滄化公司18000m3/d BWRO淡化工程

一、基本情況

　　滄化公司為全國最大PVC生產裝置，為解決企業發展免受水資源的限制，雖然淺層地下水（井深50～250m）儲量豐富，但水質惡劣，需要脫鹽淡化。

二、設計原始資料

　　原水水質如表所示。

產水水質如下（mg/L）：

　　Ca2+  1.2；Cl-    109.0；Mg2+  2.7；   15.3；Na+  70.9；TDS  203.6；  4.4；pH值5.6。

　　產水能力  18000m3/d，回收率＞65%。

　　三、工藝流程及主要設備

　　滄化18000m3/d BWRO淡化工程工藝流程如圖所示。
 

1．預處理

　　根據有關水文地質資料介紹，局部水井的濁度較高，井水在室內放置4～24h后濁度高達40NTU。因此原水進入RO前設置集水、澄清沉淀池，以使原水與大氣接觸，并得以澄清沉淀。由于原水中含有微生物，在預處理前先加NaClO2mg/L，以殺滅細菌，同時防止微生物的滋生。殺菌后的水加入絮凝劑（聚合氯化鐵5mg/L）進行絮凝，接著進行過濾。過濾系統分別設置多介質過濾器和細砂過濾器兩級過濾系統，參照國內外過濾的運行情況，多介質過濾器的濾速選取10m/h，細砂過濾器的濾速選取5m/h，控制其出水水質達到RO的進水要求：即SDI＜3，Fe＜0.05mg/L，CODMn＜1.5mg/L，pH值2～10。預處理反沖洗水采用經多級過濾后和防垢處理的RO濃水，從而使原水量降至最低，使系統具有較高的回收率。

　　2．RO系統

　　由于淡化系統采用RO復合膜，耐氯性能只有1000mg/L·h，而過濾器出水通常余氯含量在0.1～1.0mg/L，故需在過濾器出口加NaHSO33mg/L，以還原水中余氯，使游離氯含量小于0.1mg/L，滿足RO組件的進水要求。

　　1．預處理系統

　　原水系地面河水，預處理系統由國內自行設計，其工藝流程為：

　　前池河水→生水泵→生水預熱器 機械加速澄清池→重力式無閥濾池→GRP水箱

　　加藥主要是加氯、PAC和聚丙烯酰胺助凝劑。

　　EDR淡水送入2臺50m3淡水箱，供一級除鹽加混床進行深度除鹽后，用作超高壓鍋爐補給水。

　　2．Aquamite XX-6/2型EDR裝置

　　Aquamite XX-6/2型EDR裝置是由供水機架、電源和程序控制自動控制柜和膜堆組三部分組成。

　�。�1）供水機架該鋼制機架上裝有給水泵、濃水循環泵及其管道閥門系統，10mm精密過濾器、排除毒氣箱、風機和就地儀表盤等。

　　①精密過濾器  2臺，每套50m3/h裝置各配備1臺，外殼為GRP制成，內裝22根長76.2cm，孔徑為10mm的濾芯。

　�、诮o水泵及濃水循環泵  每套裝置各配備1臺，給水泵的功率為30kW，濃水循環泵的功率為15kW。

　�、酃艿兰伴y門  濃、淡水和極水管路全部為聚氯乙烯（PVC）管，每套裝置配置了5個電動三通閥，一個電動兩通閥和一個壓力調節閥，以及控制極水的兩個電磁閥，所有這些閥門、管路全部裝配在同一鋼制底架上。

　　④極水箱及排水風機均裝在水力機架的上方，極水箱用來匯集6臺膜堆排出的極水，然后通過一根溢流管集中排放至地溝。排風機用于排除極水箱內的氯、氫和氧氣，極水箱為封閉式PVC箱體，體積僅有150L，電滲析裝置運轉時極水箱必須保持負壓狀態，排風機排出的氣體通過風道排至室外。

　�、菥偷貎x表盤布置在水力機架的一個側面，盤上裝有壓力表及流量表用于監控進水、濃水、極水的壓力和濃水的組成，進水流量和濃淡水間的壓力表。

　�。�2）膜堆每套50m3/h裝置兩套共有6個單獨的膜堆，分成兩列并聯，每列為三級串聯使用。每臺膜堆均由500對陰陽離子交換膜，及相應的濃、淡水隔板組成，水平放置，按一定順序上下重疊排列起來。

　　陰、陽離子交換膜及隔板的尺寸均為457mm×1016mm（18英寸×40英寸），陰、陽離子交換膜為均相膜，膜內有纖維網增強，膜的厚度為0.5mm，但是緊靠電極的兩張膜均為陽離子交換膜，其厚度為1mm。隔板為沖格式低密度聚乙烯，隔板厚度為1mm，即由兩張0.5mm聚乙烯隔板用膠粘結在一起制成。而緊靠電極的極水隔板的厚度為3mm。

