李健，陳雙星
（天津開發區污水處理廠，天津 300457）

　　提　要：介紹了天津開發區污水處理廠污水再生利用工程的前期工作、工程建設、運行管理以及規劃、配套政策和市場開發的基本情況，并系統地介紹了萬噸級“雙膜法”污水再生利用工程的運行成本情況，簡要地介紹通過引進-消化-吸收研制出的兩臺單機2 500m³/d的PVDF微濾膜裝置的情況。
　　關鍵詞：污水再生利用工程；可行性研究；中間試驗；工程；運行管理；規劃；配套政策；成本分析；設備研發

1 工程的前期工作

1.1 背景情況：
　　隨著經濟發展和城市化進程的加快，城市缺水問題尤為突出。當前相當部分城市水資源短缺，城市缺水范圍不斷擴大，缺水程度日趨嚴重，許多城市已受到水資源短缺的嚴重威脅。
　　天津市是嚴重缺水的城市之一，人均水資源占有量僅為160m³，是全國人均占有量的1/15，位居全國各省市之末，已經成為制約社會經濟發展的因素之一。天津開發區政府歷來重視環境保護和水資源綜合利用工作。開發區污水處理廠自1999年12月投入調試運轉至2000年5月調試工作結束，運行情況良好，為開發區解決污水污染，改善投資環境起到極為重要的作用，緩解了渤海灣流域污染嚴重的現狀。同時對二級處理出水進行再生利用奠定了堅實的基礎。
　　通常情況下，城市污水處理廠二級處理出水，在經過常規深度處理工藝后是可以滿足相關再生水的水質標準。但是，由于天津開發區地處渤海之濱，在原來鹽堿灘上填土墊地開發建設而成，地質條件差，地下水位高，排水管網不可避免的滲入地下苦咸水。盡管采用了“切、堵、截、分流”等工程措施，最大限度減少高含鹽量水的流入，可是污水處理廠的進水中氯化物和全鹽量濃度仍然很高。經現場調研與系統分析，在實施下水道的“切、堵、截”等工程措施以后，天津開發區污水氯離子和全鹽量旱季分別為1 220 mg/L和2290mg/L；雨季分別為2550mg/L和5075mg/L。
　　這樣，經過污水處理廠二級處理的出水經常規方法很難進行再生利用，只有對污水處理廠出水采用深度脫鹽處理，才能使處理后的水質滿足未來再生水用戶的水質要求。因此，本工程項目的核心技術是脫鹽工藝。脫鹽工藝在技術上是否可行，經濟上是否合理，將決定或直接制約天津開發區污水再生利用工程的實施。
1.2 污水再生處理工藝的確定
　　脫鹽水處理達到商品化和工業生產規模僅限于幾種方法：低溫蒸餾、多級閃蒸、壓氣蒸餾、離子交換、電滲析和反滲透等方法，其它方法實際應用較少。蒸餾方法主要適用于以海水為原水的熱力發電廠，它所使用的是發電廠低品位余熱，即初級能源，計算價格大大低于商品化價格。而在其它領域最廣泛使用是反滲透脫鹽水處理方法。
　　通過對這四種脫鹽工藝進行綜合比較，并結合了污水處理廠二級出水水質情況以及再生水最終的不同用途和要求，確定天津開發區污水再生利用工程采用反滲透脫鹽工藝。
1.3 國內外污水再生利用概況與發展趨勢
　　① 中國
　　我國“七五”、“八五”、“九五”期間完成的重大科技攻關項目“城市污水資源化研究”，研究開發出適用于部分缺水城市的污水再用成套技術、水質指標及再用途徑，為我國城市污水再用提供了技術設計依據，并積累了豐富的經驗。
　　但是我國污水再用工程規模較小，基本不能構成本地區水資源的重點和支撐。與我國水資源的現狀極不相符，與各級政府和廣大人民的迫切期望相差很遠。這種情況在我國沿海和北方缺水城市尤其突出。
　　② 美國
　　美國加州桔縣21世紀水廠概況
　　21世紀水廠在1976年10月首次將RO處理再生水、碳吸附處理水和深井水組成的混合水注入到沿海屏障中。
　　該產品水符合加州當地水質標準其價格成本等同于使用輸入型水源，再生水的使用在很大程度上緩解了旱情，解決了水源緊張的問題。
　　③ 新加坡
　　新加坡于1998年開始再生水研究（“新水研究”Newater）。由新加坡公共事業局與國家環保部共同發起倡導并形成理念。
　　新水廠采用雙膜及紫外線消毒處理工藝日產新水10000m³。該廠位于BEDOK再生水廠。
　　按照US EPA飲用水標準，以及WHO（世界衛生組織）飲用水標準，研究小組進行了190種有關的物理學，化學及微生物學參數分析。提交了“新加坡再生水研究”報告。
　　2002年6月專家組對報告及數據進行評估，達成如下結論：
　　（1）新水可以作為飲用水，新水的質量標準始終達到了美國環保局（U.S. EPA）和世界衛生組織（WHO）的飲用水質量標準。
　　（2）新加坡必須采取間接飲用的(IPR)方法：即
　　與水庫水相混合，彌補在RO工藝中去除的微量礦物，有益于健康和飲水口味；可提供更多的安全性；能夠得到民眾的接受與認可。
　　該方法與美國采用的可規劃間接飲用方法相似。
　　④ 澳大利亞
　　澳大利亞奧林匹克基地——奧運選手村與水回收利用與管理方案。
　　該項目工程是悉尼奧委會承諾舉辦“綠色奧運會”的一個重要組成部分。
　　再生水廠的進水水源主要來自奧林匹克體育場。通過CMF和RO工藝將其處理成再生水，并通過加氯處理進行消毒后將其輸送到奧林匹克基地周邊的管網中，主要用于該區廁所沖水、園林綠地澆灌和其他各種沖洗用途。
　　“再生水項目工程”于2000年悉尼奧運會期間如期通水，成功地向奧運會場館、奧運村輸送高效、高質的再生水，充分顯示了廢水再利用的功效，實現了悉尼奧委會“綠色奧運”的承諾。
　　澳大利亞太平洋電力公司——Eraring發電廠將來自Dora Creek 污水處理廠的二級出水作為Eraring發電廠的再生水水源。采用CMF（連續流微濾）和RO（反滲透）工藝進行有效去除所含懸浮固體物（SS）、細菌、病毒和溶解鹽。處理后的再生水用做電廠高壓鍋爐的純水供給。
　　Eraring發電廠再生水利用工程，其水質不但好于淡水水質，大幅度降低淡水，同時還有效降低了Eraring發電廠的運營成本。
1.4 可行性研究和中間試驗
　　2000年4月，天津開發區正式啟動中水再用可研工作，由天津市政設計院、環境科學院承擔。經過大量的實地考察、水質分析、試驗研究，第一階段可研工作明確了天津開發區污水再用的主要方向，提出了以集中再用為主，就地分散再用為輔的總體方案，取得了可喜的成果。但同時也發現本地區污水水質獨特特征需要進一步的深化研究。針對這些問題，2000年8月天津開發區開始了第二階段的可研工作，對污水水質進行的深入現場調研，同時對改善水質的方法和污水深度處理工藝方案進行論證。經過反復論證，并結合國外實地工程的考察，確定了以微濾為預處理，反滲透為脫鹽處理的工藝方案。
　　2000年12月～2001年11月，不失時機開展污水再用中間試驗，污水再生利用試驗工藝流程如圖1所示。所得出的結論與建議以實驗研究數據為依據，科學合理，具有很強的說服力，得到了眾多專家與開發區各級領導的肯定。

