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一、水質(zhì)指標(biāo)及要求
1.1 水質(zhì)指標(biāo)
廢水1：去離子水域除油劑、氫氧化鈉、硝酸、氟化鈉等配成相應(yīng)的溶液，對(duì)鋁鑄件進(jìn)行表面清洗處理，狨猴用去離子水進(jìn)行清洗，清洗廢水達(dá)到一定濃度后排放，廢水中主要有鈉離子、鋁離子、硝酸根離子、氫氧根離子、碳酸根離子、微量表面活性劑及其他微量成分，電導(dǎo)率3000us/cm左右，綜合COD500以內(nèi)，氨氮50以內(nèi)，濁度30以上。
廢水2：沉鎳和沉鋅廢水：主要是有硫酸鎳，次磷酸鈉，磷酸鈉，氨水，氧化鋅，檸檬酸等，對(duì)鋁鑄件進(jìn)行表面處理后，用去離子水清洗，達(dá)到一定濃度后排放，廢水主要成分，鎳離子，鋅離子，磷酸根，銨根離子和其他微量成分，電導(dǎo)率3000us/cm左右，COD200以內(nèi)，氨氮500mg/L以內(nèi)，左杜30mg/L以上。
對(duì)上述廢水處理后經(jīng)反滲透，濃縮進(jìn)行處理，濃水成分有意思兩個(gè)廢水成分，濃水電導(dǎo)率3000us/cm左右。
1.2處理要求
①對(duì)反滲透濃水進(jìn)行電滲析處理，要求出水電導(dǎo)率在500us/cm左右，氨氮30mg/L以下；
②淡水出水量1t/h；
③廢水經(jīng)濃縮后濃水電導(dǎo)率在100000us/cm左右，不低于9000us/cm。
二、工藝流程

 

2.1 電滲析工藝簡(jiǎn)介

電滲析（ED，Electrodialysis）是指在直流電場(chǎng)的作用下，溶液中帶電離子定向遷移，選擇性透過(guò)離子交換膜并得以去除的一種膜分離技術(shù)。以電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，使離子從一部分水中遷移到另一部分水中的物理化學(xué)過(guò)程。可實(shí)現(xiàn)苦咸水或海水的淡化、鹽濃縮，有機(jī)物溶液脫鹽精制等。原理如圖1所示：


圖1 均相膜電滲析工作原理圖
電滲析膜組器由隔板、離子交換膜、電極、夾緊裝置等主要部件組成。離子交換膜對(duì)不同電荷的離子具有選擇透過(guò)性。陽(yáng)膜只允許通過(guò)陽(yáng)離子，阻止陰離子通過(guò)；陰膜只允許通過(guò)陰離子，阻止陽(yáng)離子通過(guò)。在外加直流電場(chǎng)的作用下，水中離子作定向遷移。由于膜組器是由多層隔室組成，故淡室中的陰陽(yáng)離子遷移到相鄰的濃室中去，從而使含鹽水淡化。

