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天津市杨柳青水厂超滤膜法饮用水处理技术示范工程
韩宏大1, 2 　何文杰2 　吕晓龙1 　李爱斌2
(1 天津工业大学生物化工研究所,天津　300160; 2 天津市自来水集团有限公司,天津　300040)
　　摘要　天津市杨柳青水厂新建规模为5 000 m3 /d,工程采用超滤膜法处理技术,详细介绍了该示范工程的工艺设计特点,并对工程的运行效果和运行成本进行了阐述。工程实践表明出水浊度<0.1 NTU, CODMn < 3 mg/L,达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求。
关键词　饮用水　超滤膜　示范工程
1　工程背景
由于水环境污染的加剧和水质标准的提高,水厂常规水处理工艺的局限性越来越明显,因此研究开发新的净水技术成为目前城市供水行业面临的重要课题。天津市杨柳青水厂超滤膜法饮用水处理技术示范工程是天津市自来水集团有限公司承担的天津市科技创新基金项目( 05FZZDSH00500)“膜法饮用水处理技术研究及示范工程”的一部分。针对滦河原水的特点,在天津市杨柳青水厂建立了2套
300 m3 /d的中试装置, 1套为混凝—压入式超滤膜法水处理装置, 1 套为混凝—浸入式超滤膜法水处理装置。从2006年开始在2套中试装置上进行了为期2年的试验研究,形成了系统化的集成技术,并将技术成果应用到示范工程中。示范工程主工艺采用混凝—压入式超滤膜法水处理工艺,超滤膜为国产内压式超滤膜,并采用浸入式超滤膜回收装置对压入式膜的反洗水进行回收,总产水能力为5 000 m3 /d,
占地面积约400 m2。
2　工艺流程
试验研究表明,滦河原水水质特性明显,分为3个水质期 :低温低浊期( 12月下旬～次年3月中旬) ,正常水质期(3月下旬～6月上旬, 10月中旬～
示范工程于2008年4月完工, 2008年5月开始调试运行。系统水回收率为98. 03%, 产水量为5 000 m3 /d。出水水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求,出水平均浊度< 0. 1 NTU,CODMn去除率达到40%,出水CODMn <3 mg/L。
4. 2　运行成本分析
示范工程的总投资为597. 60万元,建设投资为1 195. 2元/m3 ,运行成本为0. 49元/m3。运行成本包括动力费、药剂费、人员工资、折旧费、大修维护费和其他费用。运行成本中折旧费用占运行成本的51. 5%,折旧费中膜折旧费占折旧费用的52. 9% ,动力费占运行成本的26. 9%。
5　结语
示范工程的设计和建设均建立在中试研究基础上。其投产运行对超滤膜技术的推广具有示范意义。超滤膜法饮用水处理技术在工程投资和运行成本方面已经降到可以接受的范围,且超滤膜工艺系统具有占地面积小、自动化程度高、出水水质好等优点,在运行过程中通过经济有效的方式减缓膜污染、延长膜的使用寿命和控制系统电耗可大大降低运行成本。

剖析南郊水厂与芦泾水厂超滤膜技术的应用
时间：2010-02-10 13:56 来源：中国水网 作者：张倩 评论：0条
2009年，超滤膜技术在各地水厂提标改造中成绩斐然。其中以两个项目称最。其一是山东东营南郊水厂（以下简称“南郊水厂”）应用浸入式超滤膜技术创造了我国超滤自来水厂10万立方米日处理规模的纪录；另一为以浸入式超滤膜技术为核心的短流程净水工艺实现“完美结合”，满足了江苏南通芦泾水厂（以下简称“芦泾水厂”）提标改造的迫切需求。两水厂已分别于2009年12月5日和2009年12月31日正式通水。



南郊水厂：超滤膜池



芦泾水厂：置于絮凝池内试验的膜组件

1月23日~25日，为推动超滤膜技术在我国城镇饮用水安全保障中的应用，通过国内超滤膜技术在行业的应用案例交流，促进膜技术在饮用水水质提高及既有水厂升级改造中发挥重要作用，由哈尔滨工业大学、山东省建设厅、东营市人民政府、中国城镇供水排水协会、城市水资源开发利用（北方）国家工程研究中心共同主办的“城镇饮用水安全保障及超滤组合工艺技术应用研讨会”于山东东营召开。会议期间，中国水网记者有幸参观了南郊水厂，并对南郊水厂和芦泾水厂相关负责人进行了采访。

