20240314大南沟给水厂深度处理技术方案-新水岛®高品质自来水.md 25 KB
大南沟给水厂深度处理项目。。新水岛®。。技术方案。。金科环境股份有限公司。。2024年03月。。目录。。1. 新水岛®优势及亮点说明 3。。1.1 新水岛®概述 3。。1.2 新水岛®优势及特点 3。。1.2.1 新水岛®的优势 3。。1.2.2 新水岛®的特点 4。。1.3 新水岛®集成的专利技术 6。。1.3.1 膜防污染技术 6。。1.3.2 膜通用平台技术 6。。1.3.3 智慧化建设管理平台 7。。1.3.4 智慧化运营管理平台 9。。2. 项目概况 12。。2.1 工程概述 12。。2.2 工作范围 12。。2.3 设计依据 12。。2.3.1 编制依据 12。。2.3.2 设计执行的标准、规范 12。。2.4 进出水水质 12。。2.4.1 设计进水水质 12。。2.4.2 设计出水水质 13。。2.4.3 水量平衡图 14。。3. 新水岛®工艺介绍 15。。3.1 超滤系统工艺介绍 15。。3.2 超滤技术介绍 16。。3.3 超滤膜特色 17。。4. 新水岛®配置清单 18。。5. 直接运行成本测算 19。。5.1 基础数据 19。。5.2 产品水成本 19。。6. 土建占地尺寸 20。。新水岛®优势及亮点说明。。新水岛®概述。。“新水岛®”是以工业产品思维彻底颠覆传统水厂的工程建设模式，应用金科环境自主开发基于AI算法的智慧软件，将全厂的设备、设施和建/构筑物集成为一个产品化的智能机组。。。。金科环境基于在水深度处理和污废水资源化领域的20多年百多个项目的实施经验和数据积累，将水厂设计、设备制造、工程建设和运营管理的knowhow固化在新水岛产品中。。。。“新水岛®”实现无人值守、高效运行，为工业企业、工业园区、城镇提供高品质水，解决水资源短缺、环境容量不足、水安全、成本高等问题。。。新水岛®效果图。。新水岛®优势及特点。。新水岛®的优势。。装配式生产、建设周期短。。金科环境“新水岛®”采用产品化-装配式生产，硬软件均按照模块标准化设计，采用工厂预制，现场拼装方式，提高安装效率，极大减轻土建工程的工作量，缩短设计和建设周期。。。智慧生产、无人值守。。采用BIM技术设计制造，基于数字化建设及运营管理平台，同时移交给用户基于实体水厂的数字孪生水厂，高度自动化控制，配套数字虚拟巡检运营功能，实现少人或无人值守，降低生产运营成本。。。高度集成，占地面积小。。集成度是产品创新中最关键的因素，产品的集成度越高，应用场景就越丰富，集成化的提升带来多变的应用场景，给社会进步带来巨大改变。因此新水岛产品化集成度是产品创新中最关键的因素。由于“新水岛®”像造汽车一样建设的水厂，成功实现了水厂的产品化高度集成，实现了无人值守、独立运转，大大节约了水处理各个环节的维护管理人力，有效的节省了厂区办公室、厂房、安全间等硬件设施，使产品化水厂占地面积仅为传功工程建设水厂的1/6，节约了约80%的占地面积。。。全厂可移动。。“可移动”的产品特征对于产品化来说至关重要，有效降低投资方的资金风险。同时，“新水岛®/高品质自来水”实现了全厂产品化，没有厂区，只有产品，自动化和智能化大幅度提高，可以自主运行。可移动，降低了投资风险，产品应用场景将更丰富。。。全成本低。。投资和运行成本降低，土地费用在工程二类费用一般占比重最大，“新水岛®”的高度集成，有效降低了占地面积进而大幅度降低了征地费用。同时无人值守的智慧化运营管理平台，可以有效降低“新水岛®”的人员管理费用，因此“新水岛®”实现了产品全生命周期成本低。。。新水岛®的特点。。根据新水岛®产品的设计理念，呈现出多、快、好、省的产品特点：。。多。。应用场景多、覆盖范围多、客户实惠多；。。快。。建设速度快，扩容扩建快、搬迁速度快；。。好。。产品质量好，保水质、保水量；。。省。。省占地、省投资、省建运行费、省心；。。新水岛®集成的专利技术。。膜防污染技术。。膜防污染技术是我公司膜法项目的标准配置，已有的工程实践充分表明，该装置可以有效控制膜污染，显著降低系统的清洗周期，从而保障膜系统的长期、稳定运行。。。