超詳細！給水廠大型超濾膜系統(tǒng)招標技術對比與總結(jié)
小編說：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(jié)。超濾膜系統(tǒng)招標時的技術約定至關重要，會影響水廠今后的安全生產(chǎn)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理的一個獨立工藝單元，是水處理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(chǎn)品的價格降低，國內(nèi)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(zhì)優(yōu)良，微生物安全性高，在保障及提升水質(zhì)方面效果顯著。
對于國內(nèi)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。北方，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。
在北京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(jié)，以期為今后國內(nèi)類似水廠超濾膜系統(tǒng)的設計、采購、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(nèi)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(jié)工作。
1 3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(diào)水，供水規(guī)模50萬m³/d，冬季最低水溫1 ℃時產(chǎn)水能力50萬m³/d，夏季25 ℃時產(chǎn)水60萬m³/d。水廠流程為預臭氧-機械攪拌澄清池-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)，活性炭處理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72 m(南北向)×50 m(東西向)，每系列設20組壓力式超濾膜堆，并預留2組膜堆的土建安裝條件，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)定了處理水自車間西側(cè)正中位置進入室內(nèi)，處理后出水位于東墻正中位置。
1.2 浙江T水廠
浙江T水廠水源為本地水庫水，水質(zhì)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(chǎn)水進入清水調(diào)節(jié)池，為虹吸產(chǎn)水，調(diào)節(jié)池內(nèi)設潛水軸流泵，當跨膜壓差≤4 m時，膜池為重力虹吸產(chǎn)水；當跨膜壓差＞4 m時，采用潛水軸流泵提升產(chǎn)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(nèi)膜組件設備招標，不是全系統(tǒng)招標。膜設備招標工作是在完成全部施工圖設計，膜池外的土建、安裝、設備及自控系統(tǒng)已經(jīng)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(jīng)確定的設備供貨及安裝承包商負責。
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，由于流程較長，考慮各種超越運行工況，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水廠是在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、管路布置、設備種類數(shù)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(nèi)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較，如表1所示。
針對表1要求，總結(jié)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，因此設定了投標安裝資質(zhì)要求。而浙江T水廠是浸沒式膜組件設備招標，因此無安裝資質(zhì)要求，同時由于浸沒式膜池內(nèi)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(zhì)保期2年，質(zhì)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補償聲明；浙江T水廠的質(zhì)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(zhì)量考核，不合格要扣款；廣東B水廠的質(zhì)保期分設備3年，膜組件7年，對應質(zhì)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(jié)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(jù)進、出水水質(zhì)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(nèi)組成膜堆，多個膜堆在自動化系統(tǒng)的統(tǒng)一控制下構(gòu)成相對獨立的超濾膜裝置。超濾膜的結(jié)構(gòu)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。當膜污染超過它的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(zhì)未達標時，系統(tǒng)應有自我保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)、完整性檢測系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等)，所配置的輔助系統(tǒng)應保證膜系統(tǒng)連續(xù)安全運行。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)的管材必須是耐所輸送介質(zhì)長期腐蝕和壓力的優(yōu)質(zhì)材料，管道材質(zhì)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(zhì)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(nèi)的膜組件供貨及安裝，外配套設備安裝和外系統(tǒng)建設由水廠的設備供貨及安裝承包商負責，對于膜池內(nèi)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，拆除起吊的功能。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們連接成一體。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(nèi)，膜箱材質(zhì)應為不銹鋼316，膜組件如有金屬材質(zhì)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(chǎn)水水質(zhì)產(chǎn)生任何影響。投標人應根據(jù)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，按照設計導圖配置膜組件以及廠房內(nèi)的管路布置。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)儲存、調(diào)制和投加設備共設4套，每套對應1個膜系列。
