300T/D五金制品電鍍廢水回用處理系統設備設計方案

1項目概述

東莞勝必多五金制品有限公司是一家大型的五金制品生產企業，位于東莞市。電鍍廢水中污染物成份比較復雜，含有大量酸、堿、銅、鎳、鉻及懸浮物等有害物質，而且COD濃度也很高。如不加以有效處理而直接排放，勢必會對周邊環境造成嚴重的污染，所以排放廢水必須加以治理，達到國家環保排放標準后才能排放。

我國是一個水資源短缺的國家，人均水資源量約為2200 m3，約為世界平均水平的四分之一。而且,我國用水浪費嚴重，水資源利用效率較低。目前,我國農業用水利用率僅為40%～50%，灌溉用水有效利用系數只有0.4左右。工業方面,工業用水重復利用率低,僅為20%～40%，單位產品用水定額高。城市生活用水方面，供水管網和衛生設備的漏水是形成浪費的主要原因，我國城市供水管網的漏水量約占全部供水量的10%左右。

300T/D五金制品電鍍廢水回用處理系統設備工藝方案：采用“微絮凝直流過濾+超濾+活性碳+反滲透”的工藝方案，本方案設計取水規模18m3/h（360m3/d），微絮凝直流過濾產水18m3/h（360m3/d），超濾產水17m3/h（340m3/d）設備按每天運行20小時綜合考慮。

工程建成后，至少每年將為東莞勝必多五金制品有限公司減少污水排放量9.5萬噸左右，并直接提供9.5萬噸左右的新鮮生產用水，經濟效益和社會環境效益是非常顯著的。

2設計基礎

2.1設計依據

回用水水源是東莞勝必多五金制品有限公司經過廢水廠處理后的達標外排廢水。

2.1.1水源水質

因目前缺乏詳細的原水水質報告,根據業主提供的相關資料,排放污水水質達到國家相關標準《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標準，本方案暫按照如下指標設計。

2.1.2回用水水質指標

達標廢水經回用系統處理后的部分水質理化指標達到國家《GB5749-2006》,處理后的凈化水將接入回用水管網.

2.1.3設計產水量

設計產水水量：超濾產水17m3/h（340m3/d）

              反滲透產水13m3/h（260m3/d）

2.2設計標準

進口壓力容器：     ASME標準

國產壓力容器： GB150-98

水泵： ISO、GB標準

管道、管件、法蘭及閥門：HG20593、DIN標準

馬達： IEC

電氣： IEC、GB標準

進口材料： ASTM標準

2.2.1應用規范

《控制室設計規范》

《信號報警、聯鎖系統設計規定》

《鋼制壓力容器》

《低壓配電設計規范》

《壓力容器油漆、包裝、運輸》

《反滲透水處理設備》

《襯膠鋼管和管件》

《襯塑（PP、PE、PVC）鋼管和管件》

《水處理設備制造技術》

《橡膠襯里設備技術條件》

2.2.1.1進口設備的制造工藝和材料符合美國機械工程師協會（ASME）和美國材料試驗學會（ASTM）的工業法規中涉及的標準或相當標準。

2.2.1.2如果東莞市益民水處理科技有限公司有其它標準取代上述標準，需呈交需方，經認可后方能采用并附于本規范書后。

2.2.1.3東莞益民水處理科技有限公司所提供的材料及外購設備將符合所應用的標準。

2.2.1.4規范所使用的各標準如有新版本，以版本為準。

2.2.1.5當上述規范和標準對某些設備和材料不適用時，經需方確認后，可采用有關的標準和生產廠的標準。

2.2.1.6建設方提供的有關電鍍污水水質、水量、布局、工程圖紙等基礎資料；

2.2.1.7其他相關標準及規范。

2.2.2安裝標準

壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規范

《工業管道工程施工及驗收規范》

《現場設備、工業管道焊接工程及驗收規范》

《化工機器安裝工程施工及驗收規范》

《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》

2.2.3設計原則

1、中水處理回用工程以投資省，運轉費用低，占地面積小為原則。

2、處理系統*，設備運行穩定可靠，維護簡單、操作方便。

3、污水處理系統不產生二次污染源污染環境。

4、控制管理按處理工藝過程要求盡量考慮自控，降低運行操作的勞動強度，使污水處理站運行可靠、維護方便，提高污水處理站運行管理水平。

3工藝流程

3.1系統設計原則

由于來水水質較差為電鍍廢水，方案設計時需要注意如下幾點:

