超滤加反渗透（UF-RO）组合工艺包设计方案

一、工艺包核心参数与设计依据

1. 基础水量参数

2. 水质标准依据

• 进水水质：需提前检测原水水质（如 COD、浊度、悬浮物、硬度、TDS、氯离子等），若原水浊度＞10NTU，需前置石英砂过滤器 + 活性炭过滤器预处理，确保 UF 进水浊度≤5NTU（保护 UF 膜）。
• 产水水质：执行《GB/T 19923-2005 城市污水再生利用 工业用水水质》，核心指标需满足：浊度≤1NTU、COD≤60mg/L（根据工业用途调整，如冷却用水可放宽至 100mg/L）、TDS≤1000mg/L、硬度（以 CaCO₃计）≤450mg/L（若用于锅炉需更低）。

二、工艺流程图（UF-RO 组合核心流程）

三、各单元系统详细设计

1. 前置预处理系统（可选，根据原水水质确定）

• 石英砂过滤器：2 台（1 用 1 备），单台处理量 125m³/h，滤料采用 0.5-1.2mm 石英砂，去除原水中悬浮物、胶体，降低浊度至≤5NTU。
• 活性炭过滤器：2 台（1 用 1 备），单台处理量 125m³/h，滤料采用椰壳活性炭（碘值≥1000mg/g），去除余氯（≤0.1mg/L）、部分有机物，保护 UF/RO 膜不被氧化。

2. 超滤（UF）系统设计

（1）核心设备选型

• UF 膜组件：采用外压式中空纤维膜（材质：PVDF，耐污染性强），单支膜元件产水量 5-8m³/h，设计选用 30 支膜元件，分 3 组（每组 10 支），单组处理量 112.5m³/h（满足 UF 净产水 2700m³/d=112.5m³/h）。
• UF 膜壳：选用 FRP 材质膜壳，单支膜壳容纳 10 支膜元件，共 3 支膜壳。
• 关键泵组：
  • UF 进水泵：2 台（1 用 1 备），流量 125m³/h，扬程 0.3MPa（满足 UF 进水压力需求），材质选用 304 不锈钢。
  • UF 反洗泵：1 台，流量 200m³/h，扬程 0.2MPa，反洗周期 30-60min，反洗时间 30-60s，搭配压缩空气辅助擦洗（气洗强度 10-15L/(m²・s)），提升清洗效果。

（2）运行参数控制

• 回收率：设计 90%，进水 125m³/h，产水 112.5m³/h，浓水（反洗排水 + 浓水排放）12.5m³/h，浓水可回流至原水池（若水质允许）或排入污水管网。
• 运行通量：20-25LMH（升 / 平方米・小时），避免通量过高导致膜污染加剧，膜面积根据单支膜元件面积（通常 30-40m²/ 支）核算，确保通量在安全范围。
• 化学清洗：当 UF 膜压差上升 0.05-0.1MPa 或产水量下降 15% 时，进行化学清洗（酸洗：0.5-1% 柠檬酸；碱洗：0.1-0.5% NaOH+0.05% 次氯酸钠），清洗周期 1-3 个月。

3. 反渗透（RO）系统设计

（1）核心设备选型

• RO 膜组件：采用低压复合反渗透膜（材质：芳香族聚酰胺，脱盐率≥98%），单支膜元件产水量 1.5-2m³/h，设计选用 50 支膜元件，分 5 组（每组 10 支，2:1 排列，提升回收率），单组处理量 85m³/h（满足 RO 产水 2000m³/d=83.33m³/h）。
• RO 膜壳：FRP 材质，单支膜壳容纳 6-10 支膜元件，共 5 支膜壳（按每组 10 支配置）。
• 关键泵组与辅助设备：
  • RO 增压泵：2 台（1 用 1 备），流量 115m³/h（UF 产水 112.5m³/h，预留 2.5m³/h 富裕量），扬程 0.5MPa，材质 316 不锈钢。
  • RO 高压泵：2 台（1 用 1 备），流量 115m³/h，扬程 1.5-1.8MPa（根据原水 TDS 调整，TDS 越高扬程需求越大），材质 316 不锈钢。
  • 保安过滤器：1 台（带备用滤芯），处理量 115m³/h，滤芯精度 5μm，拦截 UF 产水中可能残留的微小颗粒，避免 RO 膜划伤。

