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epack绿色脱盐技术大学毕业设计论文

E-pack绿色脱盐技术

xxxxxxxx环境工程技术有限公司

2011年12月

一、公司简介

二、膜技术给中国带来了什么

膜技术给中国带来了什么

（2007年8月）

近几年，膜技术在中国的推广应用，像飓风，一时间席卷全国，势不可挡！

根据国家发改委2006年8月关于“膜分离技术及其在水资源再利用应用的发展战略研究报告”提供的数据，国内反渗透膜市场1996年～2005年十年间，规模扩大了13倍，累计引进国外RO膜元件的水处理能力约为1000万m3/d。

可是，目前国内RO膜元件市场几乎被美国陶氏化学公司和海德能公司两家公司所垄断。

引进国外膜元件占国内膜市场的98％。

2006年增长了30％以上，预计2007年仍将有30％的幅度增长。

即2007年累计引进国外RO膜元件的水处理能力约为1938万m3/d。

目前，反渗透技术“RO+MB”是我国企业应用最广泛的一种工艺，根据我们在全国数百家用户调研的情况看：

脱盐水的成品水率仅在55～60％，40％以上的废水仅有很小一部分用于喷洒煤厂或做它用，大部分还是排掉的。

据此推算，2007年膜技术的制水能力将达到1938万m3/d。

如果每年制水天数按330天来计算的话，则每年由此产生的废水达1938万m3/d×330d×40％＝25.58亿m3。

约占全国工业废水总排量的5.5％。

25.58亿m3，这数字令人触目惊心！

2007年4月27日，国务院总理温家宝在“全国节能减排电视电话会议”上指出：

2007年，是完成国家“十一五”规划节能减排目标任务的关键年。

中国政府采取一系列措施，“铁腕”推动节能减排。

同时，胡锦涛总书记提出的两个“最大”彰显了中央节能减排决心！

《‘十一五’节水型社会建设规划纲要》确定了到2010年单位GDP用水量比2005年降低20％以上的目标。

对高能耗、高成本、低效率、非环保的不合理技术设置准入门槛。

一提到离子交换，很多人就会想到了酸、碱，就认为它会对环境带来污染。

这是一个特别片面的误解！

今天，我们的E-pack脱盐水技术采用专用软件进行系统设计，阴阳床可实现等当量再生，完全可以使树脂再生时的酸、碱废水自中和，成份为中性无机盐类，实现PH值8左右，达到了国家PH6~9的环保排放要求，是一个环保节能节水型的好技术。

