400t单级DTRO+160DTZ方案.docx
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400t单级DTRO+160DTZ方案
1、项目概况
1.1、工程规模
根据业主提供的数据,新建系统处理规模为800吨/天。
MBR出水进入DTRO系统,DTRO系统一部分由原有两级DTRO改造后达到400吨/天处理能力,并且新建400吨/天DTRO系统处理剩余污水。
系统产生的浓缩液采用DTZ系统处理。
1.2、设计范围
本方案设计范围为MBR系统出水后新建400吨/天处理能力DTRO系统和浓缩液DTZ处理系统内建构筑物、设备、管道、电气自控设计以及改造系统与新建系统的衔接所需的建构筑物、设备、管道、电气自控设计。
2、工艺设计
2.1新建DTRO系统
2.1.1DTRO处理系统流程
MBR系统出水经UF清水池提升泵进入DTRO处理系统。
新建DTRO处理系统包括酸加药系统、阻垢剂加药系统、碱加药系统、芯式过滤器、高压泵、循环泵、单级DTRO装置、化学清洗系统等。
DTRO进水管路上设置流量传感器,实时监测进水流量,积算流量由中央控制系统存储;首先在原水罐完成PH调节,然经芯式过滤器后由高压泵泵入DTRO膜系统;酸调节系统设置在线PH监测仪,根据原水PH值及系统要求,实时监测控制酸投加计量泵的投加频率;酸调节后进入膜系统前,设置在线电导率仪,监测进水的电导率;芯式过滤器进出口设置压力传感器,监测过滤压差;高压泵进出口及膜内循环管路上设置压力传感器监测高压泵进出口压力及循环管内压力;DTRO膜系统进水主支管及清液出水管设置流量传感器监测进水流量及清液产量;清液及浓缩液管上设置压力传感器、在线电导率、PH传感器、温度传感器,实时监测清液及浓缩液压力、电导率、PH值及温度等运行数值;各罐体或储槽内设置液位开关监测液位,重要容器内设置液位计监测液位。
新建MBR系统出水中有机污染及TN还不能达到排放要求,利用DTRO反渗透膜拦截90%以上的各项污染物质,透过液排入RO清液池,浓缩液排入RO浓缩液池。
2.1.2DTRO处理系统选型及设计计算
反渗透是最精密的膜法液体分离技术,它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物,能够去除可溶性的金属盐、有机污染物、细菌、胶体粒子、发热物质,其脱盐率大于95%,对COD、氨氮及总氮的脱除率可以达到90%以上,出水水质稳定。
DTRO处理系统设计选型设计计算如表3-15。
表3-15DTRO-111系统设计选型
项目
数值
设计富裕系数
设计富裕系数
n=1.1
设计处理量
设计处理量
Qd=400m³/d
设计回收率
RRO=80%
设计清液产量
QP=320m³/d
设计清液产量
Qh=(QP*n)/24=14.7m³/h
膜组件参数
膜过滤形式
错流过滤
膜组件型号
21039ABS1B,9.405m2,DTRO-BW
膜材质
聚酰胺复合膜
截留率
98%(49000μs/cm,70bar,25℃)
膜组件直径
8”
浓水流道宽度
1.5mm
膜组件长度
L=1200mm
单支膜组件面积
SRO=9.405m²
设计运行参数
进水流量
QF=18.3m³/h
正常运行压力
PO=50~65bar
使用寿命
5年
能耗
装机功率
Pt=117KW
正常运行功率
PC=94KW
2.1.3工艺过程描述
2.1.3.1原水罐和酸调节
渗沥液pH值随着厂龄的增加、环境等各种条件的变化而变化,其组成成份复杂,存在各种钙、镁、钡、硅等种难溶盐,这些难溶无机盐进入反渗透系统后被高倍浓缩,当其浓度超过该条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢现象。
而调节原水pH值能有效防止碳酸盐类无机盐的结垢,故在进入反渗透前须对原水进行pH值调节。
原水从UF清水池由泵提升进入原水罐,在渗滤液进入原水罐的同时,从酸储罐B00111添加酸调节pH值。
与此同时,泵PK02211开始工作进行回流混合,达到均衡pH值的目的。
系统原液储罐回流管路设pH值传感器,PLC判断原水pH值并自动调节计量泵PD00111的频率以调整加酸量,最终使进入反渗透前的原液pH值达到6.1-6.5。
