譚立國-電子行業純廢水系統低碳設計“痛點與思考”.pdf

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1、以 客 為 尊 服 務 領 先電子行業純廢水系統低碳設計“痛點與思考”1.中國消防協會會員2.中國建筑學會建筑給水排水研究分會會員3.北京土木建筑學會第四屆建筑給排水專業委員會委員4.中國建筑學會建筑防火綜合技術分會建筑消防給水和滅火系統專業委員會（第一屆）委員5.哈爾濱工業大學環境學院外聘教授6.北京科技大學能源與環境學院校外碩士研究生導師譚立國，43歲，教授級高級工程師注冊公用設備工程師（給水排水）哈爾濱工業大學市政工程專業碩士電子工程設計院 給排水總工程師譚立國，譚立國，43歲，歲，教授級高級工程師教授級高級工程師注冊公用設備工程師（給水排水）注冊公用設備工程師（給水排水）哈爾濱工業大學

2、市政工程專業碩士哈爾濱工業大學市政工程專業碩士論文（專利）著作：1.先后在給水排水雜志、中國給水排水雜志等國家核心期刊上發表論文20多篇2.授權國家實用新型專利2項、發明專利1項、外觀專利發明1項3.著作4部4.榮獲國家省部級獎10項主要工程業績：1.武漢國家生物安全（四級）實驗室2.蘭州獸醫研究院BSL-3+實驗室3.哈爾濱獸醫研究院BSL-4級實驗室4.“天眼”（FAST）工程的方案和初步設計5.鵬博士電信傳媒集團亦莊數據中心建設項目6.北京災備中心2013年機房建設項目7.中國尊核心區地下公共空間工程數據機房項目目錄Contents01.02.03.04.“中電四公司”簡介 電子行業純水

3、設計的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析 電子行業“廢水零排放”技術難點及待解決的問題電子行業純廢水工程領域節能減排策略分析與展望05.1“中電四公司”簡介 企業簡介 1953年 2003年 Now始建于1953年，原隸屬于電子工業部 2003年成功改制為有限責任公司 高科技制造業工程建造領先企業中國電子系統工程第四建設有限公司始建于1953年，隸屬CEC（中國電子信息產業集團）旗下中國電子系統技術有限公司多次榮獲國家“魯班獎”、“國家優質工程獎”、“中國安裝之星”等工程重大獎項建筑工程行業“雙百億”企業，國內潔凈工程行業領跑者DISTRIBUTION機構分布北京石家莊上海成都大

4、運營中心4大區域執行總部5大行業事業部8個省/市/自治區31QUALIFICATIONS公司資質 建筑行業（建筑工程）甲級 電子通信廣電行業（電子工程）甲級 化工石化醫藥行業甲級 建筑工程施工總承包壹級 機電工程施工總承包壹級 電子與智能化工程專業承包壹級 建筑機電安裝工程專業承包壹級 建筑裝修裝飾工程專業承包壹級 消防設施工程專業承包壹級 石油化工工程總承包貳級 鋼結構工程專業承包貳級 建筑智能化系統設計專項甲級 市政行業（排水工程、城鎮燃氣工程）專業乙級 壓力容器、壓力管道設計ENGINEERING工程業務專注服務集成電路先進制程領域助力中國半導體產業騰飛多維度精準服務于國家信息安全及信息

5、化領域建設以平板顯示為代表的電子產品高端制造行業醫藥工程全過程服務的領導者以新材料、電子化學品為代表的精細化工行業食品飲料、汽車、新能源等芯屏人材云其它我對低碳設計的理解 低碳設計是以低能耗、低污染為基礎的設計模式。它是人類進入工業文明之后的又一次重要進步，低碳設計實質就是高效的能源利用、開發綠色材料、減少二氧化碳排放,通過創新、產業結構化使節能減排得以實現。在環境問題日益突出的當下，在生活中盡量減少對環境中二氧化碳的排放，從而為環境保護做出一定的貢獻。這就是對低碳設計的樸素理解。具體而言,可循環利用?！暗吞肌鄙?、不為世界制造垃圾的設計，就是低碳設計的縮影。我今天給大家匯報的是：從實際出發，

6、設計師采用的設計工具、設計標準等層面上，如何設計出高質量、精準度高且科學合理的設計作品，這個維度總結的心得體會。設設計計輸輸入入條條件件設設計計成成果果成熟的標準體系下成熟的標準體系下規劃、規劃、可研可研及總結及總結規劃、可研規劃、可研方案方案初設初設施工圖施工圖方案方案設計設計及總結及總結初步初步設設設計設計及總結及總結施工設施工設設計設計及總結及總結確定設備確定設備及參數及參數電子行業特色電子行業特色2 電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分析環評報告的精確性，直接影響到后期的設計參數選取痛點舉例-1:電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分

