩固提升工程“十三五”规划》，由于我区“十一五”、“十二五”期间农村安全工程建设人均标准较低，地方财政困难，导致“十二五”以前，特别是2005年以前建设的农村人饮工程很多未按要求配套水处理和水质消毒设施设备，水源保护也未到位，导致农村人饮工程的出厂水和末梢水达标率偏低。据统计，广西农村人饮工程水质达标率50.90%，其中，供水规模20m3/d以上集中供水工程水处理设施完善13913处，占该类工程的41.83%，消毒设备完善18745处，占该类工程的56.36%，水质达标12174处，占该类工程的36.61%；供水规模20m3/d以下集中供水工程净化消毒设施完善的工程占该类工程的19.57%，水质达标占该类工程的25.31%；20人以下分散供水工程净化消毒设施完善的工程占该类工程的0.74%，水质达标占该类工程的1.77%。总体来说，广西农村人饮工程水质达标率相对偏低，特别是家庭水柜等分散式供水工程，严重缺乏净化消毒设施，影响了群众的生活质量。

1.2 现有水质净化工艺相对落后

饮用水的处理工艺经历了三个阶段，一是在20世纪初，主要采用混凝、沉淀、过滤和氯消毒，用于解决面临爆发细菌性介水疾病的问题；二是20世纪70年代采用臭氧-活性炭 1 深度处理，解决水中发现微量有机污染物和氯化消毒副产品；三是21世纪初，通过超滤为核心的组合工艺，解决微污染水源、“两虫”、藻类爆发等重大微生物安全问题。根据调查，广西集中式供水工程大多采用加氯来进行消毒，由于农村人饮工程一般交由乡镇或村屯负责管理，管理者水平较低，没有经过专业的培训，导致许多工程的加氯消毒设施成为摆设；加上同一工程、同一水源在雨期、汛期、旱期等不同时期水质不同，对加氯量要求的也不一样，增加了工程管理、特别是加药的难度，从而造成农村人饮工程配套了净化消毒设施，但供水水质仍然不达到的尴尬局面。分散式供水工程，特别是家庭水柜的水质净化消毒主要依靠沉砂池，水利部门免费提供氯片，但由于氯片加到水中异味较重，群众接受程度不高。家庭水柜由于集水水质较差、过滤实施简陋、储水时间长等原因，往往造成微生物、大肠杆菌等严重超标，尽管部分工程采用一体化净水器，但也需要加氯，遭遇集中式供水工程同样的问题。综上所述，广西农村人饮水质净化消毒基本上还停留在第一个阶段[4]。超滤膜技术的特点及适应性

2.1 超滤膜技术的特点

（1）出水水质好

超滤膜的滤孔1～100nm，能有效地清除细小颗粒，可以截留多糖、生物分子、聚合物和胶体物质等物质，出水颗粒物控制在10个/ml左右；另外，超滤膜对浊度的控制效果也很好，经试验证明，进膜水浊度为50NTU-250NTU的原水，经过超滤膜后，出水浊度控制在0.01NTU，满足国家规范的要求。

（2）低压大通量

超滤膜的正常工作压力要求在0.02-0.08MPa，每平米超滤膜能过水80L/h。（3）抗污染能力强，清洗周期长

化学清洗周期一般都超过6个月，减低运行管理成本。（4）耐化学清洗，通量恢复效果好

由于超滤膜的拦截作用，小颗粒、杂质，要定期地进行反冲洗或化学冲洗，经反冲洗后，通量恢复到使用前的75%以上；经化学清洗后，通量恢复到使用前的98%以上。2.2 超滤膜技术的适应性

（1）对水源的适应性

由于超滤膜的过滤特性，超滤膜技术适合于地下水、山泉水等良好水源水的净化，如水质较差，必须做好前置的过滤。

（2）对压力的适应性

由于超滤膜的承压能力较差，压力过大会导致超滤膜涨裂，如工程的压力过大，需要加装减压装置，使得超滤膜的进口压力在0.1～0.4MP。

（3）对用户的适应性

内压式超滤膜组件最小设计产水量0.6m3/h，外压式超滤膜组件最小设计产水量2.0m3/h，也就是说单个组件可以供6人～20人的饮水净化；如供水人口增加，可以通过并联组件扩大过水量，即超滤膜技术适用分散式供水工程和集中式供水工程的水质净化消毒。应用实例

