HJ 579-2010 膜分离法污水处理工程技术规范.pdf

HJ 5792010 1 膜分离法污水处理工程技术规范 1 适用范围 本标准规定了膜分离法污水处理工程的设计参数、系统安装与调试、工程验收、运行管理，以及预处理、后处理工艺的选择。本标准适用于以膜分离法进行污水处理及深度处理回用的工程，可作为环境影响评价、环境保护设施设计与施工、建设项目竣工环境保护验收及建成后运行与管理的技术依据。本标准所指膜分离法为：微滤、超滤、纳滤及反渗透膜分离技术。本标准不适用于以膜生物反应器法和荷电膜进行污水处理及回用的膜分离工程。2 规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。GB 50235 工业金属管道工程施工及验收规范 GB/T 985.1 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口 GB/T 1804 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 3797 电器控制设备 GB 5226.1 机械电气安全 机械电器设备 第 1 部分：通用技术条件 GB/T 19249 反渗透水处理设备 GB/T 20103 膜分离技术 术语 HJ/T 270 环境保护产品技术要求 反渗透水处理装置 JB/T 2932 水处理设备技术条件 HG 20520 玻璃钢/聚氯乙烯（FRP/PVC）复合管道设计规定 建设项目竣工环境保护验收管理办法（国家环境保护总局令 第 13 号）3 术语和定义 膜分离技术 术语（GB/T 20103）规定的术语及下列术语和定义适用于本标准。3.1 膜分离法 membrane separation 以压力为驱动力，以膜为过滤介质，实现溶剂与溶质分离的方法。3.2 膜降解 membrane degradation 指膜被氧化或水解造成膜性能下降的过程。3.3 膜堵塞 membrane fouling 指膜因有机污染物、微生物及其代谢产物的沉积造成膜性能下降的过程。HJ 5792010 2 3.4 膜结垢 membrane scaling 指盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀。4 设计水质与膜单元适宜性 4.1 进水水质要求 4.1.1 在设计膜系统时，应符合进水要求，选择合适的膜元件。4.1.2 内压式中空纤维微滤、超滤系统进水，水质要求可参考表 1。表 1 内压式中空纤维微滤、超滤系统进水参考值 膜材质 参考值 浊度/NTU SS/（mg/L）矿物油含量/（mg/L）聚偏氟乙烯（PVDF）20 30 3 聚乙烯（PE）30 50 3 聚丙烯（PP）20 50 5 聚丙烯腈（PAN）30（颗粒物粒径5 m）不允许 聚氯乙烯（PVC）200 30 8 聚醚砜（PES）200 150 30 进水水质超过表 1 参考值时，须增加预处理工艺。4.1.3 外压式中空纤维微滤、超滤组件品种较少，进水要求可参考表 2。表 2 外压式中空纤维微滤、超滤系统进水参考值 膜材质 参考值 浊度/NTU SS/（mg/L）矿物油含量/（mg/L）聚偏氟乙烯（PVDF）50 300 3 聚丙烯（PP）30 100 5 4.1.4 设计卷式膜微滤、超滤系统进水时，可参照表 3 的规定。4.1.5 纳滤、反渗透系统进水，应符合表 3 的规定。表 3 纳滤、反渗透系统进水限值 膜材质 限值 浊度/NTU SDI 余氯/（mg/L）聚酰胺复合膜（PA）1 5 0.1 醋酸纤维膜（CA/CTA）1 5 0.5 在设计纳滤、反渗透膜分离系统时，应对进水水质进行分析，常规分析项目见附录 A。进水水质超过表 3 限值时，须增加预处理工艺。4.2 膜单元适宜性 各种膜单元功能适宜性见表 4。