膜技术在水处理应用中的最大问题是膜污染和破损，其主要原因是在过滤过程中，水中的胶体、有机污染物、生物黏泥等引起膜污染。目前行业中解决污染的措施一般为水洗、气洗、化学清洗等。其中气洗的过程虽然可以改善膜污染情况，但常会带来膜丝机械损伤的风险，降低膜的使用寿命。化学清洗是通过定期加入一定浓度的酸、碱、氧化剂等进行浸泡，将污染物质去除，从而解决污染的问题。但化学清洗是把双刃剑，频繁的化学清洗会加速膜材质的化学分解导致性能衰减，降低膜的使用寿命。。。膜防污染技术是一种通过智能加药降低膜污染的技术。可以预防膜污染，延长膜元件的使用寿命。该技术是公司从水处理系统整体着手，开发的针对控制膜污染的工艺技术。该技术根据项目水质的变化波动等情况，针对性选择微絮凝，预防膜污染，降低膜系统的化学清洗频率，使膜系统通过反洗即可恢复性能，从而实现延长膜元件的寿命，提高膜系统运行效率，特别适用于特殊水质时期，如进水水质恶化，或者低温期。。。膜通用平台技术。。膜通用平台的意义。。金科环境新水岛®产品化-装配式膜水厂系列膜水厂，采用公司自主研发的全球专利-膜通用平台装备技术，可以实现多个品牌膜元件的通用互换，以及系统运行工况和条件的软件兼容，实现了真正意义上的功能性通用互换。在水厂全生命周期内，给客户提供膜品牌的自主选择权。。。金科环境膜通用平台。。本项目拟采用金科环境膜通用平台装备，膜系统设计具有通用兼容性，系统的工艺配置设备选型、电气自控、逻辑控制、程序设计充分考虑能兼容两家及以上的主流膜品牌，实现2个及以上膜品牌的相互替换。。。膜通用平台装备技术可以实现行业内多数厂家膜元件在通用平台装备中的通用互换，且可实现单体设备处理规模大型化，降低了水厂的建设成本和运营成本。数字化建设及运营平台。。针对本项目，我公司除了提供用户所要求的技术服务外，将向买方提供数字双胞胎建设及运营平台的技术服务，从线上及线下两方面，使用户在水厂全生命周期运行中受益。。。本项目拟采用金科环境数字化建设及运营管理平台，向客户交付实体水厂的同时，提供数字水厂。“水厂双胞胎”融合了工程项目的设计数据、实施过程数据和运行数据，记录了实体水厂从无到有的发展历程，以及实时运行状态，实现了实体水厂的数字化模拟，为实体水厂的资产管理、远程监测、运行智慧化提供了数字化工具。。。智慧化建设管理平台。。数字化设计。。本项目拟采用BIM设计，实现了各专业协同设计，项目可视化，系统设计最优化，工程量、材料单统计精准化。。。高品质建设。。“水厂双胞胎建设管理平台”对水厂的关键数据和管理流程进行了数字可视化管理，使每一个环节都必须遵循国家及金科环境的项目建设管理内控流程和规范，实现项目进度、质量、安全、成本等数字化管理，以确保水厂建设成果的高质量和高品质。。。客户实时参与。。“水厂双胞胎建设管理平台”不仅能为水厂项目的内部设计、建设提供质量控制管理，同时还能对客户开放，让客户可以和金科环境一起实时了解、参与及把控水厂建设的进程和质量，增加了客户的良好体验和满意度。。。数字化移交。。“水厂双胞胎建设管理平台”集合了设计、采购、到货、安装及调试全部建设过程的信息。通过借助移动端APP，对设备到货、开箱验收、设备对中、设备安装、设备调试等所有环节和过程的现场数据、图像、视频等进行模型信息输入，数字水厂与实体水厂同步实现，所见即所得。可提供建设过程全产业链的数据信息共享，并可作为项目的竣工图纸和资产管理工具，使客户在接收实物水厂的同时，还能接收孪生的数字水厂。。。智慧化运营管理平台。。智慧运营是通过采用先进的管理思维和技术手段，结合智能化控制、物联网接入采集、一体化中央监控、移动化管控、大数据分析和科学化决策等技术特点，为水厂提供的一套以水厂工艺技术流程为重点的自动化、数字化、智能化水厂整体解决方案，实现水厂的少人/无人化生产管理，从而实现水厂生产管理的可靠性、安全性以及节能降耗。。。智慧化运营管理平台是基于BIM轻量化技术、大数据分析与人工智能技术以及工业互联网等相关技术打造的实时可视化生产管理工具。该平台广泛应用于各类涉膜水厂，以BIM模型为基础对水厂的资产进行全生命周期管理。