　　本試驗采用的CMF微過濾設備，產品規格（每根膜件）為直徑120mm（可組合）、膜表面積33m²、長度1.5m、反沖水量8～10%（占進水量）、廠家提供耗電量0.15kWh/m³水。RO系統采用三支Osmonics Desal公司生產的AG4040F反滲透膜，每支膜組件直徑98.6 mm、長度1.016m、有效面積8.36m²。試驗目的主要是：考察CMF及RO處理裝置的性能和運行情況；考察污水處理廠出水經過CMF及RO處理裝置后的出水水質；為實際工程的設計提供相關的設計參數。
1.4.1 試驗運行結果分析
　　天津開發區污水深度處理中間試驗分，第一階段自元月3日開始，3月9日連續運行66天，提交實驗報告。第二階段連續試驗至年底。
　　工藝連續運行66天分兩個半周期進行。以CMF兩次化學清洗之間時間間隔為一個周期。
　　化驗分析與中間試驗密切結合與配合，保證了實驗的針對性和時效性。
CMF系統對水中主要物質的去除效果與分析
　　（1）濁度、懸浮物固體
　　經過CMF系統處理后的出水濁度都小于0.1 NTU；出水中懸浮物固體都小于1 mg/L。CMF系統對水中濁度和懸浮性物質有優良的去除效果。
　　（2）細菌總數、大腸菌群
　　經過CMF系統處理后的出水中細菌總數都小于10個/ml，幾乎不含大腸菌群，這充分證明了CMF系統能夠有效去除水中的絕大部分細菌，從而充分保證了后續RO系統膜組件避免微生物的污染。
　　（3）水中溶解性物質
　　① 經過CMF系統處理后的出水中色度、COD_Cr以及總磷、總氮和氨氮的平均去除率分別為33.2%、35.7%以及18.1%、20.4%和28.1%。
　　② BOD₅經過CMF系統處理后的濃度都在最低檢出線以下。
　　（4）SDI值測定
　　SDI是評價RO進水預處理效果的最主要指標。本次試驗CMF出水SDI值為1.6～2.5。
　　只要進水中溶解性物質在適當范圍內，經過CMF系統處理后的污水就能滿足傳統目的污水再生利用的要求。
　　試驗也證明CMF是RO反滲透進水理想的預處理設備。
RO反滲透系統運行去除效果分析
　　（1）出水水質
　　經過RO系統處理后的出水幾乎是無色無味，對于色度、COD_Cr以及總磷、總氮和氨氮等指標，也都在分析方法的最低檢出線以下。對溶解性固體、氯化物、總硬度和電導率，RO系統也表現出優良的去除能力，平均去除率分別達到了96.8%、94.8%、96.8%和95.0%。概括起來，經過反滲透系統處理后處理水質遠遠好于國內外自來水水質指標。
1.4.2 中間試驗的初步結論：
　　（1）連續微過濾與反滲透組合系統運行穩定、整體性能可靠。
　　（2）經連續微過濾與反滲透組合系統處理后的再生水水質優良，出水各項指標明顯好于國內外自來水水質和標準。
　　（3）連續微過濾設備的裝置簡單、處理效率高和自動化程度高、能耗低，對水中濁度、懸浮性固體、細菌總數和大腸菌群等的去除效果明顯，充分保證了后續反滲透系統的正常運行，這是傳統常規反滲透預處理工藝無法達到的。
　　（4）與反滲透系統的傳統常規預處理方法相比，連續微過濾系統的設備投資和運行費用并不高，因而是一種高效、經濟的污水再生利用處理裝置。
　　（5）連續流微濾和反滲透工藝幾乎不投加化學藥劑，與傳統工藝相比，大幅度減少污泥處理費用。

2 示范工程建設與運行管理

　　在完成可行性研究，特別是深入進行中試后，天津開發區深入了解了本地區污水水質特征，進一步明確了本地區實現污水資源化的處理方法和工藝路線。2001年4月初第一階段中試結束,提交試驗總結研究報告。4月18日，研究成果順利通過了專家組評議。根據專家審查意見和研究成果，及時上報申請工程立項，同時繼續開展第二階段中間試驗，繼續深入考察工藝設備運行的穩定性。2001年5月經主管部門批準，開始示范工程—天津開發區新水源一廠工程設計和前期工程準備。
　　天津開發區新水源一廠選址在天津開發區污水處理廠東側，以污水處理廠出水為水源，占地約2萬m²，遠期規模連續流微濾（CMF）5～6萬m³/d。反滲透（RO）3～4萬m³/d。廠房及主工藝輸水管道一次建成，設備分期建設。
2.1 工藝流程及工藝描述
2.1.1 工藝流程
　　由于國內尚無污水脫鹽處理的研究成果和工程實踐，從2001年1月3日開始進行的污水脫鹽深度處理中間試驗，經過近一年試驗確定天津開發區污水脫鹽深度處理工藝路線如圖2：

　　污水處理廠生化處理后出水由污水處理廠出水泵至再生水廠（新水源一廠）調節池，為抑制微生物繁殖，可投加液氯（1～2mg/L）。若廢水中不含氨氮，需投加氫氧化氨（2～4mg/L）以確保游離氯含量少于0.05mg/L。
　　原水調節池設有液位計，以監控池內液位。原水由泵送至兩列（每列含五臺）CMF連續微過濾系統，CMF供給泵共三臺（二用一備）。每列一臺CMF供給泵，每臺CMF供給泵由一臺變頻器控制。變頻器由總PLC根據流量、進流壓力和過膜壓差（TMP）控制。每列CMF總流量由一臺流量計監控，并設有pH計、ORP計、總氯計、自由氯計、濁度計、壓力計和溫度計以監測進流水水質。廢水進入CMF前經過一個自動清洗粗濾器（500 µm）。粗濾器反沖是按壓差或時間自動操作。
　　經過連續微濾設備（CMF），廢水中大于0.2微米的固體細菌及不溶性的有機物被CMF隔除。濾液從濾液收集管排出后至處理后水貯槽。水質由濁度計監控。反沖水回流至污水廠再進行處理。每臺CMF設有獨立PLC控制器，以激活各程序，如氣反洗、CIP等。一部份CMF濾液流至兩臺反滲透系統供給槽，槽內設有液位計及空氣過濾器。CMF濾液由高壓泵泵至兩臺反滲透設備。反滲透設備進水及出水設有導電計及ORP計以監控其運行。
2.1.2 工藝原理和工藝過程
　　（1）連續流微濾CMF
　　連續流微濾膜（CMF）工藝是在膜的一側施加一定的壓力，使水透過膜，而將大于膜孔徑的懸浮物、細菌、有機污染物等截留的處理工藝。
　　連續式微過濾是由微濾膜柱、壓縮空氣系統和反沖洗系統以及PLC自控系統等所組成。微濾膜柱的直徑為120mm，高度為1 500 mm，內裝的中空纖維外徑為550μm，內徑為300μm，壁孔徑0.2µm，膜表面積為33m²，20⁰C時單根微濾膜柱通水量為1.26 m³/h。CMF系統的操作由PLC自動控制，水由中空纖維膜外向膜內滲透，正常工作壓力很低，工作范圍為30～100kPa，最高達到200 kPa。一般30～40min用壓縮空氣反沖一次，反沖時，壓縮空氣由中空纖維膜內吹向膜外，反沖壓力為600kPa（相當于6kg/cm²），時間為l～2min，這種壓力一般的膜材料是難以承受的。當進水濃度不穩定時，膜污染加重超過膜前后設定的壓差指標時會自動強制沖洗，以保護膜的使用壽命。反沖洗水量（反沖洗水采用原水）為進水量的8～10%。對于經二級處理后的污水處理廠出水作為CMF系統進水時，CMF系統一般工作14～30天需化學清洗一次。CMF系統是模塊式設計，易于增容，膜柱中的子模塊和附屬子模塊可以進行更換、隔離、修補，因此即使膜有損壞，也可及時修補，不影響整個系統的正常運行，膜的工作狀況可進行完整性測試。
　　（2）反滲透
　　滲透是以外加壓力克服滲透壓的一種膜分離技術，整個分離過程不發生相變，從而節能、經濟、裝置簡單、操作方便。近30年來，隨著膜材料組件、工藝技術長足的發展和工業化水平的提高，反滲透在水處理領域得到越來越廣泛的應用。反滲透工藝對于溶解有機物質、溶解鹽類、金屬離子、微生物病毒和膠體物質等均具有較高的去除能力，其中當原水含鹽量大于400 mg/L時，用其進行含鹽水的淡化處理是比較經濟合理的。
　　反滲透工藝包括預處理工藝、膜分離工藝和膜的清洗工藝，其中預處理工藝是保證反滲透系統安全運行的必要條件。膜分離工藝可采用組件的不同組合方式，以滿足不同處理對象的要求，組件組合又分為一級多段、多級多段等，本項目污水再用采用一級二段式。膜的清洗是反滲透系統中的重要環節，在分離過程中，可溶性無機鹽被濃縮，當超出溶解度時，被截留在膜表面形成硬垢，所以要在進水中添加阻垢劑，并適時進行膜的清洗以提高回收率。在進入反滲透前，投加阻垢劑以防止反滲透膜結垢。每臺反滲透系統各設一臺高壓泵和中間加壓泵。反滲透出水排至清水池再輸送至用戶。濃縮液回流至污水處理廠再進行處理或另辟渠道直接排放。
2.2 工程建設基本情況介紹

