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大胖综述

 大 胖 系 列 综  述

 

一 大胖系列的设计背景

◎ 什么是大胖

  本文中的大胖是一个形象的比喻,在超滤膜组件中,很多场合习惯将8吋或16吋的超滤膜组件形象的称之为“大胖”,既亲切又形象,本文中的“大胖”不是超滤膜组件,而是直径1.2米高度6米的微滤罐,里面装的也不是超滤膜而是颗粒状的过滤材料,大多数情况是多微孔材料,根据用途不同而装入不同的滤材。借鉴大胖的比喻意义还在于:微滤罐可以向超滤膜组件那样无限并列组合,方便用户使用,本文中的大胖系列主要针对城镇污水提标改造而设计,较好解决了很多污水厂技改过程中的老大难问题。

从水处理行业特点分析,一般讲对现有的水处理设施进行改造比新建要复杂的多,本文以城镇污水处理提标改造为例进行描述,其他行业可以作为参考。

 ◎ 地表四类水

对于城镇污水处理,越来越多的地方县市在实行新的水污染防治行动计划(下称新地标),达到四类或准四类地表水要求,主要指标为:COD:30mg/L,总磷:0.3mg/L,悬浮物:0.5 mg/L氨氮:1.5(3),总氮:10/15,色度:15,达到这些指标的水质,用肉眼观察如同自来水甚至矿泉水,这将涉及到现有污水厂的技术升级改造,但是这一轮技改不同于以往的一级B升级到一级A指标,相比之下技术提升更高,难度更大,技术设备可选择的余地更少,而且往往不仅仅是技术问题,还有很多连带问题,北京一滴水公司推出大胖系列,主要是研究或体会了其中的很多难题,进而推出大胖系列,不但是设备还是技术体系,不但是技术体系还配套了商务模式,不但是商务模式还配套了专业的研发团队和大数据库,意在根据用户的反馈意见不断创新改进,尽可能满足更多用户需求。以下是应污水厂技改中用户反馈意见,大胖系列在设计中考虑到的问题。

◎ 工艺问题

  现有污水厂的工艺已经定型,技改升级会受到现有工艺流程和构筑物的限制,很多情况是,即使新工艺和新技术很好,但是不一定能够实施。

◎ 场地问题

  技改升级的新地标不仅仅是工艺流程或参数的优化,而是肯定要上新设备,这些新工艺新设备的安排布置会受到现有场地扩容有限的制约。

◎ 投资风险

  新地标需要采用很多新工艺或新设备,从可靠性的参照来讲,希望用老设备形式,从达到新地标要求更多应该采用新设备,污水处理千变万化,即使有案例可以借鉴,但是放到自家水质或条件下还是有顾虑,水量小投资几十万,如果水量大则需要投资数千万或亿元以上,这是投资风险。

◎ 设备质量

  设备质量包括了制造质量和使用过程中的可靠性,很多问题不是制造问题,而是在长期的使用中发现的问题,这些问题一旦发现,可能不仅仅是投资风险或运行费用问题,关键是如果影响到出水质量,则事关重大,因为连续运行的污水厂很难停机改造。

◎ 技改周期

 以往的经验是:污水厂技改从提出到考察---设计—中试---招投标---征地---建设---安装---调试—运行,大概需要二年左右的时间周期,今后很多客观条件下不容许这么长的周期,那么一年可以吗?半年可以吗?很多从业者都在思考等待答案。

◎ 多种功能

  从已有的一级A标准提高到四类水标准,涉及到多项指标,能不能一套设备有多种功能呢?

例如一套系统可以同时去除氨氮或总氮,总磷,悬浮物,色度等,这既是技术要求也包括了连带的场地要求。

◎ 运行费用

 技术改造对运行费用的要求是一个硬指标,尤其是城镇污水处理,运行费用制约着新技术的实施,技术再好但是用不起也难以落地实施。

◎ 技术更新

  如果以手机和互联网等信息技术对比水处理技术的更新换代,则后者显然是落后的,前者的更新换代可能只有半年甚至更短,而后者则是几年或十几年,例如砂滤已经有100年的历史了。

实际上水处理行业更渴望技术更新与改造,希望更短的更新周期,因为这直接关系到业主的切身利益,但是如果技术改造是建设很多大型的水泥池或构筑物,则更新肯定快不了,这样就又走回了传统的难以更改的设计模式。