为何“相中”超滤膜技术？

南郊水厂与芦泾水厂，一北一南，一取水黄河，一源自长江。两个水厂为何不约而同地选择超滤膜技术进行提标改造？对此，南郊水厂水质改善工程设计方——上海市政工程设计研究总院教授级高工沈裘昌表示，东营地处黄河下游，水源中溴化物浓度较高，若应用臭氧-活性炭技术，随之而来的溴酸盐问题将会严重威胁到百姓健康。所以，超滤膜技术成为南郊水厂水质改善工程的核心技术。关于超滤膜技术在芦泾水厂的应用，芦泾水厂厂长陈春圣表示，由于水源长江水的水量大、水流快、水体自净能力较强，所以，原水中有机物含量不高。“应用超滤膜技术可以达到深度处理的要求。”

此外，在国产超滤膜和进口超滤膜的选择中，南郊水厂与芦泾水厂也不约而同地向国产超滤膜抛出了橄榄枝。由立昇企业生产的PVC合金超滤膜正是两水厂提标改造的“主角”。国产膜之所以得到青睐，抗污染、低价格是主要优势。

据中国工程院院士李圭白介绍，国内超滤膜价格平均为150元/平方米，国外超滤膜价格则可达200~400元/平方米。而此次采用的立昇PVC合金超滤膜的价格仅为80元/平方米。沈裘昌也表示，正因为国外超滤膜价格高，所以，国外膜企业往往通过提高超滤膜通量的方式来减少超滤膜的使用面积，从而降低膜材料成本的投入。但通过增加工作压力来实现膜通量的提高，势必会增加能耗和运营成本。

“为综合考虑材料成本和运营成本的投入，南郊水厂水质改善工程在进行膜招标时，对膜面积进行了严格限定，要求膜面积为15万平方米。”沈裘昌说，因此国产超滤膜便拥有了更大的竞争优势。

两种超滤膜组合工艺的比较

尽管南郊水厂与芦泾水厂均选用立昇PVC合金超滤膜，但其工艺思路却十分迥异。南郊水厂将超滤置于砂滤之后，用滤池出水作为膜池进水，以最大程度地降低膜污染；而芦泾水厂由于在中试过程中发现絮凝水直接进入超滤能够获得更为理想的运行效果，经过深入研究，创新发明了以浸入式超滤膜技术为核心的短流程工艺，即将原有的斜管沉淀池中的斜管拆掉，直接放入膜组件，使其成为集絮凝、超滤膜过滤、反洗水回收、沉淀、污泥浓缩为一体的短流程处理构筑物。对于闲置下来的，虹吸滤池待后将改造成为突发性原水水质事故的应急处理构筑物。







水厂改造是关系到百姓用水保障的大事。值得一提的是，在南郊水厂与芦泾水厂的改造过程中，均未全部停水，较好地保障了当地百姓的饮水需求。与南郊水厂单独增加超滤构筑物相比，芦泾水厂直接对沉淀池进行改造势必会对正常供水带来更大的影响。据了解，芦泾水厂有两组工艺构筑物，此次改造只对其中一组工艺构筑物进行。工作人员先在池外进行膜组件、管道、仪表的相关组装，之后再将组装整体放置于沉淀池中，节省了改造时间。

此外，由于两个项目均采用了反洗水回收，所以南郊水厂与芦泾水厂膜池的产水率分别可达98.3%和99.2%。

立方米水成本分别增加0.3元 和0.1元

尽管立昇PVC合金超滤膜创造了膜材料成本投入的新低，但应用超滤膜技术究竟会对供水成本带来怎样的影响？这一问题在全国水价“涨”声一片的敏感时期，受到了十足的关注。

由于立昇PVC合金超滤膜价格较低，因此无论是南郊水厂还是芦泾水厂均采用了低跨膜压差、低通量的运行方式，大大节省了运行能耗，并减轻了膜的深层污染。

2010年1月，在“城镇饮用水安全保障及超滤组合工艺技术应用研讨会”期间，中国水网记者在对山东东营南郊水厂进行参观时从该厂厂长纪洪杰那里得知，应用超滤膜技术后，南郊水厂每立方米水成本提高约0.3元，其中，膜部分增加的每立方米水成本为0.15元。

相对于南郊水厂10万立方米的日处理规模而言，芦泾水厂5万立方米的日处理规模并不起眼。但芦泾水厂技术人员秦潼表示，芦泾水厂位于南通市的西北部，处于城市管网末梢。地理位置决定了其在城市供水方面所具有的重要作用。由于芦泾水厂只是在原有工艺上进行改造，所以在构筑物本身几乎无成本投入。据了解，应用超滤膜技术后的芦泾水厂立方米水成本提高仅为0.15元，即抽吸泵运营成本0.02元/立方米水（由于刚投入运行，虽然水温较低，但目前尚未使用抽吸泵），日常费用0.02元/立方米水，设备折旧0.11元/立方米水（包括超滤膜的5年更新费用）。

挑战106项水质指标

《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）即将于2012年全部执行。其中明确要求生活饮用水水质需达106项水质检测指标。对于刚刚经历了提标改造的南郊水厂和芦泾水厂，也向106项水质指标发起了挑战。