酸和碱，不仅不会给我们的环境带来污染，而且，一个年产量10万t/a规模的氯碱（生产酸碱的企业）企业，可以给我们国家创造1.5亿的利润。

根据国家发改委2006年8月关于“膜分离技术的发展战略研究报告”提供的数据，膜技术在中国的推广应用每年可为国家减少酸、碱用量1000万吨。

由此，我们可以推算，国外先进的膜技术在中国的推广应用，给我们国家，给我们的民族企业带来的是失去了一百亿元利税的机会！

还有十几万人的就业机会！

国外先进的膜技术在中国的推广应用，使我国用于脱盐水的离子交换树脂产量减少了90％，给我们国家，给我们的民族企业带来了什么呢？

带来的是失去了十几个亿元的税收，几万人的就业的机会！

众所周知，膜技术的投资成本较高，是离子交换工艺的两倍，甚至更高；根据我们在数百家企业水处理系统的调研情况看，多半企业的运行成本比离子交换工艺还高的多。

尤其是采用自来水、水库水、地表水的企业，随着我国水价的不断攀升，很多城市水价已到5.0元/吨以上，今年三月一日，天津工业用水水价已上升到6.2元/吨。

而且，膜法脱盐水系统，即超滤UF＋1＃反渗透RO＋2＃反渗透RO＋电去离子技术EDI，成品水率仅有50～55％，45%以上宝贵的淡水资源变成了废水被无奈地排掉。

节水、节能、环保，已成为我们国家，我们企业创新发展的主旋律。

然而，我们很多很多的企业往往忽视技术经济对比分析，选择了高排放、高能耗、非环保的不合理工艺，造成了水资源大量的浪费。

现在，已有很多的企业，开始心疼这45%宝贵的淡水资源变成了废水，无奈再投资增加一套反渗透装置将其产出的浓废水回收，即使这样仍有接近20％左右的浓水白白排掉。

为了节省宝贵的水资源，我们的企业采用这种“污染——排放——回收”的“循环经济”工艺，这也算是一种无奈的选择吧！

（而E-pack脱盐水技术则不同，系统成品水率在95％以上，水耗仅为3~5％，是一个节水、节能、环保型的好技术。

）

2006年9月，在xxxx召开的第五届世界水务大会上，来自世界上许多国家的专家学者，对世界淡水资源的现状及未来表示了极大的忧虑：

当前，全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中，26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。

预计到2025年，全世界将有30亿人口缺水，涉及的国家和地区达40多个。

这就是说，在21世纪，全世界面临着一个共同的课题，就是水资源短缺的挑战。

在我国，一个人均淡水资源占有率还不足世界人均水平的1/4的缺水大国，为了所谓的“环保”，以这种沉重的代价：

——以极其匮乏的淡水资源为代价！

——以昂贵的投资，加之居高不下的运行成本为代价！

——以我们民族的企业失去一百多个亿的利润为代价！

——以失去了二十多万人就业的机会为代价！

到目前，我国工业企业采用的反渗透膜有几家是国产的呢？

不足2%！

少的是那么的可怜。

几乎被国外公司所垄断！

我们98%的膜工程公司，选用的脱盐水的膜元件98％以上的是国外的，他们拼命地为自己的公司创利润，同时，也在为外国人赚钱！

这样既耗费了国家大量的财力，又严重制约了民族企业的发展，让自己国家的企业付出了昂贵的投资成本，加之居高不下的运行成本，使我们民族的企业失去了一百多个亿的利润！

那么，谁是最大的受益者呢？

外国人！

我们的企业家，我们的工程公司，我们每一个中国人扪心自问：

以损害了国家的民族的利益为代价，这种沉重的代价，值吗？

！

三、E-pack绿色脱盐水技术介绍

E-pack脱盐水技术，我公司与我国著名学府清华大学科研人员的通力合作，打造出当今世界上技术领先、环保节能的水处理工艺——E-pack绿色脱盐技术。

被媒体称为“当今世界上，水处理技术的一次革命性的创新！

”

1、E-pack技术在国内的应用

10年来，E-pack技术在上海氯碱化工股份公司3×150m3/h工业用水、重庆紫光化工公司2×100m3/h电站锅炉及工艺用除盐水、山东兖矿鲁南化肥厂一期400m3/h、二期260m3/h、三期260m3/h电站锅炉及工艺用除盐水、山东华聚能源公司一期80m3/h、二期80m3/h、三期80m3/h电站锅炉给水、河南平顶山神马氯碱一期200m3/h、二期200m3/h工艺用水，驻马店骏马化工一期2×200m3/h、二期2×200m3/h电站锅炉给水，陕西榆林能化3×150m3/h电站锅炉给水，山东齐鲁味精集团热电厂2×120m3/h电站锅炉给水，烟台万华集团氯碱厂2×80m3/h工艺用除盐水，兖矿国际焦化有限公司一期2×200m3/h、二期200m3/h除盐水系统、山东金虹钛白化工有限公司220m3/h除盐水、新能凤凰（滕州）有限公司350m3/h一级除盐水和1000m3/h二级除盐水等数十项除盐水系统中得到了广泛应用。

经济效益和社会效益显著。

典型案例

山东金虹钛白化工公司，原脱盐水系统分别采用100、150m3/h两套“多介质过滤器+反渗透+混床”技术，2006年10月采用E-pack绿色脱盐工艺对其进行改造，原水电导率917µS/cm，出水电导率0.5～2.0µS/cm，酸耗1.239kg/t水，碱耗0.539kg/t水，水耗仅有4.2％。

