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電吸附技術與反滲透技術在市政污水回用處理中的應用

文檔作者：黃政文檔來源：中國石化集團寧波T程有限公司上海分公司		點擊數：	更新時間： 2025年04月26日
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2012年 8月第 35卷第 4期 LargeScaleNitrog怠enous儆FertilizerIndustryAug．2012V0l-35 No．4電吸附技術與反滲透技術在市政污水回用處理 中的應 用黃 政(中國石化集 團寧波T程有限公司上海分公司 ，上海 200030)摘要 ：介紹 電吸附技術 和雙膜技術原理及 工藝特點 ，在水源情況相 同、回用 目的相 同 、環境影 響相 同的條件下 對 比兩種 水 處 理 技 術 的 優缺 點 。通 過 綜 合 考 慮 項 目規 模 、回用 要 求 、建 設 用 地 、資 金 周 轉 、運 行 成 本 等 因素 ，提出選用何種技術 ，建議將達標污水源 、取水設施 、輸水設施 、配套設施等因素也作為參考 。關鍵 詞 ：電吸 附技 術 雙 膜 技 術 達標 污 水 循 環 冷 卻 水傳 統 除 鹽 技 術 成 熟 ，使 用 廣 泛 ，經 驗 豐 富 ，主要 方 法有 蒸餾 法 、離 子交 換 法 和 電滲析 法 ，但 這些技 術 存 在工 藝 復雜 、運 行 維護 工作 量 大 和污 染環境等缺點 ，正逐步被新興除鹽技術所替代。新興除鹽技 術 工 藝 簡單 、運 行 維 護方 便 、環 境 友 好 ，主要方 法 有 電 吸附技 術 和反 滲 透技 術 。反 滲透 技 術在石 油 化 工企 業 已有 廣泛 的 應用 ，例 如 應用 在 中 國石化 廣州 石 化 分 公 司 化 工污 水 處 理 回用 工 程 、在中國 石油 哈 爾 濱 石 化 化 工 污水 處 理 回用 工 程 中 。電 吸附 技術 在 太原 化學 工 業集 團公 司廢水 回用 提質工 程 、中 國石化 齊魯 分 公 司煉油 廢 水 回用 工 程等項 目中得 以應 用 。1 電 吸附技 術和反 滲透 技術簡 介1．1 電吸 附技術電吸 附技術 除 鹽 的基本 原 理是 通 過施 加 外 加電壓形 成靜 電場 ，強 制離 子 向帶 有 相反 電荷 的 電極 處移 動 ，對 雙 電層 的充 放 電進行 控 制 ，改 變雙 電層處 的離 子濃 度 ，并使 之 不 同于本 體 濃度 ，從 而 實現對 水溶 液 的除鹽 …。電吸附技 術采用 材料 要求 導電性 能 良好 ，且具 有很 大 的 比表 面積 ，置于靜 電場中時會 在 其 與 電解質 溶液 界 面處 產 生很 強 的雙 電層 雙 電層 厚度 只 有 1～10nm，卻能 吸 引大 量 的 電解 質 離子 。并儲 存 一 定 的能量 。一旦 除 去 電場 ，吸引 的離 子 被釋 放 到本 體溶 液 中 ，溶液 中濃度 升 高 ，通過 這一 過程 去 除離子 ，如 圖 1所 示 。一I電極材料(iE極)l1．2 反 滲透技 術反滲 透 (RO)技 術是 利用 壓力 差 為動力 的膜分離 過濾 技術 ，其孔 徑 小 至納 米級 。在一 定 的壓 力下 ，H0分 子 可 以通過 RO膜 ，而源 水 中 的無 機 鹽 、重金屬離子 、有機物、膠體 、細菌 、病毒等雜質無法透過 RO膜 ．從 而 使可 以透過 的純 水 和無法 透 過 的濃 縮水 嚴格 區分 開來 。因此 反滲 透 可 以高 質 量 的產 水2 除鹽 工藝 比較對 電 吸 附技術 與 雙膜 技術 進 行 比較 ，其 比較依 據 是市 政 達標 污水 400mS／h(一 級 A標 準 ，電導率 3800IxS／cm)、產 水 水 質達 到 《城 市 污 水 再 生 利用 工業 用 水 水 質 (GB／T19923-2005)》循 環 冷 卻水 標 準 。 比較 的 內容 包 括工 藝 流程 、工藝 進 水 要收稿 日期 ：2012—04—24；收到修改稿 日期 ：2012—06—04。作者簡介 ：黃 政 ，男 ，1974年 10月出生 ，T程師 ，1997年畢業于 同濟大學環境1二程專業 ．現在 中國石 化集團寧波1二程有限公司上 海 分 公 司 T作 。 聯 系 電話 ：021—64578771；E—mail：huangzheng．snec@sinopec．