纪洪杰在“城镇饮用水安全保障及超滤组合工艺技术应用研讨会”上介绍说，2010年1月5日，南郊水厂调试运行1个月后，将水样送至普尼（青岛）测试中心进行106项水质检测指标测试，结果显示除余氯外的105项水质检测指标均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。只有余氯的检测结果低于0.3mg/L，并未达到出厂水余氯大于0.3mg/L的要求。对此，纪洪杰称，送检过程可能造成了一定的检测误差。

秦潼在谈到芦泾水厂出水水质时表示，尽管还并未进行106项水质指标的全面测试，但经过测试的常规水质指标均优于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。

浊度和颗粒数是衡量水厂出水水质的两个关键指标。中国水网记者在参观时发现，南郊水厂装有在线进水浊度仪、在线出水浊度仪以及在线出水颗粒物计数仪。实测数据显示进水浊度（滤池出水浊度）为0.2~0.4NTU，出水浊度（膜后水浊度）为0.01~0.02NTU，2μm~5μm的出水颗粒物数目（膜后水颗粒物数目）小于100cnts/ml。据秦潼介绍，芦泾水厂出水浊度（膜后水浊度）通常在0.02~0.03NTU。

尚处摸索阶段

在谈及南郊水厂采用超滤膜技术提标改造后的运行效果时，纪洪杰表示，由于项目尚处调试运行阶段，所以还不好下结论。

据纪洪杰介绍，超滤膜的运行情况主要与运行时间、温度有关。

首先，在超滤膜运行的初级阶段，跨膜压力通常较大、膜通量通常较高。之后会逐步趋于一个稳定值。另外，温度也是控制超滤膜运行的关键因素。由于一年四季温度迥异，所以也会影响膜的运行效果。“现在的水温为2~4摄氏度，处于最不利的温度阶段。”纪洪杰说，所以，至少1年之后，才可以对运行结果给出一个完整鉴定。

纪洪杰同时表示，由于南郊水厂为国内首个10万立方米日处理规模采用浸入式超滤膜的水厂，并无相关案例可以借鉴，所以南郊水厂在水厂运行方面还需要不断摸索。

对于刚刚运行1个月的芦泾水厂也如是，陈春圣表示，后续的研究课题将包括，原水水质及混凝预处理对膜污染的影响；延长化学清洗周期的措施；不同化学药剂对膜污染的清洗效果；运行、维护、维修规程的制定等几个方面，以求进一步提高超滤膜系统的运行管理水平。

得益于民生工程“助力”

值得一提的是，南郊水厂与芦泾水厂的提标改造工程均属当地政府的民生工程。在即将于2012年全部执行的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的强制要求与当地百姓对安全饮用水的迫切需求下，水厂提标改造工程成为备受关注的民生工程。

李圭白尤其强调了东营市政府对南郊水厂水质改善工程的重视。“东营市政府此前曾将纳滤膜应用于直饮水系统，对膜技术应用做过相关的前期工作，而且东营市政府‘不差钱’，这就为南郊水厂水质改善工程的顺利开展提供了保障。”李圭白说。据了解，南郊水厂从开工建设到通水仅用了212天，是2009年东营市民生工程之一。（中国水网）

典型工程案例

1、台湾高雄高级净水厂，老水厂改造－新建膜车间

该地区自来水处理存在的主要问题为：近年来源水因遭受工业废水污染，水质急速恶化，净水场无法有效保障水质安全，主要存在混浊度、嗅味、色度、口感差等问题。

自来水公司为改善饮用水水质，推动了该地区自来水水质改善工程计划。该工程总设计供水量为30万m3/d，从表2可以看出，多项水质指标需要进行大幅改善，如浊度、色度、嗅味、硬度、总溶解性固体、微生物、可同化有机碳等。经过调研以及实际试验对比，自来水公司最终选择了图4的工艺流程，采用的超滤膜为立升LH3-1060内压PVC合金超滤膜组件，系统于2007年3月建成，并投入运营。

该超滤系统出水水质如表3所示，可见，超滤出水在浊度、色度、细菌总数等方面都达到了良好的处理效果。反渗透系统主要是去除水中的硬度、总溶解性固体、溶解性离子等等。超滤系统出水部分进入反渗透系统，部分直接进入清水池与反渗透出水进行勾兑，以保证清水池出水有适度的硬度。

从两年多的运行可以看出，超滤系统非常稳定，一直保持低压高通量的运行状态，运行压力仅为0.05 MPa～0.08MPa。化学清洗周期平均为4个月，每次化学清洗后都能恢复到原有的水平。