3.1.1預處理系統確定

預處理的主要目的是去除原水中的懸浮物、膠體、細菌、濁度、有機物等，保證后序反滲透的正常運行(常見反滲透的污染原因見下節分析)。目前用于反滲透系統的預處理根據水源不同有多種工藝，如“多介質過濾”、“纖維過濾”、“多介質過濾+活性炭”、“纖維過濾+活性碳”、“混凝澄清+多介質過濾+活性炭”、 “混凝澄清+粗過濾+超濾”、“多介質過濾+超濾”和直接采用“超濾”等。前兩種工藝多用于井水水源；第3—5種工藝多用于地表水水源，也可用于微污染水水源；后三種工藝可廣泛用于地表水、循環水排污水，特別適用于污水回用反滲透的預處理。

因為本項目反滲透系統的水源為電鍍廢水經污水處理廠的排放水，不同于常規意義的地表水和地下水，從廢水性質和水質指標看，廢水中含有大量酸、堿、銅、鎳、鉻及懸浮物等有害物質，而且COD濃度也比較高，故反滲透系統的關鍵在于預處理。根據我公司的工程經驗，推薦采用“多介質過濾+超濾+活性炭”作為反滲透系統的預處理。

懸浮物、膠體、顆粒污堵可嚴重影響反滲透的性能，如大幅度降低產水量；多介質過濾器能有效的去除原水中的懸浮物、膠體、顆粒，當水流流過過濾介質的床層時，顆粒、懸浮物、膠體會附著在過濾介質的表面而截流下來，當反沖洗時又可以把這些截流下來的污染物排放出來；通常經過介質過濾器處理品就可以達到SDI15≤5。

采用超濾膜分離技術，不僅能去除懸浮顆粒，還能去除膠體、藻類、細菌和大分子有機物等，保證出水水質達到反滲透的進水要求。采用超濾作為反滲透的預處理，益民公司在污水回用中試和工程應用上已經證明是十分可靠的預處理工藝。

為減輕超濾的負荷，改善超濾的運行狀況，我們在預處理設施前面添加了包括微絮凝加藥裝置；在廢水中存在著一定量的膠體物質，它們的粒徑范圍是10-4—10-6mm。由于其本身的動力穩定性和帶電性，在水中是穩定的，直接過濾幾乎不起作用。為了除去這些膠體，必須在原水進入多介質機械濾器前投加高分子絮凝劑ST或復合絮凝劑，絮凝劑ST（季胺型聚丙烯酰胺）在水中水解，可形成帶電荷的分子長鏈，并在長鏈兩端吸附膠體，從而形成大顆粒雜質利于濾除，以保證多介質機械濾器更有效去除水中的膠體。另外，在絮凝的過程中，部分有機物可被絮凝物吸附下來。

活性炭內孔表面積大，非常有利于進一步吸附中、小分子的有機物，一般用于吸附原水中的有機物、部分色素和有害物質，降低化學耗氧量COD。活性炭被廣泛應用于生活用水及食品工業、化工等工業用水的凈化，由于活性炭的比表面積很大，其表面又布滿了平均為20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭的表面有大量的羥基和羧基等官能團，可以對各種性質的有機物質進行化學吸附，以及靜電引力作用，因此，活性炭還能去除水中腐殖酸、富維酸、木質磺酸等有機物質，還可去除象余氯一類對反滲透膜有害的物質，防止反滲透膜被氧化。通常能夠去除63%—86%膠體物質，50%左右的鐵，以及47—60%的有機物質。

3.1.2反滲透系統設計注意點:

