300T/D五金制品电镀废水回用处理系统设备设计方案

1项目概述

东莞胜必多五金制品有限公司是一家大型的五金制品生产企业，位于东莞市。电镀废水中污染物成份比较复杂，含有大量酸、碱、铜、镍、铬及悬浮物等有害物质，而且COD浓度也很高。如不加以有效处理而直接排放，势必会对周边环境造成严重的污染，所以排放废水必须加以治理，达到国家环保排放标准后才能排放。

我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量约为2200 m3，约为世界平均水平的四分之一。而且,我国用水浪费严重，水资源利用效率较低。目前,我国农业用水利用率仅为40%～50%，灌溉用水有效利用系数只有0.4左右。工业方面,工业用水重复利用率低,仅为20%～40%，单位产品用水定额高。城市生活用水方面，供水管网和卫生设备的漏水是形成浪费的主要原因，我国城市供水管网的漏水量约占全部供水量的10%左右。

300T/D五金制品电镀废水回用处理系统设备工艺方案：采用“微絮凝直流过滤+超滤+活性碳+反渗透”的工艺方案，本方案设计取水规模18m3/h（360m3/d），微絮凝直流过滤产水18m3/h（360m3/d），超滤产水17m3/h（340m3/d）设备按每天运行20小时综合考虑。

工程建成后，至少每年将为东莞胜必多五金制品有限公司减少污水排放量9.5万吨左右，并直接提供9.5万吨左右的新鲜生产用水，经济效益和社会环境效益是非常显著的。

2设计基础

2.1设计依据

回用水水源是东莞胜必多五金制品有限公司经过废水厂处理后的达标外排废水。

2.1.1水源水质

因目前缺乏详细的原水水质报告,根据业主提供的相关资料,排放污水水质达到国家相关标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准，本方案暂按照如下指标设计。

2.1.2回用水水质指标

达标废水经回用系统处理后的部分水质理化指标达到国家《GB5749-2006》,处理后的净化水将接入回用水管网.

2.1.3设计产水量

设计产水水量：超滤产水17m3/h（340m3/d）

              反渗透产水13m3/h（260m3/d）

2.2设计标准

进口压力容器：     ASME标准

国产压力容器： GB150-98

水泵： ISO、GB标准

管道、管件、法兰及阀门：HG20593、DIN标准

马达： IEC

电气： IEC、GB标准

进口材料： ASTM标准

2.2.1应用规范

《控制室设计规范》

《信号报警、联锁系统设计规定》

《钢制压力容器》

《低压配电设计规范》

《压力容器油漆、包装、运输》

《反渗透水处理设备》

《衬胶钢管和管件》

《衬塑（PP、PE、PVC）钢管和管件》

《水处理设备制造技术》

《橡胶衬里设备技术条件》

2.2.1.1进口设备的制造工艺和材料符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相当标准。

2.2.1.2如果东莞市益民水处理科技有限公司有其它标准取代上述标准，需呈交需方，经认可后方能采用并附于本规范书后。

2.2.1.3东莞益民水处理科技有限公司所提供的材料及外购设备将符合所应用的标准。

2.2.1.4规范所使用的各标准如有新版本，以版本为准。

2.2.1.5当上述规范和标准对某些设备和材料不适用时，经需方确认后，可采用有关的标准和生产厂的标准。

2.2.1.6建设方提供的有关电镀污水水质、水量、布局、工程图纸等基础资料；

2.2.1.7其他相关标准及规范。

2.2.2安装标准

压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范

《工业管道工程施工及验收规范》

《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》

《化工机器安装工程施工及验收规范》

《工业自动化仪表工程施工及验收规范》

2.2.3设计原则

1、中水处理回用工程以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。

2、处理系统*，设备运行稳定可靠，维护简单、操作方便。

3、污水处理系统不产生二次污染源污染环境。

4、控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平。

3工艺流程

3.1系统设计原则

由于来水水质较差为电镀废水，方案设计时需要注意如下几点:

3.1.1预处理系统确定

预处理的主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、细菌、浊度、有机物等，保证后序反渗透的正常运行(常见反渗透的污染原因见下节分析)。目前用于反渗透系统的预处理根据水源不同有多种工艺，如“多介质过滤”、“纤维过滤”、“多介质过滤+活性炭”、“纤维过滤+活性碳”、“混凝澄清+多介质过滤+活性炭”、 “混凝澄清+粗过滤+超滤”、“多介质过滤+超滤”和直接采用“超滤”等。前两种工艺多用于井水水源；第3—5种工艺多用于地表水水源，也可用于微污染水水源；后三种工艺可广泛用于地表水、循环水排污水，特别适用于污水回用反渗透的预处理。