通过数字化、智慧化手段将金科环境多年积累的水厂生产运营管理经验及技术经验系统化、数字化、智慧化，其中包含设备运行实时状态管理、设备故障智能预警、设备维修保养管理、日常巡检管理、工艺诊断、专家系统、智慧加药等功能模块，实现无人/少人值守。该平台可根据不同业务场景提供个性化应用定制，满足客户在其生产管理过程中需要接入该平台的功能应用，丰富业务场景，提升用户体验。。。智慧化运营管理平台，以水厂设备为核心业务对象，对水厂生产管理的主要业务流程进行了全量全要素的数据建模，建立水厂的数字镜像，即数字孪生体。以实时数据采集为基础，自控应用层为衔接，工况数据分析处理为决策依据，三维可视化为界面，为用户提供了所见即所管理的高效管理平台。系统具备如下优势：。。（1）数字孪生技术解决方案。通过水厂BIM模型轻量化处理工具，可以在水厂尚未建设完成之前，完成其数字镜像的搭建，为金科环境水厂双胞胎运营管理平台的技术方案提供了效率优势。后期结合数据采集与传输技术，将设备物理实体与其数字镜像进行连通，实现高实时反馈的数字孪生体。平台的业务功能界面主要围绕着数字孪生体进行设计与开发，并与金科环境多年积累的运营管理经验有机结合，将静态的BIM数据变成动态的数字化业务载体，从而提供了非常丰富的数字化业务模式创新空间。。。（2）基于工艺机理的大数据分析与人工智能技术持续深入应用。企业传统业务数字化转型的极目标是实现完全的智能化，达到理想的智能化水平需要长期持续的迭代，金科环境水厂双胞胎生产管理平台已经开展了多年的相关产品化研究和数据积累。系统中工艺诊断优化功能，通过直观的图形化配置界面，完成专家经验数字化的过程，使系统具备专家的决策能力。在系统运行到某组特定状态组和下，给出相关的报警和预案，有利的提高了水厂运维管理工作的质量和效率。与此同时，系统通过对实时数据的长期记录，对维修保养操作的数据记录，对设备操作工艺指令及操作效果反馈的数据记录，积累了海量数据集，可用于训练深度学习算法模型，持续迭代趋近更高的智慧化生产管理水平。。。（3）水厂及设备全生命周期数字化精准管理。设备从设计、采购、施工、调试、运行到维修保养，全生命周期中的各个业务对象、流程和规则都可以通过数据建模进行数字化管理。一方面在各个业务环节的管理工作中减少人为错误，提高效率；一方面将各个环节的数据记录连通，形成数据闭环，为智能模块在数据中挖掘价值提供了结构化基础。水厂及设备的全生命周期数字化管理，是金科环境水厂双胞胎运营管理平台的核心组成部分，符合金科环境的产品化理念，为深度水处理和污废水商业化领域，提供质量更好、成本更低、服务更优的产品化解决方案。。。（4）集团化水厂运维宏观统筹管理，开放兼容各大智慧水务平台。针对有跨地域多水厂统筹运营需求的客户，金科环境水厂双胞胎运营管理平台提供了整体解决方案。通过模型轻量化处理，数据配置和自控数据关联等基础部署操作，可在平台上快捷创建新水厂运营管理单元。通过合理的权限控制，集团可以高效、直观、精准的查看每个水厂的运行状态和运营相关数据，也可以通过全局模块查看跨水厂总体统计数据。。。项目概况。。工程概述。。大南沟水厂给水深度处理新水岛®系统，设计产水规模10000m³/d，新水岛®系统进水水质为“二类水库水→絮凝沉淀→砂滤池”的出水。。。工作范围。。本项目可提供的工作范围为新水岛®红线外1米范围之内的所有膜处理设备及配套的水泵、阀门、管道、电气、自控仪表系统等完整的处理装置的设计、供货、安装、调试和整体交付。。。设计依据。。编制依据。。业主提供的原水水量、水质指标；。。设计执行的标准、规范。。根据以下主要标准、规范编制本技术文件：。。(1) GB150-2011《钢制压力容器》。。(2) JB/T2932-1999《水处理设备制造技术条件》。。(3) NB/T 47003.1-2009《钢制焊接常压容器》。。(4) CJ/T170-2018《超滤水处理设备》。。(5) GB50054-2011《低压配电设计规范》。。(6) GB/T19249-2017《反渗透水处理设备》。。(7) 国家规定的其他相关标准及规范。。