處理系統設計

反滲透系統設計：從原地下水到成品飲用水

本設施採用反滲透（一種膜過濾工藝）去除地下水中的溶解性汙染物。系統分兩期建設：首期 225 萬加侖/日，擴建至 4.5 MGD，總體水回收率 87%。

反滲透如何工作

反滲透在高壓下將水推過半透膜。膜允許水分子通過，但阻擋溶解鹽類、礦物質與汙染物。 過程產生兩股水流：潔淨的「滲透水」（約佔進水 87%）與高鹽濃度的「濃鹽水」廢流（約佔進水 13%）。

選擇 RO 是因為它能同時去除所有關注汙染物，包括 TDS、硝酸鹽、高氯酸鹽與 PFAS；而許多針對性技術只能處理特定汙染物。

處理工藝流程

跟隨水流從井口到用戶龍頭。點擊任一步驟瞭解該環節的作用。

滲透水 兩段合計回收 87%

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主要設計參數

4.5 MGD 滲透水總產能
87% 水回收率
6 套 反滲透單元（滿建）
15 mg/L 目標滲透水 TDS

分期建設策略

一期

首期工程

  • 滲透水產能 2.25 MGD
  • 1 口新建生產井
  • 3 套 RO 橇裝 + 1 套備用
  • 水池按兩期規模一次建成
二期

擴建

  • 再增 2.25 MGD（合計 4.5 MGD）
  • 第 2 口生產井
  • 合計 6 套 RO 橇裝
  • 增加 NaOH 加藥以控制腐蝕

分期建設有助於控制前期資本支出，並與資金到位情況及需求增長相匹配。

橇裝單元與膜元件

RO 橇裝

集成高壓泵、膜殼與儀表的成套單元。任一套橇裝可隔離檢修而不中斷產水， 全部通過集中 SCADA 控制。

Pure Aqua TW-900K-18780 反滲透橇裝設備
Pure Aqua TW-900K-18780 RO 單元

膜元件

Hydranautics ESPA2-LD MAX

針對目標 87% 回收率選用更高滲透性的型號，與常規膜相比可在較低運行壓力下工作，降低能耗。

Hydranautics ESPA2 MAX 卷式反滲透膜元件，用於高效低能耗運行
Hydranautics ESPA2-LD MAX 膜元件

佈置方式：兩級陣列，一級濃縮水經級間增壓泵進入二級。

預處理

原井水在進入膜系統前需調理。初步模型曾提示結垢與汙堵風險，以下三步預處理予以解決：

1

pH 調節

硫酸將進水 pH 從 7.7 調至 7.1，降低膜上碳酸鈣結垢傾向。

2

阻垢劑

向進水中投加阻垢劑（Vitec 5100），抑制礦物質在膜面沉積。

3

筒式過濾

5 微米筒式過濾器去除懸浮物，保護膜元件並延長壽命。

用於預處理的 Pure Aqua CS8-4 筒式過濾器殼體
Pure Aqua CS8-4 筒式過濾器殼體

後處理與混合

RO 滲透水 pH 很低（約 5.4），具腐蝕性。在進入輸配系統前，通過以下兩步穩定水質：

混合

RO 滲透水在清水池內與 Anita B. Smith 水廠出水混合， 以獲得穩定的礦物質平衡。一期僅靠混合即可；二期增加氫氧化鈉加藥以提高鹼度。

氯化消毒

次氯酸鈉對混合後出水消毒，並在整個輸配系統中維持餘氯。

清水池

40 萬加侖螺栓連接鋼製碳鋼罐兼作混合容器與消毒接觸池。Tideflex 混合系統利用 現有水力能量消除死角，無需外接動力。

清水池提供的 CT 值為 77 mg·min/L，滿足 EPA 對賈第蟲 3-log 滅活與病毒 4-log 滅活的要求。

就地清洗（CIP）

集中式清洗系統在不拆膜的情況下，用化學藥液沖洗膜殼。在出現以下任一情況時啟動 CIP：

  • 標準化滲透流量下降 10–15%
  • 標準化壓差上升 10–15%
  • 鹽透過率明顯升高