适度脱盐循环水回用处理方案.docx
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适度脱盐循环水回用处理方案
**********************循环水处理回用项目
方案书
（200m3/h）
***********
2009-10-16
项目概述
***********厂内现有部分循环水排污水。
为了节约用水，减少排放，实现水资源再利用，公司拟对厂内的上述各系统循环水排污水进行处理后回用于厂内循环水系统作为补水，代替新鲜水的使用。
设计处理水量为200m3/h。
一．设计基础
1.水质情况
1.1水质指标
项目
单位
水量
m³/h
pH
电导率
uS/cm
总硬度
（以CaCO3计）
mg/L
总碱度
（以CaCO3计）
mg/L
氯离子
mg/L
注：
混合污水水质即为经计算后原水水质指标。
1.2水质分析
由以上数据表可以看出，将几股循环水排污水及浓水混合后，其水质的主要问题是电导率、总硬度、总碱度较高，需要进行降低去除处理。
而对于水中含盐量的降低去除则必然涉及到膜法除盐技术，而膜脱盐设备对于进水水质有一定的要求标准，从上述水质表分析，其水质总硬度、总碱度等指标较高，均超过膜脱盐设备的进水要求，原水的结垢性较强，易在膜过滤过程中形成垢类物质沉积在膜表面，影响膜的正常运行。
所以必需对原水进行预处理，降低水质的总硬度、总碱度等指标，使处理出水达到膜脱盐设备的进水要求，才能进入脱盐设备进行脱盐处理。
本方案设计工艺分为两部分，一部分是预处理，一部分是脱盐处理。
预处理主要用于降低水中的总硬度、总碱度等，脱盐处理主要用于降低水中的含盐量。
2．设计水量
设计处理水量为：
200m3/h。
二．技术工艺说明
1．技术工艺确定
1.1技术工艺确定
根据污水水质分析，处理工艺确定为“预处理+脱盐”。
其中预处理工艺需要降低水中总硬度、总碱度等，使出水水质满足膜脱盐设备的进水要求。
对于水中的上述指标，均可通过“三法净水”处理技术进行有效降低去除，同时还可以进一步去除污水中的浊度、悬浮物等颗粒杂质。
由于处理出水作为循环水系统的补水，对于水质的含盐量要求并不高（新鲜水补水电导450-500uS/cm），而且随着回用设备的投运，循环水系统的含盐量逐渐降低，水质将逐渐改善，所以选择适度脱盐设备进行脱盐处理，即JR-EDR电渗析脱盐设备。
同时，JR-EDR电渗析脱盐设备具有运行成本低、膜抗污染性较强的特点，更适宜应用于污水回用处理。
设计技术工艺为：
“三法净水”一体化设备＋JR-EDR电渗析脱盐设备。
1.2工艺流程框图
2．技术工艺说明
2.1工艺流程说明
设进水调节池一座，各股原水进入调节池均质混合，再由进水增压泵增压进入“三法净水”一体化设备，设备为钢结构一体化形式，分为电絮凝反应池、斜板沉淀池和多介质过滤池三个部分。
在电絮凝反应池内放置电极板加电，在电场作用下，产生高活性吸附基团，吸附水中的胶体颗粒、悬浮物、非溶解性有机物（COD）、重金属离子、SiO2胶体等杂质，形成较大的絮凝体结构从水中析出。
在整个处理过程中始终存在电场作用、絮凝作用、吸附架桥作用和网捕卷扫作用等。
同时，利用调节反应池的pH值，使水中的钙镁离子以不溶态化合物析出，再被电解析出的高效吸附基团吸附，形成较大絮体团，从而去除水中的硬度。
经反应池处理后水进入一体化装置的沉淀池中，沉淀池利用浅层沉淀原理设计采用高效斜板沉淀池的形式，反应形成的絮凝体经沉淀池的沉淀，大部分沉淀下来，剩余的少量细小絮体进入高效过滤池中。
高效滤池中经多介质滤料过滤（石英砂、无烟煤）滤除水中剩余细小絮体、悬浮物、泥沙、铁锈、大颗粒物等机械杂质，以保证出水的浊度。
过滤池运行一段时间即需要反冲洗，为了提高水的回收利用率，反冲洗用水为二级电渗析脱盐设备产生的浓盐水池水，反冲洗排放水直接排入厂内污水管线。