膜堆內(nèi)膜組件間連通管須為膜廠家成型配件形式，不允許現(xiàn)場加工制作安裝，材質(zhì)要求為CPVC、PE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(chǎn)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須配置電磁流量計，以便控制超濾系統(tǒng)的正常安全運行。每個超濾膜系列產(chǎn)水處應配有在線濁度計、在線顆粒計數(shù)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須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(jié)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(jié)
活性炭吸附池出水進入超濾膜系統(tǒng)，水溫1～30 ℃，在各種工況下，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的產(chǎn)水能力。各種運行工況包括：①標準運行工況；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(nèi)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(shù)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(zhì)保期內(nèi)非人為原因造成膜通量減少5%以上，或膜系統(tǒng)產(chǎn)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(shù)表、超濾膜系統(tǒng)成本表、性能參數(shù)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(jié)
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(zhì)保期內(nèi)每年需進行考核，根據(jù)考核結(jié)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(zhì)約定
膜進水為沉淀池出水，進水設計水溫5～30 ℃，承諾質(zhì)保期內(nèi)均要求在這個水溫范圍內(nèi)及規(guī)定的時間內(nèi)(每年1～3月)進行相關參數(shù)的考核。進膜池的沉淀池出水水質(zhì)常規(guī)狀態(tài)下濁度≤3 NTU，CODMn≤3 mg/L。由于水廠實際生產(chǎn)存在不確定因素，按照50萬m³/d規(guī)模運行時，最大時變化系數(shù)按照≥1.2設計，特殊情況下可能會超過這一限值，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承諾的質(zhì)保期內(nèi)必須滿足該運行條件要求：①氣沖洗周期≥50 min；②過濾(水反沖洗)周期≥100 min，每次反沖洗排除≤1/4池容積水，放空一次池體所經(jīng)歷的反沖洗次數(shù)≥6次，回收率≥95%；③維護性清洗周期≥25 d；④恢復性化學清洗周期≥6個月。
5.2.3 生產(chǎn)能力的考核
分為使用潛水軸流泵運行工況(跨膜壓差4～7.5 m)的生產(chǎn)能力1和不使用潛水軸流泵虹吸重力產(chǎn)水運行工況(跨膜壓差≤4 m)的生產(chǎn)能力2。在投標人承諾的質(zhì)保期限內(nèi)，按照額定的運行條件6小時連續(xù)運行檢測計算平均每個小時實際凈生產(chǎn)能力，生產(chǎn)能力1單格濾池產(chǎn)水≥1 250 m³/h(全系統(tǒng)60萬m³/d)，生產(chǎn)能力2單格濾池產(chǎn)水≥1 050 m³/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(zhì)保期內(nèi)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(jù)膜絲材質(zhì)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≤3 μm，1次1格氣檢時間≥10 min，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）在線顆粒計數(shù)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)24 h實時檢測，間隔10 min記錄計算，顆粒計數(shù)儀≥2 μm在50以內(nèi)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標準如表4所示。
5.2.7 綜合考核評分表單
在質(zhì)保期限內(nèi)，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(nèi)容包括每個膜濾格的實際生產(chǎn)能力、出水水質(zhì)、完整性檢測、現(xiàn)場服務等內(nèi)容，并將其作為當年分期付款的依據(jù)。
當實測值優(yōu)于承諾值時，該項得全部分數(shù)，當其中有一項實際測試值沒有達到承諾值要求，即按照相應比例扣除實際測試值和承諾值之間差值的得分，按照以下公式計算：質(zhì)保金扣除值=(承諾值-實測值)/(承諾值-招標限制)×權(quán)重占比×(年質(zhì)保金/所供膜池格數(shù))。
5.3 廣東B水廠運行考核要求總結(jié)
進水為活性炭吸附池出水，同時需考慮各種超越工況，包括沉淀池出水、砂濾池出水直接進膜池。進水水溫一般在7～35 ℃，極端水溫<7 ℃；運行成本、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 ℃)30 d。砂濾池和炭濾池出水濁度≤1 NTU，沉淀池出水濁度≤3 NTU，極端情況下≤5 NTU。
膜堆物理清洗周期：≥45 min；膜堆1次物理清洗全程操作耗時：≤5 min；滿負荷運行時允許同時處于未過濾膜堆的最大數(shù)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：≥3 d；膜堆維護性化學清洗(CEB)歷時：≤30 min；膜堆恢復性化學清洗(CIP)周期：≥120 d；膜堆恢復性化學清洗(CIP)歷時：≤240 min。
自系統(tǒng)驗收之日起，第一年內(nèi)膜系統(tǒng)運行平均跨膜壓差不應大于5 m，質(zhì)保期內(nèi)超濾膜系統(tǒng)運行最大跨膜壓差不應大于12 m。質(zhì)保期內(nèi)在保證膜通量不變情況下，跨膜壓差值升高不應超過1倍(較正常運行后1年內(nèi)平均跨膜壓差值)或5 m。單個膜組件年斷絲率小于1‰，在整個生命周期中斷絲率小于5‰。質(zhì)保期內(nèi)由于投標人產(chǎn)品質(zhì)量造成膜通量減小5%，投標人應當免費維修或更換。在質(zhì)保期內(nèi)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(jié)
(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，影響了水廠今后的安全生產(chǎn)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(jù)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是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(jù)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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