反渗透浓水循环水弄排水处理方案.docx
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反渗透浓水循环水弄排水处理方案
反渗透浓水处理初步方案
一、项目概况
现有浓排水回收装置进水为一循环排水、二循环排水、脱盐水站反渗透浓水、污水处理排水及循环水旁滤器的反洗水,设计进水量410m3/h,其中超滤装置的设计产水量为420m3/h(三套运行,单套产水140m3/h运行),反渗透装置的设计产水量为260m3/h(2×130m3/h),反渗透回收率70%。
浓排水回收装置RO浓水的排放水量约为80-120m3/h。
目前污水处理站排水150m3/h正常情况下接入接入浓排水回用水站,浓排水回收装置满负荷运行,当浓排水反渗透膜化洗时,保安过滤器换滤芯时,浓排水单系统运行,污水系统水只能外排园区污水处理厂,目前外排浓水量为40m3/h(园区污水处理厂流量计计量)。
1.1环保排放要求及收费标准
根据2014年12月29日鄂尔多斯大路煤化工基地管理委员会文件《鄂大管发[2014]35号文件》第四章污水排放监管内容。
1)向园区统一污水管网排放污水要求:
COD<500mg/L,氨氮<50mg/L,TDS<1000mg/L,当达到以上指标时,排水缴费标准为2元/吨污水,当TDS>1000mg/L时,缴费标准为6元/吨污水。
2)向园区统一浓盐水管网排放高盐水要求:
当TDS>10000mg/L,其他指标达到《污水综合排放标准》(GB8979-1996)时,按照3元/吨高盐水缴费,当TDS为6000mg/L-10000mg/L之间,同时其他指标达标时,按照6元/吨浓盐水缴费,当TDS<6000mg/L时,同时其他指标达标时,按照10元/吨浓盐水缴费。
当排放高盐水COD或氨氮超标准时,按照12元/吨浓盐水缴费,并且大路环保局按照相关法律法规处以高限罚款。
1.2项目设计水量和设计规模
浓盐水深度处理项目,设计处理能力100m3/h~120m3/h;年操作8000h。
二、项目建设方案
2.1设计原则
2.1.1贯彻执行国家有关环境保护的政策、法律、法规,符合国家的有关法规及标准。
2.1.2设备选型采用通用产品,运行安全可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量小、价格适中。
2.1.3根据设计进水水质和出水水质要求,所选回用水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理,减少工程投资及日常运行费用。
2.1.4平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下,使各处理构筑物尽量集中,节约用地,扩大绿化面积。
2.1.5妥善处理和处置处理过程中产生的污泥,避免造成二次污染。
2.1.6设计中尽量选用低噪声的动力设备,并适当采取消声、减振措施,防止二次污染。
2.1.7确保工程的可靠性及有效性,降低运行费用,减少日常维护检修工作量,改善操作条件。
适度考虑自动化控制和管理,做到技术可靠、经济合理。
2.1.8回用水处理构筑物按半地下式进行设计,力求减少厂区土方量。
2.1.9尽量减少回用水提升高度和提升次数,以节约能源。
2.2浓水水质
总硬:
2000-2500mg/L
cl-:
1500-2000mg/L
ph:
7-9
TDS:
6000-7000
COD:
60-90mg/L
氨氮:
2-10mg/L
总磷:
15-20mg/L
2.3工艺处理要求
经过改造后,进行现有反渗透排水的提浓后
膜浓缩系统产水水质:
CODcr<20mg/L,TDS<300mg/L,可以作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水。
浓排水装置所产生的高盐水氨氮指标小于15mg/l,COD指标小于100mg/l,外排高盐水TDS>10000mg/l,其他指标达到《污水综合排放标准》(GB8979-1996)一级A的要求。
2.4目前进水水质指标:
