PCB厂废水回用水处理设计方案

  • 发布日期: 2016-08-02
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一、前言
本项目所处理的水源为某电子有限公司线路板综合达标排放废水。达标排放废水回用进水量100 m³/d( 5m³/h),回用量 (产水量):50 m³/d( 2.5m³/h),产水的电导率≤100μs/cm, 主要指标达到工业自来水标准,可回至生产线再利用。
 
1.本系统本着减少人力操作成本,节能环保为目标。
 
电子厂PCB线路板废水回用水处理工程系统采用先进的超滤(UF)工艺和反渗透(RO)工艺)技术有机地组合(简称集成膜法IMS)在一起作为工业废水的深度处理工艺,是一种可行的、有效的工艺。为保证关键设备的长期可靠稳定运行,水则必须先经过一系列的污水处理工艺处理,然后进入回用系统的预处理:设置砂滤器、碳滤器、精密过滤器,满足后续系统的进水指标。再经超滤(UF)处理,反渗透(RO)作为水的深度处理。

2. 基本实现自动控制,环境污染最小的目标。该工艺具有连续,稳定运行,出水可靠,自动化程度较高,基本不需要酸、碱化学原料再生,无污染等特点。

3. 系统采用水位控制、压力控制、流量控制等安全保护装置,确保安全、稳定运行。同时系统可以方便地半自动运行或手动操作运行。

4. 净水水质由电导仪和PH仪在线监视,方便可靠。

二、设计依据

(一)标准和规定
1、 设备制造和材料符合下列标准和规定要求。
a)GB150《钢制压力容器》
b)JB2932《水处理设备制造技术条件》
c)HGJ32《橡胶衬里化工设备》
d)《压力容器安全技术监察规程》

2、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。

3、对外接口法兰符合下列标准要求
a) JB/T74-94《管路法兰 技术条件》
b) JB/T74-94《管路法兰 类型》
c) JB/T81-94《凸面板式平焊钢制法兰》
d) JB/T87-94《管法兰用石棉橡胶垫片》

4、衬里钢管和管件符合下列标准要求:
a)HG21501《衬胶钢管和管件》
b)HG20538《衬塑(PP、PE、PVC)钢管和管件》

5、当上述规范或标准对某些专用材料不适合时,则采用材料生产厂标准,供方提供反渗透膜所遵循的设计导则及设计和运行标准计算书。

6.其它涉及的设计基础条件将在技术讨论中确定。

(二)设计要求
1.源水:达标排放废水,回用进水量100 m³/d(5m³/h)其中:COD≤100mg/L, 电导率≤5000μS/cm。

2 .设计要求及验收标准:

1).  回用产水量: 50 m³/d(2.5m³/h,在25℃水温条件下)。
2).  产水要求: 电导率≤100μS/cm,其它各项理化指标及感观指标优于当地自来水标准.
a、色度≤15度
b、浊度≤3NTU
c、PH:5.5-8.0
d、Cu≤1.0mg/l 

3. 控制要求:运行方式:半自动运行(并具备手动操作功能).
 
三.工艺设计

工艺流程(采用集成膜法IMS)

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简要说明:
线路板达标排放废水流入集水桶,然后由增压泵将水加压,泵入多介质过滤器(砂滤器)去除水中的悬浮物,颗粒物; 活性碳过滤器去除水中的有机物.颗粒物;精滤器去除微小的颗粒物; 超滤装置可进一步去除水中的有机物.颗粒物.微生物。高压泵将水的压力提高,达到反渗透分离压力,反渗透膜组件有效、稳定地将水中溶解的阳离子、阴离子、有机物、微生物去除,去除率可达99%。反渗透的穿透水即净水,可以回用;反渗透浓缩水排去原有的综合废水调节池进一步处理。整个工艺流程基本上实现自动控制。

线路板达标排放水流入集水桶,然后由源水泵将水加压,泵入砂滤器(多介质过滤器)去除水中的悬浮物、颗粒物,精滤器去除微小的颗粒物,超滤装置可进一步去除水中的有机物、颗粒物、微生物。高压泵将水的压力提高,达到反渗透分离压力,反渗透膜组件有效、稳定地将水中溶解的阳离子、阴离子、有机物、微生物去除,去除率可达99%。反渗透的穿透水即净水,可以回用;反渗透浓缩水排去废水调节池进一步处理。整个工艺流程基本上实现半自动控制。

反渗透(RO)水处理技术是当今世界上最先进的水处理技术,其核心组件是进口的反渗透膜(RO膜、太空膜),可去除99%以上的颗粒物、有机物、以及细菌、病毒等微生物,出水综合指标优良。