与原反渗透技术相比制水成本降低了30%，各项产水指标均超过了设计要求。

兖矿鲁南化肥厂400m3/h除盐水系统，采用E-pack工艺，出水水质：

电导率0.4～1.0µS/cm，SiO20.0～20µg/L。

酸碱耗：

31％HCl0.6kg/t水，32％NaOH0.40kg/t水，水耗3.5％左右，电耗0.38kwh/t水，周期制水量5400m3。

二期260m3/h除盐水、三期260m3/h除盐水改造工程也于2007年2010年相继完成。

《中氮肥》杂志2006年第6期，兖矿鲁南化肥厂对该技术的运行情况进行了详细介绍。

兖矿东滩电厂原除盐水系统，采用“4阳4阴”传统固定床离子交换技术，原水电导率1420.0～1960µS/cm，制水周期3~5小时，劳动强度非常大。

2005年5月采用E-pack技术对原传统工艺进行改造，制水周期为8~12小时，劳动强度大大减轻。

出水电导率0.5～2.0µS/cm，SiO2＜50µg/L，制水成本降低了70％。

二期、三期除盐水改造工程也于2007年2008年相继完成。

烟台万华集团氯碱厂80m3/h除盐水系统，系统于2002年3月投入运行，运行九年来，出水水质：

电导率＜0.8µS/cm，最小值0.1µS/cm；SiO2＜20µg/L，最小值0.0µg/L。

采用一级除盐工艺，达到了二级除盐的标准。

（美国、韩国等国内外公司数十家企业到烟台万华集团氯碱厂。

）

河南骏化股份有限公司一期2×200m3/h、二期2×200m3/h电站锅炉给水改造系统，该系统分别于2008年3月、2009年3月投入运行，电导率0.2～0.8µS/cm、SiO20.0～20µg/L、酸碱水耗降低了70％以上，周期制水量设计为7200m3，实际周期制水能力超过了10000m3，且各项产水指标远远超出了设计要求。

河南神马氯碱股份有限公司，200m3/h预处理＋除盐水改造系统，2008年5月投入运行，电导率0.2～0.5µS/cm、SiO20.0～20µg/L、酸碱水耗降低了60％、周期制水量设计为4800m3，实际周期制水量达到了6000~6500m3左右，各项产水指标远远超出了设计要求。