  以上这些即使我们总结归纳众多污水提标遇到的问题或瓶颈,大胖系列就是为解决这些问题而推出的针对性技术设备。

 

二 大胖系列主要技术特点

1 过滤材料研究与优化

  对市场上的过滤材料进行优化整合创新,形成了以多微孔活化复合材料为主体的滤材系列,在不定型滤料范围内实现了功能创新,解决了传统不定性材料难以解决的技术瓶颈,例如在含油污水处理方面,可以承受类似油田采出液含原油的污水处理,工作过程的污水原油类似铺设马路的沥青,非常粘,很容易使得滤料板结,但是大胖使用的特殊滤料解决了粘连问题。

2 过滤罐体的创新设计

  很多人习惯将传统的砂滤罐形容为一个铁罐装点沙子,没有什么技术含量,据说已经有近百年的历史,大胖看起来也是一个铁罐(直径1.2米,高度6米),但可不是传统意义的铁罐了,从里到外,从上到下都进行了改进或创新,具有复杂的结构,满足不同的功能要求,例如特定型号的罐体内外均以“太空陶瓷”为防腐层,说是铁罐但是水流穿过罐体却不与铁接触。

3 节能反冲洗技术

 所有的过滤设备均需要通过反洗恢复设计指标,主要是设计流量和过滤精度,但是往往难以达到理想程度,尤其是不定型滤料更是如此,大胖系列产品是在多年研究和市场推广过程中,逐步总结提高的结晶,在反冲洗方面不但做到了每次反洗后可以100%回复设计流量,而且同比传统的砂滤罐可以节约80%的反洗能耗与水耗。

4 智能运行的程序控制

  纵观很多先进的水处理设备,其硬件设备表面看起来并没有什么惊人之处,但是却有很好的运行效果与稳定性,认真学习分析,我们认为精确的控制技术是关键之一,而所谓的精确控制并不仅仅是PLC可编程控制器的编程问题,更深次的问题是对水处理全过程的理解,以及对其中的短板、技术瓶颈以及很多细微之处的观察、发现与解决方案,这是软实力,只是通过PLC来实施,大胖系列就是这样的设备,总结历经17年成功与失败的教训,将其积累成了现场运行数据库,然后通过编程后远程监控,从而使得设备系统保持良好稳定的运行状态。

5 多功能与系统配套

 大胖系列可以单独工作,也可以前后配套其他设备形成系统,从而具备多种功能,例如:

◎ 参照超滤膜工作压力一般不大于0.3Mpa,大胖系列可以在承压条件下工作,直接作为过滤设备使用,过滤精度≤1μm。

◎ 对于双膜工艺(超滤+反渗透),大胖系列可以作为超滤膜组件的预处理,主要作用是去除胶体,以保护超滤膜流量不衰减和延长使用寿命。如果将大胖系列后面连接0.1μm折叠滤芯,则可以确保出水SDI ≤3,由此可以去掉超滤膜而直接进入反渗透。

◎ 大胖系列用在污水提标至地表四类水的过滤环节,可以确保出水悬浮物SS ≤5mg/L.

◎ 大胖系列与微絮凝配套,既过滤前添加絮凝剂+助凝剂,可以实现化学除磷作用。

◎ 大胖系列既可以压力工作也可以常压工作,以适应不同的工作环境。

◎ 作为污水处理终端提标改造,透过适当投加碳源,大胖系列可以作为反硝化生物滤池,设备考虑了运行过程中氮气的排出,以及进水减少空气的卷入。

6 解决了滤料板结难题

  不定型过滤材料在使用中有一个技术难题,这就是滤料板结,尤其是在过滤液体中有粘性物质时更是如此,所谓的滤料板结就是过滤材料相互插接在一起,而空隙被所截留的杂质填满,导致难以冲洗恢复,初期的板结形成很多块状,严重时则所有滤料变为一个整体,如同水泥块。

在滤料板结过程中,流量会逐渐下降,过滤效果呈现波动,反洗水耗电耗上升,大胖系列也是不定型滤料,但是彻底解决了滤料板结问题,承诺设计寿命20年,永远不板结,验证的标志是:供方可以接受设备租赁和按照水质水量结算,所有风险由供方承担。

