35000电吸附除盐方案48901.pdf

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1、 中水回用项目 电吸附除盐方案 爱思特净化设备 2010 年 12 月 目 录 1 项目概况.3 1.1 设计处理水量与水质.3 1.1.1 处理水量.3 1.1.2 设计处理水质.3 1.2 设计技术要求.3 1.2.1 产品水水量.3 1.2.2 产品水水质.3 2 工艺线路.4 3 预处理说明.4 4 电吸附深度处理.5 4.1 除盐原理.5 4.2 工艺特点.6 4.3 与常规除盐技术的比较分析与技术优势.7 4.4 电吸附系统工艺流程.8 4.5 电吸附系统主要构成.9 4.6 电气.10 4.7 自动控制系统.10 4.8 投资估算.14 4.9 运行成本估算.14 4.10 土建

2、估算.15 5 爱思特公司简介.16 6 经典工程介绍.16 1 项目概况 1.1 设计处理水量与水质 1.1.1 处理水量 规模：35000m3/day（1458m3/h）1.1.2 设计处理水质 表 1 水质指标 序号 项目 单位 业主提供水质 1 电导率 S/cm 2500 1.2 设计技术要求 1.2.1 产品水水量 产水量：26250m3/day（1093m3/h）系统产水率：75%1.2.2 产品水水质 表 2 电吸附系统出水水质 序号 项目 单位 电吸附产水水质 1 电导率 S/cm 1000 1.2.3 待处理原水温度 电吸附进水水温大于 0 摄氏度。2 工艺线路 待处理原水纤

3、维球过滤器提升泵保安过滤电吸附产品水 3 预处理说明 为保证电吸附系统的持续稳定运行，本方案选用纤维球过滤器对原水进行过滤。纤维球过滤器装纤维球滤料，它比其他的多介质过滤器的过滤速度快2-3倍，截污能力是多介质过滤器的 2.7 倍，出水水质要高出 1-2 个数量级。纤维球过滤器具有过滤速度快，截污量大，工作周期长，悬浮物去除效果好等特点，其主要性能指标为：滤速 15-30m/h,过滤周期 8-24h，水头损失 3-10m，截污量 6-20kgm，采用水反冲，反冲强度为 10L/sm2 根据本工程水量，选用 7 台 QLG-3000 纤维球过滤器，单台处理量 210 m3/h，功率 22KW，直

4、径 3000mm。4 电吸附深度处理 4.1 除盐原理 由电化学基础理论可知，将固体电极浸在水溶液中，施加电压时，在固体电极/溶液的两相界面处，电荷会在极短距离分布、排列。作为补偿，带正电荷的正极会吸引溶液中的负离子（相反，负极就会吸引正离子），从而形成双电层。双电层结构相当于一个电容器，可以充放电，即双电层所带的电荷量的大小与双电层的电容值和双电层上的电位差成正比。所以，在一个完整的电化学体系中，在不发生法拉第反应的情况下，当给两个对应电极的双电层充电时，由于离子富集到电极周围，溶液本体中的浓度降低；相反，给双电层去掉电压，双电层放电，被富集的离子将扩散到本体溶液中，使本体溶液的离子浓度增大

5、。电吸附（EST）除盐的基本思想就是通过施加外加电压形成静电场，强制离子向带有相反电荷的电极处移动，对双电层的充放电进行控制，改变双电层处的离子浓度，并使之不同于本体浓度，从而实现对水溶液的除盐。由于电吸附技术采用的材料，不仅导电性能良好，而且具有很大的比表面积，置于静电场中时会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层。双电层的厚度只有 110nm，却能吸引大量的电解质离子，并储存一定的能量。一旦除去电场，吸引的离子被释放到本体溶液中，溶液中的浓度升高，通过这一过程去除离子，如图 1 所示。图 1 电吸附除盐原理图 4.2 工艺特点（1）耐受性好 核心部件使用寿命长（5 年），避免了因更换核心部