因反应、沉淀和过滤采用了***********公司的专利技术“三法净水”技术，与传统的混凝过滤技术有很大的不同，它不仅能去除水中的浊度、悬浮物，而且能去除大部分硬度、碱度、胶体、重金属离子、COD等，从而为后续的JR-EDR脱盐设备提供较好的进水条件。
在“三法净水”一体化设备正下方设一污泥池，反应池和沉淀池下设排泥斗，定时排放泥斗内污水至污泥池，在污泥池内沉降后上清液排入厂内污水管线，下部污泥干化后定期人工清理（约2—3个月一次）外运填埋。
经“三法净水”处理后的出水进入滤后水池，经杀菌消毒后，增压进入保安过滤器过滤（5μm），以防止颗粒物质对电渗析设备膜片的影响。
保安过滤器出水即进入JR－EDR电渗析脱盐设备进行脱盐。
脱盐设备设计为两级，其中一级脱盐设备的淡水进入成品水池，浓水进入二级脱盐设备；二级脱盐设备产生的淡水进入成品水池，其浓水排入二级浓水池，用于一体化过滤池反冲洗用水，剩余浓水达标排放。
成品水池水经泵增压回用于厂内循环水系统。
系统内各控制点由PLC（可编程控制器）控制，以实现整个系统的全自动运行。
PLC根据工艺程序需要控制阀门的开启、关闭；根据液位的高低控制各泵的启停；压力和液位的高低有预警；出现故障无人处理时，PLC可实现自动顺序关闭所有电动阀门、泵、脱盐设备，直至切断电源。
2.2工艺设备说明
2.2.1“三法净水”一体化设备
“三法净水”技术原理
a．电活性絮凝法
在电絮凝反应池内放置可溶性电极板，采用金属铁或铝及合金材料作为电极，通过对极板加电，使极板电解消耗析出Fe3+或Al3+进入水中，与水中溶解的OH-结合生成Fe（OH）3或Al（OH）3以及其它单核羟基配合物、多核羟基配合物和聚合物等，形成的配合物作为一种高活性的吸附基团，有着极强的吸附性，再利用吸附架桥作用和网捕卷扫作用吸附水中的胶体颗粒、悬浮物、高分子有机物等杂质共同沉降。
再利用调节水质的pH值，使水中的钙镁离子形成不溶化合物，被电解产生的高活性吸附基团吸附去除。
通过电活性絮凝作用，可以有效降低水中的总硬度、总碱度、浊度、悬浮物、COD、胶体、重金属离子等。
b．电气浮氧化法
在电絮凝反应池内放置惰性电极板，通过对极板加电在电场作用下，水分子离解产生H+和OH-并发生定向迁移，在阴阳两极分别生成H2和O2。
反应产生的H2和O2是非常微小的气泡，其直径仅为几微米～几十微米，它们可以作为非常良好的载体携带水中的颗粒杂质、油等共同上浮至反应池表面，从而具有高效的气浮作用。
同时，在阳极板表面发生反应生成的[OH]，这种自由基状态的[OH]有着极强的氧化作用，可以氧化分解水中部分有机物，从而能够协同絮凝作用进一步降低水中的COD含量。
c．沉淀过滤法
电絮凝反应池电解产生的大量絮体进入斜板沉淀池进行沉淀分离，沉淀池上清液出水进入多介质过滤池，进一步滤除水中的悬浮物及胶体颗粒等杂质。
“三法净水”一体化设备参数
设备材质：
钢结构
设备处理量：
200t/h
设备尺寸：
12.0m×15.5m×5.0m
设备组成：
电絮凝反应池、斜管沉淀池、多介质过滤池
设备排污：
2次/天
设备滤池反洗频率：
3次/天
设备滤池反洗方式：
空气反洗5min/次，水反洗3min/次
2.2.2JR-EDR脱盐设备
JR-EDR技术原理
在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，即阳膜只允许阳离子通过阻止阴离子通过，而阴膜只允许阴离子通过阻止阳离子通过，把带电组分和非带电组分进行分离。
阳膜和阴膜交替排列在正负两个电极之间，相邻的两种膜用隔板隔开，水在隔板间流动，通过加电使水中阴阳离子在电场作用下分别向正负两极迁移，由于离子交换膜的选择透过性，从而在隔板层间形成浓水室和淡水室，实现了水与盐的分离。
JR-EDR脱盐设备特点
