4080-100型膜組器

一、水質指標及要求
1.1 水質指標
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，電導率3000us/cm左右，綜合COD500以內，氨氮50以內，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，電導率3000us/cm左右，COD200以內，氨氮500mg/L以內，左杜30mg/L以上。
對上述廢水處理后經反滲透，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，要求出水電導率在500us/cm左右，氨氮30mg/L以下；
②淡水出水量1t/h；
③廢水經濃縮后濃水電導率在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。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過程。可實現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： 2121

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（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：≤1mg/l
2）COD：≤50mg/l
3）鐵、錳：≤0.3mg/l
4）鈣鎂硬度（以CaCO₃計）：≤50mg/L
5）ED濃縮中，易結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：≤0.1mg/L
7）水溫：20～40℃
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 水質及工藝分析
根據給定的水質特點，水質電鍍清洗廢水經過RO處理后的濃水。
原廢水在進RO前就需要預處理除雜及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Al³⁺和Zn²⁺是兩性物質，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 水質平衡計算

圖2 電滲析水質平衡示意圖
工藝說明：
1、經計算原水水量約1.03t/h。
2、ED1系統濃水達到10000~15000us/cm時進入ED2系統繼續濃縮，ED2系統的淡水循環到5000~10000us/cm時排到一級濃水循環水箱。
3、ED1系統脫鹽總量約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系統總脫鹽率77.95%，總產水率68.4%。
三、主要設備
表1 電滲析主要設備清單

序號	設備名稱	規格和型號	材質	品牌	單位	數量	備注
1	ED1淡水箱	1.0m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
2	ED1濃水箱	1.0m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
3	ED2淡水箱	0.5m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
4	ED2濃水箱	0.2m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
5	極水箱	0.2 m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
6	清洗水箱	0.2m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
7	淡水儲箱	5.0m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
8	濃水儲箱	2.0m³	PP/PE	國產	臺	1	自備
9	ED1淡水循環泵	Q=6m3/h,H=10m,0.4kw	FRPP	新西山	臺	1
10	ED1濃水循環泵	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淡水循環泵	Q=1m3/h,H=8m,0.15kw	FRPP	新西山	臺	1
13	ED2濃水循環泵	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	轉子流量計	6m3/h,3m3/h	UPVC	余姚	支	8
22	壓力表	1/2NPT，2kg/cm2	PP	國產	個	14
23	電導率儀	200ms/cm	組合件	上泰	套	4
24	pH計	0-14	組合件	聯測	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，轉接等	UPVC	三佑	批	1
27	高頻開關電源1	9kw，150V60A，數顯電流電壓，連續手動可調0-100%,倒極功能	組合件	大通	套	1
28	高頻開關電源2	7.5w，50V150A，數顯電流電壓，連續手動可調0-100%倒極功能	組合件	大通	套	1
29	電線電纜	各類	銅	津達	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	批	1

注：上述設備清單不含預處理設備及配件
四、經濟分析
電滲析工作20h/d，330d/a，電價0.6元/kwh。
表2 電滲析運行基礎經濟分析

項目		單位	指標	備注
產水規模		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
膜折舊費用	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
總運行費用	噸水運行費	元/噸水	4.605