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廢水來源于印染工業(yè)，前期經(jīng)過AO處理，具體工藝見2.4，原排放廢水懸浮物含量較高，經(jīng)過前期處理后的出水達(dá)到COD200~250mg/L，廢水色度80~100倍，電導(dǎo)率2810us/cm左右。水量500~800 m3/d，以600 m3/d進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
一、設(shè)計(jì)條件
1.1 水質(zhì)指標(biāo)

廢水來源于印染工業(yè)，前期經(jīng)過AO處理，具體工藝見2.4，原排放廢水懸浮物含量較高，經(jīng)過前期處理后的出水達(dá)到COD200~250mg/L，廢水色度80~100倍，電導(dǎo)率2810us/cm左右。水量500~800 m3/d，以600 m3/d進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(jiǎn)介
電滲析（ED，Electrodialysis）是指在直流電場(chǎng)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(xué)膜分離技術(shù)。

電滲析技術(shù)以電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽離子交換膜對(duì)陰、陽離子的選擇透過性，實(shí)現(xiàn)溶液中呈離子狀態(tài)的溶質(zhì)與溶劑分離的物理化學(xué)過程。廣泛應(yīng)用于苦咸水或海水的淡化、無機(jī)鹽溶液濃縮，有機(jī)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(guī)律交替疊裝，兩端設(shè)置電極，再以夾緊裝置模塊化。如圖1所示，當(dāng)含鹽水通過電滲析膜組器時(shí)，在直流電場(chǎng)作用下產(chǎn)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(jié)果淡水室中的陰離子向陽極方向遷移，透過陰膜進(jìn)入濃水室；陽離子向陰極方向遷移，透過陽膜進(jìn)入濃水室；而濃水室中的陰、陽離子，雖然也在直流電場(chǎng)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(cè)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(jìn)入而濃度提高，淡水室因陰、陽離子不斷移出而使?jié)舛认陆担ㄟ^隔板特制的孔，分別將各濃、淡隔室的水流匯聚引出，便產(chǎn)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(shù)（EDR）是在電滲析（ED）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，每隔一定時(shí)間，正負(fù)電極極性相互倒換-稱頻繁倒極，同時(shí)濃水隔室和淡水隔室亦相應(yīng)調(diào)換，起到自動(dòng)清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢，以確保脫鹽率長(zhǎng)期穩(wěn)定。
EDR除垢原理：電滲析運(yùn)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(chǎng)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(jī)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?yàn)檫@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(shí)這里顯酸性)、而在陰膜的另一面上又逐漸沉積起來，因?yàn)殡姌O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(huì)使結(jié)垢難以生成，并具有自身清洗作用，對(duì)于硫酸鹽結(jié)垢和有機(jī)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(shí)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(jìn)水水質(zhì)要求
1) 濁度或SS：≤1mg/L
2) COD：≤100mg/l（對(duì)于處理對(duì)象為有機(jī)物的除外）
3) pH：2-12（進(jìn)水硬度>100mg/L時(shí)，pH<5.0；Fe、Mn>5mg/L時(shí)，pH<2.0）
4) 不含后絮凝/沉淀物質(zhì)，即在膜組器中會(huì)累積絮凝析出的物質(zhì)，測(cè)試方法為樣品經(jīng)靜置24h以上后，測(cè)試SS還是＜1 mg/L
5) 石油類、油脂類等油類物質(zhì)：≤0.1mg/L
6) 水溫：20～40℃，最佳25-35℃
7) 用于工業(yè)廢水處理或物料脫鹽時(shí)，含鹽量應(yīng)低于150g/L。
注：在上述要求的水質(zhì)下膜堆壽命可以達(dá)到最長(zhǎng)，使用超出該要求的水質(zhì)可能對(duì)膜壽命產(chǎn)生影響。
2.4 污水處理工藝
系統(tǒng)污水處理 工藝如下，本項(xiàng)目方案只針對(duì)整個(gè)工藝中的EDR工藝段的方案。

2.5 水質(zhì)分析

紡織品在加工過程中，投加了許多化學(xué)藥劑，其產(chǎn)生的工業(yè)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(diǎn)是水量大，色度高、pH變化大，BOD/COD比值低，可生化性較差。

本項(xiàng)目采用電滲析處理印染廢水，前期經(jīng)過一系列處理基本達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)限值，本項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用EDR處理，達(dá)到回用水的目的。

每天600 立方。按20h/d計(jì)算，相當(dāng)于30 m3/h，進(jìn)水電導(dǎo)2810us/cm，設(shè)計(jì)進(jìn)水以含鹽量3000mg/L計(jì)，以自來水TDS500mg/L指標(biāo)作為淡水出水指標(biāo)進(jìn)行回用。

本項(xiàng)目廢水預(yù)處理擬采用一級(jí)電滲析進(jìn)行濃縮與淡化。

 

2.6 電滲析水鹽平衡計(jì)算

說明：

1．采用一級(jí)電滲析循環(huán)濃縮，ED系統(tǒng)運(yùn)行方式：連續(xù)運(yùn)行：初始采用批次運(yùn)行，達(dá)到預(yù)定濃度后，調(diào)節(jié)ED系統(tǒng)排出濃水與淡水水量，再調(diào)節(jié)進(jìn)入ED濃水循環(huán)水箱和淡水循環(huán)水箱的流量，使之達(dá)到進(jìn)出水量及濃度的穩(wěn)定動(dòng)態(tài)平衡。

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

3．ED系統(tǒng)脫鹽率80%，淡水產(chǎn)水率82.6%。

三、主要設(shè)備清單

表1 電滲析主要設(shè)備清單

序號(hào)	設(shè)備名稱	規(guī)格型號(hào)	材質(zhì)	單位	數(shù)量	備注
1	水箱	2-20m3	PP/PE/玻璃鋼	個(gè)	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(jī)架、底座托盤等配件	組合件	套	8
3	儀表	在線PH ，電導(dǎo)率儀，流量計(jì)，溫度計(jì)，液位計(jì)，限位開關(guān)，電流電壓表等	組合件	套	1
4	管閥件	氣動(dòng)閥/電動(dòng)閥，隔膜閥，取樣閥，手動(dòng)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(guān)電源，總進(jìn)線柜，就地柜，各類電線電纜，橋架等	組合件	套	1

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


四、經(jīng)濟(jì)分析

電滲析工作20h/d，330d/a，電價(jià)0.6元/kwh。

表2  電滲析運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

項(xiàng)目		單位	指標(biāo)	備注
廢水處理規(guī)模		m3/h	30	2000mg/L TDS進(jìn)水
電耗	裝機(jī)功率	kw	113
	運(yùn)行功率	kw	49.215	整流器效率0.92
	每小時(shí)電耗	kwh/h	42.615
	噸水能耗	kwh/噸產(chǎn)水	1.421	電滲析工作20h/d
	噸水電費(fèi)	元/噸水	0.852	電價(jià)按0.6元/kwh計(jì)
	年運(yùn)行電費(fèi)	萬元/年	16.876	330d/a
膜折舊費(fèi)用	年折舊費(fèi)	萬元/年	16.200	膜折舊以5年計(jì)
	噸水折舊費(fèi)用	元/噸水	0.740
總運(yùn)行費(fèi)用	年總運(yùn)行費(fèi)用	萬元/年	33.076
	噸水運(yùn)行費(fèi)	元/噸水	1.592	均折算至原水水量