7 承受较宽范围的进水浊度

  以城镇污水技改提标至地表四类水为例,出水悬浮物SS要求达到5mg/L,因此终端采用过滤工艺设备,进入过滤设备的悬浮物SS要≤20 mg/L或更低,以减少过滤设备的负荷,保障较长的反洗周期,因此,很多工艺采用了絮凝---高密度沉淀池或气浮作为预处理工艺设备,这没有什么不对,但不是所有的污水厂都有条件实现这样的工艺流程,例如场地问题限制,技改时间周期的限制,大胖系列在设计上考虑了这些因素,如果用户自备高密度沉淀池或气浮作为预处理工艺设备当然更好,大胖系列直接配置在后面即可,而如果用户难以提供这些条件,则大胖系列可以自带微絮凝装置,进水可以接受较高的悬浮物,例如进水的SS可以≤50 mg/L,或≤100 mg/L,短时间可以更高,微絮凝设备不是水泥池而是钢罐系列,与大胖系列同时配套安装管路即可,同比传统工艺减少占地,缩短技改周期,更可以今后随时更改调整。

8 对比砂滤与超滤膜更好的性价比

 达到地表四类水指标,悬浮物SS≤5mg/L即是直接的重要指标,也是间接的重要指标,因为确保悬浮物达标才更有可能使总磷,总氮,COD和色度达标,一般讲可以选择的工艺设备有采用石英砂的深床过滤和超滤膜工艺,现在大胖系列的推出使得用户有了新的选择,由于大胖系列是在研究传统工艺不足的基础上而创新产品,因此有更多对比优势。以下是同比条件下的大概对比。

   

传统石英砂过滤

大胖系列过滤

大胖备注

     m/h

610

1015 

要求不高时可以达到20--30

过滤精度 µm

10 

1

出水SS可以做到5 mg/L,最高1 mg/L

过滤材料

石英砂或海砂

轻质微孔滤料

滤料比重1.2 g/cm³

滤料直径 mm

0.51.2

1--3

直径大可提高容垢量

反冲强度L/.S

14-16

0.5--2

反洗水仅相当于溢流量

反冲方式

+

自主创新,多项专利

反冲理念

以水为动力

压缩空气为动力

节能技术路线

反冲相对水耗

100%

20%

节约反冲用水

反冲相对能耗

100%

20%

节约反冲用电

反冲周期  h

624

2472

周期长就是节能

容垢量相对量

一倍

五倍以上

提高有效工作周期

滤料装填

颗粒级配

均质滤料

同比提高有效滤料高度

滤料运行

容易漏料

不会漏料

滤料损耗低

进水SS

一般≤20mg/L

100mg/L

依具体水质指标而定

滤层高度 m

1.8

3

深床滤池效果更好

滤料板结

很普遍

不会板结

反洗效果好

流量衰减

很普遍

不衰减

反洗效果好

设备形式

滤池或滤罐

微滤罐

创新设计 多项专利

建设周期

一年左右

二个月左右

以每天5万吨为例,微滤罐在地面并列安装

附表一

                          传统砂滤与大胖系列对比一览表

 

 

 

 

 

 

 

附件二

                      超滤膜工资与大胖系列对比一览表

 

对比内容

超滤膜工艺

大胖系列

大胖备注

设备厂房

需要

不需要

不盖厂房也得有个棚子

膜前过滤

需要

不需要

 

出水SS

12mg/L

15mg/L

地表四类水为5 mg/L

出水精度

不可调

可调整

可调整能降低运行费用

药剂清洗

需要

不需要

 

离线清洗

需要

不需要

 

流量衰减

1015%/每年

不衰减

100%保持设计流量

滤材更换

3年左右

有效寿命20

预装10年自然损耗量

运行费用

100%

5070%

电耗与维护费用

同比投资

100%

6070%

价格与工艺有关

进水SS

10mg/L

100mg/L

在一定条件下,可以省略加药搅拌池,高密度沉淀会或气浮池。

占地情况

需要整块场地建设正规厂房

标准单元,多套设备并列

微滤设备可以露天任意摆放,充分利用边角余地。

反硝化功能

多微孔滤料有利于反硝化菌生长,可以降低总氮。

建设周期

一年左右

二个月左右

以每天5万吨为例,微滤罐在地面并列安装。

 

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