oom。萬方數據第 4期 黃 政 ．電 吸 附技 術 與 反 滲 透 技術 在 市 政 污 水 回用 處 理 中 的應 用 257求 、工 藝 產水 效果 、投 資 費用 、占地 面積 、運 行 管理等 項 目。2．1 進水要 求1)電吸 附技術進 水較 低 。電 吸附技 術對 污水中有 機 物含 量 (以 化 學需 氧量 COD計 量 )要 求 較低 ，進入 電吸 附模塊 的污水 COD一 般低 于 60mg／L即可 ；電吸附技 術對 污水 濁度 要求 較低 。由于 電吸 附除 鹽裝 置 采用 通道 式 結構 (通 道 寬度 為 毫 米級 )，因此 不 易 堵 塞 ，進 入 電 吸 附模 塊 的污 水 的 濁度一 般小 于 51mg／L。電吸附 除鹽裝置 采用 特殊 的惰性 材料 為 電極 ，還 可抗一 定程 度 的油類 污染 。2)雙膜 技術進 水要 求較 高 。雙膜 技術 要求 有嚴 格 的預 處理 ，需 要保 證 污水 COD低 于 30mg／L、污染 指 數小 于 3、大 腸菌 群小 于 3個／L等要 求 、清洗 周期 不 小 于 3個月 等 。通 常采 用 前置 深度 處 理工 藝進 一 步 降低 污水 中的有 機物 含 量 ，或者 將 深度 處 理工 藝設 置 在污 水處 理 站工 藝 流程 末端 。在進 水要 求方 面 ，雙膜 技 術 比電吸 附技術嚴 格 。2．2 工藝 流程 比較1)電吸 附技 術 流程 比較簡單 。市 政 達標 污水經 過 濾 后 再 經 電 吸 附 模 塊 除 鹽 處 理 即 可 直 接 回用 。電 吸附 工藝 除 了采 用硫 酸 作模 塊 酸洗 再生 用藥 劑外 ，無需 投加 其他 藥劑 。電 吸附再 生時排 放 的濃 鹽 水 由 于有 機 物 濃 度 (COD)達 到排 放 標 準 ，因此 可 以直接 排放 。圖 2為 電吸 附技 術流 程簡 圖 。圖中數 字為小 時水 量 ，產 水率 按 75％計 …。l盜墊查!!!竺排 放圖 2 電吸 附 技術 流 程2)雙膜技 術工 藝流 程 比較 復雜 。雙膜技 術前需設 置 預處 理進 一 步 降低 污染 物 ．預 處 理可 以采用 曝氣 生物 濾池 等 工藝 ，以確 保 污水 達 到雙 膜 技術 的需 求 ．如 采用 曝氣 生 物濾 池 工藝 還需 為 之 配套設 置 曝氣 風 機 系統 、污 泥處 置 系統 等 附加設 施 。反滲 透產 生 的濃 鹽水 (COD值 100～200mg／L)需 經過化 學氧 化工 藝處理 后方 可排放 。圖 3 雙 膜 技術 除鹽 工 藝 流 程圖 3為 雙膜 技術 工 藝流 程 簡 圖 ，圖 中數 字 為小 時水量 。 電吸 附技術 流程 比雙膜 技 術工 藝 流程簡單 。2．3 工 藝產水 效果1)電吸 附技術 產水 效果 達到標 準 。 電吸 附技術產水水質達到循環冷卻水補充水要求。通常 。電吸 附技 術 產水 電導 率在 600～1000txS／cm，或 者 總溶解 性 固體低 于 800mg／L。2)雙膜 技術 產水效 果達 到標 準 ，但 堿度 過低 。電 吸 附技 術 產 水 水 質 達 到 循 環 冷 卻 水 補 充 水 要求 。通 常 ，雙 膜技 術產 水 電導 率在 50～200txS／cm，或 者總溶 解性 固體 低 于 150mg／L。3)工藝 產水 效果 方面 電吸 附技術 可達 到 回用水 標 準 ．雙膜 技術 可 達 到 回用水 標 準 ．但 易 造成 循環 冷卻水 處 理運行 成本 的提 高 。2．4 投 資費用處 理規 模 為 400mVh的裝 置 ，電吸 附技術 產水 300m3／h，項 目總投 資 為 2980萬 元 ，雙 膜 技 術產 水 280m3／h，項 目總 投資 為 2103萬元 。電 吸 附技 術 與雙膜 技術 投資 費用 比較見 表 1。表 1 電吸 附 技 術 與雙 膜 技 術 投 資 費 用 比較 萬 元投資項 目 電吸附技術 雙膜技術 說 明注 ：1)總 投 資 包 含 工 藝 設 備 、土 建 設 施 、電 氣 設 備 、自控 設 備以及 供 水 設 備 費 用 ，不包 括 供 水 管 網投 資 費 用 。2)雙膜技術除鹽工藝 中的超濾膜 和反 滲透膜的設計規模已按照前文所述產水混兌方案選取 。在 除鹽 本 身投 資 費用 方 面 ，雙膜 技 術 比 電吸附技術 低 ．但 是 相應 的 配套 處理 設 施方 面 雙膜 技術 比電吸附 工藝投 資大 。2．