膜分离法污水处理工程技术规范

HJ中华人民共和国国家环境保护HJ5792010膜分离法污水处理工程技术规范TechnicalSpecificationsforMembraneSeparationProcessinwastewatertreatment本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。20101012批准20110101实施环境保护部发布目次目次..I前言.II1适用范围12规范性引用文件13术语和定义.14设计水质与膜单元适宜性.25预处理..36膜分离法污水处理系统设计..47系统安装与调试88工程验收99运行管理..10附录A资料性附录）原水分析表.11附录B资料性附录）系统设计资料..12附录C资料性附录）膜元件污染与化学清洗13I前言为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染防治法》，规范膜分离法污水处理工程建设与运行管理，防治环境污染，保护环境和人体健康，制定本标准。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。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：江西金达莱环保研发中心有限公司、华中科技大学、北京市环境保护科学研究院。本标准环境保护部2010年10月12日批准。本标准自2011年1月1日起实施。本标准由环境保护部解释。II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用的工程，可作为环境影响、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。GB50235工业金属管道工程施工及验收规范GBT985气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GBT1804一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GBT3797电器设备第1部分：装有电子器件的电控设备GBT5226.1机械安全机械电器设备第1部分：通用技术条件GBT12469焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级GBT19249反渗透水处理设备GBT20103膜分离技术术语HJT270环境保护产品技术要求·反渗透水处理装置JBT2932水处理设备技术条件HG20520玻璃钢聚氯乙稀(FRPPVC)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》GBT20103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membraneseparation以压力为驱动力，以膜为过滤介质，实现溶剂与溶质分离的。3.2膜降解membranedegradation指膜被氧化或水解造成膜性能下降的过程。3.3膜堵塞membranefouling1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。3.4膜结垢membranescaling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参考值项目膜材质浊度NTU）SSmgL）矿物油含量mgL）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＜5µm）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参考值项目膜材质浊度NTU）SSmgL）矿物油含量mgL）聚偏氟乙烯PVDF）≤50≤300≤3聚丙烯PP）≤30≤100≤54.1.4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限值项目膜材质浊度NTU）SDI余氯mgL）聚酰胺复合膜PA）≤1≤5≤0.1醋酸纤维膜CACTA）≤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4.2.1各种膜单元功能适宜性见表4。2表4各种膜单元功能适宜性膜单元种类过滤精度μm）截留分子量Daltons道而顿）功能主要用途微滤MF）0.110＞100000去除悬浮颗粒、细菌、部分病毒及大尺度胶体饮用水去浊，中水用，纳滤或反渗透系统预处理超滤UF）0.0020.110000100000去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物饮用水净化，中水用，纳滤或反渗透系统预处理纳滤NF）0.0010.0032001000去除多价离子、部分一价离子和分子量2001000Daltons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）0.00040.0006＞100去除溶解性盐及分子量大于100Daltons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、产水的质量要求及收率确定。5.1.3进水温度范围：当pH值210时，运行温度5℃45℃；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100µm；在外压式膜系统之前，盘式过滤器过滤精度应小于300µm。5.2.3当进水含矿物油超过表1数值或动植物油超过50mgL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)去除余氯或其它氧化剂，控制余氯含量小于等于0.1mgL。5.3.2预防铁、铝腐蚀物形成的胶体、粘泥和颗粒污堵，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）小于等于3，浊度小于等于1NTU，可有效预防胶体和颗粒物污染和堵塞膜组件。