上海純水設備關于大型給水廠超濾膜系統(tǒng)招標的技術討論
【上海純水設備行業(yè)新聞】
對2018年底~2019年初3座超過50萬m3/d規(guī)模的大型給水廠超濾膜系統(tǒng)招標的技術細節(jié)進行對比和總結。超濾膜系統(tǒng)招標時的技術約定至關重要，會影響水廠今后的平安生產和運營成本。這3個案例包括了柱狀膜系統(tǒng)和浸沒式膜組件的招標技術要求，反映出了水廠使用方的要求和期許，提供了較好的范例。0引言
超濾膜技術作為飲用水處置的一個獨立工藝單元，水處置領域近年來重要的技術突破。近年來，隨著制膜工藝的進步，膜產品的價格降低，國內越來越多的大型市政給水廠采用超濾膜處理技術，超濾膜技術出水水質優(yōu)良，微生物平安性高，保證及提升水質方面效果顯著。
對于國內市政供水行業(yè)，2018年底~2019年初，3座超過50萬m3/d規(guī)模的大型給水廠超濾膜系統(tǒng)的市場公開招標令人關注。南方，上海純水設備北京G水廠(50萬m3/d柱狀超濾膜)于2018年9月完成招標；中部，浙江T水廠(50萬m3/d浸沒式超濾膜)于2018年10月完成招標；南方，廣東B水廠(60萬m3/d柱狀超濾膜)于2019年1月完成招標工作。
北京G水廠完成招標后，作者參與了后2座水廠的工程設計和招標技術要求的編制工作，本文對3座水廠的招標技術要求進行細節(jié)對比和技術總結，以期為今后國內類似水廠超濾膜系統(tǒng)的設計、推銷、施工和運營優(yōu)化提供參考。短短的半年時間，該3座水廠密集完成了設備招標，可以預見在未來的1年內會陸續(xù)通水運行，屆時會有進一步的運行效果和技術總結工作。
13座水廠超濾膜系統(tǒng)概況
1.1北京G水廠
北京G水廠水源為南水北調水，供水規(guī)模50萬m3/d冬季最低水溫1℃時產水能力50萬m3/d夏季25℃時產水60萬m3/d水廠流程為預臭氧-機械攪拌廓清池-后臭氧-炭砂濾池-超濾膜車間-紫外/氯消毒-清水池，其中超濾膜采用柱狀超濾膜系統(tǒng)，活性炭處置后水進入超濾膜系統(tǒng)。膜車間分南北獨立2個系列，每系列規(guī)模均為25萬m3/d單系列膜車間最大平面布置尺寸為72m南北向)50m東西向)每系列設20組壓力式超濾膜堆，并預留2組膜堆的土建裝置條件，單組膜堆處理能力1.25萬m3/d
G水廠的招標工作在詳細設計之前，即完成膜系統(tǒng)招標后再進行詳細的施工圖設計，招標中規(guī)定了處置水自車間西側正中位置進入室內，處置后出水位于東墻正中位置。
1.2浙江T水廠
浙江T水廠水源為外地水庫水，水質優(yōu)良，為Ⅰ～Ⅱ類水，供水規(guī)模50萬m3/d按60萬m3/d進行校核，水廠采用以超濾膜為核心的短流程工藝即機械混合折板絮凝平流沉淀池-超濾膜池-清水池，其中超濾膜采用浸沒式。浸沒式超濾膜池設獨立的4排，每排5格，共20格膜池，單格膜池處理能力2.5萬m3/d膜池進水采用配水堰，產水進入清水調節(jié)池，為虹吸產水，調節(jié)池內設潛水軸流泵，當跨膜壓差≤4m時，膜池為重力虹吸產水；當跨膜壓差＞4m時，采用潛水軸流泵提升產水。
不同于另外2個水廠，T水廠的膜設備招標是單純的膜池內膜組件設備招標，不是全系統(tǒng)招標。膜設備招標工作是完成全部施工圖設計，膜池外的土建、裝置、設備及自控系統(tǒng)已經招標完畢，正在施工時開展的投標膜制造商只負責膜組件設備供貨及安裝，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行由已經確定的設備供貨及裝置承包商負責。
1.3廣東B水廠
廣東B水廠水源為西江原水，供水規(guī)模60萬m3/d水廠流程采用預臭氧-折板絮凝平流沉淀池-砂濾池-后臭氧-活性炭吸附池-超濾膜車間-清水池的全流程工藝，常州純水設備由于流程較長，考慮各種逾越運行工況，比如沉淀池出水或砂濾池出水直接進超濾膜車間等。超濾膜采用柱狀超濾膜系統(tǒng)，分4個系列，每系列含10組膜堆，單組膜堆處理能力1.5萬m3/d