3.1.2.1水中的有機物、微生物、重金屬離子； 

3.1.2.2所有使用污水處理廠回用水作為反滲透系統進水的污染問題，基本上都是有機物、重金屬離子和微生物造成的。因此前處理主要考慮盡量除去水中有機物的方案，而有機物是微生物生長的養料，所以同時殺菌要做得*。 

3.1.2.3污水處理廠回用水中有機物的含量較高，必須考慮阻垢劑有與其產生不良凝聚反應的風險。

3.1.2.3污水處理廠回用水中重金屬離子的去除，必須考慮添加絮凝劑。

3.2原水水質分析及工藝確定

水質分析是整個系統設計的前提,是系統設計的主要依據，而從所提供的原水水質指標可以看出，所提供的數據太少,水質分析項目是不夠完整。因此需要對水質進行全分析，以zui終確認系統流程的可靠性。

本項目的原水為電鍍廢水經過污水處理廠處理后的達標排放水，根據僅有的水質分析數據及相類似中水項目，可以確定以下幾個方面的問題, 即其水質特點：

從廢水性質和水質指標看，廢水中含有大量銅、鎳、鉻及懸浮物等有害物質，而且COD濃度也比較高，其中平均進水COD 質量濃度為68mg/L ,懸浮物的平均質量濃度為30mg/L, 說明水中的有機物及微生物較多,如直接回用于工藝用水時易在物體表面產生黏泥。

電導率和溶解性總固體較高. 含有約250mg/L的氯離子(或更高),是普通新鮮水的4-10 倍左右. 這個數據說明污水的含鹽量較高,直接利用于時會加大了設備及管道的腐蝕程度。

本著以上幾點原則，同時考慮產水水質要求，我公司按以下思路來確定本項目的工藝流程。

A、從大量中試實驗和實際工程可以看出反滲透除鹽和去除有機物效果非常顯著，彌補了離子交換和電滲析等方法的不足；而國家標準對產水耗氧量(以O2計)的正常極限值為 3(mg／L)，特殊情況下不超過5mg／L；這一點必須通過反滲透對有機物的去除作用。

B、由于來水中SS 和膠體物質含量較高，必須采用微絮凝加多介質進行預處理。

C、由于RO系統反滲透設備對氣體的過濾作用有限,水中的一部分氣體透過反滲透膜進入回用產品水中,使得經過RO系統的出水仍有二級排放出水味道,因此經過深度處理的出水僅作為工業用水是可行的,而作為生活飲用水可能會有一定的心理因素。

D、利用超濾裝置作為反滲透的預處理，該膜系統具有以下優點: 

預處理水質適應性好。當原水水質變差惡化時，產水SDI值始終保證小于3。對于膠體硅的脫除大大高于傳統預處理。

出水水質穩定。預處理的出水水質相對穩定，水質波動小，可大大提高RO膜使用壽命。

設備占地小。設備為撬裝設備，結構緊湊，擺放整齊，占地面積小。

施工周期短,安裝費用低。超濾系統均為撬裝設備（模塊式設計），可在工廠預組裝，出廠前已完成調試檢測，現場安裝調試工程量小，大大縮短施工周期。

靈活的結構設計有利于膜組件的更換和增容。膜柱中的子模塊和附屬子模塊可以進行更換、隔離、修補,且不影響整個系統的正常運行,膜的工作狀況可進行完整性測試, 在任何時間均能保證出水水質。

操作維護方便。流程簡潔，系統控制參數較少，易進行自動化控制，操作維護簡便。

利用空氣對濾膜進行反沖洗,提高了膜分離效果和膜組件的使用壽命。 

E、有機物會影響反滲透膜的清洗頻率和使用壽命，必須采用活性碳的深度處理。

綜合上述和工程實際情況,本項目提出以下工藝方案：

3.3主要工藝單元說明

3.3.1微絮凝直流過濾器

微絮凝直流過濾工藝是將混凝與過濾集成為一體，絮凝劑與原水通過管道混合器混合后直接進入深床多介質過濾器，可去除水中部份的懸浮固體、膠體微粒和部分有機物等，經過多介質過濾器的出水可大大提高超濾的膜通量，保證超濾系統長期穩定的運行，其特點是用藥量少。本系統采用東莞市益民水處理科技有限公司的MMF1800x3100mm微絮凝直流過濾器，設計正常濾速7m/h、zui大濾速為12.0m/h，氣水反沖洗。

