中水回用系統(tǒng)的核心設(shè)備選型直接關(guān)系到系統(tǒng)的運(yùn)行效率、出水水質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。泵、膜組件和消毒裝置作為系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,其選型需要綜合考慮處理規(guī)模、水質(zhì)特性、運(yùn)行成本和維護(hù)要求等多方面因素。
一、泵的選型標(biāo)準(zhǔn)
1、流量與揚(yáng)程計(jì)算
流量確定:泵的流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)處理規(guī)模確定,通常取最大流量的1.1-1.2倍作為選型依據(jù)。計(jì)算公式為:Q = P×η/(2.73H),其中Q為流量(m3/h),P為軸功率(kW),η為水泵效率(%),H為揚(yáng)程(m)。
揚(yáng)程計(jì)算:總揚(yáng)程由靜揚(yáng)程、動(dòng)揚(yáng)程和壓力損失組成。靜揚(yáng)程指泵出口中心線與吸水池水面之間的高差;動(dòng)揚(yáng)程指液體通過(guò)泵后獲得的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成的壓力;壓力損失包括管道摩擦損失和局部阻力損失??倱P(yáng)程計(jì)算公式為:H = H吸 + H壓 - h損,其中h損為管路摩擦、閥門阻力的能量損耗。
2、選型原則
- 流量匹配:所選泵的額定流量應(yīng)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量相匹配,避免"大馬拉小車"現(xiàn)象
- 揚(yáng)程裕量:計(jì)算出的總揚(yáng)程需增加10%-20%的安全裕量,以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的最大阻力增加
- 效率優(yōu)化:選擇水泵時(shí),應(yīng)確保工況點(diǎn)落在水泵高效率區(qū)域附近,保證運(yùn)行穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性
- 介質(zhì)適應(yīng)性:根據(jù)輸送介質(zhì)特性(如清水、污水、腐蝕性液體)選擇相應(yīng)的泵材質(zhì)(鑄鐵、不銹鋼、氟塑料等)
3、功率計(jì)算
軸功率計(jì)算公式:P = ρ×g×Q×H/1000η,其中ρ為液體密度(kg/m3),g為重力加速度(9.81m/s?),Q為流量(m3/s),H為揚(yáng)程(m),η為水泵效率(%)。
二、膜組件的選型標(biāo)準(zhǔn)
1、膜類型選擇
超濾膜:適用于預(yù)處理階段,過(guò)濾精度0.002-0.1μm,能有效去除大分子有機(jī)物、膠體、細(xì)菌等。PVDF材質(zhì)具有親水性好、耐有機(jī)污染、耐酸堿等特點(diǎn),運(yùn)行壓力一般1-7bar。
反滲透膜:用于深度脫鹽,過(guò)濾精度0.0001μm,脫鹽率可達(dá)99%以上。主要材質(zhì)為芳香族聚酰胺,運(yùn)行壓力較高,通常用于純水制備。
納濾膜:介于超濾與反滲透之間,孔徑1-2nm,能選擇性去除二價(jià)、三價(jià)離子和分子量200-800的有機(jī)物,脫鹽率20%-98%。
2、選型參數(shù)
- 膜通量:超濾膜設(shè)計(jì)通量通常為8-15L/(m?·h),反滲透膜通量根據(jù)水質(zhì)選擇,一般為17.8LMH左右
- 膜尺寸:產(chǎn)水量小于4T/H選用4040膜元件,大于4T/H選用8040膜元件
- 回收率:超濾系統(tǒng)回收率可達(dá)88%-90%,反滲透系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)確定
- 抗污染性能:根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)選擇抗污染膜或標(biāo)準(zhǔn)膜
3、膜排列方式
反滲透系統(tǒng)通常采用多段串聯(lián)排列,如28×14排列(第一段28根膜管,第二段14根膜管),通過(guò)合適的膜管并、串聯(lián)排列,形成科學(xué)的流量、壓力,保證Z低的動(dòng)力消耗和元件水量平衡。
三、消毒裝置的選型標(biāo)準(zhǔn)
1、消毒方式對(duì)比
| 消毒方式 | 使用劑量 | 接觸時(shí)間 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