如果原水pH在此范围内则不需要加酸调节。
流程如图3-4。
2.1.3.2反渗透系统
膜系统为单级反渗透,原水酸调节后经芯式过滤器过滤后直接进入DTRO系统。
设备配有芯式过滤器两组6台,其进、出水端都有压力表,当压差超过2.0bar的时候进行更换滤芯。
芯式过滤器过滤的精度为10μm为膜柱提供最后一道保护屏障。
为了防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内由于高倍浓缩产生结垢现象,有效延长膜使用寿命,在一级反渗透膜前需加入一定量的阻垢剂。
添加量按原水中难溶盐的浓度确定。
经过芯式过滤器的渗滤液直接进入反渗透高压柱塞泵。
DT膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器,用于吸收高压泵产生的压力脉冲,给膜柱提供平稳的压力。
经高压泵后的出水进入膜组件,反渗透系统设两台并联运行,每台设三段,为串联连接方式,第一段反渗透的浓液依次进入串联后置的第二、第三段,各段处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。
反渗透系统系统截留率高,净化水各项指标远小于出水指标,完全达到本招标文件的技术规格要求。
反渗透的减震器出水进入第一个膜组(FM161),依次进入第二段(FM162)、第三段(FM163),第二段及第三段膜柱各配一台在线循环泵以产生足够的流量和流速以克服膜污染。
膜柱组出水分为两部分。
反渗透的透过液碱回调后排入RO清液池,浓缩液排入浓缩液储存池做综合处理。
反渗透的浓缩液端设置有压力调节阀(VS1601),用于控制膜组内的压力,以产生必要的净水回收率。
流程如图3-5
2.1.3.3清水pH值调节
由于渗沥液中含有一定的溶解性气体,而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体,就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求,此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求。
由于经MBR预处理,正常情况下不需加碱即可达到排放要求。
流程如图3-6。
出水pH回调在清水罐B09711中进行,清水排放管中安装有pH值传感器,PLC判断出水pH值并自动调节计量泵PD00211的频率以调整加碱量,最终使排水pH值达到排放要求。
2.1.3.4设备的冲洗和清洗
膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。
反渗透冲洗系统有清洗剂A、清洗剂C、阻垢剂和清洗缓冲罐。
操作人员需要定期给储罐添加清洗剂和阻垢剂,设定清洗产生,需要清洗的时候系统自动执行。
系统冲洗
膜组的冲洗在每次系统关闭时进行,在正常开机运行状态下需要停机时,一般都采取先冲洗后再停机模式。
系统故障时自动停机,也执行冲洗程序。
冲洗的主要目的是防止渗滤液中的污染物在膜片表面沉积。
冲洗分为两种,一种是用渗滤液冲洗,一种是净水冲洗,两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定,一般为2-5分钟。
化学清洗
为保持膜片的性能,膜组应该定期进行化学清洗。
清洗剂分酸性清洗剂和碱性清洗剂两种,碱性清洗剂的主要作用是清除有机物的污染,酸性清洗剂的主要作用是清除无机物污染。
在清洗时,清洗剂溶液在膜组系统内循环,以除去沉积在膜片上的污染物质,清洗时间一般为1-2个小时,但可以随时终止。
清洗完毕后的液体排出系统到调节池。
膜组的化学清洗由计算机系统自动控制,可在计算机界面上设定清洗参数。
清洗剂一般稀释到5-10%后使用。
清洗周期
清洗时间间隔的长短取决于进水中的污染物质浓度,当在相同进水条件下,膜系统透过液流量减少10%~15%或膜组件进出口压差超过允许的设定值时需进行清洗,正常情况下清洗周期如下:
碱洗:
8~15天,pH=10~11,温度35℃
酸洗:
15~28天,pH=2.5~3.5,温度35℃
