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  • 撬裝電滲析系統


    廢水來源于印染工業,前期經過AO處理,具體工藝見2.4,原排放廢水懸浮物含量較高,經過前期處理后的出水達到COD200~250mg/L,廢水色度80~100倍,電導率2810us/cm左右。水量500~800 m3/d,以600 m3/d進行設計計算。
    一、設計條件
    1.1 水質指標

    廢水來源于印染工業,前期經過AO處理,具體工藝見2.4,原排放廢水懸浮物含量較高,經過前期處理后的出水達到COD200~250mg/L,廢水色度80~100倍,電導率2810us/cm左右。水量500~800 m3/d,以600 m3/d進行設計計算。

    1.2 處理要求

    ①使用EDR處理。
    ②回用廢水再生資源。
    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電化學膜分離技術。

    電滲析技術以電位差為推動力,利用陰、陽離子交換膜對陰、陽離子的選擇透過性,實現溶液中呈離子狀態的溶質與溶劑分離的物理化學過程。廣泛應用于苦咸水或海水的淡化、無機鹽溶液濃縮,有機物脫鹽精制等。

    電滲析膜組器由陰、陽離子交換膜和濃、淡水隔板按一定規律交替疊裝,兩端設置電極,再以夾緊裝置模塊化。如圖1所示,當含鹽水通過電滲析膜組器時,在直流電場作用下產生離子定向遷移,即陽離子向陰極方向遷移,陰離子向陽極方向遷移,由于離子交換膜具有選擇透過性,陰離子交換膜只能讓陰離子通過,陽離子交換膜只能讓陽離子通過,結果淡水室中的陰離子向陽極方向遷移,透過陰膜進入濃水室;陽離子向陰極方向遷移,透過陽膜進入濃水室;而濃水室中的陰、陽離子,雖然也在直流電場的作用下,分別向陽極和陰極方向遷移,但由于受到隔室兩側陽膜和陰膜的阻擋,無法遷出濃水室,從而留在濃水室中,這樣,濃水室因陰、陽離子不斷進入而濃度提高,淡水室因陰、陽離子不斷移出而使濃度下降,通過隔板特制的孔,分別將各濃、淡隔室的水流匯聚引出,便產生兩股主水流,脫鹽水和濃縮鹽水。

    2.2 倒極電滲析工藝介紹

    頻繁倒極電滲析技術(EDR)是在電滲析(ED)的基礎上發展起來的,每隔一定時間,正負電極極性相互倒換-稱頻繁倒極,同時濃水隔室和淡水隔室亦相應調換,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定。
    EDR除垢原理:電滲析運行過程中產生的污垢主要有三類:即由電極反應(在極室)和極化(在膜堆內)產生的主要是鈣、鎂的碳酸鹽污垢,在濃水中(主要在濃室內)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。極化結垢大多發生在濃室的陰膜面上,也就是發生在陰膜的陽極面上,因為這里呈現堿性,存在鈣鎂沉淀的條件。電極極性倒換后,濃、淡室相應地發生變化,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。在負極上因電極反應可生成還沒沉淀結垢,因頻繁倒換電極極性,同樣會使結垢難以生成,并具有自身清洗作用,對于硫酸鹽結垢和有機物膠體、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電性能,其脫鹽率得到保證使出水水質穩定。同時由于電滲析內部沉積物的減少,保證了設備壓力穩定,從而也就保證了設備的產水量穩定。
    2.3 電滲析進水水質要求
    1) 濁度或SS:≤1mg/L
    2) COD:≤100mg/l(對于處理對象為有機物的除外)
    3) pH:2-12(進水硬度>100mg/L時,pH<5.0;Fe、Mn>5mg/L時,pH<2.0)
    4) 不含后絮凝/沉淀物質,即在膜組器中會累積絮凝析出的物質,測試方法為樣品經靜置24h以上后,測試SS還是<1 mg/L
    5) 石油類、油脂類等油類物質:≤0.1mg/L
    6) 水溫:20~40℃,最佳25-35℃
    7) 用于工業廢水處理或物料脫鹽時,含鹽量應低于150g/L。
    注:在上述要求的水質下膜堆壽命可以達到最長,使用超出該要求的水質可能對膜壽命產生影響。
    2.4 污水處理工藝
    系統污水處理 工藝如下,本項目方案只針對整個工藝中的EDR工藝段的方案。

    2.5 水質分析

    紡織品在加工過程中,投加了許多化學藥劑,其產生的工業廢水中污染物主要來源是原料上的污物、油類和脂類,以及紡織印染中添加的工種漿料、染料、表面活性劑、助劑、酸、堿等。印染廢水的特點是水量大,色度高、pH變化大,BOD/COD比值低,可生化性較差。

    本項目采用電滲析處理印染廢水,前期經過一系列處理基本達到國家排放標準限值,本項目在此基礎上進一步采用EDR處理,達到回用水的目的。

    每天600 立方。按20h/d計算,相當于30 m3/h,進水電導2810us/cm,設計進水以含鹽量3000mg/L計,以自來水TDS500mg/L指標作為淡水出水指標進行回用。

    本項目廢水預處理擬采用一級電滲析進行濃縮與淡化。

     

    2.6 電滲析水鹽平衡計算

    說明:

    1.采用一級電滲析循環濃縮,ED系統運行方式:連續運行:初始采用批次運行,達到預定濃度后,調節ED系統排出濃水與淡水水量,再調節進入ED濃水循環水箱和淡水循環水箱的流量,使之達到進出水量及濃度的穩定動態平衡。

    2.ED系統脫鹽量大約為63 kg/h,需要JRHE-12060/200型電滲析膜組器9臺。

    3.ED系統脫鹽率80%,淡水產水率82.6%。

    三、主要設備清單

    表1 電滲析主要設備清單

    序號

    設備名稱

    規格型號

    材質

    單位

    數量

    備注

    1

    水箱

    2-20m3

    PP/PE/玻璃鋼

    5

    自備

    2

    電滲析組器

    JRHE-12060/200 含輸送泵,保安過濾器、換熱器,機架、底座托盤等配件

    組合件

    8

     

    3

    儀表

    在線PH ,電導率儀,流量計,溫度計,液位計,限位開關,電流電壓表等

    組合件

    1

     

    4

    管閥件

    氣動閥/電動閥,隔膜閥,取樣閥,手動球閥,管路管件配件等

    組合件

    1

     

    5

    電氣控制

    PLC控制柜(含軟件),高頻開關電源,總進線柜,就地柜,各類電線電纜,橋架等

    組合件

    1

     


    注:1、上述設備清單不含電滲析預處理設備及配件等
           2、表中的自備設備主要為水箱/水池,需要用戶提供。


    四、經濟分析

    電滲析工作20h/d,330d/a,電價0.6元/kwh。

    表2  電滲析運行經濟分析

    項目

    單位

    指標

    備注

    廢水處理規模

    m3/h

    30

    2000mg/L TDS進水

    電耗

    裝機功率

    kw

    113

     

    運行功率

    kw

    49.215

    整流器效率0.92

    每小時電耗

    kwh/h

    42.615

     

    噸水能耗

    kwh/

    1.421

    電滲析工作20h/d

    噸水電費

    /噸水

    0.852

    電價按0.6/kwh

    年運行電費

    萬元/

    16.876

    330d/a

    膜折舊費用

    年折舊費

    萬元/

    16.200

    膜折舊以5年計

    噸水折舊費用

    /噸水

    0.740

     

    總運行費用

    年總運行費用

    萬元/

    33.076

     

    噸水運行費

    /噸水

    1.592

    均折算至原水水量

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