2.2 倒極電滲析工藝介紹

頻繁倒極電滲析技術(shù)（EDR）是在電滲析（ED）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，每隔一定時(shí)間，正負(fù)電極極性相互倒換-稱頻繁倒極，同時(shí)濃水隔室和淡水隔室亦相應(yīng)調(diào)換，起到自動(dòng)清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢，以確保脫鹽率長(zhǎng)期穩(wěn)定。
EDR除垢原理：電滲析運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污垢主要有三類:即由電極反應(yīng)(在極室)和極化(在膜堆內(nèi))產(chǎn)生的主要是鈣、鎂的碳酸鹽污垢，在濃水中(主要在濃室內(nèi))因過(guò)飽和而慢慢析出的主要是鈣鎂的硫酸鹽污垢，在直流電場(chǎng)作用下，帶電物質(zhì)在膜表面的沉積物(濃、淡隔室都可能)主要是有機(jī)物、膠體和微生物等。極化結(jié)垢大多發(fā)生在濃室的陰膜面上，也就是發(fā)生在陰膜的陽(yáng)極面上，因?yàn)檫@里呈現(xiàn)堿性，存在鈣鎂沉淀的條件。電極極性倒換后，濃、淡室相應(yīng)地發(fā)生變化，即原來(lái)的濃室成為淡室，原來(lái)的淡室成為濃室，原來(lái)在陰膜面上的沉積物逐漸溶解(因此時(shí)這里顯酸性)、而在陰膜的另一面上又逐漸沉積起來(lái)，因?yàn)殡姌O極性頻繁倒換，致使鈣鎂垢物沒(méi)有生成條件，便起到自身清洗作用。在負(fù)極上因電極反應(yīng)可生成還沒(méi)沉淀結(jié)垢，因頻繁倒換電極極性，同樣會(huì)使結(jié)垢難以生成，并具有自身清洗作用，對(duì)于硫酸鹽結(jié)垢和有機(jī)物膠體、微生物的污垢，同樣也因頻繁倒換電極，使其難以形成沉積或粘附，而隨水流排出。這樣就保證了膜的選擇透過(guò)性和電極的導(dǎo)電性能，其脫鹽率得到保證使出水水質(zhì)穩(wěn)定。同時(shí)由于電滲析內(nèi)部沉積物的減少，保證了設(shè)備壓力穩(wěn)定，從而也就保證了設(shè)備的產(chǎn)水量穩(wěn)定。
2.3 電滲析進(jìn)水水質(zhì)要求
1）濁度：≤1mg/l
2）COD：≤50mg/l
3）鐵、錳：≤0.3mg/l
4）鈣鎂硬度（以CaCO₃計(jì)）：≤50mg/L
5）ED濃縮中，易結(jié)垢離子濃度控制在溶度積計(jì)算濃度下
6）石油類、油脂類等非水溶性物質(zhì)：≤0.1mg/L
7）水溫：20～40℃
注：在上述要求的水質(zhì)下膜堆壽命可以達(dá)到最長(zhǎng)，使用超出該要求的水質(zhì)可能對(duì)膜壽命產(chǎn)生影響。
2.4 水質(zhì)及工藝分析
根據(jù)給定的水質(zhì)特點(diǎn)，水質(zhì)電鍍清洗廢水經(jīng)過(guò)RO處理后的濃水。
原廢水在進(jìn)RO前就需要預(yù)處理除雜及COD，RO處理后的濃水，濃水中的離子及COD成分會(huì)升高，可能會(huì)超過(guò)2.3所述的進(jìn)水要求。
另廢水中的Al³⁺和Zn²⁺是兩性物質(zhì)，pH的變化容易絮凝出來(lái)，需要在電滲析前進(jìn)行處理。
由于客戶要求的淡水和濃水濃度相差太大，電滲析需要分兩級(jí)處理。
2.5 水質(zhì)平衡計(jì)算

圖2 電滲析水質(zhì)平衡示意圖
工藝說(shuō)明：
1、經(jīng)計(jì)算原水水量約1.03t/h。
2、ED1系統(tǒng)濃水達(dá)到10000~15000us/cm時(shí)進(jìn)入ED2系統(tǒng)繼續(xù)濃縮，ED2系統(tǒng)的淡水循環(huán)到5000~10000us/cm時(shí)排到一級(jí)濃水循環(huán)水箱。
3、ED1系統(tǒng)脫鹽總量約2.5 kg/h，需要JRHE-JACM-5W-8040/150型膜組器1臺(tái)，ED2系統(tǒng)脫鹽總量約2.3 kg/h，需要JRHE-JACM-15W-8040/30型膜組器1臺(tái)。
4、ED系統(tǒng)總脫鹽率77.95%，總產(chǎn)水率68.4%。
三、主要設(shè)備
表1 電滲析主要設(shè)備清單