2.1.4DTRO处理系统主要建构筑物设计参数及设备配置
2.1.4.1主要建构筑物
●综合设备间
数量:
1座
建筑物尺寸:
25.2m*21.5m*6.0m(12m)
2.1.4.2主要设备
●DTRO膜组件
数量:
120支
作用:
采用反渗透原理实现污染物质与水的分离,是最精密的介质分离方式之一,出水基本能达标排放
型式:
碟管式反渗透膜组件
主要参数:
宽流道(4mm)错流过滤,膜材质聚酰胺,组件壳体为玻璃钢材质;
●膜成套装置
数量:
1套
安装位置:
综合设备间内
说明:
每套装备120支膜组件,3台高压柱塞泵,4台循环泵,一组芯式过滤器、清洗水箱、现场控制柜及集成管道系统,结构紧凑,安装方便,支架材质为不锈钢304SS并作表面处理,底座为优质碳钢做防腐处理(设备选型参数见主要设备材料清单)
●加药装置
数量:
1套
安装位置:
综合设备间内
说明:
包括各药剂储罐及加药泵等
●罐系统
数量:
1套
安装位置:
综合设备间内
说明:
V=30m3HDPE储罐2个(原水罐及清水罐),V=20m3Q235硫酸储罐1个,V=700L不锈钢304SS清洗槽3台(每套DTRO1台),V=1m3PE储罐4个(碱性清洗剂储罐1个、酸性清洗储罐1个、氢氧化钠储罐1个)以及用于水质调整及DTRO供水的加酸搅拌离心泵1台,供水离心泵3台,清水外排泵,以及用于进水及工艺过程水质监测和控制的仪器仪表自动阀门等
2.2浓缩液处理系统
2.2.1DTZ工艺说明
本工程设计中深度处理采用DTRO工艺,从水质特征来说,其浓缩液中含有大量生化处理段无法去除的有机污染物(腐植酸类为主)、盐类以及工艺过程添加剂中的化学物质,具有高污染、难降解等特征;从水量上来说,DTRO系统的清水产率在运用于垃圾渗滤液处理的反渗透工艺中是最高的,因此,所产生的浓
缩液亦是最少的,这一定程度上减轻了浓缩液处理的运行负担及设备投资。
多年来积极探索和研发浓缩液处理“零排放”的工程运用和集成设备开发,深圳老虎坑的“零排放”及DTZ中试装置于2009年11月通过了中国城市卫生环境协会组织的专家鉴定会(中环卫函【2009】36号),这在国内尚属首次,这也标志着真正具备实现垃圾渗滤液处理浓缩液“零排放”的工程化运用能力。
缩液“零排放”的处理工艺实际上是借鉴国外先进的蒸发工艺的基础上,所研发的更经济、对蒸发器要求低、运行更加稳定可靠的改进型蒸发工艺。
蒸发工艺具有占地面积小,产水能力高,运行费用中等,可排出盐份等优势。
但是目前国外所应用的特种蒸发器价格昂贵,国内经济很难承受,而国内所应用的蒸发器广泛应用于化工、制药、食品、饲料等领域,针对浓缩液尚无切实可行的处理方案。
为了使普通蒸发器可以在浓缩液处理中得到应用,结合自身优势,开发出了一套行之有效的前处理工艺,使得蒸发器的应用不再昂贵,同时更稳定。
针对国内的实际情况,对传统的蒸发工艺进行如下改进:
图5-2蒸发工艺水量平衡图
工艺流程说明:
RO浓缩液首先加压进入碟管式纳滤系统,纳滤系统的作用是去除浓缩液众多有机物、结垢物质,透过浓缩液中的一价盐类,消除后续蒸发的发泡、跑料、结垢和不结晶等现象。
纳滤截留分子量为150-1000,可以截留大部分有机污染物。
纳滤对一价离子具有选择透过性,对高价的结垢离子具有较高的截留能力,实验证明,纳滤的透过液中一价盐的浓度远高于浓缩液中一价盐浓度,透过液中钙、镁、硫酸根、碳酸根等结垢物质浓度已经很低,水呈浅色透明状;
纳滤出水进入高压DTRO系统进一步浓缩,高压DTRO的作用是降低系统的运行费用,通过低能耗的膜系统将纳滤透过液再浓缩一倍以上,节约了后续蒸发工艺的蒸汽用量,降低了运行费用,高压DTRO透过液可以达到排放标准直接排放。
高压DTRO的浓缩液进入蒸发器蒸发处理,由于经过纳滤去除率污染物、经过高压DTRO提高了含固量,使得对渗滤液浓缩液的蒸发转变为对高浓度盐溶液的蒸发,国内普通蒸发器厂家对类似料液有诸多成功的工程案例,是十分成熟的技术。
经蒸发后的浓液进入结晶器结晶,晶水混合物通过离心分离,分离出出的晶体经封装后填埋处理,液相为饱和溶液,作为母液回到蒸发器内继续蒸发。
由于浓缩液中含有纳滤截不住的小分子有机物,此类物质沸点较低易随蒸汽一起排出,造成冷凝水COD略高,但由于水量较小,该水与前端的RO、高压DTRO出水混合后可以达标排放。