（2）运行参数控制

• 回收率：设计 75%，UF 产水 112.5m³/h（RO 进水），RO 产水 84.38m³/h（略高于目标 83.33m³/h，预留波动空间），RO 浓水 28.12m³/h（浓水可用于冲厕、绿化，或进一步浓缩处理）。
• 脱盐率：确保系统脱盐率≥97%，若原水 TDS=2000mg/L，RO 产水 TDS≤60mg/L，满足工业回用水要求；若原水硬度高，需在 RO 进水前加阻垢剂（如氨基三亚甲基膦酸 ATMP），控制 LSI（朗格利尔饱和指数）＜0.8，防止膜结垢。
• 化学清洗：当 RO 膜压差上升 0.07MPa 或产水量下降 10%/ 脱盐率下降 2% 时，进行化学清洗（酸洗：1-2% 盐酸；碱洗：0.1-0.2% NaOH），清洗周期 3-6 个月。

4. 辅助系统设计

（1）加药系统

• 阻垢剂加药装置：1 套，加药点为 RO 保安过滤器进水端，加药量 2-5mg/L（根据原水硬度调整），选用计量泵（流量 0.1-1L/h，扬程 0.6MPa）。
• 杀菌剂加药装置：1 套，加药点为 UF 进水端，加药量 0.5-1mg/L（次氯酸钠），防止 UF 膜微生物污染，搭配余氯在线监测仪，确保 UF 进水余氯≤1mg/L。
• 化学清洗加药装置：1 套（含酸洗、碱洗药箱），药箱容积 500L，配套清洗泵（流量 50m³/h，扬程 0.3MPa），用于 UF 和 RO 膜的离线清洗。

（2）水箱系统

• UF 产水箱：1 座，容积 50m³（满足 RO 系统 30min 进水缓存，避免频繁启停），材质 304 不锈钢或 FRP。
• RO 产水箱：1 座，容积 80m³（满足工业用水高峰期缓存，按 2h 产水量核算），材质 304 不锈钢或 FRP，配套液位计（控制 RO 系统启停）。

（3）自控系统

• 采用 PLC 控制系统，实现设备自动启停（如 UF 反洗、RO 高压泵联动）、参数实时监测（流量、压力、浊度、TDS、余氯、液位）、故障报警（如膜压差过高、液位过低），配套触摸屏，可手动 / 自动切换操作，降低人工成本。

四、工艺包性能保障与优化

1. 回收率平衡

• 系统总回收率 =（RO 产水量 / 原水进水量）×100%=（2000/3000）×100%≈66.7%，符合工业回用水系统经济回收率（60-70%），避免过高回收率导致膜污染加剧。
• 若需提升总回收率，可将 RO 浓水回流至 UF 进水端（需检测浓水水质，确保无污染物累积），总回收率可提升至 70-75%。

2. 膜污染控制

• UF 膜：通过前置预处理降低进水浊度、定期反洗 + 气洗、周期性化学清洗，延长膜寿命（设计寿命 3-5 年）。
• RO 膜：控制进水余氯≤0.1mg/L（避免膜氧化）、加阻垢剂防结垢、定期化学清洗，延长膜寿命（设计寿命 2-3 年）。

3. 能耗优化

• UF 系统能耗较低（主要为进水泵、反洗泵，约 0.2-0.3kWh/m³ 产水）。
• RO 系统能耗较高（主要为高压泵，约 1.0-1.5kWh/m³ 产水），可选用高效节能高压泵（如变频泵），根据进水压力自动调整频率，降低能耗（节能 10-15%）。

五、投资与运行成本估算（参考值）

1. 设备投资

2. 运行成本（按 2000m³/d 产水计）

六、工艺包验收标准

1. 水量验收：连续运行 72h，UF 净产水量≥2700m³/d，RO 产水量≥2000m³/d，系统总回收率≥66.7%。
2. 水质验收：RO 产水水质符合《GB/T 19923-2005》，核心指标：浊度≤1NTU、TDS≤1000mg/L、COD≤60mg/L、余氯≤0.05mg/L。
3. 运行稳定性：设备无故障运行率≥95%，膜压差稳定（UF 压差≤0.15MPa，RO 压差≤0.2MPa），各项参数满足设计要求。

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