5深度处理除盐水工艺方案h.docx

配套完善项目中水深度处理工程
工 艺 方 案

1 概述
按照通化钢铁股份有限公司配套完善项目的总体规划，厂区污水处理厂工程已建成并投入运行，回用水（中水）已与生产给水管网连通替代部分生产新水，从而节省了水源。
由于回用水盐分较高，使得循环水系统水质受到影响，部分车间的管道、设备出现结垢腐蚀现象。按照厂区的水量、水质平衡的设想，拟在现有污水处理厂北侧制氧厂房区域建一座规模为500m3/h除盐水站。除盐水站的原水采用通钢污水处理厂处理合格后的回用水，进行除盐深度处理。深度处理分为二种水：经过一级除盐深度处理的除盐水供给炼铁、炼钢、线棒材车间净环系统的补充水；经过二级除盐深度处理的除盐水就近供给烧结余热发电除盐水。
该除盐站建成后，从污水中开发新水水源，节约了新水指标，提高了水的重复利用率，保证了生产设备安全顺利运行。
2 设计依据
2.1 业主提供的设计委托
2.2 设计基础水质资料
2.3 国家现行有关给排水设计规程规范
3 设计参数
3.1处理水量
1）除盐站进水量（回用水）：719m3/h；
2）一级除盐处理产水量：500m3/h（含二级除盐水量）；
3）二级除盐处理产水量：50m3/h；
3.2 处理水质
1）原水水质（回用水），见下表：
原水水质检测报告（请业主提供）
离 子
p(B)/(mg/L)
c(l/zBz±)/(mmol/L)
x(l/zBz±)/%
项 目
p(B)/(mg/L)
阳
离
子
K+

铁

Na+

锶

Ca2+

亚硝酸盐

Mg2+

耗氧量（锰法）

NH4+

游离二氧化碳

总计

总硬度（以CaCO3计）

阴
离
子
HCO3-

暂时硬度（以CaCO3计）

CO32-

永久硬度（以CaCO3计）

CL-

负硬度（以CaCO3计）

SO42-

总碱度（以CaCO3计）

F-

总酸度（以CaCO3计）

NO3-

溶解性总固体

总计

PH值（无量纲）

钡
mg/L
锰
mg/L
锂
mg/L
锌
mg/L
铜
mg/L
铝
mg/L
硫化物
< mg/L
余氯
mg/L
磷酸盐
mg/L
生化耗氧量
mg/L
化学需氧量
mg/L
悬浮物
mg/L
电导率
uS/cm
矿物油
mg/L

2）产水水质
一级除盐水：电导率≤10μs/cm（25℃）。
二级除盐水，见下表：
烧结余热发电供除盐水水质
序号
水质项目
单位
指 标
1
硬度
μmol/l
≤2.0
2
铁
μg/l
≤30
3
铜
μg/l
≤5
4
二氧化硅
μg/l
≤20
5
PH值（25℃）
-
7～9
6
油
mg/l
≤0.3
7
电导率
μs/cm
0.2
4.工艺流程
深度处理工艺分为三部分，预处理系统、超滤处理系统、反渗透处理系统。
4.1一级除盐处理工艺
4.1.1工艺流程简述
由于原水为厂区污水处理厂处理后的回用水，进入原水池后由原水泵送入送至多介质过滤器处理，再进入超滤和反渗透系统。处理后的成品水用除盐水泵并入管网。
工艺流程如下图所示：
原水池
回用水
原水泵
多介质过滤器

超滤装置
自清洗过滤器
超滤产水箱
超滤水泵

反洗水泵
氧化剂

CIP
EFM

除盐水箱
高压泵
RO
保安过滤器

加阻垢剂1
加还原剂
加HCl

用户
除盐水泵

4.1.2 UF+RO产水要求
1）超滤系统：
出水水质：浊度≤0.15NTU，SDI：≤3。
回收率：≥90 %
2）反渗透系统
脱盐率：初期≥98 %，三年后≥95 %。
回收率：≥70%
4.2二级除盐处理工艺
主要为烧结余热锅炉用水，正常用水量50m3/h，考虑备用机组。本次配套二级除盐水处理设备产水能力为75m3/h。二级除盐工艺在一级除盐工艺的基础上，增加离子交换混床工艺，即：以一级除盐水为原水，经过混床处理，使水质达到余热锅炉用水水质要求。流程示意如下：
一级除盐水箱→提升泵→除二氧化碳器→中间水池→中间水泵→混床→（除盐水罐）。

