1概述
按照通化鋼鐵股份有限公司配套完善項目的總體規劃，廠區污水處理廠工程已建成并投入運行，回用水（中水）已與生產給水管網連通替代部分生產新水，從而節省了水源。
由于回用水鹽分較高，使得循環水系統水質受到影響，部分車間的管道、設備出現結垢腐蝕現象。按照廠區的水量、水質平衡的設想，擬在現有污水處理廠北側制氧廠房區域建一座規模為500m3/h除鹽水站。除鹽水站的原水采用通鋼污水處理廠處理合格后的回用水，進行除鹽深度處理。深度處理分為二種水：經過一級除鹽深度處理的除鹽水供給煉鐵、煉鋼、線棒材車間凈環系統的補充水；經過二級除鹽深度處理的除鹽水就近供給燒結余熱發電除鹽水。
該除鹽站建成后，從污水中開發新水水源，節約了新水指標，提高了水的重復利用率，保證了生產設備安全順利運行。
2設計依據
2.1業主提供的設計委托
2.2設計基礎水質資料
2.3國家現行有關給排水設計規程規范
3設計參數
3.1處理水量
1）除鹽站進水量（回用水）：719m3/h；
2）一級除鹽處理產水量：500m3/h（含二級除鹽水量）；
3）二級除鹽處理產水量：50m3/h；
3.2處理水質
1）原水水質（回用水），見下表：
原水水質檢測報告（請業主提供）
一級除鹽水：電導率≤10μs/cm（25℃）。
二級除鹽水，見下表：
燒結余熱發電供除鹽水水質
4.工藝流程
深度處理工藝分為三部分，預處理系統、超濾處理系統、反滲透處理系統。
4.1一級除鹽處理工藝
4.1.1工藝流程簡述
由于原水為廠區污水處理廠處理后的回用水，進入原水池后由原水泵送入送至多介質過濾器處理，再進入超濾和反滲透系統。處理后的成品水用除鹽水泵并入管網。
工藝流程如下圖所示：
4.1.2 UF+RO產水要求
1）超濾系統：
出水水質：濁度≤0.15NTU，SDI：≤3。
回收率：≥90 %
2）反滲透系統
脫鹽率：初期≥98?%，三年后≥95 %。
回收率：≥70%
4.2二級除鹽處理工藝
主要為燒結余熱鍋爐用水，正常用水量50m3/h，考慮備用機組。本次配套二級除鹽水處理設備產水能力為75m3/h。二級除鹽工藝在一級除鹽工藝的基礎上，增加離子交換混床工藝，即：以一級除鹽水為原水，經過混床處理，使水質達到余熱鍋爐用水水質要求。流程示意如下：
一級除鹽水箱→提升泵→除二氧化碳器→中間水池→中間水泵→混床→（除鹽水罐）。
5.除鹽站及主要設備
除鹽站占地長度105m，寬度43m。廠房分為兩層，首層為多介質過濾器、水泵房、水池、加藥間、混床及配電室；二層為超濾、反滲透膜處理設備。廠房高度15m。主要設施及設備如下。
5.1預處理系統
5.1.1原水池
原水池用于貯存進入本系統的原水，其目的是為了調節進水流量的變化，防止進水波動影響到系統運行，保證系統的進水量及進水水質的穩定。本系統設置2座原水池，每座有效容積為400m3。
5.1.2原水泵
其作用是為預處理系統提供穩定的流量和壓力，本系統共設置3臺原水泵Q=360-612m3/h，H=42-32m，配電機P=75kW，380V。2用1備。
5.1.3多介質過濾器
多介質過濾器(含氣動閥門)φ5000mm，共4臺，單臺處理水量Q=210m3/h，濾速為10.7m/h。
5.1.4多介質過濾器反洗水泵