HJ 5792010 3 表 4 各种膜单元功能适宜性 膜单元种类 过滤精度/m 截留分子量质量/u 功能 主要用途 微滤（MF）0.110 100 000 去除悬浮颗粒、细菌、部分病毒及大尺度胶体 饮用水去浊，中水回用，纳滤或反渗透系统预处理 超滤（UF）0.0020.1 10 000100 000 去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物 饮用水净化，中水回用，纳滤或反渗透系统预处理 纳滤（NF）0.0010.003 2001 000 去除多价离子、部分一价离子和分子量2001 000 Daltons的有机物 脱除井水的硬度、色度及放射性镭，部分去除溶解性盐。工艺物料浓缩等 反渗透（RO）0.000 40.000 6 100 去除溶解性盐及分子量大于100 Daltons 的有机物 海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水制备，废水处理及特种分离等 5 预处理 5.1 一般规定 5.1.1 为防止膜降解和膜堵塞，须对进水中的悬浮固体、尖锐颗粒、微溶盐、微生物、氧化剂、有机物、油脂等污染物进行预处理。5.1.2 预处理的深度应根据膜材料、膜组件的结构、原水水质、产水的质量要求及回收率确定。5.1.3 进水温度范围：当 pH 210 时，运行温度 545；当 pH 值大于 10 时，运行温度应小于35。5.2 微滤、超滤系统的预处理 5.2.1 去除进水中悬浮颗粒物和胶体物，可采取混凝沉淀过滤工艺。可加入有利于提高膜通量，并与膜材料有兼容性的絮凝剂。5.2.2 微滤、超滤系统之前宜安装细格栅及盘式过滤器。在内压式膜系统之前，盘式过滤器过滤精度应小于 100 m；在外压式膜系统之前，盘式过滤器过滤精度应小于 300 m。5.2.3 当进水含矿物油超过表 1 数值或动植物油超过 50 mg/L 时，应增加除油工艺。5.3 纳滤、反渗透系统的预处理 5.3.1 防止膜化学氧化损伤，可采用活性炭吸附或在进水中添加还原剂（如亚硫酸氢钠）去除余氯或其他氧化剂，控制余氯含量小于等于 0.1 mg/L。5.3.2 预防铁、铝腐蚀物形成的胶体、黏泥和颗粒污堵，可采用以无烟煤和石英砂为过滤介质的双介质过滤器去除。5.3.3 预防微生物污染，可对进水进行物理法或化学法杀菌消毒处理。5.3.4 控制结垢，加酸可有效控制碳酸盐结垢；投加阻垢剂或强酸阳离子树脂软化，可有效控制硫酸盐结垢。5.3.5 微滤或超滤能除去所有的悬浮物、胶体粒子及部分有机物，出水达到淤泥密度指数（SDI）3，浊度1 NTU，可有效预防胶体和颗粒物污染和堵塞膜组件。HJ 5792010 4 6 膜分离法污水处理系统设计 6.1 一般规定 6.1.1 应依据原水水量、水质和产水要求、回收率等资料，选择膜分离法污水处理工艺。设计资料调查表见附录 B。6.1.2 采用接触过滤工艺处理低浊度污水时，投药点与过滤器入口应有 1.0 m 距离。6.1.3 采用活性炭吸附工艺时，活性炭过滤器的进口处应投加杀菌剂。6.1.4 还原剂和（或）阻垢剂，应投加在保安（过滤精度小于等于 5 m）过滤器之前。保安过滤器须安装压力表。6.1.5 为防止预处理加酸、加氯造成管道及设备的腐蚀，在纳滤、反渗透系统的低压侧，应采用 PVC管材及连接件，在高压侧应采用不锈钢管材及连接件。6.1.6 膜分离系统浓水，应处理后达标排放。6.1.7 一级多段纳滤、反渗透系统压力容器排列比，宜为 21 或 32 或 421 或按比例增加。6.2 微滤、超滤系统设计 6.2.1 工艺设计参数包括：1）处理水量，m3/d；2）处理水质；3）膜通量，m3/（m2 d）；4）操作压力，MPa；5）反洗周期，h；6）每次反洗时间，min。6.2.2 工艺流程：微滤、超滤系统的运行方式可分为间歇式和连续式；组件排列形式宜为一级一段，并联安装。推荐基本工艺流程如图 1。进水池盘式过滤器微滤/超滤产水池反冲洗浓水/反冲洗水排放/回用/深度处理原污水收集池 图 1 微滤、超滤系统基本工艺流程图 6.2.3 基本设计计算 6.2.3.1 产水量按式（1）计算：smmoqCSq （1）式中：qs单支膜元件的稳定产水量，L/h；qo单支膜元件的初始产水量，L/h；Cm组装系数，取值范围为 0.900.96；Sm稳定系数，取值范围为 0.60.8。