工程建設單位：

天津泰達投資控股有限公司
天津開發區污水處理廠

設計單位：

中國市政工程華北設計研究院
天津市市政工程設計研究院

設備供應商：

US Filter （香港）公司提供主要設備、概念設計。

工程施工單位：

天津第六建筑工程公司

工程監理單位：

天津新亞太工程監理公司

（一期）工程規模
連續流微濾（CMF）

2.9萬m³/d

反滲透（RO）

1萬m³/d

工程建設范圍：
深度處理廠的進水系統、深度處理設備安裝與調試、工藝廠房、出水系統、變配電系統、廠區總平面建設工程。

工程投資：

5700萬元

開工日期：

2001年9月

試通水日期:

2002年9月

　　2002年12月上旬完成單機調試聯動試車和收尾工程。2002年12月6日舉行建成慶祝儀式。
　　2003年3月1日，以綠化用水為主要再用對象，正式開始大規模再生水利用工程應用性試驗。
2.3 各工藝單體設計與建設
2.3.1 進水泵房及進水調節池
　　（1）原污水處理廠出水泵房改造
　　天津開發區污水處理廠出水泵房原來設置六臺KSB潛水排污泵（四用二備），單臺設計流量290L/S，揚程5m。為滿足開發區再生水利用近期設計流量2.9萬m³/d，遠期設計流量6.5萬m³/d的供水要求，并滿足后續處理設施揚程要求，對原出水泵房進行改造，近期換兩臺泵（一用一備），遠期增換一臺泵（二用一備），新換泵單臺設計流量376L/S，揚程7.5m，功率40kW。近期兩臺泵后分別設蝶式止回閥、蝶式閘閥。兩臺泵出水管經DN800管連通后從出水泵房側墻穿出，經總圖管線進入后續調節池。經改造對原出水泵房土建和其他設施未作大的調整。出水泵房的運轉應首先滿足再生水設計流量，優先運轉再生水利用泵，再用泵的運轉由新水源一廠PLC控制。
　　（2）調節池
　　① 調節池流量的確定：為滿足開發區再生水利用近期設計流量2.9萬m³/d，遠期設計流量6.5萬m³/d連續的供水要求，必須設置具有一定調蓄容量的調節池。根據開發區污水處理廠2001年7月26日～29日連續幾天流量統計數據分析，目前開發區污水處理廠流量變化比較大，并有長時間斷流現象發生，最長斷流時間長達4個多小時，此時滿足開發區再生水利用近期設計流量2.9萬m³/d連續供水，要求調蓄容量需4833m³。而在大的節假日斷流時間會更長，為保證再生水，特別是反滲透連續供水，設計調節池調蓄容積4833m³。當大的斷流時間出現時，再生水利用處理系統應首先滿足反滲透系統連續運轉。
　　② 調節池的設計：調節池調蓄容積4833m³。近期（2.9萬m³/d）調節時間4小時，遠期（.5萬m³/d）調節時間1.77小時，有效水深3m，池長50m，分兩格，池寬32m。每個調節池中各設兩臺潛水攪拌器，單機功率5.5kW，兩池之間設置一臺800mm×800mm電動鑄鐵閘門。在調節池進水管路上設流量計井一座，內設DN800電磁流量計一臺，計量再生水深度處理量，并設有檢修用閘閥。調節池為地上式鋼筋混凝土結構。
2.3.2 再生水處理車間
　　（1）CMF微過濾處理設備
　　① 設計參數
　　　　●進水溫度：15^℃●反沖頻率：20分鐘
　　　　●堿洗頻率：14天
　　　　●酸洗頻率：60天
　　　　●每天操作時間：24小時
　　　　●反沖洗時間：2.5分鐘
　　② 設備選型
　　為保證近期設計出水量，需選用10臺108M1OC型CMF處理設備，日處理量29000m³，處理后CMF出水25500m³/d。遠期再增加12臺同型號CMF設備，共計22臺，可達到65000m³的日處理量，處理后CMF出水55000m³/d。
　　本工藝設備采用壓縮空氣反沖洗，同時間隔一段時間后分別用酸、堿清洗CMF膜。在CMF進水前投加抑菌劑，以防止CMF膜及R0膜滋生微生物。
　　（2）RO反滲透處理設備
　　考慮到進水中的高含鹽量，根據設備的類型，采用一級兩段式工藝，取產水率為75％。
　　① 為保證近期10000m³/d的R0出水量，需RO進水量10000÷0.75=13333m³/d
　　　　取近期RO設備進水量為13000m³/d
　　　　近期選用2臺出水量為5000m³/d的RO處理設備。
　　② 遠期增設4臺出水量為5000m³/d的RO處理設備，共計6臺R0處理設備，
　　　日進水量40000m³，日出水量30000m³。
　　　（3）廠房設計
　　根據方案批復意見，主廠房土建按遠期規模建設，內設近期處理設備：10臺108M1OC型設備和2臺產水量為5000m³/d的RO設備以及相應的輔助設備，預留安裝位置，待遠期時再增加12臺108M1OC型CMF設備和4臺產水量5000m³/d的RO設備以及相應的輔助設備。
　　主體廠房：長×寬=99m×36m，廠房建設總面積約4000m²。
2.3.3 清水池
　　由于缺乏實際用水曲線資料，通過對綠化用水、節水區用水及工業企業用水規律的分析，近遠期分別建造清水池，用以調節再生水處理車間RO均勻出水與用水不均勻之間的矛盾。
　　近期建兩座清水池每座尺寸：長×寬×有效水深=30m×20m×4m，調節容積4500m³。
　　遠期增建兩座清水池，每座尺寸：長×寬×有效水深=30m×20m×4m，遠期四個清水池總調節容積9000m³。
2.3.4 出水泵房
　　考慮到用水的不均勻性，近期選用三臺清水泵，兩用一備，達到10000m³/d的供水能力；遠期增加三臺清水泵，共計六臺，五用一備，達到30000m³/d的供水能力。出水采用變頻泵，可減小長期運行的電耗。
2.3.5 出水加氯消毒
　　為滿足用戶管網末稍對余氯的要求，本工程采用加氯消毒方法，利用原污水處理廠的加氯間及加氯設備，引至清水池進水處，可節省工程造價。
2.4 工藝運行步驟及設備運轉狀況描述
　　天津開發區新水源一廠示范工程2002年9月底建成通水，10月底完成工藝設備調試，11月份進行試運轉階段，與試運行基本同步，開始向再生水用戶供水。