36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、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1.0m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5µm）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2：1或3：2或4:2:1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，m3d；2)处理水质；3）膜通量，m3m2·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排放用深度处理浓水反冲洗水原污水收集池图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1）计算0SmmqCSq=××1）式中qs——单支膜元件的稳定产水量，Lh；q0——单支膜元件的初始产水量，Lh；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。4设计温度25℃，实际温度的波动，可用公式2）修正产水量的计算：25(10.0215)tstsqq−=×+2）6.2.3.2膜组件数按公式3）计算sQnq=3）式中Q——设计产水量，Lh。6.2.3.3浓缩液的浓度、体积可按公式4）计算RVVCC)(00=4）式中C——浓缩液的浓度，mgL；C0——进料液的浓度，mgL；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。图2一级一段批处理式基本工艺流程图图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。进水水箱池）纳滤反渗透产水浓水纳滤反渗透纳滤反渗透水箱池）进水纳滤反渗透浓水进水水箱池）纳滤反渗透浓水产水产水图4一级多段循环式系统基本工艺流程图5图5一级多段连续式系统基本工艺流程图图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。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，m3h。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膜元件数量按公式5）计算max0.8peQNq=×5）式中Qp——设计产水量，m3h；qmax——膜元件最大产水量，m3h；0.8为设计安全系数。6.3.2.3压力容器膜壳）数量按公式6）计算VeNNn=6）水箱池）进水纳滤反渗透浓水纳滤反渗透纳滤反渗透产水进水产水浓水纳滤反渗透纳滤反渗透纳滤反渗透水箱池）纳滤反渗透纳滤反渗透一段二段三段纳滤反渗透纳滤反渗透浓水浓水浓水产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6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50m3h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1.0ms。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，µScm；3）产水流量，m3h；4）产水电导率，µScm；5）浓水流量，m3h；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8浓水处理基本工艺流程图76.4.3浓水处理排放应符合国家或地方污水排放标准的规定。7系统安装与调试7.1微滤、超滤系统安装与调试7.1.1微滤、超滤系统安装应按照设计要求进行安装。7.1.2微滤、超滤系统调试7.1.2.1系统启动时，应开启浓水排放管阀门和产水管阀门，用自来水冲洗膜组件内的保护液，直到冲洗水无泡沫为止。7.1.2.2进水压力0.1MPa0.4MPa，工作温度为15℃35℃。7.1.2.3调试项目应包括：1）进水压力，MPa；2）进水流量，m3h；3）产水流量，m3h；4）浓水流量，m3h；5）浓水压力，MPa。7.1.2.4系统每连续运行30分钟，应反冲洗一次，反冲洗时间宜为30秒。7.2纳滤、反渗透膜系统安装与调试7.2.1纳滤、反渗透系统安装7.2.1.1设备主机架及水泵安装应符合GBT19249和HJT270的规定。7.2.1.2管道安装应符合GB50235和HG20520的规定。7.2.1.3仪器、仪表安装应符合GBT985和GBT1804的规定。7.2.1.4压力容器两端，应留有不小于膜元件长度1.2倍的空间。设备应安装于室内。7.2.1.5电控柜安装应符合GBT3797的规定。7.2.2纳滤、反渗透系统调试7.2.2.1膜系统启动前，应彻底冲洗预处理设备和管道，清除杂质和污物。7.2.2.2膜系统进水管阀门和浓水管调节阀门须完全打开。用低压、低流量合格预处理出水赶走膜系统内空气，冲洗压力为0.2MPa0.4MPa，Φ100mm压力容器冲洗流量为0.6m3h3.0m3h，Φ200mm压力容器冲洗流量为2.4m3h12.0m3h。7.2.2.3内有保护液的膜元件低压冲洗时间应不少于30分钟，干膜元件低压冲洗时间应不少于6小时。在冲洗过程中，检查渗漏点，立即紧固。7.2.2.4第一次启动高压泵，须将进水阀门调到接近全关状态，缓慢开大进水阀门，缓慢关小浓水排放管阀门，调节浓水流量和系统进水压力直至系统产水流量达到设计值。升压速率应低于每秒0.07MPa。87.2.2.5系统连续运行24h48h，记录运行参数作为系统性能基准数据。运行参数应包括：1）进水压力，MPa；2）进水流量，m3h；3）进水电导率，µScm；4）产水流量，m3h；5）产水电导率，µScm；6）浓水压力，MPa；7）浓水流量，m3h；8）系统收率，％。