2、杨柳青净水厂－新建水厂

该项目是国家“十五”863项目“北方地区安全饮用水保障技术”研究成果，是天津市科技创新专项资金项目“膜法饮用水处理技术研究及示范工程”，由天津市华宇膜技术有限公司建设并运营，示范工程于2008年4月完工， 2008年5月开始调试运行，产水量为5 000 m3 /d。

水厂采用的超滤组件是立升LH3-1060内压PVC合金超滤膜组件，根据水厂运行数据，超滤出水浊度通常在0.1NTU以下，出水CODMn去除率达到40%，出水CODMn <3mg/L，颗粒总数在10个/L 以下，吨水能耗约0.106kwh。

3、同盛水务－深度处理工程

在该项目中，源水为上海市市政供水管网自来水，源水进入该净水厂后经过活性炭滤池，然后进入超滤膜系统，产水作为生活用水，规模20000m3/d，投产时间为2008年10月，该项目由上海市政工程设计研究总院设计。

4、南通芦泾水厂－老水厂改造，利用原有沉淀池

南通芦泾水厂原有净水工艺为常规处理工艺，如图8所示。为了满足新水质标准的要求，该水厂谋求技术升级改造。从2008年7月份开始，芦泾水厂开始规模达到1500m3/d的浸没式超滤中试实验，先后进行了超滤处理沉淀池出水以及混凝后水的实验，最后决定采用立升浸没式PVC合金超滤膜改造水厂，规模为2.5万m3/d。

5、东营南郊水厂－老水厂改造，新建膜滤池

东营南郊水厂处理规模为10万m3/d，水厂源水为引黄水库水，水厂Ô;¬;有工艺为常规处理工艺，即混凝、沉淀、砂滤、消毒，为改善东营市居民生活水平、提高出水水质，南郊水厂决定在砂滤池后新建浸没式膜滤池，以使出水水质达到新的国家水质标准。

五、结论

综上所述，我们可以得出以下结论：

1）超滤技术是一种新的、有效的水处理技术，其最大特点是对水中微粒、细菌、病毒、致病Ô;¬;生动物能彻底去除，目前已在国外大型自来水厂广泛应用，是老水厂技术升级改造的最佳选择；

2）PVC合金超滤膜具有过滤精度高、出水水质好、低压大通量、抗污染能力强的特点，是性价比高的产品，目前已在多个工程中应用；老水厂升级改造中，立升PVC合金超滤膜的有多种应用形式，可以根据水厂具体情况灵活选择

中桥水厂深度处理工程一期15万吨，总投资7000万元。和一般的自来水处理工艺相比，这一深度处理工程采用了目前国际上最先进的第三代净水技术----超滤膜饮用净水系统，经过处理后的水达到纯净水标准，可以直接饮用。无锡中桥水厂副厂长邹玲介绍说，这是一种物理分离的技术，不添加任何化学试剂，因此是一种绿色环保的技术。和平时自来水处理不同的是，深度处理可以提升口感，可以有效去除水中的藻类、细菌、两虫等。这种超滤膜的孔径很细小，只有0.04微米，可以截流水中0.001到0.01微米的杂质，这样水中大部分颗粒物都被截流了。出水水质浊度在0.05度以下，藻类、细菌、两虫几乎检测不出。

　　据介绍，深度处理是我市供水应急体系的一个重要组成部分，当太湖水质出现象07年的异常状况时，可以作为应急处理发挥作用。无锡市自来水总公司副总经理荣文磊介绍说，深度处理工程的意义在于能够把太湖水中的藻类全部去除，一旦太湖蓝藻爆发，无锡既有长江水，又有深度处理，可以保证供水安全。
2009.12投产

清泰水厂是30万吨/日常规制水系统的大型水厂，始建于1930年6月，是杭州的主要制水单位。这次，饮用水净水工程将突破原南星水厂“臭氧加活性碳”深度处理的净水工艺，采用强化预臭氧、混凝沉淀及碳砂过滤、强化常规工艺和“膜处理”新工艺相结合的工艺流程，开创全国供水史上的先例。

　　“膜工艺”，是核心技术环节，它是利用“膜”作为去除污染物的物理屏障，能有效地降低水的浊度，提高出厂水浊度的保证率，降低色度，提高饮用水的生物安全性。

　　不过，国内还不具备生产“膜工艺”的技术条件，所以工程设备全都是从德国、法国等国家进口招投标的，“设备可能要耗资1个多亿，整套工程估计得3.55亿。”水厂相关负责人说。

　　“目前，国内3万吨5万吨的小型水厂，有在使用‘膜工艺’的，但作为30万吨的大型水厂，清泰水厂是国内第一个吃螃蟹的。”这位负责人说。

　　但是，水流入自来水管后，会遭到管网的二次污染，居民在家中还不能打开水龙头就喝水。对此，水厂表示，未来，管网系统还会逐步改进。