3.1陆川县乌石镇龙化村农村人饮安全示范工程

（1）应用情况

广西玉林市陆川县乌石镇龙化村农村人饮安全工程距陆川县城区16.0km，计划解决乌石镇龙化村村民饮水水质不达标1450人的饮水安全问题，拟在龙化村附近新建一口水井以地下水作为供水水源，用DN90PE给水塑料管应用泵站抽取井水，经沉淀后方可进入清水池，然后经过超滤设备，最后经过加压泵输水方式把净水送至项目区各用水户，该工程的工艺流程如下：

沉淀

净化消毒

加压泵 ↓

↓

↓ 水井→泵站→清水池→超滤膜净水设备 →用户

在净化消毒中，选择8套SN2-1060-UF超滤系统，该系统以LH3-1060-V型超滤膜组件为核心，该组件采用具有PVC合金超滤膜材料制成，采用集约化、模块化和自动化的设计理念，在同一机架内整合了产水系统、冲洗系统、自动化控制系统与远程无线监控系统。通过自动控制系统内安装的PLC，自动控制阀门的工作状态，实现“膜过滤、膜冲洗、膜待机”等程序的自动化运行。此外，远程无线监控系统利用网络与互联网终端（例如电脑、手机）相连通，对超滤膜设备的各项运行参数进行实时监察，以了解系统运行工况，并通过控制阀门的工作状态，以实现对设备进行远程调试与定期维护。

（2）效果分析

应用超滤膜净水设备后，出水颗粒物从净化前的252个/ml降低到12个/m，进膜水浊度从52NTU降低到0.01NTU，满足国家规范的要求。3.2都安县安阳镇阳安社区古色饮水示范工程

（1）应用情况

广西河池市都安县安阳镇阳安社区古色饮水示范工程位于都安县城南部8公里的阳安社区，现有人口2103人，其中饮水不安全人口508人，改善饮水人口1595人。该工程通过打井利用潜水泵抽取下楼地下河水，经过超滤膜净水后压入高位水池通过配水管网再送达用户。该工程建设主要内容为修建容量为200m3高位水池1座，新建管理房48m2，生产设备用房1间，建筑面积27m2，设计总供水人口2103人，日供水量290m3/d，该工程的工艺流程如下：

净化消毒

↓

深水井→泵站→超滤膜净水设备→高位水池→用户 该工程水源为地下水，一般情况下，丰水期浊度较长（一般为2～4天），其余时间水质澄清透明，根据有关规定，该工程需膜法净化设施。根据都安县卫生防疫站检验结果，水源的细菌总数、总大肠菌群等项目不符合《生活饮用水卫生标准》的要求，必须进行消毒处理。因此该工程采用膜法净水器，按照消毒水量选用成套的净化消毒设施，该水厂供水规模为290t/d，正常运行时间8h/d，则净化消毒设施处理能力为36t/h，（2）效果分析

该工程水源水质在丰水期浊度较大，经过超滤膜净水设备后，其浊度大幅度降低，水质清澈透明，净化效果比较理想。

3.3阳朔县高田镇水厄底村单户单井饮水示范工程

（1）应用情况

广西桂林市阳朔县高田镇水厄底村单户单井饮水示范工程位于县城西南面遇龙河景区内，与阳朔县十里画廊、大榕树、月亮山景区相邻，距县城七公里。全村共有67户270余人。部分农户生活用水的水源主要存在浊度、微生物、肉眼可见物等水质超标问题，村民生活用水存在较大的安全隐患。为确保村民能够喝上干净水、放心水，采用超滤膜技术进行水质净化，工艺流程如下：