采用新型半导体复合材料作为电极，抗腐蚀性强，电极使用寿命长久，并且设计采用大孔径中性半透膜，具有较强的耐氧化、耐酸碱、抗腐蚀、抗水解的能力，不易堵塞，抗污染性强，膜的使用寿命长久。
而且由于采用了频繁倒极的运行方式，有效解决了电渗析设备浓差极化的问题，设备自动化程度高，运行更加稳定可靠。
JR-EDR设备具有进水水质要求宽泛、膜抗污染性强、运行成本低（吨水耗电不足1度）、设计系统水回收率高（约75%）、脱盐效果稳定、无需阻垢剂还原剂等特点。
JR-EDR脱盐设备参数
膜材质：
聚乙烯异相复合膜
脱盐率：
设计系统脱盐率为70％以上，出水水质达到设计要求，满足循环水补水标准。
水回收率：
进水198m3/h，处理出水148.5m3/h，水回收率=75%。
运行成本：
<0.6元/吨水
JR-EDR电渗析脱盐设备与RO设备比较
在污水处理领域，由于污水水质较差且组成成份较为复杂的特点，反渗透膜抗污染性能较差、进水要求苛刻、运行稳定性较差、膜易损坏、投资及运行成本偏高等问题就比较明显的凸显出来。
尤其是在进水硬度较高的水质，由于RO膜浓缩过程中，其浓水侧浓缩倍数较高，非常容易达到过饱和结晶态，使垢类物质沉积析出，即使投加阻垢剂也较难稳定控制。
作为循环水系统的用水要求，对于水质含盐量的要求并不是非常高，只需要接近新鲜水的补水即可，反渗透技术将水中的盐份脱除98%以得到接近于“纯水”是完全没有必要的，而且反渗透的出水略呈酸性，作为循环水系统的补水是具有一定的腐蚀性的，不宜直接补入循环水系统，同时大量脱除盐分也使得处理吨水的运行成本升高，经济性较差。
所以，在污水脱盐处理回用循环水系统时，需要的是一种适度脱盐技术和一种具有更好的抗污染的膜材质的脱盐设备。
JR-EDR电渗析技术恰好具有这两种特点，在污水处理领域，具有明显的优势。
JR-EDR电渗析技术的脱盐率一般在70%—80%，可以满足循环系统的补水要求。
同时，JR-EDR频繁倒极式电渗析技术采用的离子交换膜具有更好的抗污染性能，其对于进水水质的要求较反渗透技术宽泛，无需繁琐的多级预处理流程，在设备运行稳定的同时大大节省了投资。
电渗析技术在处理污水时，其电耗较低，无需使用高压泵，具有更为经济的运行成本。
JR－EDR电渗析设备与RO设备相比较如下表：
JR－EDR设备
RO设备
膜材质
聚乙烯异相离子交换膜
芳香聚酰胺（PA）
脱盐率
70%—80%
98%以上
水回收率
75%
60%—70%（UF损失10%）
抗污染性
较好
化学清洗后膜性能恢复能力强，
较差
膜污染后不易清洗恢复
对进水水质要求
要求较宽泛
要求十分严格
对预处理的要求
较低，预处理流程短，常规预处理流程即可达到要求
较高，预处理流程长，常需与超滤设备连用
运行压力
较低
进水压力0.1—0.2Mpa
较高
一般大于1MPa
耗电量
0.6—0.8度/吨水
>2度/吨水
药剂
酸、杀菌剂
絮凝剂、阻垢剂、还原剂、杀菌剂、酸
直接运行成本
电费＋药剂费<0.6元/吨水
电费＋药剂费>2元/吨水
膜更换成本
较低
更换费用为RO膜的1/3-1/2
较高
3．设计出水水质
项目
单位
混合污水
一体化出水
电渗析出水
水量
m³/h
200
198
148.5
pH
8.6
6.5—7.5
6.5—7.5
电导率
uS/cm
1560
——
<450
总硬度
（以CaCO3计）
mg/L
1049
<400
<120
总碱度
（以CaCO3计）
mg/L
675
<200
<50
氯离子
mg/L
21
——
<6
三、设备及设备占地说明
1.主体设备清单
200m3/h
序号
名称
数量
单位
一
一体化装置
1
一体化设备本体
1
台
12m×15.5m×5.0m，钢结构，斜管，滤料
2
电絮凝反应器组件
4
组
Fe（Al）;1.2m×1.2m×2.0m;
3
曝气系统
2
套
4
设备配套管线
1
套
二
脱盐系统
1
精滤器
8
台
5μ;40T/H;Ф600×1800
2
电渗析
8