　　進入調試運行后，除了進行少量管道系統調整以外，整體工藝基本持續穩定運行，為示范工程生產性研究提供了良好的基礎條件和基本保證。新水源一廠與有關部門相互結合，進行全面的工藝測試和水質分析化驗，以評價設備運行效果和整體工藝運行狀況。
　　經過10個月的試運行和正常運行，管理水平顯著提高，積累了較全面的經驗，出水水質持續良好，新水源一廠已經達到正常運行的條件。
2.4.1 CMF系統運行
　　新水源一廠一期采用10臺澳大利亞Memcor連續微過濾單元（CMF）作為RO系統的預處理單元。CMF是一種膜過濾系統，分為兩列，每列5臺。每列各有一個總進水管和總出水管與本列各單元的CMF相連。每列進水設置一個110 kW壓力提升泵，由變頻器根據進水管壓力控制其工作頻率，工作壓力為200 kPa左右。為保護CMF膜的正常使用，在進水管上裝有pH、ORP、濁度、余氯、總氯等分析儀表，以監控進水質量。
　　CMF具有自動化程度高，操作簡單，易于維護的特點。每個CMF單元都有一套PLC控制，獨立自動地完成所有工作時序和操作流程。其他外圍設備和輔助設備由一臺主PLC負責控制，主PLC和各單元PLC都串在DH+總線上，當CMF有進水或反洗要求時，先發出請求至主PLC，主PLC檢查其所提請求的資源是否可用，如進水泵有無故障、反洗儲罐液位、壓縮空氣壓力、酸堿溫度、電導等，一切無誤后，允許請求。
　　當設備正常濾水時，應在上位機上注意觀察如下幾個參數：（1）過膜壓差（TMP）；（2）當前阻力（Current Resistence）；（3）進水污染指數（FFI）；（4）膜的整體測試壓降值（PDT）。
2.4.2 RO系統運行
　　新水源一廠的反滲透設備為兩套，每套產量5000m³/d。每套反滲透各有一臺PLC和觸摸屏，獨立控制本套設備的運行和與主PLC的聯絡，并能在線查詢關鍵數據的歷史紀錄和實時曲線，故障報警等。為提高設備的產水率，同時保持每個膜組件處于相同的流態，每個系列的反滲透采用一級兩段，使產水率達到75%。第一段32組壓力管件，每組壓力管件內串聯六根DOW化學的BW30－365FR的反滲透膜，共192根膜。第一段加壓泵250kW，出口額定壓力2.2mPa，出水能力為277m³/h。第二段18組壓力管件，共108根膜。第二段加壓泵75kW，出口額定壓力0.6mPa，出水能力為214m³/h。兩臺加壓泵均由變頻器控制運行，如此設計既提高了回收率，又降低了運行成本。第一段加壓泵的變頻器與產水流量計連鎖，實現PID調節，保持出水的恒流量，第一年將泵的轉數設定為額定轉數的80%，每年上調10%。第二段加壓泵的變頻器與第一段加壓泵出口的壓力形成比例調解，具體由PLC控制，PLC首先讀入第一段加壓泵泵后的壓力數據，在此數據的基礎上加3bar，作為第二段泵變頻器的比例調節參數。反滲透前各有一進水儲水罐，以保證進水的穩定性和連續性。反滲透后有一清水池，暫時存放反滲透的出水。
　　整個反滲透系統全自動運行，設備一切正常時，反滲透運行依靠外部信號，當進水儲罐的水位達到90%，且清水池液位小于90%，阻垢劑泵正常自動啟動，反滲透正常運行；當進水儲罐的水位低于40%或清水池液位大于98%時，自動停機，若阻垢劑泵出現問題，延時一個小時停機。一切故障解除，報警復位后，條件滿足啟動時，自動開機。為避免頻繁的開停設備，每次停機之后，延時10分鐘后再允許啟動。每套反滲透設備均配一反洗水灌和兩臺反洗泵，開機一分鐘后時，由反滲透的出水向反洗罐注水，由反洗罐的液位開關控制進水閥的啟停，停機或意外停機時，每次交替開啟一臺反洗泵強制沖洗，以沖刷膜表面，防止鹽類或其他物質的沉積，損壞膜體。在進水中添加阻垢劑，減少鈣鎂離子的沉淀。阻垢劑添加在反滲透的進水管上，一般開始的投加量為3 mg/L，根據以后的運行數據和經驗，可逐漸減小投加量，以降低運行成本。為避免微生物的繁殖和對膜的腐蝕，反滲透的停機時間不得超過48小時，否則加化學品浸泡保存。
2.5 工藝與設備主要運行參數
　　從2003年3月1日投產至今，10臺108M10C型CMF處理設備、2臺RO處理設備均已運行正常，經過逐臺、逐項考察，各種設備運轉達到了技術指標要求，系統運行正常，出水水質穩定，沒有出現任何故障。
　　膜處理本來是較復雜的工藝過程。對于給定的膜材料，其主要工藝參數和影響因素有：①工作壓力；②膜通量，如料液性質；③懸浮物濃度；④溫度；⑤粘滯度等。
　　天津開發區新水源一廠建設工程自動控制系統達到國際先進水平，主要工藝參數、自動監測等都通過監視器顯示，并建立較完整的報警監視系統。其目的：
　　① 保證設備安全穩定的運行；
　　② 保證出水水質達到設計（控制）標準。
　　控制、監測和顯示的主要參數如下：
　　連續流微濾(CMF)系統
　　進水：流量、濁度、余氯、總氯
　　經粗濾機(0.5 mm)后：濁度、溫度、壓力、pH、ORP
　　進入CMF：流量
　　其他參數：變頻電機轉速等設備運行參數。
　　反滲透(RO)系統
　　進水：ORP、電導率、壓力、溫度、流量
　　出水：電導率、壓力、流量、回收率
　　濃水：壓力、流量
　　其他參數：高壓泵變頻電機轉速等設備運行參數。
　　系統中還設有大量工藝設備、運行保護與報警值設計參數，以保證水質達標和設備穩定安全運行。工藝與設備運行參數全部由在線儀器儀表自動測定，在計算機程序中儲存，不需人工測定與記錄。
2.6 CMF進出水水質分析及處理效果的評價
　　（1）CMF進水水質分析
　　天津開發區污水處理廠出水，即CMF進水基本達到國家污水處理廠排放標準。新水源一廠運行期間，月平均值：BOD2.3～4.6mg/L，遠遠低于設計標準；COD51～142mg/L，接近國家標準；SS19.0～35.4mg/L，低于國家標準。三項指標基本適合本工程設計的進水水質指標。
