4080-100型膜组器


一、水质指标及要求
1.1 水质指标
废水1:去离子水域除油剂、氢氧化钠、硝酸、氟化钠等配成相应的溶液,对铝铸件进行表面清洗处理,狨猴用去离子水进行清洗,清洗废水达到一定浓度后排放,废水中主要有钠离子、铝离子、硝酸根离子、氢氧根离子、碳酸根离子、微量表面活性剂及其他微量成分,电导率3000us/cm左右,综合COD500以内,氨氮50以内,浊度30以上。
废水2:沉镍和沉锌废水:主要是有硫酸镍,次磷酸钠,磷酸钠,氨水,氧化锌,柠檬酸等,对铝铸件进行表面处理后,用去离子水清洗,达到一定浓度后排放,废水主要成分,镍离子,锌离子,磷酸根,铵根离子和其他微量成分,电导率3000us/cm左右,COD200以内,氨氮500mg/L以内,左杜30mg/L以上。
对上述废水处理后经反渗透,浓缩进行处理,浓水成分有意思两个废水成分,浓水电导率3000us/cm左右。
1.2处理要求
①对反渗透浓水进行电渗析处理,要求出水电导率在500us/cm左右,氨氮30mg/L以下;
②淡水出水量1t/h;
③废水经浓缩后浓水电导率在100000us/cm左右,不低于9000us/cm。
二、工艺流程

 

2.1 电渗析工艺简介

电渗析(ED,Electrodialysis)是指在直流电场的作用下,溶液中带电离子定向迁移,选择性透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。以电位差为推动力,利用阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性,使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程。可实现苦咸水或海水的淡化、盐浓缩,有机物溶液脱盐精制等。原理如图1所示:2121


均相膜电渗析工作原理图
电渗析膜组器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过;阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下,水中离子作定向迁移。由于膜组器是由多层隔室组成,故淡室中的阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。

2.2 倒极电渗析工艺介绍

频繁倒极电渗析技术(EDR)是在电渗析(ED)的基础上发展起来的,每隔一定时间,正负电极极性相互倒换-称频繁倒极,同时浓水隔室和淡水隔室亦相应调换,起到自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保脱盐率长期稳定。
EDR除垢原理:电渗析运行过程中产生的污垢主要有三类:即由电极反应(在极室)和极化(在膜堆内)产生的主要是钙、镁的碳酸盐污垢,在浓水中(主要在浓室内)因过饱和而慢慢析出的主要是钙镁的硫酸盐污垢,在直流电场作用下,带电物质在膜表面的沉积物(浓、淡隔室都可能)主要是有机物、胶体和微生物等。极化结垢大多发生在浓室的阴膜面上,也就是发生在阴膜的阳极面上,因为这里呈现碱性,存在钙镁沉淀的条件。电极极性倒换后,浓、淡室相应地发生变化,即原来的浓室成为淡室,原来的淡室成为浓室,原来在阴膜面上的沉积物逐渐溶解(因此时这里显酸性)、而在阴膜的另一面上又逐渐沉积起来,因为电极极性频繁倒换,致使钙镁垢物没有生成条件,便起到自身清洗作用。在负极上因电极反应可生成还没沉淀结垢,因频繁倒换电极极性,同样会使结垢难以生成,并具有自身清洗作用,对于硫酸盐结垢和有机物胶体、微生物的污垢,同样也因频繁倒换电极,使其难以形成沉积或粘附,而随水流排出。这样就保证了膜的选择透过性和电极的导电性能,其脱盐率得到保证使出水水质稳定。同时由于电渗析内部沉积物的减少,保证了设备压力稳定,从而也就保证了设备的产水量稳定。
2.3 电渗析进水水质要求
1)浊度:≤1mg/l
2)COD:≤50mg/l
3)铁、锰:≤0.3mg/l
4)钙镁硬度(以CaCO3计):≤50mg/L
5)ED浓缩中,易结垢离子浓度控制在溶度积计算浓度下
6)石油类、油脂类等非水溶性物质:≤0.1mg/L
7)水温:20~40℃
注:在上述要求的水质下膜堆寿命可以达到最长,使用超出该要求的水质可能对膜寿命产生影响。
2.4 水质及工艺分析
根据给定的水质特点,水质电镀清洗废水经过RO处理后的浓水。
原废水在进RO前就需要预处理除杂及COD,RO处理后的浓水,浓水中的离子及COD成分会升高,可能会超过2.3所述的进水要求。
另废水中的Al3+和Zn2+是两性物质,pH的变化容易絮凝出来,需要在电渗析前进行处理。
由于客户要求的淡水和浓水浓度相差太大,电渗析需要分两级处理。
2.5 水质平衡计算