台
产水20m3/h;脱盐率:
75%;三级三段；
3
操作屏
8
台
4
倒极装置
2
套
三
pH调节系统
加碱系统
1
计量泵
2
台
2
碱罐
1
台
加酸系统
台
1
计量泵
2
台
2
酸混合器
1
台
3
酸罐
1
台
4
酸洗箱
1
台
四
电气
1
动力柜
1
台
2
泵柜
2
台
3
变频柜
1
台
4
电极电源柜
2
台
5
一级整流柜
3
台
6
二级整流柜
1
台
五
仪表
1
总进水流量计
2
台
2
反应池PH计
2
台
3
滤后水池池PH计
1
台
4
一级浓水PH计
1
台
5
二级浓水PH计
1
台
6
滤后水池液位计
1
台
7
浓水池液位计
1
台
8
成品水池液位计
1
台
9
碱罐液位计
1
台
10
酸罐液位计
1
台
11
一级压力传感器
1
台
12
二级压力传感器
1
台
13
一级出水电导仪
1
台
14
二级出水电导仪
1
台
六
自控系统
1
PLC控制柜
1
台
西门子S7-300；1000×600×2200
2
监控机
1
台
3
组态软件
1
台
4
药控箱
1
台
七
通用设备
1
反冲洗泵
1
台
Q=400T/H;20M;30KW
2
一级增压泵
2
台
Q=200T/H;32M;30KW
3
二级增压泵
2
台
Q=120T/H;30M;18.5KW
4
成品泵
2
台
Q=160T/H;34M;30KW
5
酸洗泵
2
台
Q=20T/H;26M;3KW
6
总进水泵
2
台
Q=200T/H;20M;18.5KW
八
气动蝶阀
1
总进水阀
2
台
2
曝气阀
1
台
3
反应池排污阀
4
台
4
沉淀池排污阀
12
台
5
滤池出水阀
4
台
6
反冲进气阀
4
台
7
反冲进水阀
4
台
8
反冲出水阀
4
台
9
一级电渗析倒极阀
4
台
10
二级电渗析倒极阀
4
台
11
酸洗系统阀门
12
台
2.设备占地面积
设备总占地面积约500m2。
其中主要包括：
一体化设备：
宽×长×高＝12.0m×15.5m×5.0m。
设备结构为钢结构，放置在室外。
占地200m2。
设备间：
宽×长×高＝12.0m×24.0m×4.5m。
轻钢结构，占地300m2。
土建构筑物：
滤后水池：
150m3。
设备间正下方。
一级浓水池：
100m3。
设备间正下方。
二级浓水池：
100m3。
设备间正下方。
成品水池：
150m3。
设备间正下方。
进水调节池：
100m3。
设备间正下方。
污泥池：
180m3。
一体化设备正下方。
3．公用工程
（1）电
总装机容量：
285kw，运行容量：
158kw
（2）气
仪表风：
设备各气动阀门用，用量<1m3/h
非净化风（空气）：
一体化设备反应池曝气及滤池反洗用，用量约100m3/h
四、设备投资及运行成本
1．设备投资估算
建设投资估算表单位：
万元（RMB）
序号
工程或项目名称
200m3/h
1
土建工程（含暖通、消防、配电及仪表）
2
安装工程（含设备、管路、配电及仪表）
3
设备造价（设备表内所列设备）
750
4
设计费、监理费、不可预见费
5
工程造价
2．运行成本分析
设备投入运行后，处理吨水运行成本如下：
项目
运行费用（元/吨水）
电耗
0.40
30%液碱
0.24
30%盐酸
0.08
氯锭（消毒）
0.01
极板消耗
0.01
精滤器滤芯
0.01
合计吨水
0.75
注：
1.本套设备为自动化运行方式，只增加巡检点，不增加人员定额。
2.设备投入运行后，其中“三法净水”一体化设备电极板为消耗品，约每年更换一次。
3.JR-EDR脱盐设备膜约可使用3—5年，精滤器滤芯约6个月更换一次。
4.电费按0.5元/度计算，30%液碱按600元/吨计算，30%盐酸按600元/吨计算。
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