因为本项目反渗透系统的水源为电镀废水经污水处理厂的排放水，不同于常规意义的地表水和地下水，从废水性质和水质指标看，废水中含有大量酸、碱、铜、镍、铬及悬浮物等有害物质，而且COD浓度也比较高，故反渗透系统的关键在于预处理。根据我公司的工程经验，*采用“多介质过滤+超滤+活性炭”作为反渗透系统的预处理。

悬浮物、胶体、颗粒污堵可严重影响反渗透的性能，如大幅度降低产水量；多介质过滤器能有效的去除原水中的悬浮物、胶体、颗粒，当水流流过过滤介质的床层时，颗粒、悬浮物、胶体会附着在过滤介质的表面而截流下来，当反冲洗时又可以把这些截流下来的污染物排放出来；通常经过介质过滤器处理品就可以达到SDI15≤5。

采用超滤膜分离技术，不仅能去除悬浮颗粒，还能去除胶体、藻类、细菌和大分子有机物等，保证出水水质达到反渗透的进水要求。采用超滤作为反渗透的预处理，益民公司在污水回用中试和工程应用上已经证明是十分可靠的预处理工艺。

为减轻超滤的负荷，改善超滤的运行状况，我们在预处理设施前面添加了包括微絮凝加药装置；在废水中存在着一定量的胶体物质，它们的粒径范围是10-4—10-6mm。由于其本身的动力稳定性和带电性，在水中是稳定的，直接过滤几乎不起作用。为了除去这些胶体，必须在原水进入多介质机械滤器前投加高分子絮凝剂ST或复合絮凝剂，高效絮凝剂ST（季胺型聚丙烯酰胺）在水中水解，可形成带电荷的分子长链，并在长链两端吸附胶体，从而形成大颗粒杂质利于滤除，以保证多介质机械滤器更有效去除水中的胶体。另外，在絮凝的过程中，部分有机物可被絮凝物吸附下来。

活性炭内孔表面积大，非常有利于进一步吸附中、小分子的有机物，一般用于吸附原水中的有机物、部分色素和有害物质，降低化学耗氧量COD。活性炭被广泛应用于生活用水及食品工业、化工等工业用水的净化，由于活性炭的比表面积很大，其表面又布满了平均为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羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此，活性炭还能去除水中腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质，还可去除象余氯一类对反渗透膜有害的物质，防止反渗透膜被氧化。通常能够去除63%—86%胶体物质，50%左右的铁，以及47—60%的有机物质。

3.1.2反渗透系统设计注意点:

3.1.2.1水中的有机物、微生物、重金属离子； 

3.1.2.2所有使用污水处理厂回用水作为反渗透系统进水的污染问题，基本上都是有机物、重金属离子和微生物造成的。因此前处理主要考虑尽量除去水中有机物的方案，而有机物是微生物生长的养料，所以同时杀菌要做得*。 

3.1.2.3污水处理厂回用水中有机物的含量较高，必须考虑阻垢剂有与其产生不良凝聚反应的风险。

3.1.2.3污水处理厂回用水中重金属离子的去除，必须考虑添加絮凝剂。

3.2原水水质分析及工艺确定

水质分析是整个系统设计的前提,是系统设计的主要依据，而从所提供的原水水质指标可以看出，所提供的数据太少,水质分析项目是不够完整。因此需要对水质进行全分析，以zui终确认系统流程的可靠性。

本项目的原水为电镀废水经过污水处理厂处理后的达标排放水，根据仅有的水质分析数据及相类似中水项目，可以确定以下几个方面的问题, 即其水质特点：

从废水性质和水质指标看，废水中含有大量铜、镍、铬及悬浮物等有害物质，而且COD浓度也比较高，其中平均进水COD 质量浓度为68mg/L ,悬浮物的平均质量浓度为30mg/L, 说明水中的有机物及微生物较多,如直接回用于工艺用水时易在物体表面产生黏泥。

电导率和溶解性总固体较高. 含有约250mg/L的氯离子(或更高),是普通新鲜水的4-10 倍左右. 这个数据说明污水的含盐量较高,直接利用于时会加大了设备及管道的腐蚀程度。