进出水水质。。设计进水水质。。根据建设单位提供的水厂出厂水1月份和7月份的水质检测报告，及我公司以往类似项目的工程经验，确定本项目进水水质如下表所示：。。表2-1 设计进水水质主要指标。。| 序号 | 水质指标 | 参数 | 单位 |。。| --- | --- | --- | --- |。。| | pH | 6~8 | |。。| | 浊度 | ≤0.36 | mg/L |。。| | 溶解性总固体 | ≤85 | mg/L |。。| | 总硬度 | ≤45 | mg/L |。。| | Fe2+铁 | ＜0.03 | mg/L |。。| | Mn2锰 | ＜0.01 | mg/L |。。| | C1氯 | 0.12(二氧化氯） | mg/L |。。| | SO42-硫酸盐 | ≤8.92 | mg/L |。。| | F氟化物 | ≤0.1 | mg/L |。。| | NO3硝酸盐 | ≤2.96 | mg/L |。。设计出水水质。。本项目新水岛®系统出水水质见下表。。。表2-2 设计出水水质主要指标。。| 序号 | 水质指标 | 参数 | 单位 |。。| --- | --- | --- | --- |。。| 1 | 产水浊度 | ≤0.1NTU | NTU |。。| 2 | 细菌去除率 | 99.9999% | |。。| 3 | 两虫去除率 | 99.9999% | |。。| 4 | 病毒去除率 | 99.99% | |。。水量平衡图。。新水岛®水量平衡图。。新水岛®工艺介绍。。超滤系统工艺介绍。。新水岛®采用超滤系统作为给水厂的深度处理系统，提供高品质的自来水。。。超滤是一种膜过滤技术，主要去除水中的悬浮颗粒物、浊度、大分子有机物。超滤具有：产水水质好，出水水质稳定；能够大大改善纳滤的进水水质条件，延长纳滤的使用寿命；对SS、微生物具有良好的截留效果（近99%的去除率）；进水水质耐冲击负荷；超滤具有较少的药剂消耗，运行维护费用低；较之传统的多介质过滤和活性炭过滤，超滤能够大大减少占地面积，降低土建部分的投资费用。超滤的出水水质指标主要表现为SDI值稳定的小于3。。。超滤供水泵将预处理出水提升加压，经加压后水送至超滤自清洗过滤器，水中大于200µm的悬浮颗粒得到去除，同时也保护超滤膜元件端口不会受到大颗粒物质的擦伤而损坏。自清洗过滤器在经过一段时间的过滤后，需要进行定时反洗。经自清洗过滤器过滤后的带压水进入超滤膜组件，由于超滤膜本身的特性，大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小（大于0.02微米）的颗粒物质被截留在膜的表面，水及水溶性的物质透过膜孔，水质在膜系统得到净化。通过超滤膜的过滤作用，SS及胶体物质基本得以去除。。。过滤一定时间后，在膜的表面会沉积一层污染层，需要对膜元件进行反洗：反洗水泵将超滤出水提升加压后由超滤出水管进入系统，带压反洗水将膜表面的污染物冲洗出系统，膜元件的通量得以恢复。由于水中含有各种细菌、有机物、无机物等，仅用清水进行反洗并不能完全恢复膜通量，所以，在膜元件过滤一定时间后，需要对膜进行CEB清洗，通过化学药剂彻底去除膜表面的污染物。水反洗后的废水可直接送至厂区回水管网，返回至前端处理单元。。。本系统在设计时充分考虑水质水量的影响，系统在设计温度、进水水质满足设计进水水质的要求的条件下运行。当季节性温度变化或其他因素引起水温变化时，由于膜本身的热胀冷缩和水黏度的变化，对膜通量有一定的影响，一般来说，温度升高膜通量增加，温度降低膜通量减少。在本项目中，采取一定措施（超滤供水泵设置变频器，同时在每组超滤装置前设置气动调节阀），使温度变化在一定范围时，可通过超滤供水泵变频或气动调节阀门，增加透膜压差保持恒定的膜通量（即恒流变压运行）。。。超滤技术介绍。。本项目所采用的超滤膜技术是专门针对大型水处理工程开发的膜过滤技术。其平均孔径为0.020～0.025μm，最大孔径不超过0.025μm。这样可充分保证水中尺寸大于0.025μm的颗粒，如胶体、固体颗粒、病毒、细菌、隐性孢子等被完全过滤掉。