农村集中式供水一体化净水设备工艺与技术性能比较分析

广西水利水电ＧＵＡＮＧＸＩ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２０１７（６）　・城乡供水・　农村集中式供水一体化净水设备工艺　与技术性能比较分析　肖飞鹏　，闫九球　，黄伟军　，耿安朝。　（１．广西水利电力职业技术学院，南宁５３００２３；２．广西壮族自治区水利厅，南宁５３００２３；　３．苏州膜海分离技术有限公司，江苏苏州２１５０１　１）　【摘要］从工艺与技术性能方面对多介质过滤、中空纤维膜超滤及旋转平板膜超滤这３种目前在我国农村集中式供　水饮用水净化得到广泛使用的净水技术进行了介绍与比较。总体而言，多介质过滤工艺属于传统技术，受前期经　济技术水平，出水水质远低于另外两种超滤膜净水工艺；旋转式平板膜超滤工艺与中空纤维膜超滤工艺相比，　两者出水水质接近，都能在去除大部分有害物质同时保留人体需要的元素，但旋转式平板膜超滤工艺具有后发技　术优势，对水源要求低，抗污堵能力强，膜使用寿命更长，综合技术经济指标明显占优，适用于农村集中供水，该项　技术也适用于城镇水厂水质提升改造。　【关键词】集中式供水；一体化设备；超滤；净水工艺；饮水净化　【中图分类号】ＴＵ９９１．２　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００３—１５１０（２０１７）０６—００８９－０５　大型水厂一般采用传统“三大池”组合净化工　质过滤工艺、中空纤维膜超滤工艺及旋转平板膜超　艺，即“混凝一沉淀～过滤一氯消毒”等常规处理工　滤工艺３种，本文从工艺与技术性能方面对其进行　艺，“三大池”组合净化工艺复杂、工序长、过程繁　简要介绍与比较。　琐，要有专业人员管理维护，而农村大量的日供水　几十、几百吨甚至几吨的小型饮水工程难以全面配　１　三种一体化净水设备净水工艺与　备专业管理人员。因此，近年来农村饮水安全工程　技术介绍　建设中，中小型农村集中式供水大多采用一体化过　１．１多介质一体化过滤工艺　滤设备净化水质，一体化净水设备具有安装工期　多介质一体化过滤工艺见下图１。混凝—沉淀一　短、操作简单、无需专人值守等特点。从净水工艺　过滤一消毒，这种常规处理工艺主要去除对象是原水　角度，目前一体化净水设备净水工艺主要包括多介　中的浊度、色度、悬浮物、胶体杂质和细菌。通过投加　高锰酸盐复合药剂　耆裔　１——　■　－＋ｒ—　鬟　图１　多介质一体化过滤工艺流程图　【收稿日期】２０１７－１０—１７　【基金项目】广西水利科技项目“广西农村饮水净化工艺与关键设备研发与应用”（２０１５２５）；“广西岩溶区人饮供水水质净化研究”（２０１３１６）　【作者简介】肖飞鹏（１９７５－），湖南邵阳人，男，广西水利电力职业技术学院教授，博士，研究方向：水文水资源与生态环境。　ｏｎ　肖飞鹏，　九球．黄伟军，耿安朝：农村集中式供水一体化净水没符１　艺　技术性能比较分析　混凝剂，使水ｒｆ１的胶体和细小　悬浮物相互聚合，形成　较大颗粒絮体，再通过沉淀进行分离。过滤则进一步　截留沉淀后水中残留的杂质，降低水的浊度。　滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下　把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，　从而有效地除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的　滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等　多介质过滤设备（器）实体图见图２。多介质过　图２多介质一体化过滤设备实体图　在农村饮用水净化上使用的多介质过滤器，常　见的有活性炭一石英砂一磁铁矿过滤器．　层滤床　１．２中空纤维膜超滤工艺　巾空纤维超滤膜是超滤膜的一种，工艺流程见　中，上层滤料粒径最大，有密度小的轻质滤料组成，　如活性炭；中层滤料粒径居中，密度居巾，一般为石　罔３，设备实体及其膜丝见图４，采用超滤技术能安　全有效地去除颗粒物、致病微生物和大分子有机物　等污染物，且膜　水水质稳定，受原水水质波动影　响小，可向动化等优点。　中空纤维膜是纤维壁具有微孑Ｌ的选择透过性　英砂组成；下层滤料由粒径最小．密度最大的重质　滤料组成，如磁铁矿。由于密度差的，　层介　质过滤器的滤料选择基本上是同定的。上层滤料　起粗滤作用，下层滤料起精滤作用。　多介质过滤器前必须投加絮凝剂，促使水中的　中空纤维的分离膜，被截留的物质主要包括高分子　有机物、细菌以及一些以胶体状态存在于水中的杂　质颗粒。但是由于技术管理水平、膜堵塞等原　限　制了超滤技术在农村饮用水净化领域的发展。日　胶体悬浮物产生微絮凝体，冉通过多介质填料加以　过滤。但在实际应用中，絮凝剂的投加量的控制十　分困难，投加量过小过滤效果不佳，投加量过大，反　而会对设备造成污堵，另外，多介质过滤器反洗耗　水量大，清洗频繁，操作难度也较为复杂　多介质过滤器出现时间长，在我国南方使用较　多，由于出水水质与后两种采用超滤膜工艺的净水　设备有较大差距，是前期受科技水平产物。　选择性加药　前市场上的膜设备多是针对集中式供水，采用高强　度曝气方式延缓膜堵塞，造成了高能耗和低效率，　且需要在良好的控制和定期的监督下才能保持出　水水质达到要求，目前国内外普遍采用中空纤维膜　作为膜材料，由于需承受频繁高压反冲洗，存在易　断裂造成使用寿命偏低的问题，所以不适用在偏远　反洗　（高锰酸盐复合药剂　＼ＰＡＣ＼ＰＡ￣ｔ）　来水　官网　送　水　泵　房　用　户　污泥浓缩池Ｈ图３中空纤维超滤膜系统工艺流程图　脱水机房卜　霎　广西水利水电ＧＵＡＮＧＸＩ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥｓＯｕＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２０１７（６）　图４　中空纤维超滤膜净水设备实体图及其膜丝　的设备环境中进行，对于分散式供水的偏远农村地　区缺少设备支持。　对于浊度较高的农村水源，存在膜丝易污堵影响通　量及膜寿命较短的问题…，影响了中空纤维超滤膜　净水　１　艺的广泛推广应用。　