5.除盐站及主要设备
除盐站占地长度105m，宽度43m。厂房分为两层，首层为多介质过滤器、水泵房、水池、加药间、混床及配电室；二层为超滤、反渗透膜处理设备。厂房高度15m。主要设施及设备如下。
5.1预处理系统
5.1.1原水池
原水池用于贮存进入本系统的原水，其目的是为了调节进水流量的变化，防止进水波动影响到系统运行，保证系统的进水量及进水水质的稳定。本系统设置2座原水池，每座有效容积为400m3。
5.1.2 原水泵
其作用是为预处理系统提供稳定的流量和压力，本系统共设置3台原水泵Q=360-612m3/h，H=42-32m，配电机P=75kW，380V。2用1备。
5.1.3 多介质过滤器
多介质过滤器(含气动阀门)φ5000mm，共4台，单台处理水量Q=210m3/h，滤速为10.7m/h。
5.1.4 多介质过滤器反洗水泵
反洗水泵2台，1用1备。Q=700m3/h，H=26m，配电机P=55kW/台。
5.2超滤处理系统
5.2.1氧化剂（NaClO次氯酸钠）加药装置
由于本系统的原水供给是污水回收水质，因此原水中含有一定量的有机物、微生物，故设置杀菌加药系统，需加入2～3ppm的有效氯。采用NaClO溶液，其有效氯浓度为8～12%。
5.2.2 自清洗过滤器
本系统设置2台设计出力为600m3/h的自清洗过滤器，自清洗过滤器的作用是截留原水带来的大于100μm的颗粒，壳体为碳钢衬胶材质，滤元不锈钢材质，可自动进行反洗。
5.2.3超滤系统装置
超滤（UF）装置的膜元件采用旭化成 UNA-620A型膜，材质为PVDF（聚偏二氟乙烯）。可自动进行压缩空气吹扫反洗、化学加强反洗和化学清洗。膜组件结构形式为外压式，超滤出水进入超滤水池。
超滤系统总产水量为647m3/h，每套选用425-450支超滤膜组件。
系统设置了一套自动反冲洗装置。设置2台反洗水泵，采用超滤产水作为超滤装置的反洗水，反洗同时带有空气吹扫。