该系列超滤膜对细菌去除率>6log，对病毒去除率>4log，出水水质浊度稳定≤0.1NTU。因此保证了过滤后的出水，不含任何悬浮物，长期保持高质量，可以直接使用。本项目所采用的超滤膜具有优异的耐化学腐蚀的性能。因此可以在广泛的pH值范围内进行操作，并且耐氧化，可以用来处理加氯处理后的水，以及用强氧化剂进行清洗。。。水溶液在膜中的流态可分为全流过滤和错流过滤两种。与错流相比，全流过滤能耗低、操作压力低，因而运行成本更低。本项目所采用的超滤运行方式为全流过滤。。。采用全流过滤方式大大节约了运行能源，典型的过滤压差是0.3～1.2bar。在膜表面沉积的固体颗粒，通过定期的反洗加以去除，这种反洗不必加入任何的化学清洗剂。固体污物在定期反洗中被除去，因此避免了其在膜附近的沉积。。。那些吸附在膜表面，不能被反洗去除的污物，需要通过在线的化学加强反洗（CEB）去除。此时膜组件不必移出，可以在线进行清洗。在化学加强反洗过程中，需要加入少量的化学清洗剂。通过短时间的浸泡（通常为5－10分钟）后，将化学清洗剂排出，此时超滤膜恢复为像一根新膜一样的清洁状态。通常本项目所采用的超滤膜不需要拆卸下来后进行清洗，因此避免了反复使用清洗剂可能产生的交叉污染。另外，在设备运行过程中，无需人工监视。。。在一个压力容器中，最多可以置入四根膜组件。这些膜在压力容器中串联排列，通过内部连接器进行连接，每个组件都连有一个旁路，它接在膜组件的中部的位置，当反洗和化学加强反洗时，反洗废水通过旁路排出。。。超滤过程还可以通过与在线加入絮凝剂联用。这种方法不仅可以对处理过程产生积极的影响，同时还可以提高入水中溶解物质，如有机物、离子等的去除率，因此比单纯的超滤过程获得更好的水质另外对水处理过程另外一方面的积极影响，表现在这种方法可以减少膜的反洗和化学加强反洗的频率，从而提高整个系统的效率和回水率。。。超滤膜特色。。本方案所采用的超滤膜与其他膜元件相比，具有以下特点：。。(1). 膜组件与膜外壳分开，用户在更换膜元件或外壳时，可选择不同的供应商，采购非常方便；同时膜元件的成本也可降低；。。(2). 过滤膜元件为标准膜元件，具有很好的兼容性；。。(3). 卧式布置可大大减少设备的占地面积；。。(4). 高的膜通量，较低的运行压力。本项目所采用的超滤膜可以在运行时保持高的通量。由于该膜的高性能，保证了超滤系统的运行压力非常低，通常为0.2~0.8bar，从而系统仅需要非常低的运行能耗；。。(5). 膜材料抗氧化性强，可以在广泛的化学环境中进行运行和清洗。清洗时pH值可以在1～13之间。并且由于其高耐氧化性，膜可以用来处理加氯后的水，以及用次氯酸钠等强氧化剂进行清洗；。。(6). 通过独特的在线加强化学反洗，可降低清洗药剂消耗量，从而减少清洗费用；。。(7). 超滤膜系统完全自动运行：过滤、反洗、化学加强反洗都由控制系统监控；。。(8). 出水水质好，超滤出水中的悬浮物近于零（浊度≤0.1NTU）；确保出水的生物安全性。超滤对细菌的去除率≥6log（即99.9999%），对“两虫”的去除率≥6log（即99.9999%），对病毒的去除率≥4log（即99.99%）。。。新水岛®配置清单。。| 序号 | 名称 | 规格型号 | 单位 | 数量 | 备注 |。。| --- | --- | --- | --- | --- | --- |。。| | 新水岛® | 外供水规模10000m3/d，主要包括超滤装置及配套电气自控系统 | 座 | 1 | |。。| | 超滤装置 | 净产水量≥10000m3/d，含超滤膜元件及膜架，阀架等 | 项 | 1 | |。。