处理系统设计

反渗透系统设计：从原地下水到成品饮用水

本设施采用反渗透（一种膜过滤工艺）去除地下水中的溶解性污染物。系统分两期建设：首期 225 万加仑/日，扩建至 4.5 MGD，总体水回收率 87%。

反渗透如何工作

反渗透在高压下将水推过半透膜。膜允许水分子通过，但阻挡溶解盐类、矿物质与污染物。 过程产生两股水流：洁净的「渗透水」（约占进水 87%）与高盐浓度的「浓盐水」废流（约占进水 13%）。

选择 RO 是因为它能同时去除所有关注污染物，包括 TDS、硝酸盐、高氯酸盐与 PFAS；而许多针对性技术只能处理特定污染物。

处理工艺流程

跟随水流从井口到用户龙头。点击任一步骤了解该环节的作用。

渗透水 两段合计回收 87%

点击任一步骤了解详情

主要设计参数

4.5 MGD 渗透水总产能
87% 水回收率
6 套 反渗透单元（满建）
15 mg/L 目标渗透水 TDS

分期建设策略

一期

首期工程

  • 渗透水产能 2.25 MGD
  • 1 口新建生产井
  • 3 套 RO 橇装 + 1 套备用
  • 水池按两期规模一次建成
二期

扩建

  • 再增 2.25 MGD（合计 4.5 MGD）
  • 第 2 口生产井
  • 合计 6 套 RO 橇装
  • 增加 NaOH 加药以控制腐蚀

分期建设有助于控制前期资本支出，并与资金到位情况及需求增长相匹配。

橇装单元与膜元件

RO 橇装

集成高压泵、膜壳与仪表的成套单元。任一套橇装可隔离检修而不中断产水， 全部通过集中 SCADA 控制。

Pure Aqua TW-900K-18780 反渗透橇装设备
Pure Aqua TW-900K-18780 RO 单元

膜元件

Hydranautics ESPA2-LD MAX

针对目标 87% 回收率选用更高渗透性的型号，与常规膜相比可在较低运行压力下工作，降低能耗。

Hydranautics ESPA2 MAX 卷式反渗透膜元件，用于高效低能耗运行
Hydranautics ESPA2-LD MAX 膜元件

布置方式：两级阵列，一级浓缩水经级间增压泵进入二级。

预处理

原井水在进入膜系统前需调理。初步模型曾提示结垢与污堵风险，以下三步预处理予以解决：

1

pH 调节

硫酸将进水 pH 从 7.7 调至 7.1，降低膜上碳酸钙结垢倾向。

2

阻垢剂

向进水中投加阻垢剂（Vitec 5100），抑制矿物质在膜面沉积。

3

筒式过滤

5 微米筒式过滤器去除悬浮物，保护膜元件并延长寿命。

用于预处理的 Pure Aqua CS8-4 筒式过滤器壳体
Pure Aqua CS8-4 筒式过滤器壳体

后处理与混合

RO 渗透水 pH 很低（约 5.4），具腐蚀性。在进入输配系统前，通过以下两步稳定水质：

混合

RO 渗透水在清水池内与 Anita B. Smith 水厂出水混合， 以获得稳定的矿物质平衡。一期仅靠混合即可；二期增加氢氧化钠加药以提高碱度。

氯化消毒

次氯酸钠对混合后出水消毒，并在整个输配系统中维持余氯。

清水池

40 万加仑螺栓连接钢制碳钢罐兼作混合容器与消毒接触池。Tideflex 混合系统利用 现有水力能量消除死角，无需外接动力。

清水池提供的 CT 值为 77 mg·min/L，满足 EPA 对贾第虫 3-log 灭活与病毒 4-log 灭活的要求。

就地清洗（CIP）

集中式清洗系统在不拆膜的情况下，用化学药液冲洗膜壳。在出现以下任一情况时启动 CIP：

  • 标准化渗透流量下降 10–15%
  • 标准化压差上升 10–15%
  • 盐透过率明显升高