工艺特点:
∙成功解决了浓缩液蒸发中的瓶颈问题,使得浓缩液真正实现了零排放;
∙工艺成熟,可实施性强,所采用的工艺单元均为成熟的处理工艺,并且整个工艺流程已经经过实际工程检验,效果得到证实;
∙由于采用了传统成熟的蒸发器使得工程造价比国外同类产品大幅下降,工程造价更合理;
∙由于引入了高压DTRO工艺,使得需要蒸发的水量大幅下降,能耗更低,运行费用更低。
工程实例如下所示:
深圳老虎坑浓缩液处理项目(5t/d),该项目已通过有关专家认证。
处理车间
各阶段处理水样
蒸发及结晶物质主要组成如下表:
样品
检测项目
单位
含量
晶体
有机质
g/kg
17.4
氯
%
42.3
钠
%
10.0
钾
%
35.1
汞
mg/kg
0.16
砷
mg/kg
0.22
铬
mg/kg
﹤0.5
铅
mg/kg
0.42
镉
mg/kg
﹤0.03
如上表,蒸发分离出的晶体主要为钠、钾等盐类,完全可以作为氯碱厂等化工厂的工业原料回收利用。
2.2.2DTRO处理系统主要建构筑物设计参数及设备配置
2.2.2.1主要建构筑物
●综合设备间
与DTRO共用设备间;
●综合水池
数量:
1座
构筑物尺寸:
V=160m3
2.2.2.2主要设备
●DTNF系统
数量:
1套
规格:
处理能力160m3/d;
●HPRO系统
数量:
1套
规格:
处理能力136m3/d;
●多效蒸发系统
数量:
1套
规格:
处理能力68m3/d;
3、运行成本分析
运行成本分析
序号
项目
消耗
单价
总价
备注
新建DTRO系统
1
电费
2256.00kwh/d
0.60元/kwh
1353.6元/天
运行功率94.0kw
2
阻垢剂
0.0040L/t
300.0元/L
480.00元/天
3
硫酸
1.0000L/t
1.8元/L
720.00元/天
4
清洗剂A
0.0560L/t
25.0元/L
560.00元/天
5
清洗剂C
0.0280L/t
25.0元/L
280.00元/天
6
NaOH
0.040kg/t
4.0元/kg
64.00元/天
7
小计
3457.40元/天
浓缩液处理系统
1
电费
5568.00kwh/d
0.60元/kwh
3340.8元/天
运行功率232.0kw
2
清洗剂A
20.8L/d
25.0元/L
520.00元/天
3
清洗剂C
11.1L/d
25.0元/L
277.50元/天
4
阻垢剂
1.8L/d
300.0元/L
540.00元/天
5
硫酸
244.0L/d
1.8元/L
439.20元/天
6
NaOH
0.5kg/d
4.0元/kg
2.00元/天
7
小计
5118.7元/天
蒸汽费用
1
蒸汽
27.0t/天
150.00元/t
4050.00元/天
2
小计
4050.00元/天
维护费用
1
维护费用
170000元/年
465.75元/天
渗滤液处理系统
2
维护费用
400000元/年
1095.89元/天
浓缩液处理系统
3
小计
1561.64元/天
人工费用
1
工人数量
6人
2000元/月
400元/天
DTRO膜更换费用
1
膜片价格
元/片
87
2
膜柱数量
支
120
每支膜柱209片
3
使用寿命
年
5
4
日换膜费用
1195.59元/天
DTNF膜更换费用
1
膜片价格
元/片
87
2
膜柱数量
支
46
每支膜柱209片
3
使用寿命
年
2
4
日换膜费用
1145.78元/天
HPDTRO膜更换费用
1
膜片价格
元/片
87
2
膜柱数量
支
62
每支膜柱209片
3
使用寿命
年
3
4
日换膜费用
1029.53元/天
合计运行费用
日运行费用
17958.64元/天
DTRO系统运行费用
12.80元/吨(按进水400t/d计算)
浓缩液处理运行费用
16.05元/吨(按进水800t/d计算)
浓缩液处理运行费用
80.26元/吨(按浓缩液产量160t/d计算)
说明:
1.维护费包括设备运行中需要定期更换的高压泵阀组、垫圈、皮带、润滑油等消耗品。
- 配套讲稿:
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- 400 DTRO 160 DTZ 方案