2新型E-pack绿色脱盐技术特点

2.1设备简单、结构紧凑

与固定床相比，满足相同水量情况下，床体可减小，节省空间，且布水均匀，压降低；结构简单，4个主控阀门，易操作。

2.2最低的成本

投资费用树脂均一性好，交换容量大，强度高，不易破碎，使用寿命长。

运行费用再生效率高，再生剂比耗低，废液排放量少，逆流运行冲洗用水量小，运行费用比固定床工艺减少30～50％。

2.3杰出的出水水质

最佳出水电导率0.1～2.0μs/cm，

最佳出水含硅量≤20μg/L。

2.4与树脂均一性好完美的组合

树脂均一性好，装填量大，数量多，制水周期长。

运行流速高，一般在30～50m/h，产水量大。

3E-pack树脂特性

3.1粒径均一性好

树脂均一性好，且树脂内部网孔通道更加均化，物理、化学性能更加优良。

3.2更高的交换容量

树脂工作交换容量大，在全再生条件下，以穿透100PPb的Na+为泄漏点，与传统的001×7＃普通阳树脂相比，周期制水量可提高20％以上。

3.3更高的强度，树脂使用寿命长，是国产普通树脂的2.0~3.0倍

E-pack树脂强度高，不易破碎，具有性能卓越的机械强度，良好的抗渗透冲击性能；树脂间隙一致，设备压降小，故障率大大降低。

3.4更低的水耗

E-pack树脂均一性好，且内部网孔均化，因此，再生剂扩散时间短，再生剂用量少，水耗降低50~80％。

3.5有良好的流体力学特性，压降低，不易产生偏流

3.6淋洗水量更少

3、工艺特点与经济性分析

目前，常用的工业给水脱盐技术有三种：

传统离子交换树脂脱盐、膜法脱盐和E-pack绿色脱盐技术。

3.1工艺特点分析

现将E-pack绿色脱盐技术，与传统离子交换脱盐和膜法脱盐技术的工艺特点分析如下：

三种工艺的工艺特点分析

项目

传统离子交换脱盐技术

膜法脱盐技术

E-pack绿色脱盐技术

适用范围

进水电导≤700µS/cm

水温5～40（℃）

浊度＜2NTU

污染指数（无要求）

pH值（无要求）

CODMn＜2mg/L

游离氯（Cl2）＜0.1mg/L

含铁量（Fe）＜0.3mg/L

进水电导≥1800μS/cm（较经济）

水温25（℃）

浊度＜2NTU

污染指数＜5

pH值3～11

CODMn＜3mg/L

游离氯（Cl2）≈0.0mg/L

含铁量（Fe）＜0.05mg/L

进水电导≤1800μS/cm

水温5～40（℃）

浊度＜2NTU

污染指数（无要求）

pH值（无要求）

CODMn＜5mg/L

游离氯（Cl2）＜0.2mg/L

含铁量（Fe）＜0.3mg/L

一级除盐出水水质

电导率3~10µS/cm

SiO2≤100µg/L

第一年除盐率98%，正常除盐率为95%以上，出水电导率随原水水质变化波动较大

电导率0.1～0.8μS/cm

SiO2≤20μg/L

二级除盐出水水质

电导率≤0.2μS/cm

SiO2≤20µg/L

电导率≤0.2μS/cm

SiO2≤20μg/L

E-pack绿色脱盐技术，一级除盐接近二级除盐标准

水耗

15～25%

40～50%

2.5%

设备

1、设备和配套管道、阀门数量多

2、操作复杂，劳动强度大

3、设备多，占地面积大，土建投资高

1、对进水要求高，预处理设备数量多

2、系统投资大

3、运行成本高

4、成品水率低，只有55~60%，水资源浪费严重

5、膜元件需三个月定期清洗

6、膜法脱盐，酸碱耗量低

7、操作简单，劳动强度低

1、设备结构优化，4个主控阀门

2、操作简单，制水周期长，操作劳动强度低

3、单体设备制水量大，系统配置设备少，占地面积小，土建投资少

预处理

系统

1、一般采用多介质过滤器，流速低，制水量小

2、过滤精度低

3、反洗水耗大，周期短

4、设备多，土建投资大

1、采用“加药装置+叠片过滤器+超滤”，系统庞大，设备多，占地面积大，投资费用高

2、要求过滤精度高

3、原水需加药絮凝、阻垢

4、需蒸汽加热25℃浪费资源

5、水耗大，运行费用高

1、纤维纳米过滤器，流速高，制水量大，周期长

2、过滤精度高

3、反洗水耗低,，0.5~1%

4、设备少，投资省，大大节省运行费用

膜与树脂

1、国产树脂工交小

2、强度小，易破碎

3、使用寿命3年左右

1、原水预处理不好易致膜污堵2、CaSO4易使膜结垢

3、对NaCl、CO2等去除率很低

4、膜寿命一般为2.5～3年

5、原水温度对产水率影响较大

1、E-pack专用树脂，工作交换容量大

2、交联度高，不易破碎

3、使用寿命一般6～8年

水温影响

离子交换树脂对水温变化影响较小

原水温度变化对膜影响甚大，5~25℃温差，制水量减少51%。

即25℃时160m³/h的制水能力，5℃时只有78m³/h

1、E-pack专用树脂对原水温度变化影响甚小

2、5~25℃温差，制水能力减少4%

药剂

无

原水必须投加絮凝剂、阻垢剂、杀菌剂、还原剂等

无

酸碱

1、设备结构缺陷，布水不均，易偏流，酸碱不能充分再生，效率低

2、单耗高

酸、碱耗量低

1、设备结构优化，布水均匀，无偏流，酸碱再生充分，再生效率高

2、单耗低

环保

再生废液呈酸性，需加碱调节pH，增加成本

再生废液呈酸性，需加碱调节pH，增加成本

再生废液呈中性，pH8左右,符合国家环保排放标准

两倍制水能力

两个系列，可同时产水分别再生方式来增加制水能力。

系统最大制水量320m³/h

1、本系统最大制水能力只有160m³/h；

2、如生产需要增加制水能力，只有再投资增加设备。

两系列同时产水分别再生制水能力可达320m³/h，如线性流速为41m/h,制水能力可达2×200m³/h。

以重庆与德国巴斯夫MDI一体化项目为例：

3.2经济性分析

膜法脱盐技术如“多介质过滤器+超滤+一级反渗透+二级反渗透+混床”脱盐工艺，其制水成本为5.3元/吨水；而采用E-pack绿色脱盐技术，其制水成本为1.1元/吨水。