净化消毒

↓

井水→水泵→超滤膜净水设备→管网→用户

（2）效果分析

经初步检验，原水中的微生物、肉眼可见物、浊度绝大部分被超滤膜净水设备拦截，净化后的水质满足国家规范的要求。

3.4马山县里当乡太平村甘东屯家庭水柜饮水示范工程

（1）应用情况

广西南宁市马山县里当乡太平村距离县城24km，甘东屯坐落于太平村村委所在地，与乡道邻近。里当乡太平村甘东屯总户数15户，总人口64人。该区域缺乏地表水源，因此，甘东屯居民使用家庭水柜收集雨水，用于日常生活及饮用，该屯家庭水柜水质差，仅肉眼可见的就有颗粒物、泥沙、藻类等水质问题，同时还伴随细菌总数、总大肠杆菌、耐热大肠杆菌等微生物超标现象，村民生活用水存在较大的安全隐患。为确保村民能够喝上干净水、放心水，在前置做好沉砂池，供水端采用超滤膜技术对家庭水柜生活用水进行水质净化，工艺流程如下：

重力自流

净化消毒

↓

↓

雨水→沉砂池→家庭水柜→超滤膜净水设备→管网→用户

（2）效果分析

该工程超滤膜净水设备净化效果比较明显，家庭水柜原水中的藻类以及细菌总数、总大肠杆菌、耐热大肠杆菌等微生物绝大部分被过滤，进入管道内的水干净、透明，可以作为村民的饮用水。结论与建议

4.1 主要结论

经过几个示范工程运行情况，得到以下几点结论：

（1）超滤膜能够去除水溶液、特别是雨水中的浊度、微生物、肉眼可见物等，确保村民的饮水安全性；

（2）充分利用了高位水池（或水柜）的重力流，以水池（或水柜）与超滤膜净水器之间的高差作为净水器的进水压力来源，在满足用户最大时用水量的同时，又避免了运行能耗的增加；

（3）水池（或水柜）水经净水器处理后，直接供给用户，避免了水池（或水柜）水的二次污染；

（4）净水器含有净水水龙头和冲洗水龙头，净水水龙头的出水为干净水，作为村民日常喝水、做饭用水；冲洗水龙头主要用于净水器的冲洗，冲洗水可用于家庭的清洗清洁，避免了水的浪费；

（5）超滤膜净水设备能够自动化运行，日常使用中，减少了用户的管理压力。经计算，膜系统的运行成本为0.185元/吨水，包括土建设备折旧、膜折旧、能耗、维修费用和药耗等。4.2 建议

（1）超滤膜技术对原水的有一定要求，要做好前置过滤设施，以延长超滤膜的使用寿命。

（2）由于超滤膜技术在广西属新型技术，应用较少，其推广体系和建设标准尚未形成，建议加强宣传。

（3）广西农村人饮安全示范工程的规模相差较大，建议做好几种不同规模的定型组装样件，以便于推广和应用。

参考文献：

[1]李攀岳，超滤膜在农村饮水安全工程中的应用，中国水利[J]，2009（9）：59-60.[2]奕永庆，黄姚松.超滤膜饮用水设备在余姚山区农村应用效果分析，中国水利[J]，2007（6）：124-125.[3]郑鱼洪，沈先荣，陆鼎言.超滤膜水处理技术在基山村供水工程中的实践，水利技术监督[J]，2005（11）：63-67.[4]吴卫熊，阮清波，何令祖.浅议家庭水柜在解决广西大石山区农村人饮安全的作用及设计要点，广西水利水电[J]，2015（2）：23-25.Introduction and application of ultrafiltration membrane technology in the safety engineering of rural drinking in Guangxi HUANG Xu-sheng,WU Wei-xiong, WU Chang-hong(Guangxi Institute of Water Resources Research，Nanning 530023，China)Abstract：Based on the investigation of the status of the safety engineering of drinking water in rural areas of Guangxi, the adaptability of ultrafiltration membrane technology in the safety engineering of rural people drinking were Analysed.And through several examples, the paper puts forward the conclusion and suggestion of the application of UF membrane technology in Guangxi rural people drinking safety project.Key words：Guangxi, rural drinking safety project, ultrafiltration membrane, water quality.作者简介：黄旭升（1976-），工程师，广西上林人，主要从事农村人饮安全工程规划、设计及管理工作。