MMF1800x3100mm微絮凝直流過濾器采用1臺，處理水量18m3/h。

主要技術參數：

設計流量： 18m3/h

設計溫度： ≤40℃

設計壓力： 0.5Mpa

直    徑： DN1800mm

外形尺寸： 1800×3100mm

過濾器特點

東莞益民水處理科技有限公司的MMF1800微絮凝直流過濾器，該系統具有如下優點：

設備運行簡單，且運行可靠；

*的反洗流程設計，濾料反洗再生*，反洗用水量少；

簡易的操作和維護；

低操作成本。

3.3.2超濾裝置

超濾膜分離技術具有占地面積小、出水水質好、自動化程高等特點。根據原水的水質特點，本系統采用SFR-2660超濾膜作為本水處理系統的超濾處理部件，SFR-2660超濾膜組件是一種毛細管式外壓超濾膜組件，其材料為PVDF（聚偏氟乙烯），它具有親水性好、抗氧化性強、耐有機污染、耐酸堿、不易臟堵等特點。

其跨膜壓差小、反洗效果好、抗污染、使用壽命長，且能長期保證產水水質，對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細菌、大分子有機物具有良好的分離能力，保證出水SDI≤2。

SFR-2660超濾裝置采用全流過濾、回收率 90%以上，分散清洗的全自動連續運行方式。設置超濾裝置1套，裝置設計處理水量17m3/h，其運行情況為：運行60分鐘，反洗90秒~120秒。每運行22小時進行分散酸/堿清洗一次，藥劑用量為化學清洗的1/10。系統采用PLC控制。化學清洗頻率2-6個月。

主要技術參數：

設計產水量：17m3/h

產水水質：濁度<1NTU   

SDI≤2

微生物、細菌、大腸桿菌、病原體（祛除率）>99.99%

操作溫度：5-40℃

設計進水壓力：≤0.3Mpa

截留分子量：50000道爾頓

排放量： 10%

主要特點：

膜材料是耐污染、親水的PVDF；

可以短時承受200ppm余氯環境；

孔徑分布窄，孔徑分布均勻；

交叉流設計，排除臟堵，提高壽命；

通量大且持久穩定，抗污染能力強

易清洗，能耗低。

3.3.3活性碳過濾器

活性碳過濾工藝是將去除水中部份的COD、有機物和部分氧化金屬等，本系統采用東莞市益民水處理科技有限公司的MMF1400x2900mm活性碳過濾器，設計正常濾速11m/h、zui大濾速為15.0m/h。

MMF1400x2900mm活性碳過濾器采用1臺，處理水量17m3/h。

主要技術參數：

設計流量： 17m3/h

設計溫度： ≤40℃

設計壓力： 0.5Mpa

直    徑： DN1400mm

外形尺寸： 1400×2900mm

過濾器特點

東莞益民水處理科技有限公司的MMF1400活性碳過濾器，該系統具有如下優點：

設備運行簡單，且運行可靠；

*的反洗流程設計，濾料反洗再生*，反洗用水量少；

簡易的操作和維護；

低操作成本。

3.3.4反滲透系統                      

反滲透系統主要去除水中溶解鹽類、有機物分子、二氧化硅膠體及預處理未去除的顆粒物等，系統包括阻垢劑加藥裝置、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組本體、清洗裝置等。系統采用PLC控制。

考慮到本項目的水質特點、設備的節能、運行壓力、膜的透過率、膜的脫鹽率、出水的含鹽量等因素，東莞益民水處理科技有限公司推薦采用陶式抗污染復合反滲透膜BW30-400-FR。抗污染低壓復合膜表面被有機物污染的程度大大降低，且污染后容易清洗和恢復到初始的水通量。