| | 供水系统 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 反洗系统 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 仪表控制系统 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 低压电气系统 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 配套水箱 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 产品内管材 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 产品内电缆桥架 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 数字化运营系统 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 照明、暖通、消防、防雷接地 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 厂房 （彩钢板+铝网） | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。| | 安装 | 与系统配套 | 项 | 1 | |。。直接运行成本测算。。基础数据。。本装置的年运行时间按365天计；。。药剂按市场价格计算；。。动力消耗按0.6元/kw.h考虑；。。超滤膜的更换期按5年计算，平均分摊到每吨水中。。。产品水成本。。系统运行成本的详细计算下表：。。| 序号 | 项 目 | 单位 | 单价 | 年总消耗 | 总金额（万元） |。。| --- | --- | --- | --- | --- | --- |。。| 一 | 药剂费 | | | | 83.89 |。。| 1 | 次氯酸钠 | t | 1300 | 8.69 | 1.13 |。。| 2 | 氢氧化钠 | t | 900 | 6.37 | 0.57 |。。| 3 | 柠檬酸 | t | 9800 | 7.09 | 6.95 |。。| 4 | 还原剂（98%固体） | t | 6700 | 1.32 | 0.88 |。。| 5 | PAC（30%Al2O3固体） | t | 1900 | 15.61 | 2.97 |。。| 二 | 耗材费 | | | | |。。| 1 | 超滤膜更换费用 | 支 | | | 35.84 |。。| 三 | 动力消耗 | | | | |。。| 1 | 电 | 104kw/h | 0.6 | 59.24 | 35.545 |。。| | 合计 | | | | 83.89 |。。| | 吨产品水成本 | 直接运行成本0.185元/吨水，电耗不含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 | 直接运行成本0.185元/吨水，电耗不含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 | 直接运行成本0.185元/吨水，电耗不含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 | 直接运行成本0.185元/吨水，电耗不含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 |。。| | 吨产品水成本 | 总运行成本0.230元/吨水，电耗包含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 | 总运行成本0.230元/吨水，电耗包含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 | 总运行成本0.230元/吨水，电耗包含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 | 总运行成本0.230元/吨水，电耗包含暖通、通风、照明、数字化等公辅设备用电 |。。说明：。。1、吨水直接运行成本包括电耗、药耗及膜折旧费用，不包含外供水输送费用；。。2、以上直接运行成本根据目前项目情况计算，如有更新要求将根据最新情况进行相应调整。。。土建占地尺寸。。大南沟水厂“新水岛®”占地面积约20*12m；