反渗透(RO)水处理技术比传统的技术:如电渗析法、离子交换法、蒸馏法等,具有更高的经济性、更可靠,可以自动控制,无人值守。同时,不需要酸、碱化学再生,节省成本、无污染,具有良好的环保效益。

本系统采用低污染复合反渗透膜PROC10,具有低压、高通量、高脱盐等特点,同时具有抗污染、耐污堵等特点。

1.砂滤器(多介质过滤器、机械过滤器):内填多层石英砂滤料,去除水中的颗粒物、悬浮物等杂质,降低水的浊度。用反冲洗的方法冲洗滤料。

2.活性碳过滤器:内填净水活性碳滤料,去除水中的有机物、胶体,去除水中异色、异味等,降低水的浊度,色度。

3.精滤器(保安过滤器):进一步去除水中的颗粒物、悬浮物等杂质,降低水的浊度。为后续的超滤提供合格的水源.

4.超滤装置(UF): 中空纤维超滤膜可截留0.1μm以上的颗粒,进一步去除水中的有机物.颗粒物.微生物,产水浊度小于0.1NTU,为后面的反渗透提供合格的水源. 超滤膜材料采用耐污染亲水性的改良PVC,通量持续稳定,抗污染能力强.

5.反渗透膜(RO)组件:采用美国进口的抗污染反渗透膜,脱盐率≥99%,去除水中的盐份、细菌、病毒等,使水纯化,出水优良。

6.膜清洗装置:反渗透膜(RO)和超滤膜(UF)工作一段时间后,缓慢产生水质、产量下降现象,此时,对反渗透膜(RO)和超滤膜(UF)进行化学清洗,去除膜表面的有机物、无机物和微生物污染,恢复膜的性能。清洗周期:1-3个月。

(一).工作原理简述

膜分离技术是二十一世纪高新技术之一,将超滤(UF)技术和反渗透(RO)以及纳滤(NF)技术技术有机地组合(简称集成膜法IMS)在一起作为工业废水的深度处理工艺,是一种可行的、有效的工艺。

1、超滤UF技术

超滤UF膜可用于除去水中的悬浮微粒、胶体、微生物等。在水压的作用下水分子及小分子物质等透过超滤膜,水中的悬浮微粒、胶体、微生物等则被截留在超滤膜的内表面。由于超滤膜上的微孔很小,可以有效除去各种水中悬浮颗粒、胶体、细菌和大分子有机物等,这些截留物质可能会在膜的内表面集聚,所以需要对超滤膜组件进行定期的反冲洗和加药清洗。因其具有99%的除去水中胶体和100%的除去水中细菌、微生物的功能,而被广泛用作净化水的生产设备和纳滤以及反渗透RO装置的前置处理设备。本超滤装置采用的超滤UF膜组件为国内领先技术生产,内压式中空纤维,过滤精度可以达到0.02μm。

2、反渗透技术

反渗透是上世纪80年代发展起来的一项新的膜分离技术,反渗透膜在一定压力下使溶液中的溶剂和溶质进行浓缩分离的过程。

要了解反渗透法除盐原理,先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象,当两种含有不同浓度盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一连的水分会透过膜渗到含盐量高的水中,而所含的盐分并不渗透,这样,逐渐把两连的含盐浓度融和到均等为止。然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高的水侧,施加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大,可以使水向相反方向渗透,而盐分剩下。因此,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中(如原水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一边,变成洁净的水,从而达除去水中盐分的目的,这就是反渗透除盐原理。

反渗透法能适应各类含盐量的原水,反渗透法的脱盐率高,产水率高,运行稳定,占地面积小,操作简便。过去由于反渗透膜组件价格较高,阻碍了反渗透技术的推广,但近年以来,反渗透膜组件的价格不断下降,使得反渗透技术广泛使用在各类除盐水处理行业中,由于反渗透设备在除盐的同时,同时将细菌、胶体及大分子量的有机物去除,因此在污水回用水的制取工程中,反渗透设备更是不可缺少的。

反渗透(RO)是当今世界上最先进的水处理技术,其核心组件是进口的反渗透膜(RO膜、太空膜),可去除99%以上的颗粒物、有机物、无机物盐份以及细菌、病毒等微生物,出水综合指标优良。系统实际脱盐率94-98%。

反渗透水处理技术比传统的技术:如电渗析法、离子交换法、蒸馏法等,具有更高的经济性、更可靠,可以自动控制,无人值守。同时,不需要酸、碱化学再生,节省成本、无污染,具有良好的环保效益。