廣東B水廠是完成詳細的設計導圖后開展的招標工作，設計導圖明確了膜車間布局、管路安排、設備種類數量和運行方式等，投標人必須在設計導圖確定的方案下完成系統(tǒng)布局。
3座水廠在招標范圍和招標前的準備工作上略有差異，浙江T水廠只招膜池內的膜組件設備，其他2個柱狀膜水廠是招標整個膜系統(tǒng)，包括性能擔保，其中北京G水廠是由投標商確定膜車間細節(jié)布局方案。
2招標商務要求
招投標過程中技術和商務是無法分開的技術條件需要對應的商務付出。3座水廠提出的商務要求各不相同，以下針對招標范圍、投標人資格要求、業(yè)績要求、聯(lián)合體投標、投標限價、評標方式、付款條件等進行匯總比擬，如表1所示。
針對表1要求，總結如下：
1北京G水廠和廣東B水廠是柱狀超濾膜系統(tǒng)成套設備招標，因此設定了投標裝置資質要求。而浙江T水廠是浸沒式膜組件設備招標，因此無裝置資質要求，同時由于浸沒式膜池內膜組件通用性較好，招標設定了2個標段，考慮招2家不同的膜組件供貨商。而柱狀超濾膜系統(tǒng)招標不接受同時使用≥2種形式以上的膜組件。
2北京G水廠是考慮可聯(lián)合體投標，由不同的膜組件供貨和膜工程公司形成聯(lián)合體。而廣東B水廠是不允許聯(lián)合體，但對投標人的分包有要求。
3北京G水廠的質保期2年，質保金3%5年的膜組件工作壽命由投標人投標時自行出具價格彌補聲明；浙江T水廠的質保期要求6年，付款條件更為苛刻，完工后只能付到50%今后每年進行嚴格的質量考核，不合格要扣款；廣東B水廠的質保期分設備3年，膜組件7年，對應質保金設備3%膜組件10%
4都是采用綜合評分法確定中標人，其中浙江T水廠是投標價格比基準價高加分，低扣分。由于其付款條件較為苛刻，因此更希望合理價中標而非低價中標。
3膜組件要求對比
3座水廠對超濾膜組件的要求不完全相同，簡述對比如表2所示。
對于超濾膜組件的要求，浙江T水廠浸沒式中空纖維超濾膜除了膜孔徑、回收率和膜出水效果外，其余均不同于另外2座水廠柱狀超濾膜。對于均采用柱狀超濾膜系統(tǒng)的北京G水廠和廣東B水廠，結合自身需求和關注點，膜組件的要求差異也較大。
4膜系統(tǒng)配置建設對比
4.1北京G水廠膜系統(tǒng)建設要求
投標人需根據進、出水水質情況，進行壓力式超濾膜系統(tǒng)設計并供貨。壓力式超濾膜主系統(tǒng)是由若干超濾膜組件集成于膜架內組成膜堆，多個膜堆在自動化系統(tǒng)的統(tǒng)一控制下構成相對獨立的超濾膜裝置。超濾膜的結構設計應有利于濾膜的更換和擴容，并應滿足均勻配水的需要。當膜污染超過它設定指標時會自動強制沖洗，以保護膜的使用壽命和達到穩(wěn)定的出水流量。當進水水質未達標時，系統(tǒng)應有自我維護功能及自我檢測功能，保證設備不受損壞。系統(tǒng)須配置相應的輔助系統(tǒng)(包括原水提升系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、化學清洗系統(tǒng)、廢水無害化處置系統(tǒng)、常州水處理設備。系統(tǒng)應設置足夠的冗余(如電氣、管道、罐、水泵、鼓風機、空壓機等)各子系統(tǒng)主要設備(如水泵、空壓機、加藥泵、罐等)應有足夠備用，以保證超濾膜系統(tǒng)在維修及事故時正常供水。
所有用于壓力式超濾膜系統(tǒng)的管材必需是耐所輸送介質臨時腐蝕和壓力的優(yōu)質資料，管道材質要求見表3
招標文件中對工藝系統(tǒng)設備、供配電系統(tǒng)、儀表自動化監(jiān)控系統(tǒng)等各種設備都有詳細質量要求。
4.2浙江T水廠膜系統(tǒng)建設要求
T水廠僅為膜池內的膜組件供貨及安裝，外配套設備裝置和外系統(tǒng)建設由水廠的設備供貨及裝置承包商負責，對于膜池內的膜系統(tǒng)有以下要求：膜系統(tǒng)能用配套的隔斷閥關閉單個或若干個組件，實現(xiàn)離線，撤除起吊的功能。膜系統(tǒng)應是模塊式設計，易于增容，膜組件之間應有完整的管道及相應的閥門將它連接成一體。應配備全部管道、管件及接頭，還包括所有的支架、緊固件、夾具及其他附件。如膜組件安裝在膜箱內，膜箱材質應為不銹鋼316膜組件如有金屬材質應為不銹鋼316滿足酸洗、堿洗、消毒劑清洗的要求，且不會對產水水質發(fā)生任何影響。投標人應根據設計院提供的膜池池型合理布置曝氣系統(tǒng)的管路。
