钱塘江潮汐咸水源的纳滤集成应急系统预案

2013年5月全国苦咸水淡化技术研讨会论文集钱塘江潮汐咸水源的纳滤集成应急系统预案陈欢林‘,吴礼光2,陈小洁‘,陈水超‘,毕飞‘陈霄翔‘,李伟‘,董甜甜‘,孙志林3(1浙江大学膜与水处理技术教育部工程研究中心,2.浙江工商大学;3.浙江大学海洋学院)摘要:钱塘江杭州段水体氯化物浓度受潮汐咸水上溯而变化较大,严重影响杭州市政供水系统正常运行.为潮汐咸水源的饮水安全,本项目开发出一套日产50m3纳滤为主的膜法集成工艺及其示范系统,经过近一年的调试、运行,为集成系统的放大应用积累了经验.根据钱塘江水体咸度的高低,将其分成四个应急预案等级,并提出相应的应急操作工况;以杭州主城区三个水厂产水规模为依据,估算出水源咸度超标时,水质调制所需的纳滤集成系统规模,为钱塘江饮水安全应急保障系统的建设提供了技术依据.关键词:钱塘;潮汐咸水;纳滤膜;饮用安全;应急保障钱塘江是杭州地区市政供水的主要水源,由于杭州湾及其钱塘江河口段呈喇叭口状,其水体最大含沙量可达51kg/m3,水质受外海潮汐影响十分明显.每年的8月大潮至人秋季节(南星桥取水口附近)其水体电导率可达1000一3000拼S/em范围;枯水期间,在仓前水文站附近,受潮汐海水倒灌,水体电导率最高可达1000拜S/cm以上.近十年来,潮汐影响咸水上溯时有发生.2003年9月和n月,杭城取水口多次遭遇咸潮袭击,最严重的n月7日,珊瑚沙取水口连续45h氯化物超标,导致市区10多万户居民停水.2。。5年9月的咸潮是近10年最大的,其中25日水体中氯化物浓度,南星桥段高达220mg/L,珊瑚沙段也有110mg/L,大大超过250mg/L的咸潮标准线,以致作为备用水源的珊瑚沙水库停止取水累计达13h,直接导致杭城供水的大幅度减少.2012年1月n一17日,七堡咸潮氯化物450mg/L以上时,南星取水口受到咸潮的影响,超过250mg/L的时间3天累计sh,严重干扰了杭州市供水系统的正常运行.基于咸潮的频繁发生,我们提出了采用纳滤膜为主的膜法集成新工艺,用于应对钱塘江潮汐咸水发生时的应急处理,在萧山水务集团第三水厂建成日产自来水50耐的纳滤膜为主的膜法集成示范系统,为建设应急保障系统提供了技术基础与积累了经验.1纳滤膜集成工艺流程1.1示范系统工艺根据钱塘江杭州市政供水取水口段水体水质变化特点:浊度、咸度、COD变化大的实际,结合膜法深度处理技术的特点,提出如下以纳滤为关键技术的三膜集成工艺流程.系统的工艺流程说明:系统主要由盘式自清洗过滤器、超滤、纳滤、反渗透、冲洗和清洗等单元集成.各单元的功能与作用:超滤降浊、纳滤脱除较大分子量的有机物和二价及以上的盐,反渗透作为滤纳浓水处理可有效提高水的利用率,同时高效脱除小分子有机物和单价盐.1.2示范系统的构建超滤过程采用外置式或浸人式两种中空纤维超滤膜单元,其出水水质通过定期检测膜污染指数来控制(SDI镇2).纳滤过程的主体部分共用20个膜元件分装在5支膜壳内,分二段排列组成,每支膜壳内安装4个膜元件.膜元件对氯化钠的截留率分别为30%一50%和70%一90%两种,纳滤单元水利用率大约在通讯联系人:陈欢林,男,教授博导,电话:0571一87953802,邮箱:chenhl@zju.ed二cn膜科学与技术2013年絮凝剂阻垢剂钱塘江原水赢爵\盘式过滤器萝多了用水点反渗透浓水排放图1纳滤为主的膜集成应急处理工艺流程简图75%左右.在纳滤单元后设置一套反渗透单元,对纳滤浓水处理,以提高水利用率.反渗透为海德能的ES-PAI一8040型,共五支采用2一1一1一1段排列.通过对纳滤浓水的脱盐处理,实现水的总利用率达到80%一90%之间,最高可达95%.2示范系统及其调试运行超滤预处理系统设计产水量最大可处理50m3/h,纳滤直接产水约在35m3/h的饮用水,纳滤浓水的反渗透最高可处理6耐/h,过集成程的水利用率在80肠一90%之间.近一年内超滤膜单元的调试、运行状况分析,超滤通量可保持不变,但后期的操作压力则有所上升.在常规水源进水条件下,纳滤膜单元的单位产水基本稳定;当进水水源中的咸度提高的条件下,系统仍能保持产水量稳定,但操作压力则有明显提高;进人秋、冬季节,天气温度降低,过程水通量有明显的减小.系统的运行温度对纳滤与反渗透膜组件通量的图4系统运行温度的影响对操作压力、产水量的影响影响很大,近一年来运行温度对渗透通量的影响,运行温度的影响十分明显.当运行温度低于10℃情况下,整套系统的产水量从大于32m3/h降低到20m3/h,幅度达到3%以上.3潮汐咸水水体的等级划分根据钱塘江近几年来潮汐对杭州大部分自来水取水口的影响情况,我们对可能发生的钱塘江发生的咸潮分成四大类水体,并根据水体的等级,决定启动的应急预案,以保障杭州市的供水安全.表1水体预警等级的划分及所采取的应急