本方案采用1套反滲透裝置，一級兩段排列。主要技術參數：

設計產水量：     13m3/h

操作溫度： ≤40℃

回收率： ≥75%

系統脫鹽率： >98%

3.3.4加藥系統

各類藥品溶液箱的容積可滿足一晝夜的藥品用量的要求。各加藥計量泵進口設有濾網。加藥系統的管道采用UPVC。藥品注入量能根據進水量的變化實行自動調節，而對于進水水質的變化則可隨水質變化信號實行自動調節或由人工調節計量泵。藥品配置是根據藥品溶液發出的藥液箱的藥液低位報警及由運行人員操作。溶液箱和計量箱的采用PE材質。

3.3.4.1絮凝劑加藥裝置(PAC)

投加何種絮凝劑需要根據詳細的水質做試驗確定，本項目暫選用PAC（固體，有效成分為10%），加藥量為5ppm。絮凝劑加藥裝置包括100L溶液箱2臺、電動攪拌器1臺、計量泵1臺、配管和底撬1座、現場就地控制箱等。

3.3.4.2超濾反洗殺菌劑加藥裝置(NaCLO)

本設計超濾反洗水中投加的殺菌劑選用NaCLO（濃度為10%），加藥量為5ppm。超濾反洗殺菌劑裝置裝置包括100L溶液箱1臺、計量泵1臺、配管和底撬1座、現場就地控制箱等。

3.3.4.3殺菌劑加藥裝置(NaCLO)

本設計原水中投加的殺菌劑選用NaCLO（濃度為10%），加藥量為5ppm。原水殺菌劑裝置裝置包括100L溶液箱1臺、計量泵1臺、配管和底撬1座、現場就地控制箱等。

3.3.4.4阻垢劑加藥裝置(MDC220)

本設計RO進水中投加的阻垢劑選用美國通用貝迪的MDC220（標準藥液濃度為10%,），加藥量為2.5ppm。阻垢劑加藥裝置包括100L溶液箱1臺、計量泵1臺、配管和底撬1座、現場就地控制箱等。

3.3.5附屬系統

A、膜清洗系統

系統設化學清洗裝置一套，適用于超濾、反滲透裝置的化學清洗。清洗裝置包括1m3清洗藥箱1臺、清洗水泵1臺、5μm清洗過濾器1臺、儀表及連接管件組成1組。

3.4工藝管道

根據系統各段水質特點，各設備之間的工藝連接管道材質按如下設計：

原水泵至多介質過濾器進水口：UPVC

多介質過濾器出水口至超濾裝置：UPVC

超濾裝置出水口至中間水箱：UPVC

中間水箱出水口至高壓泵進口：UPVC

反滲透出水口至產水箱：UPVC

反滲透高壓部分采用不銹鋼防腐管道

4系統控制

東莞市益民水處理科技有限公司針對東莞勝必多五金制品有限公司的純水設備項目，精心設計的設備技術方案有如下幾大特點：

《1》工藝流程優化：采用世界*水處理專業機構美國陶氏公司的專業反滲透膜設計軟件，針對客戶的具體水質指標與用水要求，從數十種工藝模式中優選出工藝，并對所有運行參數均進行模擬試驗，工藝測試保障到系統運行三年以后的運行狀況；

《2》自動化程度高：反滲透主機采用變頻技術與PLC編程技術，能夠有效保證系統啟動平穩，停機柔和，運行中變量切換時機器負荷小，減少機械損傷和水力沖擊，壁免水錘現象，變頻器采用韓國LG，型號：SV-IGX，功能：采用模塊化結構，組態特別靈活，采用較高的脈沖開關頻率，電動機動行的噪聲很小；完善的電動機和變頻器保護功能，節能運行方式，該變頻器屬于風機水泵性，可以識別水泵是否無水空轉（傳動皮帶故障檢測功能），PLC采用韓國LG，型號：K7M-DR20ER，功能 ：*的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內置集成功能，實時特性，強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊；

《3》人機互動簡明：采用*人機界面觸摸屏，簡化管理難度，采用威綸品牌的觸摸屏，型號：MT500，功能：使操作人員能更加清晰明了內部運轉參數，可隨機參照操作規程作出相應調整，使純水系統在zui為合理的工況下運行；