对于农村浊度变化较大的水源，中空纤维膜过　滤前端需要严格的预过滤，且中空纤维膜膜丝细　长，膜丝粘连，整根膜丝出水不均匀，耐污染性差，　针对巾空纤维超滤膜净水工艺的不足，为使先　进的超滤膜净水工艺广泛推向水源水质复杂多变　的农村饮水１＝程，近年来已有国内高新技术企业自　主研发了更为先进实用的旋转式平板超滤膜净水　复杂的反冲洗操作也使其维护操作繁复。膜体一　旦损坏，整只膜报废，　此换膜频率较高。　１．３旋转式平板膜超滤工艺　：１　艺，Ｔ艺流程见网５，旋转式平板膜超滤设备实体　及其膜柱见图６，以全新的方式解决了这个问题：膜　膜技术被誉为２　１世纪伟大技术之一，是人饮供水　深度处理的最佳选择，也是实现健康饮水的技术趋势　中空纤维超滤膜应用于饮水净化已有１０余年，　国内外相关企业众多，但由于其原理与工艺，　材料选用平板膜以延长使用寿命，采用旋转方式让　静态的膜动起来形成错流过滤以减少膜污堵　－。该　项创新技术突破了膜技术领域的瓶颈。　加氯消毒　…………………一（万人千哆及以上）　…Ｈ……　．繁囊　袋装私二签　ｊ　…水池　一一｝…一・浓水排放　用户　图５旋转式农村饮水超滤净化系统应用工艺流程示意图　图６旋转式平板膜超滤设备实体图及其膜柱　从这几年旋转式超滤平板膜净水设备的实际　丁程应用来看，针对相对较高浊度的水源不需要预　的能耗损火Ｉ　’１ｆ　程实际运行稳定，运行数年膜通量　过滤，拓宽了使用范同，设备也不需要反冲洗．只需　定期使用柠檬酸清洗膜片表面，减少了反冲洗带来　未有明　下降，大大延长了核心膜组件使用寿命，　代表了未来饮水深度处理方向。　９１　肖飞鹏，闫九球，黄伟军，耿安朝：农村集中式供水一体化净水设备工艺与技术性能比较分析　２工艺技术经济指标比较　总体而言，多介质过滤方式属于传统技术，而　中空纤维膜超滤工艺与旋转式平板膜超滤工艺属　于更先进的膜技术中，生产超滤水，后两者出水水　质远优于前者，但由于使用不及前者广泛，前期建　空纤维膜超滤工艺相比，两者出水水质相近，都能　在去除大部分有害物质同时保留人体需要的元　素ｐ　，但旋转式平板膜超滤工艺具有后发技术优势，　对水源要求低，抗污堵能力强，膜使用寿命长，综合　技术经济指标优势明显。　３种一体化净水设备工艺与技术经济指标比较　安成本要高于前者。旋转式平板膜超滤工艺与中　见表１。　表１　工艺技术经济指标比较（以千人百吨为例）　注：相关工艺设备数据为Ｅｔ供水规模１００　ｉｎ　／ｄ时的比较数据，系统吨水投资：系统投资额，日产水量　破了膜技术领域的瓶颈。旋转式平板膜超滤工艺　３结语　搭载膜孔径０．０４　ｍ的平板膜，生产超滤水，在去除　农村集中式供水饮用水净化广泛采用一体化　大部分有害物质同时保留人体需要的元素，满足民　净水设备净水工艺，其中，我国自主创新的旋转式　众健康饮水需求，该工艺对水源要求低，抗污堵能　平板膜超滤工艺具有后发技术优势，膜材料选用平　力强，膜使用寿命长，综合技术经济指标优异，极具　板膜以延长使用寿命，采用旋转方式让静态的膜动　推广应用潜力，可有效保障农村饮水安全，该项技　起来形成错流过滤以减少膜污堵，该项创新技术突　术也适用于我国城镇水厂水质提升改造。　广西水利水电ＧＵＡＮＧＸＩ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２０１７（６）　参考文献　【ｌ】李攀岳．超滤膜在农村饮水安全工程中的应用［Ｊ】，中国　水利，２００９（５）：５９—６０．　术，２０１５（７）：８０—８２．　［３】张先峰，李新燕．浅谈超滤膜技术在供水领域的应用［Ｊ】，　硅谷，２０１１（１２）：３３．　【２　王２】昆，耿安朝，廖德祥，钱凌怡．主动错流式超滤一紫　（责任编辑：刘征湛）　外一体化设备在农村分散式供水中的应用研究［Ｊ］，水处理技　Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｒｉｉｃａｔｉｏｎ　ｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｒｕｒａｌ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ＸＩＡＯ　Ｆｅｉ—ｐｅｎｇ　，ＹＡＮ　Ｊｉｕ－ｑｉｕ　，ＨＵＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｊｕｎｌ，ＧＥＮＧ　Ａｎ－ｃｈａｏ　（１．Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｐｏｗｅｒ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３００２３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｗａｔｅｒ　ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００２３，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｕｚｈｏｕＭｏｈａｉＳｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｕｚｈｏｕ２１５０１　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ—ｍｅｄｉａ　ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ，ｈｏｌｌｏｗ　ｆｉｂｅｒ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｕｈｒａｆｉｈｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｉｆａｔ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｕｌｔｒａｆｉｈｒａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｆｏｒ　ｒｕｒａｌ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｅ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｒｉｆｉｃａ・　ｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｅｒｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｉｎ　ｒｅｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｍｕｌｔｉ—ｍｅｄｉａ　ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｇｅｎｅｒａｌｌｙ　ｔｒａｄｉ＂　ｔｉｏｎａｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｂｙ　ｆｏｒｍｅｒ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｌｅｖｅｌ，ｗｈｉｃｈ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｗｏｒｓｔ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｔ　ｔｗｏ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｒｅｎｄｅｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ　ｍｏｓｔ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅ　ｗｈｉｌｅ　ｋｅｅｐｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｌｅ—　ｍｅｎｔｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｂｙ　ｈｕｍａｎ　ｂｏｄｙ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｔｒｏｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｒｅ—　ｓｉｓｔｉｎｇ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｌｕｇｇｉｎｇ，ｌｏｎｇ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ｍｅｍｂｒａｎｅ，ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｌｆａｔ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｕｌｔｒａｆｉｈｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｓｕ＇　ｐｅｒｉｏｒ　ｉｎ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｉｎｄｅｘｅｓ，ａｎｄ　ｉｓ　ｓｕｉｔｂｌａｅ　ｆｏｒ　ｒｕｒａｌ　ｃｅｎ￣ａｌ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｕｐｇｒａｄｅ　ｏｆ　ｔｏｗｎｓｈｉｐ　ｗａｔｅｒ　ｐｌａｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｅｎｔｒａｌ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｕｌｔｒａｆｉｈｒａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ　ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　（上接第８４页）　Ｄｉｓｍａｎｔｌｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｒｉｇｈｔ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｎｔａｋｅ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ　ａｎｄ　ｐｌｕｇｌ＂ｕｇｇｉ　ｎｇ　ｂｏｄ］ｆｂｏｄｙ　ｏｒ　ｆｏｒ　Ｑｉｎｇｈｅ　Ｒｅｓｅｒｖｏ＂Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ＬＥＮＧ　Ｘｉａｎ—ｈａｏ　（ＳＩＮＯＨＹＤＲＯ　Ｂｕｒｅａｕ　６　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌ　ａｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｒｇｈｔ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｎｔａｋｅ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ　ａｎｄ　ｐｌｕｇｇｉｎｇ　ｂｏｄｙ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｈｅ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｔｈｅ　ｄｉｓｍａｎｔｌｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓ－　ｍａｎｔｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｄｉｓｍａｎｔｌｉｎｇ　ｗａｓ　ｃａｒｉｅｄ　ｒｏｕｔ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｉｓ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗｉｔｈ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ；ｐｌｕｇｇｉｎｇ　ｂｏｄｙ；ｄｉｓｍａｎｔｌｅ