荷、法、西三國膜法水處理工程案例
應荷蘭水協會、AQUATECH組委會、NORIT公司、DOWS公司以及HYDRANETICS公司邀請，中國膜工業訪問團一行17人，于今年9月底至10月上旬對歐洲三國膜法水處理工程進行了考察訪問，現將相關情況簡介如下。
荷蘭“Jan-Langrand"——最早最大的雙膜法水廠
"Jan-Lagrand"位于荷蘭首都阿姆斯特丹附近的Heemskerk城，于1999年投運至今。"Jan-Lagrand"是世界最大規模的雙膜法市政供水廠，產水量2250m3/h。Heemskerk供水廠，將經過預處理的地表水連續的由X-FLOW超濾預處理后，進入反滲透系統。反滲透出水直接混合后用于飲用，不經任何化學消毒。Heemskerk水廠有很多創新之處：
1.反滲透膜（RO）的選擇和預處理原則
在1994年初，Heemskerk水廠在設計階段，醋酸纖維素RO膜加介質過濾器是當時通常采用的膜法地表水處理工藝。但是PWN決定考慮采用復合RO膜加膜法進行預處理。當包括微濾和超濾在內的中試試驗結果出來后，PWN決定采用復合RO膜，由此Heemskerk成為世界第一個大型的采用復合RO膜加UF預處理的工程項目。
2.預處理膜的選擇
微濾MF和超濾UF膜的選擇是該項目一個非常重要的環節。預處理膜的選擇需要考慮非常成功的中試試驗結果，系統選擇前首先對超濾膜供應商進行資格認證，使真正“先進”的和有實力膜產品在Heemskerk這樣大型水廠中應用。當時一般的膜要滿足Heemskerk水廠的要求，需要30到40套超濾膜設備。荷蘭X-FLOW公司完成了一個全新的設計理念，包括采用與NF/RO類似標準的產品。
3.采用膜過濾的消毒方式
在項目開始階段，普遍認為UF和RO在理論上可以提供完全無菌消毒的供水。但是在90年代沒有可用的在線監視裝置可以在線連續檢測去除率達到3個log或以上的精度，PWN面臨由實際數據驗證理論概念的挑戰。為此在Heemskerk水廠采用了兩種監測系統：
1）對RO系統，采用了硫酸鹽監視器。當硫酸鹽的去除率超過99.9%時，硫酸鹽監視器可以提供足夠精確的指標保證對病菌的去除率超過3個log以上。
2）對UF系統，采用了顆粒計數器。每套超濾裝置上都安裝有0.2um的顆粒計數器，并且還有一個0.05um的備用顆粒計數器（用來臨時監測單套裝置，單個壓力容器甚至單個膜組件）。通過測定對某級別大小的顆粒去除率的測定，可以精確反映出超濾系統對于該大小范圍的病菌的去除率。
在線完整性監測系統是膜應用在市政水處理方面的一個突破。
4.雙樓層設備布置理念
通常的膜裝置有兩種布置形式，要么布置在溝渠中，要么在管道系統上方。檢修不方便、管道布置復雜。而雙樓層設備布置，可以實現擴建方便，維修容易、環境美觀。因此Heemskerk采用了雙樓層設備布置的方式：
1）膜裝置布置在地面一層，由于8個發電機組在樓下均通過木箱進行了消聲處理，因此，一層車間沒有一點聲音，代表們誤以為系統沒有運行。
2）管道布置在地下室。管道系統固定在地下室的天花板上。并且根據用途不同分成不同的區域如入水管道區、化學藥劑投加線、產水管道區、廢水管道區、電控管線等。不僅維護方便、施工方便、而且美觀。
3）膜清洗投加系統，包括泵和相關設備，安放在地下室中。
巴黎梅里奧塞水廠——全球最大的市政納濾工程
納濾膜技術是近10年發展起來的膜分離技術，它可以去除水體中的三氯甲烷中間體、低分子有機物、農藥、激素、砷和重金屬等有害物質。同時，納濾膜分離過程還具有操作壓力低、出水效率高、濃縮水排放少等優點。因此，納濾膜技術在飲用水生產方面正在發揮其獨特的作用。法國梅里奧塞水廠是世界納濾膜應用的先驅。