本着以上几点原则，同时考虑产水水质要求，我公司按以下思路来确定本项目的工艺流程。

A、从大量中试实验和实际工程可以看出反渗透除盐和去除有机物效果非常显著，弥补了离子交换和电渗析等方法的不足；而国家标准对产水耗氧量(以O2计)的正常极限值为 3(mg／L)，特殊情况下不超过5mg／L；这一点必须通过反渗透对有机物的高效去除作用。

B、由于来水中SS 和胶体物质含量较高，必须采用微絮凝加多介质进行预处理。

C、由于RO系统反渗透设备对气体的过滤作用有限,水中的一部分气体透过反渗透膜进入回用产品水中,使得经过RO系统的出水仍有二级排放出水味道,因此经过深度处理的出水仅作为工业用水是可行的,而作为生活饮用水可能会有一定的心理因素。

D、利用超滤装置作为反渗透的预处理，该膜系统具有以下优点: 

预处理水质适应性好。当原水水质变差恶化时，产水SDI值始终保证小于3。对于胶体硅的脱除大大高于传统预处理。

出水水质稳定。预处理的出水水质相对稳定，水质波动小，可大大提高RO膜使用寿命。

设备占地小。设备为撬装设备，结构紧凑，摆放整齐，占地面积小。

施工周期短,安装费用低。超滤系统均为撬装设备（模块式设计），可在工厂预组装，出厂前已完成调试检测，现场安装调试工程量小，大大缩短施工周期。

灵活的结构设计有利于膜组件的更换和增容。膜柱中的子模块和附属子模块可以进行更换、隔离、修补,且不影响整个系统的正常运行,膜的工作状况可进行完整性测试, 在任何时间均能保证出水水质。

操作维护方便。流程简洁，系统控制参数较少，易进行自动化控制，操作维护简便。

利用空气对滤膜进行反冲洗,提高了膜分离效果和膜组件的使用寿命。 

E、有机物会影响反渗透膜的清洗频率和使用寿命，必须采用活性碳的深度处理。

综合上述和工程实际情况,本项目提出以下工艺方案：

3.3主要工艺单元说明

3.3.1微絮凝直流过滤器

微絮凝直流过滤工艺是将混凝与过滤集成为一体，絮凝剂与原水通过管道混合器混合后直接进入深床多介质过滤器，可去除水中部份的悬浮固体、胶体微粒和部分有机物等，经过多介质过滤器的出水可大大提高超滤的膜通量，保证超滤系统*稳定的运行，其特点是用药量少。本系统采用东莞市益民水处理科技有限公司的MMF1800x3100mm微絮凝直流过滤器，设计正常滤速7m/h、zui大滤速为12.0m/h，气水反冲洗。

MMF1800x3100mm微絮凝直流过滤器采用1台，处理水量18m3/h。

主要技术参数：

设计流量： 18m3/h

设计温度： ≤40℃

设计压力： 0.5Mpa

直    径： DN1800mm

外形尺寸： 1800×3100mm

过滤器特点

东莞益民水处理科技有限公司的MMF1800微絮凝直流过滤器，该系统具有如下优点：

设备运行简单，且运行可靠；

*的反洗流程设计，滤料反洗再生*，反洗用水量少；

简易的操作和维护；

低操作成本。

3.3.2超滤装置

超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好、自动化程高等特点。根据原水的水质特点，本系统采用SFR-2660超滤膜作为本水处理系统的超滤处理部件，SFR-2660超滤膜组件是一种毛细管式外压超滤膜组件，其材料为PVDF（聚偏氟乙烯），它具有亲水性好、抗氧化性强、耐有机污染、耐酸碱、不易脏堵等特点。

其跨膜压差小、反洗效果好、抗污染、使用寿命长，且能*保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力，保证出水SDI≤2。

SFR-2660超滤装置采用全流过滤、回收率 90%以上，分散清洗的全自动连续运行方式。设置超滤装置1套，装置设计处理水量17m3/h，其运行情况为：运行60分钟，反洗90秒~120秒。每运行22小时进行分散酸/碱清洗一次，药剂用量为化学清洗的1/10。系统采用PLC控制。化学清洗频率2-6个月。