中水进水水质检测项:
分析项目
mg/L
分析项目
Ca2+
钙
TDS
2320
Mg2+
镁
COD(铬法)
31
NH+4
氨
BOD5
0
总铁
0.49
总硬度
(以碳酸钙计)
583.8
Cl-
氯化物
453.6
钙硬度(以碳酸钙计)
332.2
SO42-
硫酸盐
77.29
全碱度(mgL)
169.5
HCO3-
重碳酸盐
甲基橙碱度(mg/L)
127.2
CO32-
碳酸盐
酚酞碱度(mg/L)
42.3
总磷
4.84
PH值
7.76
全硅
(SiO2)
24.07
色度(度)
PCU
活性硅
(SiO2)
电导率25o
(µs/cm)
2940
悬浮物
76
浊度
(NTU)
12.62
待处理反渗透浓水水质分析检测项:
分析项目
mg/L
分析项目
Ca2+
钙
TDS
8800
Mg2+
镁
COD(铬法)
84
NH+4
氨
BOD5
0
总铁
0.59
总硬度
(以碳酸钙计)
2436
Cl-
氯化物
2129
钙硬度(以碳酸钙计)
1601
SO42-
硫酸盐
96.92
全碱度(mgL)
339.2
HCO3-
重碳酸盐
甲基橙碱度(mg/L)
339.2
CO32-
碳酸盐
酚酞碱度(mg/L)
0
总磷
17.32
PH值
7.38
全硅
(SiO2)
98.19
色度(度)
PCU
活性硅
(SiO2)
电导率25o
(µs/cm)
11130
悬浮物
47
浊度
(NTU)
0.34
三、按BOT项目方案设计
该项目以BOT项目模式考虑,则以待处理反渗透浓水水质作为进水水质,处理最大水量按120m3/h设计,为保证运行的稳定性,采用的处理工艺为:
高密沉淀池-多介质过滤器-超滤-反渗透-催化氧化;通过该工艺的处理可以回收72m3/h作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水使用,剩余48m3/h处理后达到氨氮指标小于15mg/l,COD指标小于100mg/l,TDS>10000mg/l,其他指标达到《污水综合排放标准》(GB8979-1996)一级A的要求直接外排。
BOT项目的收费模式按进水量120m3/h的吨水处理成本作为业主的支付依据,BOT项目的运营周期按十年计算。
考虑到当地环保政策有向零排放发展的趋势,到时可以提前进行现有装置改进进一步提高反渗透浓水的回收率,并增加零排放蒸发结晶装置,使剩余的高浓盐水通过蒸发结晶而不外排。
3.1工艺流程设计
设计的工艺流程如下图所示:
3.2工艺流程说明
反渗透浓水通过调节池泵入高密沉淀池,通过高密沉淀池加药软化去除水中的一部分的硬度;高密沉淀池出水进入多介质过滤器去除水中浊度;多介质过滤器出水再进入超滤进一步去除水中的浊度,满足反渗透进水要求;通过反渗透对浓水进行脱盐后,产水作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水使用,浓水进入催化氧化反应器以及氧化絮凝池去除有机物后达标外排。
高密沉淀池和沉淀池产生的污泥泵入污泥储池,通过污泥储池进一步浓缩后泵入板框压滤机压滤,产生的脱水污泥外运处理。
3.3工艺各单体设计
1)调节池
设计说明:
收集反渗透浓水以及系统内部排水,并混合调节均质,再通过提升泵送至高密度沉淀池。
有效容积:
500m3
停留时间:
4h
数量:
1座
结构形式:
钢砼结构防腐;
2)高密度沉淀池
设计说明:
通过化学软化加药去除水中的硬度,起到反渗透软化预处理的作用;软化反应控制pH值在10.5-11.0,一体化装置包括:
反应单元、絮凝单元及沉淀单元。
根据业主提供的反渗透浓水的硬度和碱度数据,通过计算投加氢氧化钠和碳酸钠的软化成本最低,约为3.59元/吨水,投加熟石灰+氢氧化钠+碳酸钠的成本约为3.95元/吨水,投加熟石灰+碳酸钠的成本约为4.77元/吨水,而且投加熟石灰还需要增加石灰加药系统,增加设备投资费用;因此该高密池软化选用投加氢氧化钠+碳酸钠,经过软化后的出水硬度在200mg/L(以CaCO3计)左右,硅在50mg/L(以SiO2计)左右。
(其中药剂价格按32%氢氧化钠:
650元/吨,85%熟石灰:
600元/吨,98%碳酸钠:
2000元/吨计算,如果价格不同会对加药成本产生影响)
处理水量:
120m3/h;
一段混合区停留时间:
2min;
二段混合区停留时间:
2min;
絮凝区停留时间:
10min;
推流过渡区停留时间:
2min;
浓缩沉淀区停留时间:
50min;
排出污泥含固率:
3-5%;
数量:
1座
结构形式:
碳钢防腐;
3)高密产水池
设计说明:
收集高密沉淀池产水,再通过提升泵送至多介质过滤器。
有效容积:
200m3
停留时间:
2h
数量:
1座
结构形式:
钢砼结构防腐;
4)多介质过滤器
设计说明:
对高密出水池的出水进行过滤,去除水中的浊度,出水进入过滤产水池。
过滤器内部填装无烟煤和石英砂双层滤料。
处理水量:
120m3/h;
单罐处理水量:
60m3/h;
过滤速度:
10.0m/h;
过滤周期:
12h;
水洗强度:
14L/m2.s;
气洗强度:
36m3/m2.h
尺寸:
Φ2824×2230(直管段)mm
数量:
3个(2用1备)
结构形式:
碳钢衬胶;
5)过滤产水池
设计说明:
收集多介质过滤器产水,再通过提升泵送至超滤。
有效容积:
200m3
停留时间:
2h
数量:
1座
结构形式:
钢砼结构防腐;
6)超滤装置
设计说明:
利用超滤对水中的浊度、悬浮物等指标进行降低,以保护一级反渗透的正常运行。
数量:
2套
主要技术参数:
过滤方式:
全流过滤。
过滤精度:
最大孔径不大于0.1微米
单套运行产水量:
60m3/h。
超滤设计平均通量:
58L/(m2·h)(24小时平均净产水通量)。
系统回收率:
≥93.2%。
出水浊度:
≤0.2NTU
出水SDI:
≤3
清洗方式:
每日一次EFM维护性清洗;CIP清洗周期基于跨膜压差的变化,不小于30天。
7)超滤产水池
设计说明:
收集超滤产水,再通过提升泵送至反渗透装置。
有效容积:
200m3
停留时间:
2h
数量:
1座
结构形式:
钢砼结构防腐;
8)浓水反渗透装置
设计说明:
超滤的出水进入浓水反渗透,进一步减少浓水的产生量,浓水反渗透系统的产水作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水,产生的浓水通过管道排入浓水反渗透浓水池。
采用陶氏海水淡化反渗透膜,型号为SW30HRLE-440。
数量:
2套
单套处理量(进水量):
60m3/h
主要技术参数:
稳定脱盐率≥99.5%;
运行脱盐率≥97%(20゜C,正常运行3年内);
设计通量:
≤14.5L/m2.hr(SDI<5);
单支膜元件回收率:
<12%;
系统回收率:
≥60%(20゜C,正常运行3年内);
排布方式:
10:
5
9)浓水反渗透浓水池
设计说明:
收集浓水反渗透装置浓水,泵送至催化氧化反应器入口。
有效容积:
100m3
停留时间:
2h
数量:
1座
结构形式:
钢砼结构防腐;
10)催化氧化反应器
设计说明:
反渗透浓水水量在48m3/h,进入催化氧化器中去除有机物,使出水COD指标小于100mg/l,达标外排。
通过化学药品的催化氧化作用使水中的大分子有机物通过加和取代、电子转移,直接与水分离,甚至使小分子有机物直接氧化为H2O和CO2,个别有机物直接矿化。
成套设备
结构形式:
316L不锈钢封闭式结构
数量:
1套
11)氧化絮凝池
设计说明:
废水自催化氧化反应器流入氧化絮凝池,利用弱氧化剂进一步氧化,最终达到完全氧化,通过投加絮凝剂使废水中的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集、形成较大絮状颗粒,从而使污染物被吸附去除。
有效容积:
64m3
结构形式:
钢砼结构防腐
数量:
1座
12)沉淀池
设计说明:
把通过絮凝池形成的絮凝体结构沉淀下来,去除悬浮物,以达到水质澄清的目的。
有效容积:
502m3
有效停留时间:
10h
结构形式:
钢砼结构防腐
数量:
1座
11)污泥储池
设计说明:
接收来自高密度沉淀池排放的软化沉淀污泥,通过泵送至压滤机压滤。