梅里奧塞水廠位于法國巴黎北郊，始建20世紀初，前后經過幾次重大的改造。1980年增加了一座貯水水庫，這里目前已成為一個鳥類的棲息地。由于水質污染不斷加劇，1993年水廠安裝了一套納濾中試驗裝置，開始為阿沃斯奧塞小鎮提供膜處理用水，兩年的試驗結果最終證明了納濾膜技術是行之有效的。1999年法國水務企業聯合集團（SEDIF）投資1.5億歐元建造了日均產水量為14萬噸的新型水處理工廠，為巴黎北郊39個區大約80萬居民提供經過納濾膜處理的優質飲用水。四年過去了，梅里奧塞水廠目前仍保持著全世界規模最大的運用納濾膜技術凈化地表水的水廠。被處理的原水是受污染的奧塞河水，水中含有大量的有機物和殺蟲劑，而且河水的溫度和有機物含量隨季節變化波動很大。采用納濾膜技術處理這種水質在水處理領域是重大創新，其出水水質及其各項性能參數非常令人滿意。當然，它的創新點還在于其水處理系統的過程控制。
梅里奧塞水廠水處理工藝其實并不復雜，復雜的是其控制和監測系統。水廠采用了1250臺由計算機控制的預報控制屏，950多臺在線傳感器，140個自動系統，可以連續向控制中心提供600個數據信息。整個水廠完全自動控制，可提供實時評估納濾膜污堵狀態，還可以進行完全自動化地清洗，而且操作者可以自行選擇清洗配方，若大的水廠僅十七人員工。當然通過這種方式處理的水，成本不會低廉，即使水廠負責人不愿透露我們還是可以計算的出來。
參觀了梅里奧塞水廠給我們兩點啟發，第一人類自身造成的水資源污染，雖然有辦法恢復，但必須付出高昂的代價。第二運用膜技術改善中國的水資源環境任重而道遠。
加納利海水淡化工程——海水淡化大有可為
加納利群島位于大西洋，地處歐洲南部、非洲西部，距西撒哈拉沙漠僅100公里，由13個火山島組成，陽光、沙灘、海浪、仙人掌是加那利的四大特點，由于地理位置優越，氣候四季如春，因此被稱為歐洲夏威夷，是著名的旅游勝地，每年游客多達一千萬人次。但這里一年幾乎不下雨，年降水量僅330mm。淡水是加納利島最為突出的問題之一，據翻譯講，這里原先人們用水都是靠空運解決，其成本之高可想而知。早在20世紀60年代末，西班牙政府就開始采用海水淡化裝置解決淡水。
拉斯帕爾馬斯（Las Palmas）是加納利群島中最大的一個島嶼，面積100平方公里，常住人口超過35萬，系群島首府所在地。該島因在大規模海水淡化建設方面走在世界前列，一直受到各國水處理同行的關注。
Las Palmas的海水淡化系統進行了四期建設：一期工程是1969年首次安裝了4座日產5000噸的低溫多效蒸餾（MED）裝置；二期工程是1981年建造了兩座日產10000噸的Babcock Wilcox多效閃蒸（MSF）裝置。但這兩種工藝能耗太高，加之部分設備陳舊，在1989年政府投資建成4座6000噸/日的反滲透裝置即三期工程，1992年進一步擴建了2座6000噸/日。1995年一個叫Emalsa的公司獲得了拉斯帕爾馬斯三期工程的運行權，又新增了一座日產8000噸的反滲透裝置。1997年，Emalsa投資在一年內更換了所有的膜。為了確定預處理的效率和研究降低成本的可能性，Emalsa另外投資建造了一套現場試驗裝置，用來考察操作參數的影響。試驗裝置的系統配置與實際裝置相同，只是用了小型膜元件。按照嚴密的計劃進行了運行參數的調制，然后逐漸將這些經驗在工業裝置上采用了，工業裝置的性能得到了明顯的改善。此外，經過對電控系統、高壓泵的改造以及增加了能量回收系統，裝置性能不斷提高，產水量由32000噸/日提高到52000噸/日，電耗由6.6kwh/m3降低到5.1kwh/m3，系統水回收率由42%提升到53%。