6、件而带来的运行成本的提高。（2）特殊离子去除效果显著 EST 技术对氟、氯、钙、镁离子去除率效果尤佳，且除盐率连续可调。（3）无二次污染 EST 系统不添加任何药剂，排放浓水所含成份均系来自于原水，系统本身不产生新的排放物。浓水 COD 不浓缩，可直接达标排放，无需进一步处理。（4）对颗粒污染物低 由于电吸附除盐装置采用通道式结构（通道宽度为毫米级），因此不易堵塞。对前处理要求相对较低，因此可降低投资及运行成本。同时，电吸附除盐设备具有很强的耐冲击性。（5）抗油类污染 由于电吸附除盐装置采用特殊的惰性材料为电极，可抗油类污染。电吸附除盐技术已成功应用于炼油废水回用（齐鲁石化工程），实践证明了此

7、点。（6）操作及维护简便 由于 EST 系统不采用膜类元件，因此对原水的要求不高。在停机期间也无需对核心部件作特别保养。系统采用计算机控制，自动化程度高，对操作者的技术要求较低。（7）运行成本低 该技术属于常压操作，能耗比较低，其主要的能量消耗在于使离子发生迁移。这与其它除盐技术相比可以大节约能源。其根本原因在于EST 技术净化/淡化水的原理是有区别性地将水中作为溶质的离子提取分离出来，而不是把作为溶剂的水分子从待处理的原水中分离出来。4.3 与常规除盐技术的比较分析与技术优势 各行各业对废水处理中有害物质的去除要求千差万别，但电吸附水处理技术对此均有其用武之地。由于 EST 系统不采用膜类元

8、件，因此对原水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题也不会对系统造成不可修复的损坏。一般情况下，铁、锰、余氯、有机物、钙、镁、pH 值等对系统几乎没有什么影响，在停机期间也无需对核心部件作特别保养。电吸附除盐技术在污（废）水回用方面与反渗透工艺技术特点比较见表 3。表 3 污（废）水回用中电吸附工艺与反渗透工艺技术特点的比较 序号 项 目 电吸附 EST 反渗透 RO(双膜法)1 除盐原理 利用通电电极表面带电特性对水中盐离子进行静电吸附，以电极为介质，以静电场为推动力，将溶质从溶液中取出 以分子扩散膜为介质，以静压差为推动力将溶剂从溶液中取出 2 透过物 溶质，盐 溶剂，水 3 截留

9、物 溶剂，水 溶质，盐 4 膜类型 无分离膜 不对称膜，复合膜 5 除盐率 6095%98%6 处理污水膜通量与处理净水膜通量比 1 0.50.7 7 相同浓水量盐去除总量 大 小 8 工作温度 大于 0 大于 4小于 40 9 随温度降低通量衰减 无 每降低 1膜通量下降2-3%10 污堵导致通量衰减 小（可逆）衰减 7%-15%/年 11 盐透过量每年增加量 变化小 变化较大 12 是否结垢及原因 较少结垢,极板难溶盐离子浓度积低,极板间切向流，频繁倒极 易结垢，垂直穿透膜,浓差极化，浓水侧偏碱难溶盐离子浓度积过饱和 13 结垢可逆程度 结垢可逆 大部分结垢不可逆 14 解决难溶盐结垢方法

10、 不添加阻垢剂,加少量酸 添加阻垢剂,加酸 15 维护保养性 无需特别保养、简单 频繁、复杂 16 清洗周期 12 个月，长 1 周-3 个月，短 17 清洗效果 较好 不好，膜通量不能彻底恢复 18 抗污染能力 对来水的适应性 强 COD100mg/L,油5mg/L 适应性强 弱 COD40mg/L 油0.1mg/L（RO）对来水水质要求严格 19 预处理要求 简单 复杂并很难满足 RO 进水水质要求 20 能耗 0.52kWh 12kWh 21 核心元件使用寿命 5 年 1-2 年左右 22 运行成本 低，0.31.5 元/m3 高，3-6 元/m3 23 二次污染 浓水排放不超标 需添加