《4》設備運行可靠：注重使用成熟實用技術，積累多年的純水設備制作與運行經驗，針對膜前進水，濃水回流，低壓沖洗等關鍵節點，采用成熟有效的處理手段。機電配置嚴格按照標準進行，管道接口質量保證、支架設置合理，對細節精益求精，提高設備運行可靠性；

4.1控制系統概述

本項目采用PLC方式對水處理系統進行全自動控制。并可實現現場就地控制方式，可進行自動與手動運行方式的切換，

在各水箱設有液位開關、在反滲透系統進出水口設有在線電導儀和PH計等。

用液位開關控制泵，當原水池、中間水箱、產水箱的液位低于一設定值時，則相應的自動停止各提升泵，以確保動力設備的安全。

4.2主要控制回路

4.2.1水泵控制

原水泵、中間水泵、高壓水泵等均根據相應的水箱液位自動控制啟停，采用一用一備運行模式，同時聯鎖整個系統設備的啟停。

反滲透裝置的高壓泵進出口裝有低壓和高壓保護開關。當供水量不足使高壓泵入口的水壓低于某一設定值（通常為0.1MPa）, 會自動發出信號停止高壓泵運行，保護高壓泵不在空轉情況下工作。 當系統因其它的原因或誤操作， 使高壓泵的出口壓力超過某設定值時（通常為1.6MPa）， 高壓泵出口壓力保護會自動切斷高壓泵供電，同時停運相應的RO裝置，保護系統設備不受損害。

4.2.2微絮凝直流過濾器/活性碳過濾器的控制

微絮直流過濾器/活性碳過濾器的控制是通過控制蝶閥的開/關、泵的啟/停來實現運行、反洗、備用等操作過程。反洗的周期主要是根據設備的累積運行時間來設定的。

4.2.3超濾系統控制

超濾系統的啟動、運行、正洗、停機備用等過程均可由PLC實現自動控制。并配備了變頻裝置與觸摸屏等控制系統。同時，超濾系統還設置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出超濾的有關工藝參數，以及能在就地操作盤上操作相關的水泵和自動閥門。對超濾系統的重要參數如壓力、流量等均設有在線檢測儀表，并設定有超限報警功能。

在每套超濾裝置的進、出水口設有壓力開關，當進水壓力超出設計值時，自動系統可自動關閉進水閥并報警。

4.2.4反滲透系統的控制

反滲透系統的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程均可由PLC實現自動控制。并配備了變頻裝置與觸摸屏等控制系統。同時，RO系統還設置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出RO的有關工藝參數，如電導率、流量、壓力等；以及能在就地操作盤上啟停RO進水高壓泵及相關的自動閥門。

當反滲透投入運行時,為了防止高壓泵突然啟動升壓，產生對RO膜元件的高壓沖擊破壞反滲透膜，在RO裝置的高壓泵部分采用變頻器控制，由變頻控制器控制高壓泵的頻率，使反滲透膜元件逐漸升壓至一定的壓力。在RO停止使用時，應用產品水對RO膜組件自動沖洗3~5min左右，以避免濃水中的高濃度鹽類在RO膜表面沉積結垢而影響膜的性能。

當進水壓力超出設計值時，自動系統可自動關閉進水閥并報警。

4.2.5加藥控制

絮凝劑、殺菌劑、阻垢劑計量泵和對應的工藝流程泵聯鎖啟停，并可根據主管線流量信號調節加藥量。

安全與環保

1.1設計原則

選擇成熟、可靠的工藝技術，簡化工藝過程，盡量減少“三廢”排放量；嚴格按照國家和地方標準、規范進行設計。

1.2主要污染物及污染源

本系統無廢氣、廢渣排放。本項目排放的廢水是每1~5個月一次清洗膜產生的酸、堿性廢水，約1m3；每1~3天一次微絮凝過濾器的反洗排污水，排放量8m3；超濾的濃水排污水，排放量85m3/D；反滲透的濃水排污水，排放量14m3/h；噪聲污染主要來源是機泵運行噪聲，設計上選用低噪聲電機，將噪聲控制在85分貝以下。 

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