伴隨著旅游業的發展，淡水需求激增，1999年地方政府采用BOT運營模式又興建一座20000噸/日的反滲透海水淡化工廠即四期工程，新系統要求水回收率在50%以上，產水含鹽量低于50ppm。
1998年一家位于馬德里名叫INIMA的工程公司獲準承建該項目，系統工藝路線基于兩級反滲透。設為4套裝置，每套一級產水量5600噸/日。采用了高產水量、能耗低的海水膜，產水含鹽量為700-1000ppm。第二級單套產水量5000噸/日，采用超低壓苦咸水膜進一步脫鹽。這種組合工藝流程獲得了更低的能耗效果，以較低的運行成本得到了低于50ppm產品水。這套系統由于采用了段間增壓和能量回收技術，一級水的回收率超過50%，二級回收率90%。同時，包括所有的公用用電量、系統高壓泵和海水提升泵的總能耗僅為3.85kwh/m3。這一結果使我們看到了反滲透技術在海水淡化方面的廣闊前景。
Las Palmas的實踐證明，大規模地淡化海水目前只有多級閃蒸、多效蒸餾和反滲透技術行之有效，而反滲透技術更是由于無相變、能耗低的特點，技高一籌，迅速占領了海水淡化市場。除了反滲透膜本身性能的大幅改善之外，另一方面就是對工藝的不斷完善，尤其是新型余壓能量回收器的發展，使得能量回收效率大大提高，比能耗大幅度降低，極大地促進了反滲透淡化技術的推廣和應用，成為最具競爭力和發展速度最快的海水淡化技術。
歐洲三國這幾項工程采用了不同的膜分離技術處理不同的水質，工藝差別很大，它讓代表們看到了膜技術在水工業中的廣闊前景，同時也領略到它的復雜性。
本次考察，我們還參觀了阿姆斯特丹水展（AQUATECH）。
兩年一屆的阿姆斯特丹國際水處理技術展覽會于9月28日到10月1日在荷蘭首都阿姆斯特丹RAY會展中心舉行。AQUATECH堪稱全球最大的水行業展覽會，35年時間，它由一個純荷蘭的飲用水技術展覽會，發展成為全球矚目的水務行業和水處理行業的一次盛會，先后成功舉辦了19屆。本屆是第20屆，有來自47個國家的800家企業云集于此，帶來數百種最前沿的技術、服務和管理模式，來自世界各地的參觀人數高達25000人。
本次展會設有7個展廳，展位面積達5萬平米。荷蘭的參展企業數量最多，有250余家，中國有23家企業參展，大部分來自江浙一帶的民營企業。除了各參展商的展示和交流外，主辦單位還舉辦了十多場專題研討會和報告會，內容涉及水務、水處理技術、水資源綜合利用和管理。會議的主題鮮明：21世紀人類面臨水資源短缺的嚴峻挑戰，如不及時采取有力措施，人類可持續發展的夢想將成為泡影。水行業工作者應當擔負起這一責任，勇敢地應對挑戰。
值得一提是，展會專門設立了一項創新獎，表彰和獎勵展會中最前沿的產品、技術和管理理念。此外，4天的展會期間都可以看到精彩的管道對接比賽。根據組委會統計數字，25000名觀眾中政府機構決策者占17%、水務集團和公司占13%，水處理公司占12%、供應商占26%、協會和咨詢機構占8%、石油化學企業占6%、公用工程和電子行業占5%%，其它行業累計占13%。一些國際的水組織，如IWA(國際水協)、IOA、EWA、KIWA、WQA等也到會參觀。
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