设计温度 25，实际温度的波动，可用式（2）修正产水量的计算：HJ 5792010 5 25sts(10.0215)tqq （2）6.2.3.2 膜组件数按式（3）计算：sQnq （3）式中：Q设计产水量，L/h。6.2.3.3 浓缩液的浓度、体积可按式（4）计算：00RVV （4）式中：浓缩液的质量浓度，mg/L；0进料液的质量浓度，mg/L；V浓缩液的体积，L；V0进料液的体积，L；R污染物去除率。6.3 纳滤、反渗透系统设计 6.3.1 工艺流程 6.3.1.1 一级一段系统工艺流程：进水一次通过纳滤或反渗透系统即达到产水要求。有一级一段批处理式、一级一段连续式。推荐基本工艺流程如图 2、图 3。水箱（池）进水纳滤/反渗透产水浓水 图 2 一级一段批处理式基本工艺流程图 水箱（池）进水纳滤/反渗透产水浓水 图 3 一级一段连续式基本工艺流程图 6.3.1.2 一级多段系统工艺流程：一次分离产水量达不到回收率要求时，可采用多段串联工艺，每段的有效横截面积递减，推荐基本工艺流程如图 4、图 5、图 6。水箱（池）进水纳滤/反渗透产水浓水纳滤/反渗透纳滤/反渗透 图 4 一级多段循环式系统基本工艺流程图 HJ 5792010 6 水箱（池）进水纳滤/反渗透产水浓水纳滤/反渗透纳滤/反渗透 图 5 一级多段连续式系统基本工艺流程图 进水浓水水箱（池）纳滤/反渗透纳滤/反渗透纳滤/反渗透纳滤/反渗透纳滤/反渗透纳滤/反渗透纳滤/反渗透产水一段 二段 三段 图 6 一级多段系统基本工艺流程图 6.3.1.3 多级系统工艺流程：当一级系统产水不能达到水质要求时，将一级系统的产水再送入另一个反渗透系统，继续分离直至得到合格产水。推荐基本工艺流程如图 7。浓水浓水产水浓水一级 二级 三级反渗透水箱（池）水箱反渗透水箱反渗透进水 图 7 多级系统基本工艺流程图 膜组件的排列形式可分为串联式和并联式。6.3.2 基本设计计算 6.3.2.1 单支膜元件产水量 设计温度 25时单支膜元件产水量，m3/h。应按温度修正系数进行修正。也可以 25为设计温度，每升、降 1，产水量增加或减少 2.5%计算。6.3.2.2 膜元件数量按式（5）计算：pemax0.8QNq （5）式中：Qp设计产水量，m3/h；qmax膜元件最大产水量，m3/h；0.8设计安全系数。6.3.2.3 压力容器（膜壳）数量按式（6）计算：VeNNn （6）HJ 5792010 7 式中：Nv压力容器数；Ne设计元件数；n每个容器中的元件数。6.3.3 管道设计 6.3.3.1 产水量大于等于 50 m3/h 的纳滤、反渗透系统，进水干管设计流量应等于每只压力容器进水设计流量的总和。6.3.3.2 产水支管和干管的流速宜小于等于 1.0 m/s。6.3.3.3 各段产水宜直接输入产水箱。如各段产水管应并联到一根总管时，则应在每段产水支管上安装止回阀。6.3.4 加药系统，应设置带有温度计的药液箱，将药剂配制成一定浓度的溶液。加药方式宜采用计量泵输送，也可使用安装在进水管道上的水射器投加。6.3.5 自动控制系统和仪表 6.3.5.1 自控系统的监控项目应包括：1）进水压力，MPa；2）进水电导率，S/cm；3）产水流量，m3/h；4）产水电导率，S/cm；5）浓水流量，m3/h；6）浓水压力，MPa。6.3.5.2 进水管应设置余氯监测器，并与还原剂加药装置联动运行。6.3.5.3 高压泵进水口应设置低压保护开关；高压泵出水口应设置高压保护开关。6.3.5.4 当加酸调节进水 pH 值时，应设置 pH 上、下限值切断开关；如进水设有升温措施，则应设置高温切断开关。6.4 膜分离浓水的处理 6.4.1 浓水处理的技术要求 污水处理过程产生的膜分离浓水可并入污水生化处理系统；亦可与化学清洗废水、介质过滤器和活性炭过滤器反冲洗废水一并进行收集处理。6.4.2 推荐浓水处理基本工艺流程如图 8。膜分离浓水化学清洗水滤器反洗水调节池反应池沉淀池水解酸化池接触氧化池污泥池压 滤泥饼外运沉淀池反应池达标排放 图