7、析對比表明細方案設計量環評給出量差值差值自來水15039m/d9575m/d+5464m/dPCW8000m/h8000m/h0UPW560m/h400m/h+160m/h含氟廢水69m/h60m/h+9m/h氨氮廢水53m/h16m/h+37m/h含銅研磨廢水/研磨廢水60m/h19m/h+41m/h有機廢水17m/h/含銅廢水17m/h8m/h+9m/h含磷廢水8m/h12m/h-4m/h工藝酸堿廢水/最終中和369m/h270m/h+99m/h電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分析業主方的UM表數據不全面、或存在不精準等現象痛點舉例-2:電子行業純水設計的痛點分析電子行業純

8、水設計的痛點分析業主方的UM表數據不全面、或存在不精準等現象痛點舉例-2:電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分析設計院工藝專業的不具備專業性工藝工藝=“快遞員快遞員”痛點舉例-3:科班出身的極少 具備相關經驗的工程師不多 有過大廠經驗的人更是少之又少原因分析電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分析管路設計缺少優化環節鍋爐房純、廢水處理間生產給水泵房PCW站房氫氣暫存間回用水泵房酸化學品間堿化學品間有機化學品間一層二期SubFab一期SubFab弱電機房消控室變配電室UPS間WWT提升純水精制間惰性氣體毒性腐蝕氯氣一層黃光區下夾層動力站生產車間預處理+脫鹽拋光站痛點舉例

9、-4:電子行業純水設計的痛點分析電子行業純水設計的痛點分析方案比選缺少模擬環節痛點舉例-5:3 電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析BIM三維設計指導施工安裝的局限性痛點舉例-1:電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析缺少數字化模擬&管控環節數字化方針模擬設計痛點舉例-2:電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析缺少數字化模擬&管控環節數字化數字化管控管控實現真正的實現真正的低碳運維低碳運維管理管理痛點舉例-2:電子行業純水施工安

10、裝及運維存在的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析TOC不達標指標問題分析原因TOCTOC指標達不到要求1、原水中含TOC:2、制造系統本身產生TOC:3、安裝、調試階段不當操作產生TOC:痛點舉例-3:電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析電子行業純水施工安裝及運維存在的痛點分析04010302行業標準體系不完善設計院對水處理設計能力丟失嚴重數字化應用尚未進入運維操作管理信息封閉純水低碳設計小結4 電子行業“廢水零排放”技術難點及待解決的問題“零排放”的環保政策形勢 水資源短缺現狀：全國正常年份缺水約500億方，海河、黃河、遼河、西北和東部沿海城市等地缺水嚴重，缺水范圍持續蔓延

11、。中國特色社會主義建設“五位一體”的總布局：經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設、生態文明；“十二五”規劃：建設資源節約型、環境友好型可持續發展的社會；中央對各省區劃定用水紅線，嚴格把關、科學發展。660多座城市中440座缺水 46.5%河流被污染城市年缺水量超60億m 75%湖泊富營養化“零排放”的環保政策形勢 工業是用水排水大戶,工業污染減排是重要課題廢水排放量：199.5 億m3化學需氧量：50萬噸氨氮排放量：2萬噸我國用水量分布工業用水量每年工業用水量每年1030.41030.4億億mm 工業廢水及污染物排放“零排放”的環保政策形勢污廢水工業循環利用可節約水資源、減少污染排放，成為國

12、家重大需求2021年1月發改委聯合九部委發布關于推進污水資源化利用的指導意見標志著污水資源化利用上升為國家行動計劃是污水處理進入資源化利用新階段的重要標志性文件明確污廢水工業利用為主要途徑之一為水處理行業發展和轉型升級創造了新空間、新機遇為水環境污染治理和生態修復提供了新理念、新模式為水科學技術創造和學術研究拓展了新方向、新舞臺由于我國水污染加劇和水資源緊張，部分地區頒布了更加嚴格的廢水排放標準，部分水污染嚴重的敏感地區甚至不允許企業的廢水排放到水體。部分地區的廢水排放標準見下表。部分地區的廢水排放標準注：1）為TDS；2）污水回用處理的反滲透濃水中Cl-的排放標準為1500mg/L。部分地方

13、標準標準號標準下限值，mg/L CODTNCl-氨氮陜西省地方標準（黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準）DB 61/22420115020天津市地方標準（污水綜合排放標準）DB12/35620184010/15北京市（污水綜合排放標準）DB11/307-2013（A/B地區）20/30 10/151000/16001)1.0/1.5河北省氯化物排放標準DB 13/8312006300遼寧省地方標準（污水綜合排放標準）DB 21/1627200850154002）“零排放”的環保政策形勢“零排放”的環保政策形勢現在越來越多的企業，尤其是大型國企，注重企業形象，本著對國家和水環境負責的態度，為了企