　　（2）CMF系統處理效果評價
　　從水質分析報告結果看，自試運行開始到正常運轉，新水源一廠出水水質良好，各項指標均達到設計指標和設備供貨合同規定的技術標準。同時示范工程中CMF系統處理效果與中試效果基本相同，甚至可以說完全一致，證明試驗裝置有很強的實際工程模擬性和代表性。由于間試工程代表性很強，以下僅作簡單的處理效果分析評價。
濁度、懸浮性固體
　　新水源一廠投入運行后，CMF進水濁度月平均值1.54～18.9NTU，經過CMF處理后出水濁度均小于0.62NTU。這主要與連續流微濾系統的過濾機理有關。CMF系統對水中濁度和懸浮固體有良好的去除效果。
細菌總數、大腸桿菌
　　細菌可分為三種類型：球菌、桿菌和螺旋菌。球菌直徑一般為0.5～2.0µm；桿菌一般直徑為0.5～1.0µm；螺旋菌直徑常在0.5～5µm之間。膜過濾是世界公認的去除細菌的有效方法，CMF技術利用0.2µm孔徑的中空纖維為過濾屏障，基本能夠去除水中各類細菌。新水源一廠投入運行期間細菌總數平均為：10³～10⁶cfu以上，經過CMF處理后出水細菌總數均小于200 cfu。
　　CMF系統對濁度、懸浮性固體、細菌和大腸桿菌具有良好的去除效果，在一般情況下，其出水的各項指標均能滿足再生水用戶的要求。同時，也可充分保證后續RO膜組件不受以上污染物的污染。
水中溶解性物質
　　從運行過程中各項溶解性物質指標的分析化驗結果可以看出：
　　① 污水廠出水中BOD₅的濃度較低，多在10mg/L以下，CMF系統對BOD去除效果達50%～79%，出水僅為0.65～1.9mg/L。
　　② CMF系統對COD去除效果為15～37%，低于BOD去除效果，說明天津開發區污水處理廠出水COD主要是溶解性COD，用物理分離方法去除效果一般。
　　③ 過CMF系統處理后，污水廠出水中溶解性固體、氯化物、總硬度和電導率指標變化不大。
　　水中的溶解性物質包括有機物和無機物兩類。有機溶解性物質主要來源于各類污染源，也有部分是天然存在的（如腐殖質等）；無機溶解性物質是指水中所含的無機低分子和離子，它們與水所構成的均相體系屬于真溶液，但有的無機溶解物質可使水產生色、嗅和味。從理論上講，CMF系統不能去除水中的溶解物質，但實際上，由于水中的溶解性物質會吸附于水中的顆粒物質上，而水中的顆粒物質能夠被CMF系統有效地去除，所以，經過CMF系統處理的出水中有機溶解性物質和無機溶解物質也具有一定的去除效率，其中以有機溶解物質的去除效果更加明顯。
　　以上對CMF系統去除水中主要物質的效果進行了分析。概括來看，通常情況下，只要保證CMF系統進水中溶解性物質在適當范圍內，經過CMF系統處理后的再生水就能夠滿足一般傳統目的的污水再生利用要求。
2.7 RO進、出水水質
　　（1）RO進水水質分析
　　也即CMF進水水質。新水源一廠運行期間，CMF出水月平均值：電導率4517～11553us/cm；氯化物1340～3470mg/L,（CMF進水）含鹽量2860～6885mg/L。運行期間，上述指標略高于設計指標。同時也再次證明天津開發區污水水質指標與其它城市污水處理廠水質明顯不同，這種污水不經深度脫鹽處理，基本不能實現再用目標。
　　（2）RO系統處理效果評價
　　從試驗結果可以看出，經過RO系統處理后的出水幾乎無色無味，對于CMF系統只能部分去除的色度等指標，也在分析方法的最低檢出線以下；對CMF系統不能有效去除的總溶解性固體、氯化物和電導率，RO系統也表現出優異的去除能力，月平均去除率分別達到了93.9～98.6%、97.5～99.3%和97.9～98.7%。出水色度全部為零，嗅味全部為無。概括起來，經過反滲透系統處理后，出水中各項指標完全可以超過國內外規定飲用水的指標要求。
　　目前對反滲透的透過機理尚無一致公認的解釋，主要的理論是選擇性吸附－毛細流動理論。它是把反滲透膜看作是一種細微多孔結構物質，這是符合醋酸纖維素膜（CA膜）表面致密層的情況。該理論是以吉布斯吸附式為基礎，認為當鹽的水溶液與多孔的反滲透膜表面接觸時，如果膜具有選擇吸附純水而排斥溶質（鹽分）的化學特性，即膜表面由于親水性原因，可在固－液界面上形成厚度為1個水分子厚（0.5nm）的純水層。在施加壓力作用下，純水層中的水分子便不斷通過毛細管流過反滲透膜，鹽類溶質則被膜排斥，化合價愈高的離子被排斥愈遠。膜表皮層具有大小不同的極細孔隙，當其中的孔隙為純水層厚度的一倍（約1nm）時，稱為膜的臨界孔徑。當膜表層孔徑在臨界孔徑范圍以內時，孔隙周圍的水分子就會在反滲透壓力的推動下，通過膜表皮層的孔隙源源流出純水，因而達到脫鹽的目的。至于反滲透去除有機物的機理，純屬篩分作用，因此去除率與有機物的大小和形狀有關。由于有機物的分子不能被膜表面所排斥，又由于有機物傾向于降低溶液與膜之間的表面張力，一些小分子有機物（分子量<100）很容易聚集在膜的表面上，因而很容易通過膜的孔隙；分子量在100～200之間的有機物，能夠被去除一部分，分子量在200以上的有機物，基本上能夠全部被去除。
2.8 “非典”期間CMF/RO系統的運行
　　突如其來的“非典”疫情襲擊了我國大部分地區，使人們再一次深刻領悟到公共衛生和環境安全的重要性。香港淘大花園下水管道原因使集體感染SARS的消息公開后，國內再生水設施基本停產。天津開發區新水源一廠所采用的微濾工藝可以將水中包括細菌在內的大于0.2微米的所有雜物去除，而反滲透工藝不僅可實現脫鹽處理，還可以將分子量在150以上的小分子量有機物和無機物質全部去除。在突如其來的“非典”期間，在國內采用傳統工藝進行再生水處理設施紛紛停運的情況下，我們基于對工藝控制和機理的把握性，仍保持了新水源一廠正常的運行。這有力證明天津開發區新水源一廠采用國際領先水平的CMF+RO工藝（即“雙膜”法工藝）處理出水是衛生安全的，運行是穩定可靠的。