第五篇：阀门在自来水厂的应用

阀门在自来水厂的应用

2018-02-13阀门之声

自来水厂的常规制水工艺从原水取水，沉淀池絮凝沉淀，滤池过滤，直至最后的出水泵房输出供水，都离不开阀门的使用。但是在不同的部位对于阀门的选用要求是大不相同的。主要区别在于阀门的口径，阀门的类型和阀门的控制方法上。

水厂常规制水系统的阀门 原水取水的工艺阀门

头部原水的阀门其特点是阀门口径较大，无须经常操作，大部分属于一年甚至几年才需要操作一次，阀门长期处于常开或常闭状态。因此从控制方法上，95％以上选用的是手动阀门，从阀门类型上均为闸阀或者蝶阀，由于闸阀的水头损失要优于蝶阀，头部阀门闸阀略多于蝶阀。口径集中在1200~1600mm，在头部进水管道上也存在口径3000mm的阀门。沉淀池阀门

沉淀池的阀门主要是进水阀，出水阀和隔离阀。出水阀基本处于常开状态，隔离阀基本处于常闭状态，一年操作一次，故而这两种阀门都选用手动闸阀，规格分布在2200×1800~1200×840之间。而沉淀池的进水阀承担着水量分配的重要职责，要求调节频繁，性能可靠，且分布在各个沉淀池前，分布比较散，均采用带有智能控制系统的电动调节阀。它是决定着沉淀池的水量和系统平衡的关键一环，对于制水线是根据出水量动态调节的系统，尤为重要，并且还需要进行PID动态跟踪调节，这时对于阀门的全行程时间，允许的起停频率都会有相应的要求。滤池阀门

最常见的滤池为四阀滤池，这也是滤池的最基本配置。即无论哪种滤池都至少有进水阀、排水阀、冲洗阀和清水阀这四类阀门。当然现在也有不少五阀、六阀甚至七阀滤池，还配备了气冲阀，初滤水阀或者多配备一个进水阀等等情况。从阀门的结构上来分清水阀和冲洗阀通常选用蝶阀，这主要原因是清水阀和冲洗阀都安装在管廊内的管道上，且清水阀需要频繁调节，而冲洗阀也会有调节冲洗强度的需求。而进水和排水通常通过渠道进行，故而进水阀与排水阀基本上都选用通闸板阀。滤池的冲洗阀口径要略大于清水阀口径，冲洗阀基本上在DN600~DN800，而清水阀则在DN400一DN600。进水阀和排水阀的尺寸与渠道尺寸相关。从控制方法上来看，这四类阀门都采用电动控制或者气动控制。但是这其中清水阀必须是可调节的智能控制模式，和沉淀池进水阀的要求一致。此外考虑到综合布线和模块化的设计方法，滤池阀门可以选用总线型的控制模式或者PLC站点化的控制模式。前者的好处是省布线空间，后者的有点在于，分离单格滤池，便于维护管理和移植。泵房阀门

泵房内的阀门主要是水泵机组上的进水阀、出水阀、检修阀和止回阀。前三种阀门基本都选用蝶阀，差异在于控制方式上。进水阀和检修阀只需要手动阀门即可，因为他们一个处于常开状态，一个处于常闭状态，而出水阀则在每次开停水泵时都需要启闭，如果考虑到用出水阀调节水量，使水泵拥有不同的工况来满足需求的因素，出水阀也需要是调节型智能装置控制。止回阀要防止水流到转的发生，又要避免水锤现象的发生，通常选用静音止回阀，带有微阻的缓闭止回阀。有时也会选用多功能阀，集出水止回功能于一体。

水厂加药系统的阀门

水厂加药系统的特性决定了用在上面的阀门口径小，流量小，但是对流量调节要求高，精度要求高，调节速度快，故而通常选用流量调节阀，这种阀门使得介质流通能力仅仅取决于阀本身的结构，这样就做到了流量调节一次完成。此外加药系统管道内的介质是硫酸铵、次氯酸钠等溶液，这就要求阀门还具有抗腐蚀的能力。另外加药系统还会用到球阀作为开关阀、背压阀等。