4.3廣東B水廠膜系統(tǒng)建設要求
B水廠招標時提供了詳細的設計導圖，依照設計導圖配置膜組件以及廠房內的管路安排。超濾膜系統(tǒng)由40個膜堆組成，分4個系列，每個系列10個膜堆。進水提升系統(tǒng)共設2套泵組，每套對應2個膜系列，每套泵組設6臺變頻臥式離心泵（4用2備）自清洗過濾器設2套機組，每套對應2個膜系列。反沖洗水泵共設4套泵組，每套對應1個膜系列，每套泵組設2臺變頻臥式離心泵（1用1備）反沖洗鼓風機共設4套機組，每套對應1個膜系列，每套機組設2臺羅茨鼓風機（1用1備）壓縮空氣系統(tǒng)設備共設2套，每套對應2個膜系列。維護性化學清洗系統(tǒng)共設4套，相互連通，每套對應1個膜系列?；謴托曰瘜W清洗系統(tǒng)貯存、調制和投加設備共設4套，每套對應1個膜系列。
膜堆內膜組件間連通管須為膜廠家成型配件形式，不允許現(xiàn)場加工制作裝置，材質要求為CPVCPE或亞光式不銹鋼304管材。招標人會優(yōu)先考慮膜堆系統(tǒng)具有通用性強的方案，即膜架非針對性設計，膜堆可以至少裝填2個品牌產品的膜組件。
每個系列膜組件在布置時，應滿足進水和反洗、清洗時水力分布均勻，投標時應對過濾系統(tǒng)均勻配水性進行詳細說明。每個膜組件應設氣檢時用于觀察氣泡的透明管。每個超濾膜堆進水及單個膜系列反洗水管路上都必需配置電磁流量計，以便控制超濾系統(tǒng)的正常平安運行。每個超濾膜系列產水處應配有在線濁度計、線顆粒計數器等檢測儀表。每個膜堆支管設取樣點，單組膜堆的進出口管路上必需單獨配置隔離閥及泄空閥等安全措施。
由上可看出，由于需求不同，3座水廠膜系統(tǒng)建設要求各不相同，其中的建設細節(jié)要通過今后實際運行的效果給予檢驗，再總結優(yōu)化。
5運行考核要求對比
3座水廠對超濾膜的運行考核要求有相同點，也有差異處，體現(xiàn)出各水廠技術人員對超濾膜系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關注點。
5.1北京G水廠運行考核要求總結
活性炭吸附池出水進入超濾膜系統(tǒng)，水溫130℃，各種工況下，壓力式超濾膜系統(tǒng)應保證在最低水溫1℃時，具備不低于50萬m3/d產水能力。各種運行工況包括：①規(guī)范運行工況；②每系列(共2個系列)各一組水洗工況；③每系列各一組水洗、一組維護性化學清洗工況。
單個膜組件年斷絲率不得大于0.1‰，一個膜組件在整個生命周期中斷絲率不得大于0.5‰。5年內膜元件的中空纖維累計破損率不得大于1%投標人應標明單個膜組件膜絲的數量并明示破損的檢測方式及檢測壓力。壓力式超濾膜系統(tǒng)質保期內非人為原因造成膜通量減少5%以上，或膜系統(tǒng)產水率下降5%以上時，投標人應當完全承擔維修費用。
G水廠要求投標人自行填寫超濾膜系統(tǒng)技術性能參數表、超濾膜系統(tǒng)利息表、性能參數保證書等技術性考核要求表。
5.2浙江T水廠運行考核要求總結
由于T水廠膜組件供貨完工驗收合格后只支付合同價的50%后6年的質保期內每年需進行考核，根據考核結果支付剩余費用，如未達到約定指標要求需扣款，因此，其招標時提出了較為詳細的考核要求。
5.2.1原水水質約定
膜進水為沉淀池出水，進水設計水溫530℃，許諾質保期內均要求在這個水溫范圍內及規(guī)定的時間內(每年13月)進行相關參數的考核。進膜池的沉淀池出水水質慣例狀態(tài)下濁度≤3NTUCODMn≤3mg/L由于水廠實際生產存在不確定因素，依照50萬m3/d規(guī)模運行時，最大時變化系數依照≥1.2設計，特殊情況下可能會逾越這一限值，作為超濾膜系統(tǒng)需要具備應對特殊狀態(tài)下運行的能力。
5.2.2浸沒式超濾膜運行方式的要求
