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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	個	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	套	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	套	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	套	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	套	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/噸產水	1.421	電滲析工作20h/d
	噸水電費	元/噸水	0.852	電價按0.6元/kwh計
	年運行電費	萬元/年	16.876	330d/a
膜折舊費用	年折舊費	萬元/年	16.200	膜折舊以5年計
膜折舊費用	噸水折舊費用	元/噸水	0.740
總運行費用	年總運行費用	萬元/年	33.076
總運行費用	噸水運行費	元/噸水	1.592	均折算至原水水量