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，對鋁鑄件進行表面清洗處理，狨猴用去離子水進行清洗，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，對鋁鑄件進行表面處理后，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。
對上述廢水處理后經(jīng)反滲透，濃縮進行處理，濃水成分有意思兩個廢水成分，濃水電導(dǎo)率3000us/cm左右。
1.2處理要求
①對反滲透濃水進行電滲析處理，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 電滲析工藝簡介
電滲析（ED，Electrodialysis）是指在直流電場的作用下，溶液中帶電離子定向遷移，選擇性透過離子交換膜并得以去除的一種膜分離技術(shù)。以電位差為推動力，利用陰、陽離子交換膜對陰、陽離子的選擇透過性，使離子從一部分水中遷移到另一部分水中的物理化學(xué)過程?？蓪崿F(xiàn)苦咸水或海水的淡化、鹽濃縮，有機物溶液脫鹽精制等。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。離子交換膜對不同電荷的離子具有選擇透過性。陽膜只允許通過陽離子，阻止陰離子通過；陰膜只允許通過陰離子，阻止陽離子通過。在外加直流電場的作用下，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)展起來的，每隔一定時間，正負(fù)電極極性相互倒換-稱頻繁倒極，同時濃水隔室和淡水隔室亦相應(yīng)調(diào)換，起到自動清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢，以確保脫鹽率長期穩(wěn)定。
EDR除垢原理：電滲析運行過程中產(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))因過飽和而慢慢析出的主要是鈣鎂的硫酸鹽污垢，在直流電場作用下，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)生在陰膜的陽極面上，因為這里呈現(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，即原來的濃室成為淡室，原來的淡室成為濃室，原來在陰膜面上的沉積物逐漸溶解(因此時這里顯酸性)、而在陰膜的另一面上又逐漸沉積起來，因為電極極性頻繁倒換，致使鈣鎂垢物沒有生成條件，便起到自身清洗作用。在負(fù)極上因電極反應(yīng)可生成還沒沉淀結(jié)垢，因頻繁倒換電極極性，同樣會使結(jié)垢難以生成，并具有自身清洗作用，對于硫酸鹽結(jié)垢和有機物膠體、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CaCO
3計）：≤50mg/L
5）ED濃縮中，易結(jié)垢離子濃度控制在溶度積計算濃度下
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，使用超出該要求的水質(zhì)可能對膜壽命產(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，水質(zhì)電鍍清洗廢水經(jīng)過RO處理后的濃水。
原廢水在進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成分會升高，可能會超過2.3所述的進水要求。
另廢水中的Al
3+和Zn
2+是兩性物質(zhì)，pH的變化容易絮凝出來，需要在電滲析前進行處理。
由于客戶要求的淡水和濃水濃度相差太大，電滲析需要分兩級處理。
2.5 水質(zhì)平衡計算
圖2 電滲析水質(zhì)平衡示意圖
工藝說明：
1、經(jīng)計算原水水量約1.03t/h。
2、ED1系統(tǒng)濃水達(dá)到10000~15000us/cm時進入ED2系統(tǒng)繼續(xù)濃縮，ED2系統(tǒng)的淡水循環(huán)到5000~10000us/cm時排到一級濃水循環(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，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。
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 |
設(shè)備名稱 |
規(guī)格和型號 |
材質(zhì) |
品牌 |
單位 |
數(shù)量 |
備注 |
| 1 |
ED1淡水箱 |
1.0m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 2 |
ED1濃水箱 |
1.0m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 3 |
ED2淡水箱 |
0.5m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 4 |
ED2濃水箱 |
0.2m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 5 |
極水箱 |
0.2 m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 6 |
清洗水箱 |
0.2m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 7 |
淡水儲箱 |
5.0m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 8 |
濃水儲箱 |
2.0m3 |
PP/PE |
國產(chǎn) |
臺 |
1 |
自備 |
| 9 |
ED1淡水循環(huán)泵 |
Q=6m3/h,H=10m,0.4kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
|
| 10 |
ED1濃水循環(huán)泵 |
Q=6m3/h,H=10m,0.4kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
|
| 11 |
ED1極水泵 |
Q=6m3/h,H=10m,0.4kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
|
| 12 |
ED2淡水循環(huán)泵 |
Q=1m3/h,H=8m,0.15kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
|
| 13 |
ED2濃水循環(huán)泵 |
Q=1m3/h,H=8m,0.15kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
|
| 14 |
清洗水泵 |
Q=6m3/h,H=10m,0.4kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
|
| 15 |
濃水外排泵(濃水泵) |
Q=10m3/h,H=12m,0.75kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
1 |
自備 |
| 16 |
淡水外排泵(提升泵) |
Q=10m3/h,H=12m,0.75kw |
FRPP |
新西山 |
臺 |
2 |
自備 |
| 17 |
保安濾器 |
5m3/h |
UPVC |
杭州永湛 |
臺 |
6 |
含濾芯 |
| 18 |
換熱器 |
3m2 |
SUS |
天津機械 |
套 |
1 |
|
| 19 |
電滲析組器1 |
JRHE-JACM-5W-8040/150 |
組合件 |
潔睿 |
臺 |
1 |
|
| 20 |
電滲析組器2 |
JRHE-JACM-15W-8040/30 |
組合件 |
潔睿 |
臺 |
1 |
|
| 21 |
轉(zhuǎn)子流量計 |
6m3/h,3m3/h |
UPVC |
余姚 |
支 |
8 |
|
| 22 |
壓力表 |
1/2NPT，2kg/cm2 |
PP |
國產(chǎn) |
個 |
14 |
|
| 23 |
電導(dǎo)率儀 |
200ms/cm |
組合件 |
上泰 |
套 |
4 |
|
| 24 |
pH計 |
0-14 |
組合件 |
聯(lián)測 |
套 |
2 |
|
| 25 |
隔膜閥 |
DN40，DN25 |
UPVC |
三佑 |
個 |
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 |
高頻開關(guān)電源1 |
9kw，150V60A，數(shù)顯電流電壓，連續(xù)手動可調(diào)0-100%,倒極功能 |
組合件 |
大通 |
套 |
1 |
|
| 28 |
高頻開關(guān)電源2 |
7.5w，50V150A，數(shù)顯電流電壓，連續(xù)手動可調(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 |
手動控制 |
組合件 |
潔睿 |
臺 |
1 |
|
| 31 |
五金件 |
進出水操作架，橋架，支架，底座托盤，螺栓等 |
碳鋼/不銹鋼 |
國產(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)濟分析
電滲析工作20h/d，330d/a，電價0.6元/kwh。
表2 電滲析運行基礎(chǔ)經(jīng)濟分析
| 項目 |
單位 |
指標(biāo) |
備注 |
| 產(chǎn)水規(guī)模 |
m3/h |
1 |
|
| 電耗 |
裝機功率 |
kw |
19.9 |
|
| 運行功率 |
kw |
4.310 |
整流器效率0.92 |
| 每小時電耗 |
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 |
元/噸水 |
1.893 |
電價按0.6元/kwh計 |
| 年運行電費 |
萬元/年 |
1.249 |
330d/a |
| 膜折舊費用 |
年折舊費 |
萬元/年 |
1.980 |
膜折舊以5年計 |
| 噸水折舊費用 |
元/噸水 |
2.712 |
|
| 總運行費用 |
年總運行費用 |
萬元/年 |
3.229 |
|
| 噸水運行費 |
元/噸水 |
4.605 |
|