序 号
技 术 参 数
设 计 值
1
系统总产水量(m3/h)
1450
2
系统总膜数量(支)
425-450
3
净通量(L/m2h)
65-70
4
回收率(%)
≥90
设一套化学加强反洗系统，包括清洗水箱、化学清洗水泵、保安过滤器。化学加强反洗所加的药剂包括次氯酸钠、盐酸和氢氧化钠。根据污染情况加药，加药量分别为20mg/l和40mg/l，通过加药泵在反洗水中加入化学清洗剂即可进行。
设一套化学清洗系统，包括清洗水箱、化学清洗水泵及保安过滤器。
超滤系统均集中PLC控制，控制系统由时序控制、超压控制、液位联锁控制组成。
5.2.4 超滤反洗水泵
本系统设2台超滤反洗水泵，1用1备。Q=350m3/h，H=30m，配电机P=55kW/台。采用变频控制，以防止超滤膜断丝。
5.2.5 超滤水池
设置该水池的目的是贮存来自超滤出水母管的产水，作为运行及超滤装置反洗时的调节水池。本系统设置2座超滤水池，每座有效容积为400m3。水池设有防腐措施。
5.2.6 超滤水泵
超滤水泵作用是为反渗透系统提供稳定的进水流量和压力。本系统设置3台超滤产水泵（2用1备），每台出力为350m3/h，扬程为30m，配电机P=55kW/台。
5.3 反渗透处理系统
5.3.1 还原剂加药系统
还原剂NaHSO3(亚硫酸氢钠)的作用是还原前级处理工艺中存在的余氯，以防止氧化剂导致反渗透膜脱盐率下降。
5.3.2 阻垢剂加药装置
在水进入反渗透系统之前，加入阻垢剂防止反渗透浓水侧产生结垢。
5.3.3 加酸系统
因原水PH值较高，在反渗透系统提高回收率情况下即使添加阻垢剂，经计算反渗透浓水侧还会有结垢产生，故设置一套调整PH加酸设备。
5.3.4 反渗透系统
本系统的主要作用是把经预处理的水进行膜分离脱盐。它包括下列单元设备：
1）5μ保安过滤器
5μm保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透系统击穿反渗透膜组件。保安过滤器采用耐腐蚀的304不锈钢材质外壳。
从反渗透系统的运行和操作安全出发，保安过滤器，高压泵，反渗透装置都呈一对一的串联设置，即一套反渗透配置一台保安过滤器和一台高压泵。
2）高压泵
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。每套反渗透配置1台流量290m3/h，扬程为130m进口不锈钢高压泵。
3）反渗透本体装置
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。本设计共设置3套出力为290m3/h的反渗透装置，并联运行，通过除盐水池的液位控制反渗透装置的运行。反渗透膜采用海德能PROC 10型膜。
4）反渗透清洗系统和冲洗系统
清洗的作用是根据反渗膜运行污染的情况，配制一定浓度的特定的清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物质，以恢复膜的原有特性。反渗透清洗系统包括一台5μm保安过滤器，1台不锈钢清洗泵，一台清洗箱及一批配套仪表、阀门、管道等附件。
5）反渗透冲洗水泵的作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢，以保护反渗透膜。本系统中设置2台不锈钢冲洗水泵。
5.4 除盐水池
设置1200m3的除盐水池，分为2格。做防腐处理。
5.5 除盐水泵
设3台除盐水泵（2用1备），每台正常出力为500m3/h，扬程为40m。控制方式采用恒压变频控制。
5.6阴阳离子交换混床处理系统
5.6.1提升泵
2台，1用1备。
5.6.2除二氧化碳器
除二氧化碳器在离子交换水处理过程中的作用在于除去水中的CO2，减轻混合离子交换器的负荷，提高水处理系统的经济性和出水水质，其工作原理为原水中的碳酸盐阴离子交换后转化成碳酸，水的PH值越低，水中的碳酸越不稳定，当水中PH值低于5时，水中的碳酸几乎完全分解为CO2和H2O，故只需对水进行空气吹脱，水中的CO2就基本去除，经脱气器处理后，水中残留二氧化碳含量为5毫克/升。
除二氧化碳器为圆柱形设备，材质为Q235碳钢衬胶，结构形式筒体为三节，上节内装布水装置及排风口，布水装置母支管形式，总管材质为Q235衬胶，支管为1Cr18Ni9Ti，中节内装有填料，填料为φ50多面空心球，下节内装有进风装置及出水装置，中节和下节之间装有花板，人孔采用门型结构，配套玻璃钢风机，风机进风口设有滤尘器，风机和滤尘器配备支撑架，安装在中间水箱，风机和塔体联接采用软管联接，以减少塔体的振动和降低风机的噪声。