绝干污泥量:
280kg/h;
污泥含固率:
3%-5%;
湿污泥量:
10m3/h;
有效容积:
150m3
数量:
1座
结构形式:
钢砼结构防腐
12)脱水机房
设计说明:
污泥储池的污泥经过进一步浓缩后,通过板框压滤机进一步浓缩脱水。
滤液通过地沟返回调节池,泥饼存放在电动泥斗,定期外运。
选用板框压滤机进行压滤,1用1备。
总处理污泥量:
240m3/d;
绝干污泥处理量:
6.72t/d;
脱水污泥含水率≤75%;
PAM加药量:
0.1%~0.2%;
配药浓度:
0.1%;
建筑面积:
500m2(两层)
数量:
1座
结构形式:
框架结构
13)浓水处理厂房
设计说明:
高密沉淀池、多介质过滤器、超滤装置、浓水反渗透装置以及配套的水泵、鼓风机、加药装置、化学清洗装置等工艺设备,以及电气系统均放置在该厂房内。
建筑面积:
1000m2
数量:
1座
结构形式:
钢结构
3.4BOT项目投资和运行成本分析
3.4.1项目投资成本估算
费用名称
金额(万元)
土建工程
466.50
安装工程
228.20
设备材料采购费
1521.30
设计费
88.64
工程调试费
22.16
工程管理费
22.16
培训服务费
10.00
合计
2358.95
3.4.2项目运行成本估算
1)电费:
该装置满负荷运行日耗电量约为:
10224kwh/天,
按0.5元/kwh电费计算,则日电费为:
5112元/天,
按处理水量为120m3/h计算,则吨水电耗成本为:
1.78元/吨;
2)药剂费:
装置
药剂名称
单价
(元/kg)
每小时耗量(kg/h)
每天投加量(kg/d)
每年消耗(t)
年成本
(万元/年)
软化系统
NaOH(浓度32%)
0.65
480.60
11534.40
3844.80
249.91
Na2CO3(浓度98%)
2.00
153.40
3681.70
1227.23
245.45
混凝剂(FeSO4,浓度19%)
1.65
9.60
230.40
76.80
12.67
助凝剂(PAM,浓度98%)
16.00
0.12
2.94
0.98
1.57
氧化剂(NaClO,浓度10%)
2.00
12.00
288.00
96.00
19.20
污泥处理
PAM(98%)
16
0.73
17.63
5.88
9.40
调节pH
盐酸(31%)
0.38
58.06
1393.55
464.52
17.65
浓水RO
还原剂
2.6
0.60
14.40
4.80
1.25
非氧化性杀菌剂
20
0.60
14.40
4.80
9.60
阻垢剂
45
0.96
23.04
7.68
34.56
催化氧化
硫酸亚铁,双氧水,PAM,氢氧化钠
-
-
-
-
90.00
装置
药剂名称
单价
单次耗量(kg)
全年次数
每年消耗(t)
年成本
(万元/年)
超滤化洗
柠檬酸
6.8
200
12
2.4
1.63
盐酸(31%)
0.38
1300
12
15.6
0.59
次氯酸钠
19
200
12
2.4
4.56
氢氧化钠(32%)
0.65
32
12
0.384
0.02
浓水RO化洗
柠檬酸
6.8
120
12
1.44
0.98
盐酸(31%)
0.38
90
12
1.08
0.04
EDTA
19
4
12
0.048
0.09
氢氧化钠(30%)
0.65
50
12
0.6
0.04
合计(万元/年)
699.22
吨水处理成本(元/吨)
7.28
3)BOT项目运营成本估算:
序号
项目
吨水单价(元/吨)
年总费用(万元)
备注
基准水量
120
m3/h
1
药剂费
7.28
699.2
2
电费
1.78
170.4
3
折旧费
2.70
259
4
职工薪酬
0.83
80.0
10人
5
修理费
1.23
117.9
6
化验室费
0.21
20.0
7
管理费及其他
0.84
80.8
8
总成本费用
14.87
1427.9
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