原水反渗透膜后,随着水和少量离子不断的透过反渗透膜进入淡水侧,浓水侧各类离子、悬浮物及有机物的浓度不断升高,当各类物质的浓度升高后,膜表面会产生浓差极化,反渗透设备在运行过程中需要解决以下几个问题:

结垢:结垢就是水中各类盐的含量在达到其饱和溶解度后,从水中结晶析出,并且以容器为晶核,使得在容器表面形成一层结晶的现象。如果在膜表面形成一层垢,很明显会严重影响反渗透膜的性能,并且垢的存在还会减小膜内的水流道。因此,反渗透系统设计时,必须采取必要的措施,防止在反渗透的结垢现象发生。
 
污堵:进入反渗透系统的水中不可避免地会含有悬浮物及有机物,由于膜的孔径约为10A左右,水中的悬浮物浓度增加后再加上有可能从水中析出的以悬浮物形式存在的晶体,使得反渗透膜非常容易被堵塞,因此,在反渗透系统设计时,必须采取必要的措施,防止堵污现象发生。
 
对膜的化学侵蚀性:由于反渗透膜是采用高分子有机复合材料制成,具有较好的化学稳定性,但仍有一些物质可能会对反渗透膜造成化学侵蚀,如游离氯双氧水等强氧化剂。回用水水源为达标排放水,氧化性物质可以不予考虑。

水温:反渗透膜的性能参数与水温有密切的关系,当温度升高或降低1℃,反渗透膜的产水通量大致增减3%。

(二). 设计参数

1.回用工艺流程及设备满足如下要求:

回用量: 5m³/h(在25℃水温条件下),产水的电导率≤100μs/cm。经过预处理和超滤,再经过反渗透处理; 透过水回至生产再利用。浓水去原有废水调节池作进一步处理.各部分参数如下:

a. 砂滤器:砂滤器产水量 5m³/h;
b.活性碳过滤器:碳滤器产水量 5m³/h;
c.精滤器:精滤器产水量 5m³/h;
d. 超滤UF装置:超滤UF装置透过水量 4.5m³/h;超滤UF装置浓水量: 0.5m³/h;超滤UF装置回收率 90%。
e. 反渗透膜 RO系统:反渗透膜RO系统透过水量2.5m³/h;回至生产线再利用。反渗透膜RO系统浓水量:2.0 m³/h,浓水去原有废水调节池进一部处理。反渗透膜RO系统回收率:56%;

(三).工艺流程中主要设备说明

本工艺流程包括预处理系统、超滤系统、反渗透系统, 全套设备实行手动运行和半自动运行两种选择。

a. 缺水、欠压保护,保护系统。
b. 超滤装置(UF)设置自动正冲洗、反冲洗、等压冲洗程序, 及时冲洗超滤膜, 防止污堵, 通量持续稳定。
c. 开机时自动冲洗反渗透(RO)膜, 停机前冲洗反渗透膜; 每隔2小时自动冲洗反渗透膜, 及时使用干净的水冲洗RO膜, 防止污堵, 通量持续稳定。
d. 源水箱缺水自动关机,净水箱水满自动关机。
e. 设有电导、PH值、压力和流量指示,在线监视水质及设备运行, 方便检查和维护。

设备特点:设备的关键部件:加药计量泵、反渗透膜、大部分电气控制元件等均采用进口件, 保证设备运行稳定可靠。与水接触的部件和设备采用不锈钢和UPVC材料,保证系统水质不被污染和腐蚀。超滤膜(UF):采用立升超滤膜, 通量持续稳定,抗污染能力强。反渗透膜(RO):采用美国海德能抗污染膜PROC10,除盐率高, 抗污染能力强,寿命长。

1.预处理系统包括:增压泵、砂滤器、活性碳吸附、精密过滤器。预处理主要功能是去除水中的颗粒物、悬浮物、有机物、胶体等,去除藻类、微生物污染及氧化剂对RO膜的损害,防止结垢、污堵等现象发生,使水质达到反渗透的进水要求:浊度≤1NTU,SDI≤5,以使反渗透膜达到或接近设计使用寿命,保护反渗透设施能正常安全地运行。

a.增压泵:主要满足后续系统的供水压力。
b.砂滤器:砂滤器主要作用是去除原水的颗粒杂质,胶体和悬浮物。通过时间或压差判断进行反洗。手动反洗.
c. 活性碳过滤器:活性碳过滤器内填活性碳滤料,去除.吸附水中的有机物、异色、异味、余氯等氧化剂,降低COD含量。通过时间或压差判断进行反洗。手动反洗。
d. 精密过滤器:当活性碳在进行反洗后,可能有一些活性碳的粉末产生,为了保证后面的超滤系统不被大颗粒杂质堵塞,本系统设置过滤精度为10μm的精密过滤器。通过时间或压差判断是否需要更换滤芯。
 