主要技术参数：

设计产水量：17m3/h

产水水质：浊度<1NTU   

SDI≤2

微生物、细菌、大肠杆菌、病原体（祛除率）>99.99%

操作温度：5-40℃

设计进水压力：≤0.3Mpa

截留分子量：50000道尔顿

排放量： 10%

主要特点：

膜材料是耐污染、亲水的PVDF；

可以短时承受200ppm余氯环境；

孔径分布窄，孔径分布均匀；

交叉流设计，排除脏堵，提高寿命；

通量大且持久稳定，抗污染能力强

易清洗，能耗低。

3.3.3活性碳过滤器

活性碳过滤工艺是将去除水中部份的COD、有机物和部分氧化金属等，本系统采用东莞市益民水处理科技有限公司的MMF1400x2900mm活性碳过滤器，设计正常滤速11m/h、zui大滤速为15.0m/h。

MMF1400x2900mm活性碳过滤器采用1台，处理水量17m3/h。

主要技术参数：

设计流量： 17m3/h

设计温度： ≤40℃

设计压力： 0.5Mpa

直    径： DN1400mm

外形尺寸： 1400×2900mm

过滤器特点

东莞益民水处理科技有限公司的MMF1400活性碳过滤器，该系统具有如下优点：

设备运行简单，且运行可靠；

*的反洗流程设计，滤料反洗再生*，反洗用水量少；

简易的操作和维护；

低操作成本。

3.3.4反渗透系统                      

反渗透系统主要去除水中溶解盐类、有机物分子、二氧化硅胶体及预处理未去除的颗粒物等，系统包括阻垢剂加药装置、保安过滤器、高压泵、反渗透膜组本体、清洗装置等。系统采用PLC控制。

考虑到本项目的水质特点、设备的节能、运行压力、膜的透过率、膜的脱盐率、出水的含盐量等因素，东莞益民水处理科技有限公司*采用陶式抗污染复合反渗透膜BW30-400-FR。抗污染低压复合膜表面被有机物污染的程度大大降低，且污染后容易清洗和恢复到初始的水通量。

本方案采用1套反渗透装置，一级两段排列。主要技术参数：

设计产水量：     13m3/h

操作温度： ≤40℃

回收率： ≥75%

系统脱盐率： >98%

3.3.4加药系统

各类药品溶液箱的容积可满足一昼夜的药品用量的要求。各加药计量泵进口设有滤网。加药系统的管道采用UPVC。药品注入量能根据进水量的变化实行自动调节，而对于进水水质的变化则可随水质变化信号实行自动调节或由人工调节计量泵。药品配置是根据药品溶液发出的药液箱的药液低位报警及由运行人员操作。溶液箱和计量箱的采用PE材质。

3.3.4.1絮凝剂加药装置(PAC)

投加何种絮凝剂需要根据详细的水质做试验确定，本项目暂选用PAC（固体，有效成分为10%），加药量为5ppm。絮凝剂加药装置包括100L溶液箱2台、电动搅拌器1台、计量泵1台、配管和底撬1座、现场就地控制箱等。

3.3.4.2超滤反洗杀菌剂加药装置(NaCLO)

本设计超滤反洗水中投加的杀菌剂选用NaCLO（浓度为10%），加药量为5ppm。超滤反洗杀菌剂装置装置包括100L溶液箱1台、计量泵1台、配管和底撬1座、现场就地控制箱等。

3.3.4.3杀菌剂加药装置(NaCLO)

本设计原水中投加的杀菌剂选用NaCLO（浓度为10%），加药量为5ppm。原水杀菌剂装置装置包括100L溶液箱1台、计量泵1台、配管和底撬1座、现场就地控制箱等。

3.3.4.4阻垢剂加药装置(MDC220)

本设计RO进水中投加的阻垢剂选用美国通用贝迪的MDC220（标准药液浓度为10%,），加药量为2.5ppm。阻垢剂加药装置包括100L溶液箱1台、计量泵1台、配管和底撬1座、现场就地控制箱等。

3.3.5附属系统

A、膜清洗系统

系统设化学清洗装置一套，适用于超滤、反渗透装置的化学清洗。清洗装置包括1m3清洗药箱1台、清洗水泵1台、5μm清洗过滤器1台、仪表及连接管件组成1组。

3.4工艺管道

根据系统各段水质特点，各设备之间的工艺连接管道材质按如下设计：

原水泵至多介质过滤器进水口：UPVC

多介质过滤器出水口至超滤装置：UPVC

超滤装置出水口至中间水箱：UPVC

中间水箱出水口至高压泵进口：UPVC

反渗透出水口至产水箱：UPVC

反渗透高压部分采用不锈钢防腐管道

4系统控制

东莞市益民水处理科技有限公司针对东莞胜必多五金制品有限公司的纯水设备项目，精心设计的设备技术方案有如下几大特点：

《1》工艺流程优化：采用世界*水处理专业机构美国陶氏公司的专业反渗透膜设计软件，针对客户的具体水质指标与用水要求，从数十种工艺模式中优选出工艺，并对所有运行参数均进行模拟试验，工艺测试保障到系统运行三年以后的运行状况；

