临汾市给水厂除盐工程设计

给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．５２０１４１７临汾市给水厂除盐工程设计郭强１陈宏平１李楠２杨云龙１李晨旻１（１太原理工大学环境科学与工程学院，太原０３００２４；２临汾市自来水公司，临汾０４１０００）摘要临汾市尧都区水厂水源水中硫酸盐、硬度等项目超标，针对含盐量偏高、处理水量大的实际情况，通过方案比选，采用一级两段式纳滤膜处理工艺处理部分原水，再按一定比例与传统工艺处理后的未经软化的水勾兑混合的方式。运行表明，各项技术指标达到设计的要求，制水成本合理。关键词地下水除盐纳滤勾兑临汾市尧都区位于山西省西南部，流经境内的河流均受不同程度的污染，地表水水质较差。随着市区用水量的增加，城市给水厂的规模也不断扩大。现由龙祠、土门２座水厂共同供水，供水能力分别为６万ｍ３／ｄ、２万ｍ３／ｄ。龙祠水厂采用吕梁山东麓西平山脚下的龙子祠泉排泄形成的地表水为供水水源，属地下水性质，其硬度和硫酸盐超标，传统的给水处理工艺不能满足要求。因此，需要增加软化、除盐工艺，以保证出水水质达标。１原水超标项目分析原水水质检测中超标项目见表１。表１原水水质超标项目序号检测项目检测结果ＧＢ５７４９—２００６１浊度／ＮＴＵ１．４６≤１２总硬度（以ＣａＣＯ３计）／ｍｇ／Ｌ５５０．２≤４５０３硫酸盐／ｍｇ／Ｌ３６１≤２５０４菌落总数／ＣＦＵ／ｍＬ２３０≤１００５总大肠菌群／ＣＦＵ／１００ｍＬ３０不得检出１．１总硬度原水矿化度较高，溶解性盐分含量较高。水中暂时硬度２２０．２ｍｇ／Ｌ，永久硬度３３０ｍｇ／Ｌ。１．２硫酸盐ＳＯ２－４是苦咸水的表征离子，化学性质比较稳定，含量高时使水具有苦味，和碱土金属离子形成盐类（如ＣａＳＯ４）微溶于水，其含量因Ｃａ２＋而受限制。国家自然科学基金（５１０７８２５２）；太原理工大学校基金（９００１０３－０３０２０７７５）；山西省国际合作计划项目（２０１００８１０１８）；山西省自然科学基金（２０１００１１０１６－１）。１．３其他项目原水浊度和微生物指标也有不同程度超标。原水中溶解性固体含量较高，最高接近９００ｍｇ／Ｌ。通过对水质的分析，溶解性总固体主要为硫酸盐、氯化物与Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等离子形成的溶解性盐分，其电导率达到７７０μＳ／ｃｍ。２处理工艺在超标项目中，通过过滤、消毒工艺可以使浊度和微生物指标达标。针对原水中硫酸盐和总硬度超标这一突出矛盾，选用纳滤进行处理，较反渗透所需压差低更加节能。经过方案比选，本工程最终选择纳滤作为处理工艺。２．１工艺流程龙祠水厂的处理规模为６万ｍ３／ｄ。若全部进行纳滤处理势必会使工程投资、能耗造成巨大浪费，况且技术上，给水厂不应生产纯净水。处理的目标是使得出厂水全面达到《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７４９—２００６），因此考虑通过将部分原水经纳滤处理后与原水按一定比例勾兑混合达标的原则进行设计，可提高工程经济性和技术合理性。设计取值总硬度５５０ｍｇ／Ｌ，硫酸盐３６０ｍｇ／Ｌ，对照《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７４９—２００６），原水硫酸盐超标比例更大，以硫酸盐为标准进行勾兑计算，经过物料平衡，当纳滤出水与原水以１∶１．５勾兑混合时，理论（２５℃，硫酸根脱盐率９５％，总硬度去除率９４％）计算勾兑配水后出水水质见表２。按照６万ｍ３／ｄ的规模，１∶１．５勾兑比例，则纳滤系统的产水量应为１０００ｍ３／ｈ。纳滤处理工艺流程如图１所示。DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2014.0042１８给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．５２０１４表２纳滤勾兑配水后出水水质理论计算结果项目原水产水勾兑配水后总硬度（以ＣａＣＯ３计）／ｍｇ／Ｌ５５０３３３４３硫酸盐／ｍｇ／Ｌ３６０１８２２３图１处理工艺流程２．２预处理工艺预处理采用多介质过滤。水厂原水由原水泵提升进入多介质过滤器，进水量１２６０ｍ３／ｈ，进水水压０．３ＭＰａ。每只过滤罐直径３．６ｍ，共设１６台过滤罐，设计滤速７．７ｍ／ｈ。采用石英砂、无烟煤双层滤料。采用气水反冲洗，反冲洗用水为纳滤排放浓水。２．３纳滤膜处理工艺纳滤膜处理系统前设保安过滤器，采用滤孔５μｍ滤芯。保安过滤前投加膜阻垢剂，投加量为２～４ｍｇ／Ｌ。选择设计产水量２００ｍ３／ｈ的纳滤组件共５套，设计通量２０．８Ｌ／（ｍ２·ｈ）。每套选用陶氏的聚酰胺复合膜ＦＩＬＭＴＥＣＮＦ９０－４００型膜元件２５９支，共３７只压力容器，每只压力容器包含７支膜元件。单支膜面积３７ｍ２，产水量１８．６ｍ３／ｄ。膜元件的稳定脱盐率Ｃｌ－为８５％～９５％，ＳＯ２－４＞９７％。系统采用一级二段式布置，前一段的浓水作为下一段的进水，最后一段的浓水收集排放，各阶段产水收集利用。为了平衡产水并保持每段内原水流速均匀，装置内的组件相邻段沿水流方向分为２∶１排列比，即２５∶１２压力容器组合，段内并联，段间串联。系统泵设计压力０．６９ＭＰａ，系统布置排列见