系统实际运行参数与系统设计参数比较。7.2.2.6上述调节在手动操作模式下进行，待运行稳定后将系统切换到自动控制运行模式。7.2.2.7系统运行第一周内，应定期检测系统性能，确保系统性能在运行初始阶段处于合适的范围内。8工程验收8.1一般规定8.1.1目测结构是否合理，各部件安装应符合设计图纸及JBT2932的要求。8.1.2油漆涂层应符合GBT5226.1和GBT12469的要求。8.1.3用水平仪或尺）测量主机框架、压力容器、泵体及相应管线，应符合GBT19249和HJT270的规定。8.1.4凡有自动控制装置的，应设有手动控制装置，应符合GBT3797的规定。8.1.5通风设备运行正常，应符合JBT2932的要求。8.1.6各报警装置齐全，运行灵敏、准确，应符合GBT3797的规定。8.2工程验收8.2.1预验收8.2.1.1工程竣工后，环保验收前进行预验收，由建设单位组织设计、施工单位，并报请当地环保部门联合进行。8.2.1.2预验收包括：按污水处理工程设计验收主体工程、设备及安装部位。应按相应的标准进行检验，并填写预验收记录。8.2.1.3预验收应复查并核实以下资料：1）设计图纸及设计变更文件；2）主要材料和制品的合格证或试验记录；3）膜组件及仪器仪表检验记录；4）机械构件焊接及检验记录；95）设备安装记录；6）膜分离系统调试记录和48小时运行记录。8.2.2环境保护验收污水处理工程投入使用之前，建设单位应向环境保护行政主管部门提出环境保护设施竣工验收申请。环境保护验收应按照《建设项目竣工环境保护验收管理办法》的规定进行。9运行管理9.1启动9.1.1检查进水水质是否符合要求；9.1.2在低压和低流速下排除系统内空气；9.1.3检查系统是否渗漏。9.2运行9.2.1调节浓水管调节阀门，缓慢增加进水压力直至产水流量达到设计值；9.2.2检查和试验所有在线监测仪器仪表，设定信号传输及报警；9.2.3系统稳定运行后，记录操作条件和性能参数。9.3停机9.3.1先降压后停机，当需要停机时，缓慢开大浓水管调节阀门，使系统压力下降至最低点再切断电源。9.3.2停机时，应对膜系统进行冲洗，用预处理水大流量低压冲洗整个系统3min5min。9.3.3膜分离系统停机后，其它辅助系统也应停机。注：膜元件污染与化学清洗、膜元件保存方法，参见附录C。10附录A资料性附录）原水分析表检测单位：分析人：原水概况：日期：电导率：pH值：水样温度：℃组成分析分析项目标注单位，如mgL，以CaCO3计等）：铵离子NH4+）钾离子K+）钠离子Na+）镁离子Mg2+）钙离子Ca2+）钡离子Ba2+）锶离子Sr2+）总铁Fe2+Fe3+）锰离子Mn2+）铝离子Al3+）铜离子Cu2+）活性二氧化硅SiO2）锌离子Zn2+）胶体二氧化硅SiO2）总固体含量TDS）生物耗氧量BOD）总有机碳TOC）化学耗氧量COD）氨氮NH3N）总磷TP）氯离子Cl）总碱度甲基橙碱度）：碳酸根碱度酚酞碱度）：总硬度：浊度NTU）：污染指数SDI15）：细菌个数ml）：备注异味、颜色、生物活性等）：注：当阴阳离子存在较大不平衡时，应重新分析测试。相差不大时，可添加钠离子或氯离子进行人工平衡。11附录B资料性附录）系统设计资料用户名称：地址：工程所在地：联系人：Tel：Fax：Email：处理水量m3d）：用水量m3d）：原水特性：市政废水工业废水水温情况：最低℃最高℃平均℃设计℃预处理情况：投加药剂：絮凝剂杀菌剂还原剂阻垢剂现有预处理：无有SDI15值如有预处理）现有预处理设备名称：现场综合情况：系统用途：电力行业石化行业冶金行业电子行业食品行业纯净水）医药行业锅炉给水高、中、低）废水处理及用后处理设备及流程：系统运行方式：24小时连续8小时连续24小时断续8小时断续其它要求及说明：12附录C资料性附录）膜元件污染与化学清洗C.1微滤超滤系统污染与清洗C.1.1系统进水压力超过初始压力0.05MPa时，可采用等压大流量冲洗水冲洗，如无效，应进行化学清洗。C.1.2化学清洗剂的选择应根据污染物类型、污染程度、组件的构型和膜的物化性质等来确定。常用的化学清洗剂有：氢氧化钠、盐酸、1%2%的柠檬酸溶液、加酶洗涤剂、双氧水水溶液、三聚磷酸钠、次氯酸钠溶液等。C.1.3杀菌消毒的常用药剂为：浓度1%2%的过氧化氢或500mgL1000mgL的次氯酸钠水溶液，浸泡30min，循环30min，再冲洗30min。C.2纳滤反渗透系统污染与清洗C.2.1出现下列情形之一时，应进行化学清洗：1）产水量下降10%；2）压力降增加15%；3）透盐率增加5%。C.2.2化学清洗剂的选择应根据污染物类型、污染程度和膜的物化性质等来确定。常用的化学清洗剂有：氢氧化钠、盐酸、1%2%的柠檬酸溶液、NaEDTA、加酶洗涤剂等。C.2.3化学清洗液的最佳温度：碱洗液30℃，酸洗液40℃。C.2.4复合清洗时，应采用先碱洗再酸洗的方法。常用的碱洗液为0.1%wt）NaOH氢氧化钠）水溶液；常用的酸洗液为0.2%(wt)HCI(盐酸)水溶液。C.2.5废清洗液和清洗废水排入膜分离浓水收集池处理，应符合6.4的规定。C.3膜元件的保存方法C.3.1短期存放(5天30天)操作：1）清洗膜元件，排除内部气体；2）用1％亚硫酸氢钠保护液冲洗膜元件，浓水出口处保护液浓度达标；3）全部充满保护液后，关闭所有阀门，使保护液留在压力容器内；4）每5天重复2)、3)步骤。C.3.2长期存放操作：存放温度27℃以下时，每月重复2)、3)步骤一次；存放温度27℃以上时，每5天重复2)、3)步骤一次。C.3.3恢复使用时，应先用低流量进水冲洗1小时，再用大流量进水浓水管调节阀全开）冲洗10分钟。13 目次 前言 1适用范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4设计水质与膜单元适宜性 5预处理 6膜分离法污水处理系统设计 7系统安装与调试 8工程验收 9运行管理 附录A 资料性附录） 附录B 资料性附录） 附录C 资料性附录） 膜元件污染与化学清洗