《2》自动化程度高：反渗透主机采用变频技术与PLC编程技术，能够有效保证系统启动平稳，停机柔和，运行中变量切换时机器负荷小，减少机械损伤和水力冲击，壁免水锤现象，变频器采用韩国LG，型号：SV-IGX，功能：采用模块化结构，组态特别灵活，采用较高的脉冲开关频率，电动机动行的噪声很小；完善的电动机和变频器保护功能，节能运行方式，该变频器属于风机水泵性，可以识别水泵是否无水空转（传动皮带故障检测功能），PLC采用韩国LG，型号：K7M-DR20ER，功能 ：*的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块；

《3》人机互动简明：采用*人机界面触摸屏，简化管理难度，采用威纶品牌的触摸屏，型号：MT500，功能：使操作人员能更加清晰明了内部运转参数，可随机参照操作规程作出相应调整，使纯水系统在zui为合理的工况下运行；

《4》设备运行可靠：注重使用成熟实用技术，积累多年的纯水设备制作与运行经验，针对膜前进水，浓水回流，低压冲洗等关键节点，采用成熟有效的处理手段。机电配置严格按照标准进行，管道接口质量保证、支架设置合理，对细节精益求精，提高设备运行可靠性；

4.1控制系统概述

本项目采用PLC方式对水处理系统进行全自动控制。并可实现现场就地控制方式，可进行自动与手动运行方式的切换，

在各水箱设有液位开关、在反渗透系统进出水口设有在线电导仪和PH计等。

用液位开关控制泵，当原水池、中间水箱、产水箱的液位低于一设定值时，则相应的自动停止各提升泵，以确保动力设备的安全。

4.2主要控制回路

4.2.1水泵控制

原水泵、中间水泵、高压水泵等均根据相应的水箱液位自动控制启停，采用一用一备运行模式，同时联锁整个系统设备的启停。

反渗透装置的高压泵进出口装有低压和高压保护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为0.1MPa）, 会自动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在空转情况下工作。 当系统因其它的原因或误操作， 使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为1.6MPa）， 高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。

4.2.2微絮凝直流过滤器/活性碳过滤器的控制

微絮直流过滤器/活性碳过滤器的控制是通过控制蝶阀的开/关、泵的启/停来实现运行、反洗、备用等操作过程。反洗的周期主要是根据设备的累积运行时间来设定的。

4.2.3超滤系统控制

超滤系统的启动、运行、正洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。并配备了变频装置与触摸屏等精确控制系统。同时，超滤系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出超滤的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上操作相关的水泵和自动阀门。对超滤系统的重要参数如压力、流量等均设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。

在每套超滤装置的进、出水口设有压力开关，当进水压力超出设计值时，自动系统可自动关闭进水阀并报警。

4.2.4反渗透系统的控制

反渗透系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。并配备了变频装置与触摸屏等精确控制系统。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO的有关工艺参数，如电导率、流量、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。

当反渗透投入运行时,为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵部分采用变频器控制，由变频控制器控制高压泵的频率，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。在RO停止使用时，应用产品水对RO膜组件自动冲洗3~5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能。

当进水压力超出设计值时，自动系统可自动关闭进水阀并报警。

4.2.5加药控制

絮凝剂、杀菌剂、阻垢剂计量泵和对应的工艺流程泵联锁启停，并可根据主管线流量信号调节加药量。

安全与环保

1.1设计原则

选择成熟、可靠的工艺技术，简化工艺过程，尽量减少“三废”排放量；严格按照国家和地方标准、规范进行设计。

1.2主要污染物及污染源

本系统无废气、废渣排放。本项目排放的废水是每1~5个月一次清洗膜产生的酸、碱性废水，约1m3；每1~3天一次微絮凝过滤器的反洗排污水，排放量8m3；超滤的浓水排污水，排放量85m3/D；反渗透的浓水排污水，排放量14m3/h；噪声污染主要来源是机泵运行噪声，设计上选用低噪声电机，将噪声控制在85分贝以下。 

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