投標廠商的膜設備在整個許諾的質保期內必需滿足該運行條件要求：①氣沖洗周期≥50min②過濾(水反沖洗)周期≥100min每次反沖洗排除≤1/4池容積水，放空一次池體所經歷的反沖洗次數≥6次，回收率≥95%③維護性清洗周期≥25d④恢復性化學清洗周期≥6個月。
5.2.3生產能力的考核
分為使用潛水軸流泵運行工況(跨膜壓差47.5m生產能力1和不使用潛水軸流泵虹吸重力產水運行工況(跨膜壓差≤4m生產能力2投標人承諾的質保期限內，依照額定的運行條件6小時連續(xù)運行檢測計算平均每個小時實際凈生產能力，生產能力1單格濾池產水≥1250m3/h全系統(tǒng)60萬m3/d生產能力2單格濾池產水≥1050m3/h全系統(tǒng)50萬m3/d
5.2.4膜絲斷絲率考核
膜絲的本體斷裂或從膜組件固定端脫離將均被認為是斷絲現(xiàn)象，單個膜組件年斷絲率不得＞1‰，1個膜組件在整個質保期內的斷絲率不得＞5‰。
5.2.5完整性檢測的考核
招標文件提供了2種完整性檢測的方式，投標人可以根據膜絲材質選擇其中一種方式。
1壓力衰減法，氣檢壓力應滿足可檢測的最大破損值≤3μm1次1格氣檢時間≥10min累計衰減壓力≤氣檢壓力的1/10為合格，氣檢頻率不低于每2周一次。
2線顆粒計數儀實時檢測法，對正常運行狀態(tài)的單一膜濾格進行連續(xù)24h實時檢測，上海水處理設備間隔10min記錄計算，顆粒計數儀≥2μm50以內的達標率≥95%才認為其完整性合格，每個膜組件的檢測間隔時間不大于1個月。
5.2.6年度藥劑使用量的考核
年度藥劑使用總消耗量規(guī)范如表4所示。
5.2.7綜合考核評分表單
質保期限內，從驗收合格試運行日起定期(每年1~3月期間，間隔12個月)組織一次對超濾膜系統(tǒng)的年度考核，考核內容包括每個膜濾格的實際生產能力、出水水質、完整性檢測、現(xiàn)場服務等內容，并將其作為當年分期付款的依據。
當實測值優(yōu)于許諾值時，該項得全部分數，當其中有一項實際測試值沒有達到許諾值要求，即依照相應比例扣除實際測試值和許諾值之間差值的得分，依照以下公式計算：質保金扣除值=許諾值-實測值)/許諾值-招標限制)權重占比×年質保金/所供膜池格數)
5.3廣東B水廠運行考核要求總結
進水為活性炭吸附池出水，同時需考慮各種逾越工況，包括沉淀池出水、砂濾池出水直接進膜池。進水水溫一般在735℃，極端水溫<7℃；運行本錢、跨膜壓差等投標方案計算中，水溫取15℃，低水溫期(進水溫度≤10℃)30d砂濾池和炭濾池出水濁度≤1NTU沉淀池出水濁度≤3NTU極端情況下≤5NTU
膜堆物理清洗周期：≥45min膜堆1次物理清洗全程操作耗時：≤5min滿負荷運行時允許同時處于未過濾膜堆的最大數量：4個膜堆物理清洗+2個膜堆化學清洗+2個膜堆停役；膜堆維護性化學清洗(CEB周期：≥3d膜堆維護性化學清洗(CEB歷時：≤30min膜堆恢復性化學清洗(CIP周期：≥120d膜堆恢復性化學清洗(CIP歷時：≤240min
自系統(tǒng)驗收之日起，第一年內膜系統(tǒng)運行平均跨膜壓差不應大于5m質保期內超濾膜系統(tǒng)運行最大跨膜壓差不應大于12m質保期內在保證膜通量不變情況下，跨膜壓差值升高不應超越1倍(較正常運行后1年內平均跨膜壓差值)或5m單個膜組件年斷絲率小于1‰，整個生命周期中斷絲率小于5‰。質保期內由于投標人產品質量造成膜通量減小5%投標人應當免費維修或更換。質保期內每個膜組件的破損率超過5‰時，由投標人負責免費找出并更換該膜組件。
6小結
1市政給水廠超濾膜系統(tǒng)招標時的技術約定至關重要，直接決定了投標報價，影響了水廠今后的平安生產運行和運營成本。由于其專業(yè)性較強，需要認真研究考慮。
2近期3座50萬m3/d以上規(guī)模水廠超濾膜系統(tǒng)的招標提供了較好的范例，有柱狀膜系統(tǒng)和浸沒式膜組件的招標，不同水廠根據自身需求提出了不同的技術要求。
3以上招標的技術要求更多的反映了使用方的要求和期許，較少的考慮了制膜工藝和超濾膜本身的特性，今后可根據實際運行情況來反饋前期約定的技術要求是否合理。
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