11、阻垢剂、还原剂、酸、碱等药剂，浓水排放有污染 注：为性能相对优异 4.4 电吸附系统工艺流程 工艺流程分为二个步骤：工作流程，反洗流程。如图 2 所示：原水箱净水箱保安过滤器工作泵EST模块净水工作流程再生流程再生出水电吸附模块再生泵图 2 工艺流程 工作流程：原水池中的水通过提升泵被打入保安过滤器，固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流，水再被送入电吸附（EST）模块。水中溶解性的盐类被吸附，水质被净化。反洗流程：就是模块的反冲洗过程，冲洗经过短接静置的模块，使电极再生，反洗流程可根据进水条件以及产水率要求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。4.5 电吸附系统主要构成 1.原水池：1 座

12、，有效容积为 1500m3，停留时间为 1 小时，钢筋混凝土结构。2.中间水池：1 座，中间水池用于储存一定量的电吸附反洗淡水，在下一反洗周期时被再一次利用，有效容积为 900m3，钢筋混凝土结构。3.浓水池：浓水池储存用中间水池的水反洗模块后的一部分淡水，在下一反洗周期时被再一次利用，拟定有效容积为 900m3，为钢筋混凝土结构。4.净水池：用于储存经过模块处理过的净水，拟定有效容积 1200m3。5.工作泵：选用 21 台离心泵，18 用 3 备（离线备用），流量 240m3/h，扬程 24m，功率 22KW。6.保安过滤器：用于电吸附装置工作、再生、排污时，进一步去除水中的大颗粒固体悬浮

13、物，12 用 12 备，流量 250m3/h。7.电吸附模块：采用 EMK4443 模块。4.6 电气 一路，交流 6KV10%、1600KVA，为电吸附模块供电。一路，交流 380V10%、500KVA，为电吸附系统附属设备供电。整流变压器：800KVA/6KV，2 台。整流控制柜 6 套：1.供 0-1500A 直流电。2.可与 PLC 连接，受自动控制信号控制或手动控制。3.每组每次通电，均实行软起动控制。4.短路保护：150%额定电流，10 ms 动作。5.全部实行停机放电软起运行控制，以保证设备安全运行。6.可控硅采用防浪涌，防过压等措施并且留有充分余量。7.带有缺相、短路及报警功能

14、。8.谐波电流的允许值应满足国家标准 GB/T14549-93。4.7 自动控制系统 所有水泵均可以实现机旁就地和中心控制室两地启动停止操作。为保证系统运行的稳定性，主要设备设计电气联锁和PLC 程序自动控制。关键水泵采用变频器进行控制，本方案设计 12 台变频装置。在检修状态下，可以按下并锁定现场按钮盒上的紧急停车按钮，此时任何的操作（计算机或按钮）都不能生效，可以安全地检查设备。柜门上均有相关状态的信号指示灯。（1）自动控制方式及控制水平 为满足本工程的工艺特点，本工程的过程检测控制方案采用分散控制、集中显示和操作为主，制定安全可靠的措施，重要的检测参数必须通过远传监测和自动控制，以减轻操

15、作人员的劳动强度和确保生产安全。参数设置越限报警、联锁保护以确保正常运行和安全。本设计采用就地操作与远传集中显示和操作的检控方案，重要的变量设置越限报警，报警系统采用声光报警。（2）设备选型及仪表 根据水处理过程的特点和要求，特别是脱盐水处理设施切换频繁，为保证设备运行可靠性，本方案对主要设备设置了 PLC 可编程序控制器和电气联锁系统。为保证系统实现监测、控制运行。检测和控制设备、PLC 系统和主要电气设备选国外成熟产品，关键设备采用进口产品。主要仪表控制室与电气专业共用，系统配置见附表。液位仪表：液位测量控制选用液位可靠的国产浮球液位开关。压力仪表：压力传感器、电接点压力仪表与普通压力表。