5.6.3中间水池
中间水池一座，容积为100m3
5.6.4给水泵
2台，1用1备。
5.6.5阴阳离子交换混床
2台混床，一用一备，交替运行。因此该制水系统可实现24小时连续供水，以满足生产用水之需。
混合离子交换器的主要部分是阴、阳离子交换树脂，其主要作用是进一步去除反渗透出水中剩余的阴、阳离子。
当进水与树脂中的H+阳树脂接触时，树脂中具有很强置换能力的H+活性基团与水中的阳离子（Na+、Ca2+、Mg2+等）发生置换反应，水中阳离子（Na+、Ca2+、Mg2+等）被置换于树脂中，而置换出的H+则被水流带走；当进水与树脂中的OH-阴树脂接触时，树脂中具有很强置换能力的OH-活性基团与水中的阴离子（Cl-、CO32-、NO3-等）发生置换反应，水中阴离子（Cl-、CO32-、NO3-等）被置换与树脂中，而置换出的OH-则被水流带走，并与水流中的H+结合成H2O。树脂与水中离子的化学反应，因交换柱内树脂数量有限，其交换容量也相对有限，置换饱和时（或出水水质不合格时）需进行再生处理，再生处理的化学反应。
由此看出，再生处理是树脂与水的交换反应的逆反应。本系统设置一备一用，二台交换器以满足连续供水的需要，树脂中阳树脂型号为001×7#，阴树脂型号为201×7#。因进酸、碱再生树脂时，会对器壁产生腐蚀，所以交换器主体外壳选用Q235-A衬胶制作。封头采用椭圆封头，上部设有进水装置，能使水均匀分布在树脂层上，进水装置采用多孔管不锈钢外套梯形绕丝结构。中间排再生液装置为母管支管式，支管为多孔管不锈钢外套梯形绕丝结构，碱液分配装置为多孔管不锈钢外套梯形绕丝结构。底部排水装置为多孔板加水帽。
在交换器下部、树脂面处及最大反洗膨胀高度处设窥孔3个，用以观察体内工况。
为考虑到树脂的水力装卸，筒体上部设树脂装卸口。
设备包括进出口压力表、进出口取样、PVC取样槽、仪表取样接口等。
离子交换器加工完毕，做严密性和水压试验，试验压力0.75Mpa，保压5分钟无泄漏，交换器内部水充均匀，反洗膨胀空间100%。
试压完毕后，内壁除净毛刺、焊渣后作喷砂除锈处理，衬胶厚度为二层，内层3mm，外层2mm衬胶总厚度5mm。
5.6.6酸碱再生系统
5.6.7二级除盐水箱及给水泵
5.7 高含盐水系统
反渗透排放的高含盐水自流至设于地下的高含盐水池收集后，2台高含盐水泵打至高含盐水管，厂内回用。高含盐水提升泵QWF-45-35-15型号为Q=250m3/h，H=35m，P＝45kW，1用1备。
6控制方式
本系统采用PLC加上位机进行远程控制并在本地设就地控制箱。手动状态下单台机组可以进行单独操作，自动状态下所有设备进行联锁并形成闭环控制回路。所有主要参数均能在上位机进行监控，并设有参数报警值。系统运行方式可以在控制柜进行选择。运行方式为：自动，就地手动，远程手动。
控制系统的结构方式为：集中PLC控制+上位计算机+模拟屏。
7 主要技术经济指标：
7.1主要给排水指标
除盐水的成品水为500m3/h（其中二级除盐水50 m3/h）；水源采用全厂生产、生活处理后的回用水，回用水量719 m3/h；外排高含盐水219 m3/h。
7.2 药品消耗量
7.2.1一级除盐水系统
次氯酸钠 每小时20kg，浓度8-12％；
盐酸每小时600kg，浓度31％；
氢氧化钠每天3kg, 浓度30％；
NaHSO3每小时38kg, 浓度10％；
阻垢剂每小时20kg, 浓度20-30％；
7.2.2二级除盐水系统
盐酸：包含在一级除盐水系统中。
氢氧化钠：包含在一级除盐水系统中。
7.3 设备总装机容量约为1500kW。
7.4总投资估算：6000万元。
8 成本测算
8.1 成本测算说明
本项目建设投资为6000万元，全部自筹。
各种辅料的消耗量根据工艺所提资料确定。膜处理消耗的药品的价格根据市场价格确定（为不含税价格）。
年工作小时按8760小时计算
本项目所需人员15人。工资为45960元/人.年。
修理费按固定资产投资的2%估算。
折旧按直线折旧法估算，残值率为5%。折旧年限为20年。
其它费按经营成本的3%提取。
经测算，深度处理单位成本，一级除盐水为2.70元/t成品水，二级除盐水为5.50元/t成品水。
9讨论问题
9.1目前，用以二级处理达到余热锅炉用水的水质，处理方法有离子交换和EDI两种，业主可以根据情况选择，本方案和投资均按选用离子交换法给出。
9.2请落实高含盐水的去处。