反洗水泵2臺，1用1備。Q=700m3/h，H=26m，配電機P=55kW/臺。
5.2超濾處理系統
5.2.1氧化劑（NaClO次氯酸鈉）加藥裝置
由于本系統的原水供給是污水回收水質，因此原水中含有一定量的有機物、微生物，故設置殺菌加藥系統，需加入2～3ppm的有效氯。采用NaClO溶液，其有效氯濃度為8～12%。
5.2.2自清洗過濾器
本系統設置2臺設計出力為600m3/h的自清洗過濾器，自清洗過濾器的作用是截留原水帶來的大于100μm的顆粒，殼體為碳鋼襯膠材質，濾元不銹鋼材質，可自動進行反洗。
5.2.3超濾系統裝置
超濾（UF）裝置的膜元件采用旭化成?UNA-620A型膜，材質為PVDF（聚偏二氟乙烯）?？勺詣舆M行壓縮空氣吹掃反洗、化學加強反洗和化學清洗。膜組件結構形式為外壓式，超濾出水進入超濾水池。
超濾系統總產水量為647m3/h，每套選用425-450支超濾膜組件。
系統設置了一套自動反沖洗裝置。設置2臺反洗水泵，采用超濾產水作為超濾裝置的反洗水，反洗同時帶有空氣吹掃。
設一套化學加強反洗系統，包括清洗水箱、化學清洗水泵、保安過濾器?；瘜W加強反洗所加的藥劑包括次氯酸鈉、鹽酸和氫氧化鈉。根據污染情況加藥，加藥量分別為20mg/l和40mg/l，通過加藥泵在反洗水中加入化學清洗劑即可進行。
設一套化學清洗系統，包括清洗水箱、化學清洗水泵及保安過濾器。
超濾系統均集中PLC控制，控制系統由時序控制、超壓控制、液位聯鎖控制組成。
5.2.4超濾反洗水泵
本系統設2臺超濾反洗水泵，1用1備。Q=350m3/h，H=30m，配電機P=55kW/臺。采用變頻控制，以防止超濾膜斷絲。
5.2.5超濾水池
設置該水池的目的是貯存來自超濾出水母管的產水，作為運行及超濾裝置反洗時的調節水池。本系統設置2座超濾水池，每座有效容積為400m3。水池設有防腐措施。
5.2.6超濾水泵
超濾水泵作用是為反滲透系統提供穩定的進水流量和壓力。本系統設置3臺超濾產水泵（2用1備），每臺出力為350m3/h，揚程為30m，配電機P=55kW/臺。
5.3反滲透處理系統
5.3.1還原劑加藥系統
還原劑NaHSO3(亞硫酸氫鈉)的作用是還原前級處理工藝中存在的余氯，以防止氧化劑導致反滲透膜脫鹽率下降。
5.3.2阻垢劑加藥裝置
在水進入反滲透系統之前，加入阻垢劑防止反滲透濃水側產生結垢。
5.3.3加酸系統
因原水PH值較高，在反滲透系統提高回收率情況下即使添加阻垢劑，經計算反滲透濃水側還會有結垢產生，故設置一套調整PH加酸設備。
5.3.4反滲透系統
本系統的主要作用是把經預處理的水進行膜分離脫鹽。它包括下列單元設備：
1）5μ保安過濾器
5μm保安過濾器的作用是截留原水帶來的大于5μm的顆粒，以防止其進入反滲透系統擊穿反滲透膜組件。保安過濾器采用耐腐蝕的304不銹鋼材質外殼。
從反滲透系統的運行和操作安全出發，保安過濾器，高壓泵，反滲透裝置都呈一對一的串聯設置，即一套反滲透配置一臺保安過濾器和一臺高壓泵。
2）高壓泵
高壓泵的作用是為反滲透本體裝置提供足夠的進水壓力，保證反滲透膜的正常運行。每套反滲透配置1臺流量290m3/h，揚程為130m進口不銹鋼高壓泵。
3）反滲透本體裝置