| 紫外線消毒? | 10-40mJ/cm² | 10-15秒 | 無(wú)副產(chǎn)物、消毒速度快、占地面積小 | 受水質(zhì)影響大、燈管需定期更換、無(wú)持續(xù)消毒能力 |
| 二氧化氯消毒? | 0.5-2mg/L | 10-20分鐘 | 消毒效果好、副產(chǎn)物少、不受氨氮影響 | 設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行成本高、易爆炸需現(xiàn)場(chǎng)制備 |
| 臭氧消毒? | 2-5mg/L | 5-10分鐘 | 消毒效果非常強(qiáng)、同時(shí)降解有機(jī)物、無(wú)余氯 | 設(shè)備昂貴、運(yùn)行成本高、尾氣需處理 |
| 氯消毒? | 10mg/L | 10-30分鐘 | 價(jià)格便宜、殺菌力強(qiáng)、有持續(xù)消毒能力 | 產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物、對(duì)某些病毒無(wú)效 |
2、選型原則
紫外線消毒:適用于回用污水、嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景,需確保水質(zhì)SS低于30mg/L,濁度滿足穿透要求。紫外線燈管功率根據(jù)處理水量選擇,如200W/cm的UV燈管可確保消毒效率。
二氧化氯消毒:適用于中大規(guī)模水廠、對(duì)副產(chǎn)物敏感的場(chǎng)景。需配備自動(dòng)投加設(shè)備,投加點(diǎn)設(shè)置在距主要用戶取水點(diǎn)水流時(shí)間大于15分鐘的主管線上。
氯消毒:適用于大型水廠,運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單。需配備泄漏報(bào)警裝置,氯氣濃度≥0.5ppm時(shí)報(bào)警。
3、聯(lián)合消毒方案
對(duì)于中水回用系統(tǒng),建議采用紫外光與二氧化氯的異地聯(lián)合消毒。在管網(wǎng)始端安裝紫外線消毒器進(jìn)行一次性消毒(照射劑量40-80mJ/cm2),在輸水關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)投加二氧化氯(投加量0.5-2mg/L),既能提高殺菌能力,又能減少化學(xué)制劑投加量。
四、綜合選型建議
1、選型流程
- 水質(zhì)分析:明確原水水質(zhì)特性和回用水質(zhì)要求
- 處理規(guī)模確定:根據(jù)日均處理量和高峰系數(shù)確定設(shè)備處理能力
- 工藝選擇:結(jié)合水質(zhì)特點(diǎn)和回用用途選擇膜分離技術(shù)和消毒方式
- 設(shè)備配置:根據(jù)處理工藝配置相應(yīng)的泵、膜組件和消毒裝置
- 性能驗(yàn)證:通過(guò)性能曲線驗(yàn)證設(shè)備選型合理性,確保工況點(diǎn)落在高效區(qū)
2、經(jīng)濟(jì)性考慮
- 設(shè)備投資:優(yōu)先選擇技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定的設(shè)備,避免過(guò)度配置
- 運(yùn)行成本:考慮能耗、藥劑消耗、耗材更換周期等因素
- 維護(hù)成本:選擇維護(hù)便捷、備件供應(yīng)充足的設(shè)備,降低維護(hù)難度
- 使用壽命:膜組件使用壽命應(yīng)≥5年,泵類設(shè)備應(yīng)具備良好的耐腐蝕性
3、安全與環(huán)保
- 安全防護(hù):消毒設(shè)備需配備安全防護(hù)裝置,如二氧化氯發(fā)生器需防爆設(shè)計(jì)
- 環(huán)保要求:選擇低能耗、低噪音設(shè)備,符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)
- 自動(dòng)化控制:采用自動(dòng)化控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)
通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)備選型,中水回用系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行,出水水質(zhì)滿足回用標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)降低運(yùn)行成本,提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。