2.超滤UF装置:超滤膜可用于除去水中的悬浮微粒、胶体、微生物等,超滤装置设有正冲洗和反冲洗功能。超滤装置运行时每10分钟正冲洗30秒,每30分钟反洗1次,每次60秒;这样可以将膜表面的沉积物悬浮微粒、胶体、微生物冲掉,恢复膜的性能,并能延长膜的寿命。反冲洗时两组超滤膜交替进行 。

超滤反洗水泵:反洗水泵的作用是将合格的净水(本系统采用UF产水)定期反冲洗UF膜组件,以免受污染物的污染,悬浮物的堵塞和细菌的繁殖。配置1台反洗水泵,流量为产水量的1.5-2倍.

3.反渗透设备:反渗透其核心组件是进口的反渗透膜(RO膜、太空膜),可去除99%以上的颗粒物、有机物、无机物盐份以及细菌、病毒等微生物。系统实际脱盐率94-98%。

a.高压泵:高压泵是反渗透设备的主要动力设备,高压泵应设置过热保护,泵前应设置低水位保护开关,泵后设置高压保护开关。当泵前低水位或高压泵出口压力高于设定值后,高压泵停运。
b.反渗透装置:经过反渗透处理,使水中杂质的含量降低,提高水的纯度,并能将水中的细菌,胶体及有机物去除。考虑到设备的节能、运行压力、膜的透过率、膜的脱盐率、出水的含盐量等因素,反渗透膜采用美国HYDRANAUTICS(海德能)公司低污染膜反渗透PROC10,既具有传统聚酰胺复合膜的低压、高通量、高脱盐率的优点,同时又有耐污染性的特殊优点。低污染膜适用于地表水,江河水及污水等复杂给水的脱盐处理。在装置停运时,用产品水自动冲洗、挤排膜和管道中的高TDS残水,使膜完全浸泡在淡水中,防止膜的自然渗透造成的膜损伤。
c.超滤膜和反渗透膜化学清洗系统:由清洗液箱、清洗泵、5um保安过滤器及连接管阀件组成,当膜组件受污染时,应进行化学清洗。膜在使用过程中,由于各种因素的影响,不可避免地会有结垢现象或受污染。清洗系统的功能就是当膜出现结垢现象或受污染而导致性能下降,就必须根据情况采用相应化学药品进行清洗处理,恢复膜的性能。清洗时,将药液不断地泵入容器内,对膜进行清洗,清洗后的清洗液循环回清洗液箱,不断循环,为了防止被清洗下来污染的物质再次污染反渗透膜,设置清洗过滤器,保护膜不被污染。

四.设备制造要点

1、水泵提升泵组
a、每台水泵进出口设有手动阀、出口设有止回阀和压力表;
b、每台水泵的应符合《给排水设计手册》水泵类设计与安装规范;
c、每台水泵的电气接线应符合《电机产品安装规范》。

2、砂滤器和活性炭过滤器:
a.过滤器内外应作防腐处理。
b.过滤器筒身应设卸料口。
 
3、精滤器
a、过滤器的结构满足快速更换滤芯的要求;
b、过滤器的顶部设排气口、底部设排放口;进出口压力表;
c、过滤器的过滤精度要求为5μm。

4、超滤装置
a、每列都设有取样阀可随时取样分析水质;
b、膜组件的设计通量应不大于各膜组件制造厂商《导则》规定的最大通量值,并应选择合理的设计通量,保证膜组件正常运行和合理的清洗周期;
c、化学清洗液的选择应根据给水水质和所选用超滤膜组件的特性确定。
d、装置各段给水及浓水进出水管上应设有接口及阀门,以便清洗时与清洗液进出管连。
e、浓水排放需装流量控制阀,以控制UF的回收率;
f、超滤装置应设有程序及电动阀门,能够实现自动正冲洗和反冲洗功能。 
g、超滤装置产品水管和浓水管流量计和应设取样点,取样的数量及位置应能有效的诊断并确定系统的缺陷;
h、超滤装置应安装在组合架上,组合架上应配备全部管道及接头,还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件;
i、超滤装置配仪器、仪表的性能、配置点及数量等将满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。
j. 超滤装置各段给水及浓水进出水管上应设压力表。