反滲透裝置是本系統中最主要的脫鹽裝置，反滲透系統利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物。本設計共設置3套出力為290m3/h的反滲透裝置，并聯運行，通過除鹽水池的液位控制反滲透裝置的運行。反滲透膜采用海德能PROC 10型膜。
4）反滲透清洗系統和沖洗系統
清洗的作用是根據反滲膜運行污染的情況，配制一定濃度的特定的清洗溶液，清除反滲透膜中的污染物質，以恢復膜的原有特性。反滲透清洗系統包括一臺5μm保安過濾器，1臺不銹鋼清洗泵，一臺清洗箱及一批配套儀表、閥門、管道等附件。
5）反滲透沖洗水泵的作用是用反滲透產水置換反滲透膜中停機后滯留的濃水，防止濃水側亞穩態的結垢物質出現結垢，以保護反滲透膜。本系統中設置2臺不銹鋼沖洗水泵。
5.4除鹽水池
設置1200m3的除鹽水池，分為2格。做防腐處理。
5.5除鹽水泵
設3臺除鹽水泵（2用1備），每臺正常出力為500m3/h，揚程為40m?？刂品绞讲捎煤銐鹤冾l控制。
5.6陰陽離子交換混床處理系統
5.6.1提升泵
2臺，1用1備。
5.6.2除二氧化碳器
除二氧化碳器在離子交換水處理過程中的作用在于除去水中的CO2，減輕混合離子交換器的負荷，提高水處理系統的經濟性和出水水質，其工作原理為原水中的碳酸鹽陰離子交換后轉化成碳酸，水的PH值越低，水中的碳酸越不穩定，當水中PH值低于5時，水中的碳酸幾乎完全分解為CO2和H2O，故只需對水進行空氣吹脫，水中的CO2就基本去除，經脫氣器處理后，水中殘留二氧化碳含量為5毫克/升。
除二氧化碳器為圓柱形設備，材質為Q235碳鋼襯膠，結構形式筒體為三節，上節內裝布水裝置及排風口，布水裝置母支管形式，總管材質為Q235襯膠，支管為1Cr18Ni9Ti，中節內裝有填料，填料為φ50多面空心球，下節內裝有進風裝置及出水裝置，中節和下節之間裝有花板，人孔采用門型結構，配套玻璃鋼風機，風機進風口設有濾塵器，風機和濾塵器配備支撐架，安裝在中間水箱，風機和塔體聯接采用軟管聯接，以減少塔體的振動和降低風機的噪聲。
5.6.3中間水池
中間水池一座，容積為100m3
5.6.4給水泵
2臺，1用1備。
5.6.5陰陽離子交換混床
2臺混床，一用一備，交替運行。因此該制水系統可實現24小時連續供水，以滿足生產用水之需。
混合離子交換器的主要部分是陰、陽離子交換樹脂，其主要作用是進一步去除反滲透出水中剩余的陰、陽離子。
當進水與樹脂中的H+陽樹脂接觸時，樹脂中具有很強置換能力的H+活性基團與水中的陽離子（Na+、Ca2+、Mg2+等）發生置換反應，水中陽離子（Na+、Ca2+、Mg2+等）被置換于樹脂中，而置換出的H+則被水流帶走；當進水與樹脂中的OH-陰樹脂接觸時，樹脂中具有很強置換能力的OH-活性基團與水中的陰離子（Cl-、CO32-、NO3-等）發生置換反應，水中陰離子（Cl-、CO32-、NO3-等）被置換與樹脂中，而置換出的OH-則被水流帶走，并與水流中的H+結合成H2O。樹脂與水中離子的化學反應，因交換柱內樹脂數量有限，其交換容量也相對有限，置換飽和時（或出水水質不合格時）需進行再生處理，再生處理的化學反應。