16、流量仪表：流量测量选用国产电磁流量计。系统设置的主要过程检测仪表包括：1)所有水泵吸水池均设浮球液位开关联锁。2)对于电吸附模块的切换和运行全部应用计算机自动控制。3)原水水量、产水水量均以流量计计量。4)原水电导、产水电导均以电导仪监测。5)进水浊度以在线浊度仪监测，悬浮物（SS）超标时，报警。6)进水电导以在线电导仪监测，电导率超标，报警。（3）运行控制 系统运行控制分两个状态：手动、自动，并有故障报警保护功能：i.手动状态：手动状态作为设备的调整用状态，设备控制柜上人机界面设有“模块电源”、“短接”、“工作”、“再生”等选择控制。EST 模块开机时先“短接”，让模块充分放电后方可开“模块

17、电源”，手动时只允许其中一种状态工作，相互间有互锁，以免误动作。模块正向、负向交替通电，由计算机记忆，自动切换。“工作”、“再生”状态调整时只允许一种状态工作，在任意状态下，对应的水泵组同时开启。ii.自动状态：自动状态根据工作流程图和工作状态表进行。自动状态互锁应满足以下要求：原水池低位开关与水泵联锁，原水池水位低则水泵停，水流开关（管路低压）与水泵联锁，低压水泵停转；水泵停转时，在模块工作状态时转短接再生，在模块再生状态时转等待；模块工作时清水池满停止工作转短接再生；iii.故障报警：控制柜上有如下声光报警指示：原水池低位、管路高位、管路低压、控制器故障、水泵变频控制故障、电导超高报警等。

18、（4）现场和中央控制 现场和中央控制计算机监测、接收 PLC 控制参数，实现实时监视。控制计算机能对整个系统的除盐处理过程进行实时监测，随时跟踪接收 PLC的数据信号。能对各种类型模拟量进行巡回检测，对各种类型故障进行报警或不达标报警。可实时显示最新报警点的报警信息，同时伴有声光报警。并按时间顺序排列，自动记录在计算机的报警数据库中。具备实时数据和历史数据的分析及处理能力，对主要工艺流程进行动态模拟、趋势分析、制表打印、绘制曲线，对主要数据永久性保存，并且在显示屏幕上显示整个工艺流程或局部环节的直观动态彩色画面，并通过嵌入式大屏幕，动态显示工艺流程各主要部件的运行状态，包括：1）水处理监控系统

19、总图；2）水处理装置动态工艺流程图；3）水处理装置实时仪表监视图；4）水处理装置实时采集数据曲线图；5）水处理装置历史数据曲线图；6）报警记录显示表图；7）数据报表打印图等。（5）输入输出 开关量输入：急停；阀门的检测；供电接触器的检测；柜体手自动切换的开关；变频器的检测；整流柜的检测。开关量输出：各子组：短接，正相供电，负相供电，工作，再生；阀门的控制 水泵的控制 各组模拟量输入：各子组电压；电流；原水进水电导；各子组工作出水电导；再生出水电导；原水池液位；酸洗池液位；各子组电磁流量计：进水流量；出水流量；模块进口压力；模块出口压力等。模拟量输出：电压调节信号；水泵变频的控制信号；声光报警；

20、说明：系统采用 上位计算机+PLC 的控制方式 由多台工作站和服务器组成上位监控，采用国际品牌 PLC，采用以太网通讯方式。4.8 投资估算 投资估算表：表 4 单位：万元 品名 单位 数量 总价 预处理投资 1 纤维球过滤器 台 7 210 小计 210 电吸附投资 1 电吸附模块 组 6 4992 2 工艺设备及管道 批 1 468 3 电气设备 批 1 392 4 控制设备 批 1 342 小计 6194 其他费用 1 运费 买方负责，发货地 指导安装费 按设备总价 2%计提 128.08 调试费 按设备总价 1%计提 64.04 税费 按设备总价 3.5%计提 224.14 小计 41