5、 反渗透高压泵
a、高压泵出口应设压力开关,系统压力高时报警和停泵;设出口压力表。
b、高压泵进口缺水保护,缺水时报警及停泵;
c、高压泵泵体采用304不锈钢材料;
d、密封方式应考虑耐腐蚀,机械密封。

6、反渗透装置 
a、反渗透RO装置,每列都设有取样阀可随时取样分析水质;
b、反渗透膜组件的设计通量应不大于各膜组件制造厂商《导则》规定的最大通量值,并应选择合理的设计通量,保证膜组件正常运行和合理的清洗周期;
c、反渗透RO装置的给水加药种类及加药点,化学清洗液的选择应根据给水水质和所选用反渗透装置膜组件的特性确定。
d、反渗透RO装置各段给水及浓水进出水管上应设有接口及阀门,以便清洗时与清洗液进出管相连。
e、反渗透浓水排放需装流量控制阀,以控制回收率;
f、反渗透RO装置应设有程序冲洗装置,运行开始、中间冲洗及停机时能延时自动冲洗(进水切换为干净水源);
g、反渗透RO装置产品水管和浓水管流量计和应设取样点,取样的数量及位置应能有效的诊断并确定系统的缺陷;
h、反渗透RO膜组件应安装在组合架上,组合架上应配备全部管道及接头,还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件;
i、反渗透RO系统所配仪器、仪表的性能、配置点及数量等将满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。
j.反渗透RO装置各段给水及浓水进出水管上应设压力表。

7、超滤(UF)和反渗透(RO)化学清洗系统
a、化学清洗系统应包括清洗箱、清洗泵、保安过滤器及管道、阀门等;
b、清洗系统的材质应能适用于所用的清洗液。
c、密封方式应考虑耐腐蚀,机械密封。

五. 控制系统

1、系统控制
(1)概述该系统采用半自动运行方式,并可由值班人员进行现场操作,数据的调整需要人工操作。
加药系统采用自动加手动控制,要人工配置药液。

(2)控制系统的功能:本控制系统中,连锁控制的任务主要是实现电气联锁控制,系统液位均和相关的泵,阀门连锁;自动运行。

2、主要控制回路

(1)超滤系统的控制:超滤系统设置一块就地仪表盘,在就地仪表盘上可读出超滤系统的有关工艺参数,用检测到的工艺参数回馈控制UF系统的启、停及监测UF膜的效能。
(2)反渗透系统控制:反渗透系统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,以及能在就地操作盘上启、停高压泵及相关的阀门。
(3)高压泵的保护:高压泵进出口缺水保护和高压保护开关。供水量不足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, 高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电,保护系统设备不受损害。
(4)反渗透膜启停保护:反渗透装置停机前,自动打开浓水端排放阀,用RO产水对RO膜组件自动冲洗1-3min,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,然后自动停止冲洗,系统停机。

3、控制系统配置
(1)硬件 :控制系统硬件组成包括1套可编程控制器(PLC)。PLC采用性能可靠、广泛应用于工业控制领域的产品。
(2)软件:控制系统软件组成为PLC应用软件,运行于PLC,实现各种控制功能
(3)手动控制:系统可以实现手动和自动的切换,在非正常运行状态下,对每台泵设备和控制阀可以进行手动控制。

4、仪表  现场仪表包括压力、液位、流量和控制阀。分析仪表有PH仪电导率。现场仪表的选型原则是满足工艺要求、品质可靠。

5、电气
(1)供配电(由用户提供):中央水处理站用电设备电压等级为380/220VAC。车间内设动力配电中心。动力中心向全车间动力设备供电。车间动力按一级负荷考虑。
(2)电气设备控制:电动机采用自动/手动两种操作方式。同时电气设备具有故障报警等功能。
(3)接地:根据有关规程、规范、所有需要保护接地的电气设备均可靠性接入相应的接地系统。

六、供货范围:
(1)、工艺设备 详见后面的分项报价表。
(2)、管道及管件材质
a、预处理系统管件:UPVC 
b、RO系统:低压管件:UPVC材料,高压管件:304不锈钢材料;
c、RO清洗系统管件:UPVC;
d、低压管件:UPVC

(3)、电气系统 : 控制箱、线槽、电缆桥架。

(4)、仪表及控制系统: 仪表箱、PLC控制柜。

(5)、技术档
a、设计图纸;
b、设备操作说明书;
c、维修手册;
d、培训手册。



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