5 占地 面積電吸附技術 除鹽 工藝 的 占地 面積 比較小 ，約為萬方數據258 z 镅 2012年 第35卷2400m2；雙 膜 技 術 除 鹽 工藝 占地 面 積 約 為 3200m ，雙 膜技 術 占地 面 積 中未 考慮 深 度 處理 設 施 和濃 鹽 水 處理設 施 ，在 占地 面積 方 面 電吸 附技 術 比雙膜 技術小 一些 。2．a 運 行管 理電吸附技 術 與 雙膜 技術 均 已實 現 完 全計 算 機守 即可 。電吸 附技 術年直 接運 行成 本 352萬 元 ，總運 行成 本 598萬元 ，單位 產水 直 接 運行 成 本 1．47元／t，單 位 產 水 完全 成 本 2．49元／t：雙 膜 技 術 年 直接 運行 成本 571萬 元 ，總運行 成 本 830萬元 ，單 位產 水直 接運 行 成 本 2．55元／t．單 位 產水 運 行 成 本3．70元／t。電吸附技 術 與雙膜 技術運 行 成本 比較 見程序 控 制 ，操 作 簡單 ，操 作 工人 一 般情 況 下僅 需值 表 2。表 2 電吸 附技 術 與 雙膜 技術 運 行 成 本 比較在運 行 管理 方 面 ，電吸 附技術 與雙 膜技 術 均可實 現 計算 機 程控 ．操 作 簡便 ，電吸 附技 術 比雙膜技術 運行 成本 低 。2．7 除鹽處 理工 藝綜合 比較除鹽 處 理 工藝 的工 藝 流程 、工藝 進水 要 求 、工藝產 水 效 果 、投 資 費用 、占地 面 積 、運 行 管 理 綜 合比較 見 3 電吸附技術和雙膜技術綜合比較從表 3可 以發 現 ，電吸 附技 術 與 雙膜 技 術有著各 自的優 勢 ，電 吸附技 術 的優勢 在 單位 產 水 運行成 本 上低 于 雙膜 技 術工 藝 (低 約 1．21元／t)，年運行 成本 可節 約 232萬元 ，3年 多時 間 即可 收 回投資差 價 ，占地 面積 可節 約 25％。雙膜 技 術_T 藝的優勢 是 工 藝單 元 總 投 資低 于 電 吸 附技 術 (低 約 877萬 元 )。3 結束語利用 市 政達 標 污水 生 產再 生 工業 用 水 是 緩解水 資源 短缺 的 一項 有力 舉 措 ，電吸 附技 術 和 雙膜技 術均 可滿 足 利用 市 政 達標 污水 生 產 再生 工 業 用水 項 目的需 求 。該 文 的 比較 是 建立 在水 源 情 況相同 、回用 目的相 同 、環 境 影 響相 同 的基 礎 上 。具 體項 目應 用過 程 中 。選擇 哪 一 項技 術 ，建 議根 據 項 目規模 、回用 要 求 、建設 用 地 、資金 周 轉 、運 行成 本 等因 素綜 合考 慮 ，除上 述 主要 因素 外 ，建 議將 下 列 因素 也 作 為參 考 ：市 政 達標 污 水 源 、取 水 設 施 、輸 水設施 、配 套設 施等 。參 考 文 獻[1J 顏懷龍 ，周雪 蓮 ，孫 笑 ，等．屯吸附除鹽 】藝處理城市 再生水的中試研 究[Jj．中國給水排水 ，2OlO，26(9)：112．[2] 黃 斌 ，潘咸 峰 ，孫曉慰 ，等．電吸附組合 ’r藝 在煉油污水 回用巾的研究與應用[J]．環境 T程 ，2009，27(6)：6．[3] 仝志 明．雙膜丁 豈回用煉 浦廢 水 長期穩定運 行經驗總結 [J]現 代 化 f．，2007，27(增 刊 2)：434．(下轉 第 267頁)萬方數據第 4期 柴 宗鵬 ．合 成 氨 裝 置 低 壓 蒸 汽發 生器 的設 計 267質 為鍋 爐水 ，為一般 介質 ，采用 16MnR。2．3．2 結 構設 計1)偏 心錐 殼 。錐 殼 參 照 GB150和 HG20582進行 設計 ，大 、小端均 帶折 邊 ，折 邊錐 角取 30。。2)殼 程鍋爐 水排 污 口。殼程 采取 了水 平 管上部 開 長孔 的排 污 方法 ，水 平 管 高度 設在 殼 體 的 中上 部 ．兩邊 對 稱設 置 。有 利 于鍋 爐水 中雜質 的及 時排放 ，見 圖 9。5x5320長孔圖 9 鍋 爐 水 排 污 口結 構3)管 束 滑 道 。 由于 管板 較 厚 ，換 熱 管 多 (約850根 “U”型換熱管)，整個管束質量約 20t，必 須設 置 強 度較 高 的管 束專 用 滑道 。因此 選用 大 規 格的不 等 邊角 鋼作 為 支撐 管 束 的滑道 。并且 在 角 鋼與 設備 殼體 之 間焊有加 強筋 板 。3 結 論該低壓蒸汽發生器在管程中使用堆 焊結構 ，其 選 材 、焊接 、密 封 結 構 、制 造 檢 驗 都 有 一 定 的特殊 性 ．