3 運行成本分析

3.1 處理成本預算
　　在投產運行前，天津五洲聯合合伙會計事務所根據可行性研究報告、中試報告、進口設備合同和工程設計等成本測算資料對再生水進行了成本預算，預算結果見表1：

表1 投產前生產成本預測表

產水量

成本價格

近期（RO） 1萬m³/d
中期（RO） 1萬m³/d
遠期（RO） 3.0萬m³/d

生產成本：2.48元/ m³
生產成本：1.99元/ m³
生產成本：1.77元/ m³

近期（CMF） 1.3萬m³/d
中期（CMF） 3.0萬m³/d
遠期（CMF） 6.0萬m³/d

生產成本： ——
生產成本：0.626元/m³
生產成本：0.532元/ m³

3.2 實際生產的處理成本
　　以2003年5月26日至6月25日生產水量為基數核算，平均日產水量（RO）為5275.5m³/d
　　RO：5275.5m³/d 成本：3.3元/m³（含CMF成本）
　　CMF：11255.9m³/d 成本：0.706元/m³
3.3 RO水不同生產量處理成本預測
　　RO產水處理成本與生產產量有關，不同規模產水量處理成本匯總見表2。

表2 RO水生產成本測算表（單位：元）

RO日產量（m³/d）

CMF工序

RO工序

單位
制造成本

總制造成本

單位成本

總成本

單位成本

總成本

20000

0.4227

338179.66

1.4711

882640.95

1.8938

1220820.61

10000

0.5292

285772.77

1.7448

523452.91

2.274

809225.68

9000

0.5292

285772.77

1.8625

502867.44

2.3917

788640.21

8000

0.5292

285772.77

2.0095

482281.98

2.5387

768054.75

7000

0.5292

285772.77

2.1986

461696.5

2.7278

747469.27

6000

0.5292

285772.77

2.4506

441111.03

2.9798

726883.8

注：以1個月為計算期

　 　 　 　

3.4 成本分析
　　2003年5月26日至6月25日是新水源一廠投入運行以來實現RO生產量最大的月份，日平均生產量達到5275.50m³，RO水實際生產成本為3.3元/m³（含CMF0.7元/m³）。以該實際運行成本為基數，對照五洲會計事務所測算數據，當運行產量達到日平均1萬m³時，推測實際生產成本為2.27元/m³，較五洲會計事務所測算數據（2.48元m³）少0.21元/m³。（上述成本中均包含全部設備、廠房及膜更換的折舊費用）如扣除設備及廠房折舊，運行成本應為1.67元/m³。同時以6月份實際運行成本為基數外延至規模達到每日2萬m³時，推算的實際運行成本為1.90元/m³，除去折舊的成本為1.51元/m³，由數據可見當達到更大規模時，運行成本將進一步降低，表明雙膜法再生水處理工藝不僅在技術上具有優勢，經濟上也是大部分地區，特別是缺水地區可以接受的，對于推廣應用具有重要的借鑒意義。
3.5 管理成本的測算
　　新水源一廠的成本測算是在實行共享再生水單元與污水處理單元的運行管理及配套資源的基礎上取得的。新水源一廠投入運行后不久，在實現了運行人員初步培訓以后，為了有效的降低運行成本，將污水處理單元的運行人員與新水源一廠的運行人員進行了合并，由生產運行部統一管理，不僅做到了污水處理和再生水處理工藝的有效連接，同時也緩解了各運行單元人力緊張的狀況，實現了人力資源共享，降低了人工成本。除此之外，新水源一廠的運行也共用了污水處理廠其它方面的配套資源，有了這些措施的采用，才使得再生水成本達到了現有測算水平，與單獨建立再生水運行管理機構的模式相比具有較大的成本優勢和效益優勢。

4 再生水總體規劃、管網建設與用戶開發

　　再生水管網的規劃、建設以及用戶推廣和市場開發是天津開發區再生水利用工程的最終結點，也是研究本項工程的關鍵，它是關系到再生水利用項目是否成功的用戶檢驗和最終市場檢驗。
　　天津開發區把污水資源化工作是一項系統工程，以關鍵技術的研究、開發與集成為起點（突破口），完成了總體規劃編制、用戶分析與調研，再生水管網方案分析與比較，市場開發與策略等，把各項工作做深做細，整體工作基本按照預訂計劃有條不紊全面推進。
　　在推廣用戶、市場開發方面，天津開發區始終堅持把再生水定位于本地區經濟發展主要基礎設施和重要能源條件之一，遵循“政府引導下市場化運作”模式進行，在市場開發初期階段給予政府扶持，由新水源公司負責再生水的生產，自來水公司利用順暢的銷售渠道負責用戶推廣工作，這在國內是一種全新的再生水產銷模式。由于措施得力，整體工作到位，僅用3～4個月，天津開發區基本完成首批再生水用戶推廣工作。
4.1 天津開發區污水資源化項目的構成和總體目標
　　天津開發區污水處理廠出水含鹽量高，這就決定了必須采取適合本地區污水性質的再生水再用工程方案和技術路線。經可行性研究階段的反復論證，基本確定天津開發區再生水再用由兩個部分組成：即分散再用和集中再用。
　　為保持開發區經濟長期可持續發展和供水對經濟的保障，貫徹“開源與節流并舉，節流先于開源”的基本思路，更好地指導今后水資源綜合利用工作，天津經濟技術開發區總公司以津開總2001年40號文件頒布編制完成了《天津經濟技術開發區水資源綜合利用總體實施計劃》。
　　《計劃》指出：2000年，開發區正式啟動再生水利用工程，根據不同的再用方向對開發區污水處理廠二級出水進行不同程度的處理，以滿足綠化、景觀補充水、地下水回灌、生活雜用水及部分工業純凈用水的水質標準。經過近一年深入細致的工作，天津開發區再生水利用工作經過嚴謹的科學調研與論證，不僅在工藝技術上找到了適合開發區高含鹽再生水的處理方案，在再用方向和再用市場也大幅度地拓展，而且在對開發區水資源現狀的認真分析與研究的基礎上，在各級領導的大力支持和科研單位的密切配合下，開發區開發和利用水資源工作在污水再生再用的基礎上又增加了苦咸水淡化和海水淡化的開發利用，逐步形成開發區水資源綜合利用總體目標：從2001年至2005年，經過五年的工作，最終形成以外調淡水為主要水源，污水再生利用為重要支撐，苦咸水淡化、海水淡化為必要補充，與經濟發展相協調的天津經濟技術開發區淡水資源優化配置的完整系統。
　　（1）工程分期與初步目標
　　根據濱海新區和開發區水資源利用的實際情況和目前的工作進度，開發區水資源綜合利用分三期完成：一期工程（2001年1月～2002年6月）
　　① 探索和完善開發區污水深度處理設計建設與管理經驗。
　　② 形成開發區再生水利用系統的基本框架。
　　二期工程（2002年7月～2003年12月）
　　① 全力拓展再生水利用用戶，擴大再用規模。
　　② 探索向濱海新區輸送再用水的最佳模式。
　　三期工程（2004年1月～2005年12月）
　　建成苦咸水淡化，海水淡化樣板工程及附屬設施
　　（2）再生水使用實施計劃
　　伴隨著國家整體對節水工作的逐步重視，對分質供水的政府行為的推動以及這方面的科普工作的力度的加強，人們對使用再生水的這一趨勢也較以前抱著更加務實的態度，普遍得到認可。展現在我們面前的再用方向顯示出多元化的局面，水資源使用的市場也大幅度地拓展。“十五”期間再生水使用主要在以下幾個方面開展工作：
　　① 按照可行性研究提出建立節水區的方案。擴展再生水用戶的工作可與區域開發的進度相結合，以項目的入駐帶動重點節水區的全面啟動。
　　② 大面積的綠地是改善開發區自然環境的重要因素，相應的每年也要消耗可觀的灌溉用水，再生水工程的首要目的就是緩解綠化用水給開發區帶來的巨大的淡水消耗。
　　③ 工業用冷卻循環水和其他用水，特別是電子行業所用的工業純凈水。
　　④熱源廠是再生水的重要用戶，。
　　⑤ 市政雜用水，居民生活雜用水等。
　　以上用水均考慮為深度處理RO反滲透脫鹽水。
　　⑥ 休閑娛樂區景觀湖面用水。
　　在4～5年內，開發區再生水可達到：深度處理脫鹽水30000～40000m³/d（一期為1.0萬m³/d）景觀湖面用水（不脫鹽）15000 m³/d。
4.2 再生水利用水質標準的確定
　　為規范和檢驗產品質量并提供法律依據，也為今后不斷開拓市場提供了質量保證，天津開發區確定了再生水作為一種產品的水質標準。從試運營起有關部門就加大了對出廠水、管網水的水質檢測頻次，積累檢測數據。通過對檢測結果的統計分析，基本掌握了水質狀況，為擬定再生水產品企業標準提供數據依據。根據再生水的制水工藝、用戶對再生水水質的具體要求以及今后將把再生水應用于其它領域的實際情況，在參考國家相關標準的基礎上，完成了再生水水質標準的起草工作。

