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。
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項 目
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數據
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項 目
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數據
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項 目
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數據
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K+、Na
Fe3+
Cl
暫硬
可溶性SiO2
硫化物
Ca2+
SO24-
I-
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3500.32
0.26
6618.75
0.003
462.45
10.33
0.06
272.99
1071.18
0.74
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負硬度
SS
COD
濁度/NTU
水 溫/℃
Mn2+
NH4+
F-
總硬度
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0.027
11.40
42.81
1.83
16.6
0.11
1.84
331.793
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總堿度
Fe2O3
Ba2+
Sr2+
永久硬度
TDS
細菌總數/個/ml
pH值
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470.52
0.73
0.26
7.19
0.07
2678.81
12402
＞100
7.51
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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。
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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。
②給水泵及濃水循環泵 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。
③管道及閥門 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。
⑤就地儀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
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項 目
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水量/（m3/h）
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項目
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水量/（m3/h）
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產水流量
電極廢水
濃水排污
不合格產水（OSP）
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54.6
0.546
5.46
6.0
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EDR裝置總給水管
系統總用水量
水回收率/％
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66.61
60.61
90
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表 Aquamite裝置的脫鹽效果
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項 目
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EDR進水/（mg/L）
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產品淡水/（mg/L）
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除鹽率/％
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濃水/（mg/L）
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TDS
CaO
MgO
氯離子
硫酸根
重碳酸根
硝酸根
Fe2O3+Al2O3
SiO2
pH值
電導率/（ms/cm）
|
658
107.4
52.1
41.0
82.0
335.5
25.0
0.4
14.6
7.82
750
|
179
17.6
11.4
7.0
9.2
112.9
1.4
0
8.2
8.52
220
|
72.8
83.6
78.1
82.9
88.8
66.3
94.4
—
43.8
—
—
|
4876
684.5
581.2
833.0
1221.3
1518.9
170
2.5
18
7.86
4400
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