因此 除 了合理 選 材 ，強度 計 算要 準確 無 誤 以外 ，在 焊 接結 構 、堆 焊層 、焊 環 式 密 封 的 焊 接 與結構 設 計 中 ，提 出 了具 體 的制造 技術 要 求和 檢 驗措施 ，以保證設 計結 構 的準確 可靠 實現 。殼程采 用一些 特 殊結 構 ，保 證 了裝 置 的有 效 功能 以及 安 裝檢修的便利。該設備現 已投產使用 ，目前現場運行狀況 良好 ，密 封裝 置 可靠 ，說 明設 計 采用 的方案 是 切實可 行 的。參 考 文獻[1] 聶清德．化 丁設備設計 [M]．北京 ：化 學工業 出版社 ，2002：38—85．[2] S．鐵摩辛柯 ，J．蓋爾．材料力學 [M]．上海 ：上海科學 出版社 ，1978：1-94，146-214．[3] 古大 田，方 子峰 ．廢熱 鍋 爐 [M]．北 京 ：化 學T 業 出版社 ，2002：10-111．273-338．DESIGN oF LP STEAM GENERAToR IN AM M oNL PLANTChaiZongpeng(LanzhouBranchofSINOPCENingboEngineeringCo．，Ltd．，Lanzhou730060)Abstract：Somedesignthoughtandmethodfortheequipmentstructure，selectionofmaterialconstruction，structuraldesignandfabrication／inspectionofLPsteam generatorinammoniaplantareintroducedandthedesignofoverlayingstru cture，weldingpattern and sealingstructure ofweldingringon tubepassisanalyzed and discussed；withwhichasetoffeasiblemethodsforthedesignofHTHPvesselsinammoniaplantaresummedup．K ey words：LPsteam generator；welding；sealingstructure；design；fabricationandinspection(上接 第 258頁 )APPLICATIoN oF ELECTRo—ADSoRPTIoN AND R／o TECHNoLoGYTo RE—USE TREATM ENT oF M UNICIPAL SEW AGEHuangZheng(ShanghaiBranchQ廠SINOPCE 0EngineeringCo．，Ltd．，Shanghai 200030)Abstract：Theprinciple andprocessfeaturesofbothelectro—adsorption anddouble membranetech．nologiesareintroduced and underthe sameconditionsfeetthe advantage and disadvantage ofthe abovetwoofwatersource，re-useobjectiveandenvironmentaleftechnologiesare eomp~ed．W ith acomprehensive considerationofsuchfactorsasprojectscale，requirementforre-use，landforconstruction，capitalturnoverandoperationcostwhich technologytobe selected isproposed and such factorsassewage source tothe standard，waterin—takefacility，waterdeliveryfacility and matchingfacilityshould alsobeconsidered．Key words：electI．0一adsoIptiontechnology ；double—membranetechnology；sewagetostandard；CCWb

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