表4-1開發區再生水（脫鹽處理）水質指標

序號

項 目

水質要求

1

濁度（度）

<0.05

2

總懸浮性固體

<1mg/L

3

TOC

<1mg/L

4

二氧化硅

<1mg/L

5

總溶解固體

<320mg/L

6

氯化物

<130mg/L

7

鈣

<15mg/L

8

氟化物

<0.05mg/L

9

鐵

<0.1mg/L

10

鎂

<10mg/L

11

錳

<0.1mg/L

12

硝酸鹽

<0.5mg/L

13

鉀

<4mg/L

14

鈉

<120mg/L

15

硫酸鹽

<5mg/L

16

大腸桿菌群

不可測出

4.3 再生水廠（新水源廠）建廠方案
　　按照“天津開發區水資源總體實施計劃”，到2005年建成兩個新水源廠（2015年建成新水源三廠）
　　① 目前已建成新水源一廠。廠址：污水處理廠東側。
　　　 近期（2002年）規模：供應RO出水1.0萬m³/d
　　　 CMF出水1.5萬m³/d（休閑娛樂區景觀用水）
　　　 遠期（2005年）規模：供應RO出水3.0萬m³/d
　　　 CMF出水1.5萬m³/d
　　　 ② 新水源二廠
　　廠址：休閑娛樂區景觀湖旁，引入新水源一廠CMF出水1.5萬m³/d，為保證景觀湖水體循環與補充，在景觀湖旁建設新水源二廠。建廠規模產RO水1.0萬m³/d。2005年以前建成，向周邊用戶提供高質量RO再生水。最終供水管網與新水源一廠連通。
　　③ 新水源三廠
　　與天津開發區第二污水處理廠同期建成。
4.4 再生水管道的規劃與設計
4.4.1 管網的設計流量和壓力
　　考慮到開發區再生水的遠期發展目標，本次再生水管網設計的水源供水量擬定為：開發區新水源一廠遠期規模3.0萬m³/d，新水源二廠遠期規模1.0萬m³/d，管道按上述用水量計算。
　　由于目前再生水集中再用的主要用戶暫時為綠化公司，管網供水峰谷差較大，再生水管網供水的時變化系數設為2.0，則供水干管的最大時流量為830～3000m³/h，以此計算各水廠總出水干管管徑為DN500～DN800。
　　根據用戶的意見，確定再生水管網供水壓力不低于0.28mPa，以滿足綠化自動噴灌的要求，由于再生水利用的具體用戶和水量情況尚存在許多不確定因素，因而，初步估算新水源一廠的出廠水壓為0.38～0.45mPa。
4.4.2 管網規劃方案
　　根據《天津開發區基礎設施總體規劃》，并結合開發區現狀管網建設情況，在考慮近期建設有利，并與遠期規劃相接合的前提下，擬以北海路和第十一大街DN300～DN500管道為再生水管網主干線，并將新水源一廠和二廠有機相連。沿第十二大街和第九大街布置東西貫通的再生水干管，管徑為DN300～DN400。新水源三廠將通過黃海路和東海路管徑為DN500～DN600的干管，將其出廠再生水接入管網。天津開發區自來水公司負責再生水管網建設、運行管理及用戶服務，通過對全區用戶進行調查，基本確定供水方向，以利于合理利用建設資金。再生水管網的建設采取統一規劃、分布實施，并隨著開發區建設的不斷發展，逐步完善的原則進行。
4.5 再生水市場的開發與預期發展
　　再生水市場開發，政府是核心、政策是關鍵、市場是基礎、運營企業是橋梁。“雙膜法”工藝產品水質優異，天津開發區管委會遵循“政府指導下的市場運作”原則，在本項目市場化運作前期給予政府扶持。現階段再生水定價2.4元/m³，遠低于自來水售價3.0元/m³，市場價格和生產成本差價部分政府補貼。
　　2002年12月完成再生水管網一期工程建設以后，開發區自來水公司立即轉入再生水用戶推廣和市場開發階段。
　　在政府政策指導下，采用輿論宣傳，多種形式用戶和市場調查，積極而穩妥全面推動再生水用戶推廣和市場開發，天津開發區再生水推廣應用重點是企業用戶。
4.6 相關政策
　　結合天津開發區推進再生水利用工作的具體思路在新興區域范圍內，在再生水利用工程實施的同時，開發區政府相關部門完成了區域性水資源綜合利用規劃方案，建立了配套的法律法規體系，促進了本地區污水治理及污水資源化工作進入健康發展的軌道。
　　根據本地區社會發展的需要，相關部門結合污水再生利用工程的實施，編制完成了與之相配合的政策法規，近遠期規劃和目標及相關管理辦法，主要包括：
　　A. 天津經濟技術開發區管委會第79號令“鼓勵社會投資主體投資經營性基礎設施項目的暫行規定”。
　　B. 天津經濟技術開發區管委會第80號令“天津經濟技術開發區使用新水源暫行辦法”。
　　C. 天津泰達投資控股有限公司（津泰控[2002]27號文件）頒布實施了《中水用戶管理辦法》
4.7 再生水用戶的推廣工作進展
　　（1）再生水用戶申報情況
　　以輿論宣傳，多種方式調查研究為基礎，用戶與企業自愿申請申報為原則，經有關部門統一組織有計劃、有步驟的實施再生水實際應用。
　　完全可以說：企業用戶對再生水項目的支持率和認知率遠遠超過了我們的預想。再生水用戶申報用水水量遠遠超過了一期工程建設規模。
　　（2）首批試點用戶推廣使用情況
　　以價格調節為杠桿，自愿申報為前提，綜合分析管網一期工程路徑、申報用戶用水性質、企業內工程改造難易程度，確定八家企業為首批再生水試點用戶。經實施管網調整等工程措施，自2003年3月開始陸續向8家企業供水。
　　天津開發區首批再生水試點用戶見表2。從表中可以看出，僅8家首批試點用戶申請用水指標已經基本達到開發區新水源一廠一期工程的建設規模。

表2 使用再生水用戶一覽表

序號

企業名稱、地址

申請用水量m³/d

用途

1

華納高爾夫 南海路一號

2500

草坪灌溉及綠化

2

綠化公司

4790

綠化

3

SEW傳動設備有限公司 六大街泰華路

700

綠化、沖廁、冷卻、消防、施工用水

4

五號熱源廠（一期） 十一大街

非采暖期 2200

綠化、生產、冷卻、消防

采暖期1400

綠化、生產、消防

5

巴特勒（天津）有限公司 九大街、北海路

60

綠化

6

家世界教育投資有限公司 北海路、三大街

300

綠化

7

十六局 北海路、九大街

　

施工用水

8

污水處理廠 南海路、十一大街

　

