污水再生处理超滤—反渗透工艺技术经济性研究

【摘要】：污水再生利用已成为缓解水资源短缺的重要途径。超滤‐反渗透工艺因其污染物去除效率高、占地面积小、自动化程度高、操作简单等优点，在污水再生处理工程实践中的应用越来越多。但由于污水污染物成分复杂、水质波动大，导致膜污染问题十分突出。本研究针对光大水务（淄博）有限公司污水再生处理工程超滤-反渗透工艺，在系统掌握各工段水质水量和运行参数的基础上，评价了超滤-反渗透工艺污染物去除效果，研究了超滤和反渗透膜在运行过程中膜性能变化趋势，分析了反渗透膜污染物质，并对超滤-反渗透工艺进行了经济性评价。 超滤出水浊度在0.02-0.23NTU之间，SDI（污泥淤积指数）在0.4-3.2之间，满足反渗透进水要求。超滤对浊度和COD的去除率分别为94%和16%，对氨氮、总磷、总硬度的去除效果不明显。反渗透出水水质浓度范围：DOC1.00mg/L，氨氮0.02-0.68mg/L，总磷0.01-0.30mg/L，电导率13-56us/cm，总硬度3.99-34.80mg/L。运行22个月间，反渗透出水水质较好且稳定，满足用水企业的要求。 经过22个月的运行，超滤出水SDI月均值平稳保持在3mg/L以下，跨膜压差仅有缓慢增长，膜性能变化不明显。反渗透系统标准化脱盐率变化不明显，但标准化产水量有不同程度下降，标准化压差明显升高，化学清洗频繁，膜污染较为严重，反渗透膜性能有所下降。 反渗透膜污染物中有机污染物占79%，无机污染物占21%。无机污染物中含有Si、Ca、Al、Fe、Mn、Mg等元素，其中Si、Ca元素所占比例较高。有机污染物易溶于NaOH溶液，单位膜面积内NaOH溶液溶解的有机质质量约占总有机质质量的45%，主要是溶解性微生物代谢产物及腐殖酸类腐殖质等，多为小于5kDa的有机物。 该超滤-反渗透系统2012年运行负荷率为56%，运营成本为5.36元/m3，运行负荷率达到100%时运营成本可降至3.66元/m3，提高运行负荷率是该工程降低运营成本、改善经济效益的关键。 【关键词】：污水再生利用 超滤 反渗透 膜污染 清洗
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 污水再生利用的必要性9-10
• 1.2 污水再生利用现状10-13
• 1.2.1 国外污水再生利用现状10
• 1.2.2 国内污水再生利用现状10-11
• 1.2.3 污水再生处理技术与工艺11-13
• 1.3 污水再生处理超滤-反渗透工艺13-16
• 1.3.1 超滤技术13-15
• 1.3.2 反渗透技术15-16
• 1.4 现有研究不足16
• 1.5 光大水务（淄博）有限公司污水再生处理工程16-21
• 1.5.1 设计规模17
• 1.5.2 进出水水质17-18
• 1.5.3 工艺系统说明18-21
• 1.6 研究目的、内容和技术路线21-23
• 1.6.1 研究目的21
• 1.6.2 研究内容21
• 1.6.3 技术路线21-23
• 第2章 超滤-反渗透工艺污染物去除效果分析23-41
• 2.1 检测分析方法23-24
• 2.2 污染物去除效果分析24-39
• 2.2.1 浊度去除效果24-26
• 2.2.2 超滤出水 SDI26-27
• 2.2.3 有机物去除效果27-31
• 2.2.4 氨氮去除效果31-33
• 2.2.5 TP 去除效果33-35
• 2.2.6 反渗透脱盐效果35-37
• 2.2.7 总硬度去除效果37-39
• 2.3 小结39-41
• 第3章 超滤-反渗透系统运行状况分析41-57
• 3.1 超滤系统运行状况分析41-46
• 3.1.1 超滤出水 SDI 变化41
• 3.1.2 超滤跨膜压差变化41-43
• 3.1.3 超滤系统回收率43-44
• 3.1.4 超滤系统清洗状况44-46
• 3.2 反渗透系统运行状况分析46-55
• 3.2.1 反渗透标准化脱盐率变化47-48
• 3.2.2 反渗透标准化产水量变化48-49
• 3.2.3 反渗透标准化压差的变化49-50
• 3.2.4 反渗透系统回收率50-51
• 3.2.5 反渗透系统化学清洗状况51-54
• 3.2.7 反渗透膜污染运行分析及对策54-55
• 3.3 小结55-57
• 第4章 反渗透膜解剖分析57-72
• 4.1 试验材料与仪器57-58
• 4.1.1 反渗透膜组件57
• 4.1.2 主要分析仪器57-58
• 4.2 膜组件表观分析58-59
• 4.3 扫描电镜分析59-60
• 4.4 傅立叶红外光谱(FT-IR)分析60-61
• 4.5 灼烧减量试验61-62
• 4.6 膜面污染物质测定62-70
• 4.6.1 表观分析62
• 4.6.2 扫描电镜分析62-64
• 4.6.3 DOC 、TN 测定64-65
• 4.6.4 分子量分布测定65-67
• 4.6.5 三维荧光光谱分析67-70
• 4.7 小结70-72
• 第5章 经济分析与效益评估72-83
• 5.1 工程总投资72-74
• 5.1.1 规模与总投资72-73
• 5.1.2 吨水投资费用对比分析73-74
• 5.2 运营成本分析（2012 年）74-78
• 5.2.1 折旧费用74
• 5.2.2 运行成本74-75
• 5.2.3 不同产水量对运营成本的影响75-78
• 5.2.4 膜污染对运营成本的影响78
• 5.3 运行能耗分析78-81
• 5.3.1 电耗78-79
• 5.3.2 药耗79-81
• 5.4 效益评估81-82
• 5.5 小结82-83
• 第6章 结论与建议83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 建议84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-90
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果90

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