21、6.26 合计 6820.26 总金额(大写)：陆千捌佰贰拾万贰仟陆佰元整 4.9 运行成本估算 直接统运行费用（年生产按 8000 小时计）：表 5 项目 单价 消耗量指标 运行成本（元）1 预处理成本 0.05 1.1 能耗 0.5 元/kWh 0.1kWh/t 0.05 2 电吸附成本 0.53 2.1 电吸附耗能 0.5 元/kWh 1.0kWh/t 0.5 2.2 滤芯更换 0.03 1+2=0.58 4.10 土建估算 工程土建规格估算：表6 项目 规格 单价 造价（万元）厂房 1 电吸附厂房 2400m2 1500 元/m2 360 小计 360 构筑物 2 原水池 1500m3

22、 500 元/m3 75 3 中间水池 900m3 500 元/m3 45 4 浓水池 900m3 500 元/m3 45 5 净水池 1200m3 500 元/m3 60 小计 225 合计 585 注：土建均为估算，仅供参考，详细以后期提供平面布置图为准。5 爱思特公司简介 爱思特净化设备（简称 EST），成立于 2001 年 2 月，坐落于市新北区环保产业园，注册资本 5600 万元，是集水净化技术研发、水净化设备的生产制造、工程安装施工及净水技术咨询服务于一体的高新技术企业。爱思特公司是我国唯一拥有电吸附自主知识产权的企业，拥有专利 13 项。我们独创的 EST 电吸附水处理技术是一项

23、全新、全面超越当今传统技术的革命性水处理技术；公司利用该项技术先后开发了工业和市政废水再生回用、工业除盐、苦咸水除净化、直饮水净化等系列的高新技术产品，并广泛应用在石化、化工、冶金、造纸、印染及市政/民用供水、直饮水等领域，累计建设 100 余项水处理工程。2006 年底，公司建成了世界上首例每小时数百吨级的电吸附工业废水再生回用工程-齐鲁石化炼油废水回用工程（2500 吨/日）之后，又相继完成了化工集团废水回用提质工程（10000 吨/日）、宝钢冷轧废水零排放工程、明耀环保热电公司提质工程、天柱山化工化工废水除盐工程等等。其中齐鲁石化炼油废水回用工程被列为 2008 年国家重点环境保护实用技

24、术示工程。公司将充分利用在上述行业的样板工程进行行业推广，尽快占领国市场。爱思特公司在积极开拓国市场的同时，还与许多国际知名水处理企业进行合作，把产品和技术推向世界。如全球最大的水处理企业美国 Pentair 公司与公司正共同开发住宅生活用水处理系统和商用水处理系统，准备进行规模化应用；澳大利亚 MECRUS 公司正与爱思特公司合作，把电吸附技术应用于澳大利亚的“废水回用用于农田灌溉”项目中；印度的 United Phosphourous Group 目前也在和公司洽谈，准备在废水回用处理领域进行有效合作。爱思特人秉持“以崭新的技术为人类寻找新的水源”，正在构建未来公司的发展战略：利用自己独有

25、的技术优势，进行“技术和资本”强强联盟，全新打造“技术、资本和运营管理”三大核心竞争力，将公司发展成集“技术、资本和运营管理”于一体的专业化的企业，争取 35 年实现 IPO，用 8 年左右的时间，发展成为中国乃至世界水业务的主导力量。爱思特净化设备 6 经典工程介绍 中石化齐鲁石化炼油废水回用工程（2400m3/day）太化集团化工污水回用工程（10000m3/day）宝钢集团 1420/1550 冷轧废水回用工程（4000m3/day）天柱山化工 18/30 项目化工污水回用工程（4000m3/day）金石化肥化工园区生产综合废水回用工程（5000m3/day）金石化肥新乐园区循环排污水回用工程（2400m3/day）明耀热电中水回用工程(一期 5000m3/day、二期 5000m3/day)北仑岩东再生水厂提质工程(100000m3/day)兖矿集团 3 号井坑口水深度处理回用工程(8000m3/day)郓城煤矿坑口水深度处理回用工程(3000m3/day)阳煤集团和顺化工 1830 项目污水回用项目(3600m3/day)