电渗析水质平衡示意图
工艺说明:
1、经计算原水水量约1.03t/h。
2、ED1系统浓水达到10000~15000us/cm时进入ED2系统继续浓缩,ED2系统的淡水循环到5000~10000us/cm时排到一级浓水循环水箱。
3、ED1系统脱盐总量约2.5 kg/h,需要JRHE-JACM-5W-8040/150型膜组器1台,ED2系统脱盐总量约2.3 kg/h,需要JRHE-JACM-15W-8040/30型膜组器1台。
4、ED系统总脱盐率77.95%,总产水率68.4%。
三、主要设备
电渗析主要设备清单
序号 设备名称 规格和型号 材质 品牌 单位 数量 备注
1 ED1淡水箱 1.0m3 PP/PE 国产 1 自备
2 ED1浓水箱 1.0m3 PP/PE 国产 1 自备
3 ED2淡水箱 0.5m3 PP/PE 国产 1 自备
4 ED2浓水箱 0.2m3 PP/PE 国产 1 自备
5 极水箱 0.2 m3 PP/PE 国产 1 自备
6 清洗水箱 0.2m3 PP/PE 国产 1 自备
7 淡水储箱 5.0m3 PP/PE 国产 1 自备
8 浓水储箱 2.0m3 PP/PE 国产 1 自备
9 ED1淡水循环泵 Q=6m3/h,H=10m,0.4kw FRPP 新西山 1  
10 ED1浓水循环泵 Q=6m3/h,H=10m,0.4kw FRPP 新西山 1  
11 ED1极水泵 Q=6m3/h,H=10m,0.4kw FRPP 新西山 1  
12 ED2淡水循环泵 Q=1m3/h,H=8m,0.15kw FRPP 新西山 1  
13 ED2浓水循环泵 Q=1m3/h,H=8m,0.15kw FRPP 新西山 1  
14 清洗水泵 Q=6m3/h,H=10m,0.4kw FRPP 新西山 1  
15 浓水外排泵(浓水泵) Q=10m3/h,H=12m,0.75kw FRPP 新西山 1 自备
16 淡水外排泵(提升泵) Q=10m3/h,H=12m,0.75kw FRPP 新西山 2 自备
17 保安滤器 5m3/h UPVC 杭州永湛 6 含滤芯
18 换热器 3m2 SUS 天津机械 1  
19 电渗析组器1 JRHE-JACM-5W-8040/150 组合件 洁睿 1  
20 电渗析组器2 JRHE-JACM-15W-8040/30 组合件 洁睿 1  
21 转子流量计 6m3/h,3m3/h UPVC 余姚 8  
22 压力表 1/2NPT,2kg/cm2 PP 国产 14  
23 电导率仪 200ms/cm 组合件 上泰 4  
24 pH计 0-14 组合件 联测 2  
25 隔膜阀 DN40,DN25 UPVC 三佑 8  
26 其他管阀件 球阀,取样阀,直管,弯头,三通,活接,直接,转接等 UPVC 三佑 1  
27 高频开关电源1 9kw,150V60A,数显电流电压,连续手动可调0-100%,倒极功能 组合件 大通 1  
28 高频开关电源2 7.5w,50V150A,数显电流电压,连续手动可调0-100%倒极功能 组合件 大通 1  
29 电线电缆 各类 津达 1  
30 控制柜 手动控制 组合件 洁睿 1  
31 五金件 进出水操作架,桥架,支架,底座托盘,螺栓等 碳钢/不锈钢 国产 1  
注:上述设备清单不含预处理设备及配件
四、经济分析
电渗析工作20h/d,330d/a,电价0.6元/kwh。
电渗析运行基础经济分析
项目 单位 指标 备注
产水规模 m3/h 1  
电耗 装机功率 kw 19.9  
运行功率 kw 4.310 整流器效率0.92
每小时电耗 kwh/h 3.154  
吨水能耗 kwh/吨产水 3.154 电渗析工作20h/d
吨水电费 元/吨水 1.893 电价按0.6元/kwh计
年运行电费 万元/年 1.249 330d/a
膜折旧费用 年折旧费 万元/年 1.980 膜折旧以5年计
吨水折旧费用 元/吨水 2.712  
总运行费用 年总运行费用 万元/ 3.229  
吨水运行费 /吨水 4.605  
 
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