　　每臺膜堆上下各有一張鈦鍍鉑平板式電極、一個重約450kg的金屬頂板及一個由支架支持的金屬底板，整臺膜堆靠6根垂直螺栓緊固起來，為了防止觸電和美觀，每臺膜堆四周用四張化妝板罩起來。

　�。�3）電源及程序自動控制柜  每套50m3/h EDR裝置配有一個電氣程序自動控制柜和兩個可控硅整流器，電氣控制柜布置在兩個硅整流器中間，正面盤上方裝有總電源開關，盤的中間部位裝有一個具有104個組件的凸輪定時器用來實現整套電滲析裝置的邏輯動作，包括自動啟停，倒極沖洗以及排除不合格產水。此外盤面上還裝有電導率指示及控制器以確保產水的水質。

　　每套整流器供給一列膜堆中三個單獨膜堆的直流電輸出，它可以根據各級膜堆需要的直流電壓不同而分別供電。并且還可以根據需要調整整流器柜內的分接開關，來調節三級膜堆的電壓以適應原水水質變化后的調整。

　　美國Ionics公司提供的Aquamite裝置的膜堆、水力機架及電氣柜都是預先裝配好的，并且在出廠前已調試完畢，因此當設備運至現場后，僅僅是和水、電、氣源就地連接即可完成。此外，還提供了濃水加酸系統及用于定期酸洗膜堆的酸洗系統的全套設備，這些設備被安裝在另一個單獨的房間內。

　　四、運行情況

　　河水經常規處理后，作為EDR系統的原水貯存于180m3內襯玻璃鋼的混凝土水池內，由EDR的給水泵升壓到0.6～0.7MPa，經過一臺10mm級精密過濾器過濾，再通過一個壓力調節閥使濾出水壓力恒定在0.455MPa。當過濾器進、出口壓差超過0.084MPa時，系統將發出報警信號，需更換過濾器的濾芯。

　　經過濾后的水分成三股水流，即ED給水、濃水系統補給水和極水，此時兩股主要水流入膜堆，即淡水隔室的給水和濃水再循環兩股水流。為了使EDR正常運行，進入第一級膜堆的入口水壓力維持不超過0.35MPa。如淡水或濃水兩股水流中有任何一股水壓過高或過低，則Aquamite裝置將會自動停止運轉。

　　進入膜堆的給水要流經串聯的三個單級膜堆，使其逐漸脫鹽變成淡化水。每個單級膜堆的標準脫鹽率為50%，每級的壓力降為0.084MPa。在每個單級膜堆內淡水或濃水分別流入500對不同的隔板中去，由于每張隔板均有曲折的水流通道，因而增加了水流的擾動。擾動著的水流接觸陰、陽離子交換膜表面，在外加直流電場作用下，使水中的陽（陰）離子穿過陽（陰）膜，以達到去除水中無機鹽的目的。具有曲折通道的隔板可使水流形成紊流，以便打破水中離子濃度形成的濃度梯度，防止形成濃差極化而影響EDR的正常運行。

　　Aquamite裝置運行中淡室和濃室的壓差應維持在7472.67～12454.45Pa（762～1270mmH2O），以防止膜堆內濃水向淡水的滲漏而影響淡水的水質。在第三級膜堆的淡水出口設置了電導率控制電極，以控制產水的水質，如產水的水質不合格則排入地溝。合格產水送入兩個50m3的內襯玻璃鋼的碳鋼水箱內，以供進一步的化學除鹽設備使用。

　　Aquamite EDR裝置為了有效地防止其膜堆結垢，可以通過程序控制器使膜堆內電極的極性及流入膜堆的濃、淡水流每h自動倒換3～4次。為此，在裝置的濃水及淡水入口分別設置了四個電動三通閥，來切換EDR裝置的進、出口的濃水和淡水水流方向。每倒換一次電極極性及水流方向的全過程約需1.5min，在此期間不合格的產水被排入地溝。由于石景山地區河水中含有較高的重碳酸鹽，為了提高EDR裝置的回收率和防止膜堆結垢，還需要連續地向濃水再循環管道中加入濃鹽酸，為此美國Ionics公司為該廠的EDR裝置配備了濃水加酸系統，即包括一個容積為0.2m3的濃酸箱、一臺材料為PVC的12L/h的小型活塞加酸泵和PVC管路。

　　每套Aquamite裝置上設置了兩個電磁閥，用于沖洗電極之用，平均每min耗用淡水9.2L。這部分電極沖洗水經過三級膜堆流出后匯集到一個容積為150L的PVC極水箱內，再通過箱內的溢流管溢流到地溝。由于EDR的電極過程會產生氫、氧及有毒氯氣，這些氣體被極水帶進極水箱中，因此設置了排風機將其排出室外。

　　為了保證設備的安全運行，在水力機架上還設置了緊急事故按鈕，以備緊急情況下及時停止EDR的使用。

　　Aquamite裝置運行水量平衡及水質分析如表6-4和表6-5所示。

        表 一套Aquamite裝置水量分配數據

        表   Aquamite裝置的脫鹽效果