綠化

　　從目前供水量的統計來看，需求量在不斷的大幅增加，日平均供水量從3月份的1000m³/d，多至6月份的4400m³/d。每日呈跳躍上升趨勢，“非典”時期曾連續出現7900m³/d的日需求量，已逼近了設備的產水能力極限，一度出現供水緊張的局面。
4.8 再生水用戶應用效果與分析
　　（1）天津開發區5^#熱源廠
　　5^#熱源廠擔負天津開發區絕大部分生產和生活采暖用蒸汽，是再生水項目的主要用戶之一。該廠2002年年底建成，經調試運行已經達到穩定運行階段。5^#熱源廠從建廠到投產運行，一直按最初設計原則與思路積極支持和推進再生水利用項目，在生產工藝中廣泛使用再生水。
　　5^#熱源廠除鍋爐補水近期采用自來水水源，遠期考慮使用海水淡化水源以外，其它生產用水全部考慮采用再生水。該廠申請再生水用戶指標1400～2200m³/d，截止到9月份，實際用水量800～900m³/d。
　　5^#熱源廠自調試運行，把再生水作為熱源廠冷卻水，水質指標普遍好于其它地表水或地下水水質，特別是再生水含鹽量和總硬度含量極低，可以大幅度降低阻垢劑的投加量，節約處理成本。
　　5^#熱源廠準備進一步擴大生產規模，進一步增加再生水用量。
　　（2）天津開發區污水處理廠
　　天津開發區污水處理廠率先在全廠推廣使用再生水。該廠再生水管網建設改造方案是為食堂用水重新鋪設自來水管道，將原有自來水管網全部改為再生水管網。再生水的使用范圍：① 園林綠地、景觀水池、廁所沖洗用水；② 清潔衛生、洗滌、洗衣機、工廠員工洗澡、個人衛生洗手用水；③ 生產車間用水，如脫水機房、鼓風機房工藝用水等，“除入口用水以外，其余均采用再生水”。使用人員包括廠內全體員工和來廠工作的人員。除飲用以外，再生水間接或直接與人體廣泛接觸，自2003年5月初管網改造以后持續使用，即使在今年春季“非典”疫情橫行之時，也沒有間斷停止。
　　（3）綠化景觀用水使用效果
　　綠化景觀用水是本項目啟動初期的重點再用用戶和方向。綠化再生水使用包括綠地、草皮、樹木和高價值花木。除開發區綠化公司，其余七家試點用戶都將再生水用于綠化景觀，特別是華納高爾夫（球場）俱樂部已經全部采用再生水澆灌高級草皮綠地。
　　再生水工程投運之初，許多用水公司對水質還心存疑慮，試探性使用再生水，一部分綠地用再生水澆灌，一部分用自來水澆灌，隨著實踐的檢驗，才慢慢放心使用。
　　本地區土壤鹽堿化土地占大多數，經換土等土壤改良措施后，土質有很大改善，但土壤仍然呈堿性。新水源一廠反滲透RO產水偏酸性，一般pH值在5～6左右，偏酸性再生水在偏堿性、鹽堿化土地中采用，取得意外的好效果。半年來，使用再生水澆灌的花、草、樹、木和高等級高爾夫球場草皮普遍長勢良好，從來沒有因水質引發事故。同時，反滲透RO產水含鹽量極低，對于鹽堿化土壤改良也起意想不到的效果。

5 國產化連續流微濾設備的開發與研制

　　天津開發區在引進進口設備的同時，積極開發國產的微濾膜系統，以此大力推進利用膜技術污水再生利用的國產化和產業化。天津泰達新水源科技開發有限公司同天津膜天膜工程有限公司密切合作，按照關鍵技術突破，示范工程引路的指導思想，通過引進－消化－吸收，共同攻關。研制出兩臺單機2500m³/d的PVDF微濾膜裝置，并單獨構建、集成了相配套的反滲透膜系統。
　　通過對國產CMF系統的實驗以及RO系統的檢測，實驗效果令人滿意。國產CMF系統能夠替代進口設備為反滲透處理系統供水，國產設備在保持同樣的處理效果的同時，造價相對低廉，更能夠滿足市場的要求。
　　通過對CMF-RO系統用于污水深度處理近6個月的實驗，我們得到以下幾個方面的結論。
　　· 國產化CMF-RO系統的中試試驗再生水的經濟和技術指標都超過合同規定的要求；
　　· 連續微濾和反滲透組合系統運行穩定、系統性能可靠，國產化CMF能夠滿足RO系統進水的要求；
　　· 國產化連續微濾設備的裝置相對簡單，處理效率高、自動化程度高，運行、操作、管理和維護方便，幾乎不需人員值班管理，運行費用低廉；
　　· 國產化CMF系統對水體中的懸浮物、濁度、細菌總數和大腸桿菌等去除效果顯著，保證了反滲透系統對進水的苛刻要求，這是傳統反滲透預處理工藝無法達到的；
　　· 國產化CMF系統采用濾過液反向清洗和空氣外壓振蕩清洗相結合在線反沖洗技術，與現行方法相比，具有不需高壓空氣，對中空纖維膜無耐壓和孔徑的特殊要求，清洗效果好，運行成本低等優點，是本項目研究的重大突破和創新。

6 結論與建議

6.1 主要結論
　　（1）本研究主要圍繞著“雙膜法”污水脫鹽深度處理工藝的研究，建立了中試方法，實現了大規模工程化技術集成及國產化，以再生水推廣使用的市場化原則為導向，在成本優化、政策和法規配套、水質標準及運行管理模式等方面進行了廣泛的研究和落實，形成一套完整的城市污水再生利用與運行管理技術體系，具有創新性和顯著的綜合示范作用。
　　（2）“雙膜法”，即連續流微濾（CMF）+反滲透（RO）工藝在我國首次大規模應用于城市污水再生處理，不僅技術上達到了國際先進水平，經濟上亦可以接受，在我國缺水城市具有廣泛的推廣應用前景。對低含鹽量的城市污水再生利用更具成本優勢。
　　（3）“雙膜法”工藝生產的再生水水質優異，可作為工業純凈水，滿足從高端用戶到低端用戶的廣泛用途，打破了再生水小規模、低水質的應用局面，使再生水真正成為城市供水系統的組成部分。
　　（4）“雙膜法”工藝受進水水質的影響小，其嚴謹的過程機理和可靠的在線監測及控制手段可提供安全、衛生、穩定的供水保障，消除了用戶對再生水的誤解。
　　（5）“雙膜法”工藝中投加的化學藥劑少，與傳統再生水生產工藝相比，對環境的影響小。
　　（6）國產連續流微濾（CMF）設備具有與進口設備相同的處理效果，滿足反滲透（RO）對預處理水質的要求，且設備價格低于進口設備，預計運行成本約為進口設備的70%，實現大規模產業化工程后，再生水的生產成本將會進一步降低，為“雙膜法”在城市污水再生處理中的應用創造新的空間，并帶動我國膜技術及相關產業的產業化進程。
　　（7）“雙膜法”工藝系統采用模塊式設計，占地省，便于增容，運行調度靈活。與傳統工藝相比，適用于再生水廠建設的靈活性，并易于工程規模與市場需求的優化配置，為工程規模的近遠期結合提供了方便。
　　（8）在建立再生水利用總體規劃的基礎上，創造和完善政策、法規和標準體系；以市場化原則落實運行管理模式，建立生產和銷售兩個環節的統一體，最大限度地發揮資源共享優勢，最大限度地挖掘降低成本的潛力，推動再生水開發利用走向良性循環。
6.2 建議
　　（1）將再生水列入未來城市總體發展規劃中，進一步體現發展循環經濟，建立節水型城市的先進理念，有效地緩解我國水資源缺乏的局面，為經濟的可持續發展提供支持。
　　（2）盡快使自來水價格向實際價值回歸，以進一步為再生水市場化推進提供價格空間，實現再生水價格由政府補貼到有利可圖的轉變。
　　（3）為從事再生水生產的企業提供免稅和相應鼓勵政策，為實施更大規模的產業化創造條件。
　　（4）進一步跟蹤和研究“雙膜法”即連續流微濾（CMF）+反滲透（RO）工藝濃水排放回污水處理系統后對整體水處理系統工藝和成本的影響，摸清規律，在保證污水處理排放達標或達到容許的排放容量的前提下，確定一定的污水總量能夠生產再生水的合理限度。
　　（5）加大宣傳力度，提高公眾對再生水的認識水平，引導用戶正確的理解和使用再生水。
參考文獻 （略）