膜法脱盐与E-pack脱盐技术经济性分析

项目

膜法脱盐工艺

E-pack绿色脱盐工艺

主要设备

换热器（2台）

盘式过滤器（6套）

多介质过滤器Φ3200（30台）

超滤（200m³/h6台）

保安过滤器（6套）

一级反渗透（200m³/h6台）

保安过滤器（6套）

二级反渗透（200m³/h6台）

脱碳器Φ2200（6台）

混床Φ2000（200m³/h6台）

加药装置（8套）

反渗透清洗装置（2套）

原水箱（2台）

脱盐水箱（2台）

超滤水箱（1台）

浓水箱（2台）

一级RO产水箱（1台）

二级RO产水箱（1台）

纤维纳米过滤器Φ2500（7台）

E-pack阳床Φ2500（7台）

脱碳器Φ2000（7台）

E-pack阴床Φ2500（7台）

E-pack精制床Φ2500（7台）

树脂清洗塔Φ2200（2台）

原水箱（2台）

脱盐水箱（2台）

设备数量

129台

41台

占地面积

4000m2

2000m2

设计制水能力

正常制水能力1200m³/h

正常制水能力1200m³/h

实际制水能力

平均制水能力1080m³/h

正常制水能力1200m³/h

出水电导率

0.3µS/cm

0.1~0.3µS/cm

再生（冲洗）水耗

25%

0.75

2.5%

0.04元/m3

排污费

25%

0.20

2.5%

0.00元/m3

电耗

2.5

1.50

0.40kW·h/m3

0.24元/m3

酸耗（31%HCl）

0.2

0.10

0.60kg/m3

0.3元/m3

碱耗（32%NaOH）（32%NaOH）

0.2

0.12

0.40kg/m3

0.24元/m3

蒸汽成本

1.15

/

/

药剂

0.65

/

/

膜（滤芯）折旧

0.37

/

/

厂房设备折旧

0.40

0.20元/m3

树脂

/

0.06

0.09元/m3

吨水运行成本

5.3元/m3

1.11元/m3

年运行成本

5.3×1200×8000=5088.0万元

1.1×1200×8000=1065.6万元

说明：

1、E-pack脱盐系统根据贵公司提供的原水水质设计；

2、膜法脱盐和E-pack脱盐成本中均不含原水成本、管理成本、维修成本、人工成本；

3、原水水价1.0元/m³，再生水价1.6元/m³，排污费0.8元/m³；

4、31%盐酸500元/吨、32%离子膜碱600元/吨、电价0.6元/kW·h；

5、年运行时间以8000小时计。

由以上经济性分析可以看出：

E-pack绿色脱盐技术与膜法脱盐技术相比，具有非常明显的技术优势和突出的成本优势。

1、成本低

E-pack绿色脱盐技术，吨水运行成本1.11元/m3，年运行成本为1065.6万元；

膜法脱盐技术，吨水生产成本5.30元/m3，年运行成本为5088.0万元，远远高于E-pack绿色脱盐技术，故选用膜法脱盐既不合理，也不经济！

（每年可节省运行成本：

5088.0—1065.6=4022.4万元）

2、能耗低

E-pack绿色脱盐技术运行电耗低，只有膜法脱盐技术电耗的1/4~1/5；吨水电耗仅为0.40kW·h/m³。

膜法脱盐技术，吨水电耗为2.5kW·h/m³，而且，采用膜法脱盐技术，每年耗用大量的蒸汽。

原水温度从15℃增加到25℃，10℃温差每年消耗蒸汽至少12.0万吨，如蒸汽成本120元/吨，吨水费用将达1.5元，仅此一项，与E-pack绿色脱盐技术的总成本相当。