序號(hào)	設(shè)備名稱	規(guī)格和型號(hào)	材質(zhì)	品牌	單位	數(shù)量	備注
1	ED1淡水箱	1.0m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
2	ED1濃水箱	1.0m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
3	ED2淡水箱	0.5m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
4	ED2濃水箱	0.2m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
5	極水箱	0.2 m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
6	清洗水箱	0.2m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
7	淡水儲(chǔ)箱	5.0m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
8	濃水儲(chǔ)箱	2.0m3	PP/PE	國(guó)產(chǎn)	臺(tái)	1	自備
9	ED1淡水循環(huán)泵	Q=6m3/h,H=10m,0.4kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1
10	ED1濃水循環(huán)泵	Q=6m3/h,H=10m,0.4kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1
11	ED1極水泵	Q=6m3/h,H=10m,0.4kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1
12	ED2淡水循環(huán)泵	Q=1m3/h,H=8m,0.15kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1
13	ED2濃水循環(huán)泵	Q=1m3/h,H=8m,0.15kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1
14	清洗水泵	Q=6m3/h,H=10m,0.4kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1
15	濃水外排泵(濃水泵)	Q=10m3/h,H=12m,0.75kw	FRPP	新西山	臺(tái)	1	自備
16	淡水外排泵(提升泵)	Q=10m3/h,H=12m,0.75kw	FRPP	新西山	臺(tái)	2	自備
17	保安濾器	5m3/h	UPVC	杭州永湛	臺(tái)	6	含濾芯
18	換熱器	3m2	SUS	天津機(jī)械	套	1
19	電滲析組器1	JRHE-JACM-5W-8040/150	組合件	潔睿	臺(tái)	1
20	電滲析組器2	JRHE-JACM-15W-8040/30	組合件	潔睿	臺(tái)	1
21	轉(zhuǎn)子流量計(jì)	6m3/h,3m3/h	UPVC	余姚	支	8
22	壓力表	1/2NPT，2kg/cm2	PP	國(guó)產(chǎn)	個(gè)	14
23	電導(dǎo)率儀	200ms/cm	組合件	上泰	套	4
24	pH計(jì)	0-14	組合件	聯(lián)測(cè)	套	2
25	隔膜閥	DN40，DN25	UPVC	三佑	個(gè)	8
26	其他管閥件	球閥，取樣閥，直管，彎頭，三通，活接，直接，轉(zhuǎn)接等	UPVC	三佑	批	1
27	高頻開(kāi)關(guān)電源1	9kw，150V60A，數(shù)顯電流電壓，連續(xù)手動(dòng)可調(diào)0-100%,倒極功能	組合件	大通	套	1
28	高頻開(kāi)關(guān)電源2	7.5w，50V150A，數(shù)顯電流電壓，連續(xù)手動(dòng)可調(diào)0-100%倒極功能	組合件	大通	套	1
29	電線電纜	各類	銅	津達(dá)	批	1
30	控制柜	手動(dòng)控制	組合件	潔睿	臺(tái)	1
31	五金件	進(jìn)出水操作架，橋架，支架，底座托盤(pán)，螺栓等	碳鋼/不銹鋼	國(guó)產(chǎn)	批	1

注：上述設(shè)備清單不含預(yù)處理設(shè)備及配件
四、經(jīng)濟(jì)分析
電滲析工作20h/d，330d/a，電價(jià)0.6元/kwh。
表2 電滲析運(yùn)行基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)分析

項(xiàng)目		單位	指標(biāo)	備注
產(chǎn)水規(guī)模		m3/h	1
電耗	裝機(jī)功率	kw	19.9
	運(yùn)行功率	kw	4.310	整流器效率0.92
	每小時(shí)電耗	kwh/h	3.154
	噸水能耗	kwh/噸產(chǎn)水	3.154	電滲析工作20h/d
	噸水電費(fèi)	元/噸水	1.893	電價(jià)按0.6元/kwh計(jì)
	年運(yùn)行電費(fèi)	萬(wàn)元/年	1.249	330d/a
膜折舊費(fèi)用	年折舊費(fèi)	萬(wàn)元/年	1.980	膜折舊以5年計(jì)
	噸水折舊費(fèi)用	元/噸水	2.712
總運(yùn)行費(fèi)用	年總運(yùn)行費(fèi)用	萬(wàn)元/年	3.229
	噸水運(yùn)行費(fèi)	元/噸水	4.605