由此看出，再生處理是樹脂與水的交換反應的逆反應。本系統設置一備一用，二臺交換器以滿足連續供水的需要，樹脂中陽樹脂型號為001×7#，陰樹脂型號為201×7#。因進酸、堿再生樹脂時，會對器壁產生腐蝕，所以交換器主體外殼選用Q235-A襯膠制作。封頭采用橢圓封頭，上部設有進水裝置，能使水均勻分布在樹脂層上，進水裝置采用多孔管不銹鋼外套梯形繞絲結構。中間排再生液裝置為母管支管式，支管為多孔管不銹鋼外套梯形繞絲結構，堿液分配裝置為多孔管不銹鋼外套梯形繞絲結構。底部排水裝置為多孔板加水帽。
在交換器下部、樹脂面處及最大反洗膨脹高度處設窺孔3個，用以觀察體內工況。
為考慮到樹脂的水力裝卸，筒體上部設樹脂裝卸口。
設備包括進出口壓力表、進出口取樣、PVC取樣槽、儀表取樣接口等。
離子交換器加工完畢，做嚴密性和水壓試驗，試驗壓力0.75Mpa，保壓5分鐘無泄漏，交換器內部水充均勻，反洗膨脹空間100%。
試壓完畢后，內壁除凈毛刺、焊渣后作噴砂除銹處理，襯膠厚度為二層，內層3mm，外層2mm襯膠總厚度5mm。
5.6.6酸堿再生系統
5.6.7二級除鹽水箱及給水泵
5.7高含鹽水系統
反滲透排放的高含鹽水自流至設于地下的高含鹽水池收集后，2臺高含鹽水泵打至高含鹽水管，廠內回用。高含鹽水提升泵QWF-45-35-15型號為Q=250m3/h，H=35m，P＝45kW，1用1備。
6控制方式
本系統采用PLC加上位機進行遠程控制并在本地設就地控制箱。手動狀態下單臺機組可以進行單獨操作，自動狀態下所有設備進行聯鎖并形成閉環控制回路。所有主要參數均能在上位機進行監控，并設有參數報警值。系統運行方式可以在控制柜進行選擇。運行方式為：自動，就地手動，遠程手動。
控制系統的結構方式為：集中PLC控制+上位計算機+模擬屏。
7主要技術經濟指標：
7.1主要給排水指標
除鹽水的成品水為500m3/h（其中二級除鹽水50?m3/h）；水源采用全廠生產、生活處理后的回用水，回用水量719m3/h；外排高含鹽水219?m3/h。
7.2藥品消耗量
7.2.1一級除鹽水系統
次氯酸鈉每小時20kg，濃度8-12％；
鹽酸每小時600kg，濃度31％；
氫氧化鈉每天3kg,?濃度30％；
NaHSO3每小時38kg,?濃度10％；
阻垢劑每小時20kg,?濃度20-30％；
7.2.2二級除鹽水系統
鹽酸：包含在一級除鹽水系統中。
氫氧化鈉：包含在一級除鹽水系統中。
7.3設備總裝機容量約為1500kW。
7.4總投資估算：6000萬元。
8成本測算
8.1成本測算說明
本項目建設投資為6000萬元，全部自籌。
各種輔料的消耗量根據工藝所提資料確定。膜處理消耗的藥品的價格根據市場價格確定（為不含稅價格）。
年工作小時按8760小時計算
本項目所需人員15人。工資為45960元/人.年。
修理費按固定資產投資的2%估算。
折舊按直線折舊法估算，殘值率為5%。折舊年限為20年。
其它費按經營成本的3%提取。
經測算，深度處理單位成本，一級除鹽水為2.70元/t成品水，二級除鹽水為5.50元/t成品水。
9討論問題
9.1目前，用以二級處理達到余熱鍋爐用水的水質，處理方法有離子交換和EDI兩種，業主可以根據情況選擇，本方案和投資均按選用離子交換法給出。
9.2請落實高含鹽水的去處。
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