一般蒸汽成本在1.5~2.0元/吨水。

3、排污低

E-pack绿色脱盐技术，系统总水耗仅为2.5%；

膜法脱盐技术，系统水耗高达40~50.0%，为了节省水资源，采用二级反渗透将一级反渗透浓水回收利用，但是，二级反渗透浓水（10%），加上混床再生废液（3%），以及超滤浓水（10%），仍有25%的浓水白白排掉，即每年约有300万m³左右水资源无奈排放。

超滤UF回收率一般85~90%，按90.0%计算，反渗透RO回收率65~73%，按70.0%计算，混床再生水耗按3%，其它反洗等水耗2%计算。

原水水量=1200÷0.97÷0.9÷0.9÷0.98=1558.47m³

系统回收率：

1200÷1558.47m³=76.99%

而E-pack绿色脱盐技术，系统水资源利用率高达97.5%。

4、投资低

由工艺特点分析可以看出，采用膜法脱盐技术，设备129台，数量多，占地面积大，不仅设备投资大，而且土建厂房投资较大，至少4000m2。

而采用E-pack绿色脱盐技术，设备41台，数量少，占地面积小，投资相对较小，0.713年可以收回设备投资。

5、环保

E-pack绿色脱盐技术，可实现等当量再生，再生时酸碱废液自中和（pH8左右），无需再加酸碱调节，节省酸碱，符合国家“节能、减排、环保”要求；

而膜法脱盐技术，再生酸碱废液呈酸性，不能实现自中和，需加碱调节，造成酸碱浪费。

3.3投资回收期

采用E-pack绿色脱盐技术，与膜法脱盐相比，每年可节省运行成本：

5088.0—1065.6=4022.4万元

采用E-pack绿色脱盐技术，设备总投资2868.7078万元。

投资回收期：

2868.7078÷4022.4=0.713年。

四、纤维纳米过滤器

纤维纳米过滤器

纤维纳米高效过滤器，是我公司科技人员与清华大学专家教授联合技术攻关，共同研制的具有国际领先水平的新型的流体过滤设备。

具有过滤速度快、精度高、截污量大、易反洗、水耗少、运行费用低等七大特点。

纤维纳米过滤器，流量从单台出力为50～300m3/h不等。

当过滤器运行一定时间或当其进出水压力差达到一定值时，过滤器即进行反洗。

通过反冲洗，使滤料充分膨胀，将粘附在滤料表面的杂质易剥离冲洗，使过滤器恢复原来的过滤性能。

二、纤维纳米过滤器与传统多介质过滤器的比较

纤维纳米过滤器与传统多介质过滤器相比，具有以下特点：

1精度高

粒径大于2μm的悬浮颗粒去除率达95%以上。

可滤除水中多种污染物，如悬浮物70～98%，有机物50～80%等等。

2流速高

在确保过滤精度前提下，过滤器的过滤流速为30～50m/h。

3适应性强

对原水中悬浮物浓度变化有很好的适应性，如水库在多雨季节的

丰水期水质变化较大时，出水仍能达到用户要求。

另外，由于滤床结构及滤料本身的特点，可以在不加任何絮凝剂的情况下实现高效过滤，很好地解决了低温、低浊水处理的难题。

低温水进水浊度小于10NTU，出水浊度小于1NTU。

4纳污量大、过滤周期长。

5水耗低

设备反洗水耗量小于制水量的0.5～1.0%，是多介质过滤器反洗

水耗量的1/5～1/10。

且洗净度高，剩余积泥率小于1%。

6原水预处理简便，加药量少，运行费用低

由于该设备适应性较强，使得原水预处理变得较为简单。

（1）低温水进水浊度小于10NTU，出水浊度<1NTU；

（2）当原水小于50NTU，可采用微絮凝接触过滤，不设沉淀池，且出水浊度<1NTU；

（3）原水大于50NTU沉淀池体积可大大减少；

（4）根据滤床结构及滤料本身的特点，絮凝剂投加量是传统技术投加量的30％左右。

周期制水量的提高，电耗也随之减少。

7占地面积小

纳米过滤器单台设备产水量大，占地面积小，可节省大量的配

套管道、阀门,以及土建、厂房投资。

附件一

纤维纳米过滤器与高效纤维过滤器性能比较

比较项目

纤维纳米过滤器