14、業的可持續發展，根據“分類處理、按質回用”的原則，將污水達標與資源化結合起來，在保證廢水排放達標的基礎上實施節水，并通過技術措施對節水后的廢水實施二次達標處理。我國現行的廢水排放標準為強制標準，節水標準為推行標準，嚴格的廢水排放標準迫使企業（雙重壓力）從效益出發：只能節約水用水量或采用稀釋的方法以換取廢水的達標排放?！傲闩欧拧钡臎Q策要素Diagram 2Diagram3環境生態承受力政府要求社區要求法律/法規要求Diagram 2Diagram 3環保要求（政策可行性）生產安全（技術可行性）經濟成本（經濟可行性）安全風險生產技術可靠性節水技術先進性新鮮水價格節水技術/設備投資產品生產成本污水處

15、理成本“零排放”的決策要素 當前應當考慮“零排放”的一些場合，由于以下一些原因，有些企業不得不考慮采用ZLD：1.當地環境保護要求特別嚴厲苛刻時，要想報批新廠建設，不得不采用零排放技術來滿足審批的要求；2.企業靠近當地飲用水源(水庫)時，必須保證不會發生污染；3.十分缺水的地區，政府不容許企業進一步利用水資源；4.公眾對工廠排污十分反感，企業要改善形象取得公眾信任寧可花費大代價；5.經濟上考慮：如果開發新的水源供水投資比全部回用排水還昂貴時。我們應當按照多目標優化的決策原則，認真地研究“減排”的最優程度，而不應一味追求“零排放”。適用性“零排放”的決策要素水資源短缺，水污染嚴重落實國家和地方政

16、策的需要解決企業/工業園區廢水排放及水資源短缺的需要1.3.2.必要性“零排放”的決策要素廢水零排放一體化解決方案采用污水凈化技術、膜技術、蒸發結晶技術相結合，實現零排放。預處理模塊濃縮處理模塊蒸發結晶模塊物化法生物法膜法RO技術ED技術ME技術MVR技術電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題預處理單元的改進，物理分離，傳統的設計存在占地面積大，效率低等問題預處理單元的改進，物理分離，傳統的設計存在占地面積大，效率低等問題問題-1:電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題深度處理單元的改進，主要是膜污染的

17、問題，及工藝設計上的防控污廢水預處理(物理、化學)深處理(膜分離)工業利用過程副產物(污泥、濃水)解決思路認知污堵防止污堵去除污堵預測污堵關鍵技術進水控制指標優化預處理新技術工藝膜材料膜組件改良RO膜精確清洗技術RO膜污堵預測模型反滲透膜污堵成因復雜難控膜污堵防控難題：難防止、難去除、難預測反滲透濃水污染物濃度高、環境風險問題-2:電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題深度處理單元的改進措施，主要是采取防止膜污染，采取工藝優化設計措施的防控例如：傳統工藝污水廠出水氯消毒微濾/超濾保安過濾器反滲透產水新工藝（紫外/氯協同）污水廠出水紫外線微濾/超濾保

18、安過濾器反滲透產水氯問題-2:電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題一味追求零排放：代價很大，適度的濃水對環境影響并不大 因地制宜源頭減量資源循環電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題廢水零排放方案的痛點納濾技術反滲透技術DTRO技術EDR技術ME蒸發技術MVR蒸發技術預處理模塊濃縮處理模塊蒸發結晶模塊零排放技術路線微納米氣浮技術高級氧化技術混凝沉淀技術浸沒超濾技術過濾技術離子交換問題-3:電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題冷凝原料壓縮機二次蒸汽成品 M

19、VR技術u 原理：MVR蒸發器的工作過程是低溫位的蒸汽壓縮機對物料蒸發產生的二次蒸 汽進行壓縮做功，提高二次蒸汽的壓力和溫度、熱焓增加，將電能轉化為 熱能，升溫后的二次蒸汽回到蒸發系統，對物料加熱，然后進入換熱器 凝，以充分利用蒸汽的潛熱。u功能：利用熱能蒸發濃縮結晶原料液u 特點：1.100%循環利用二次蒸汽的潛熱，大大減少了能源消耗；2.實現低溫蒸發，最低可以達到30度蒸發；3.運行成本低；4.體積小、維護方便，自動化程度高；u 應用：廢水（含鹽廢水、重金屬廢水等）及RO濃水處理；高氨氮廢水脫氨；化學工業（蒸發、結晶、提純、濃縮）；食品添加劑、飲料工業的濃縮、蒸發；制藥（維生素等）行業濃縮

20、蒸發。電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題工程案例：西安表先進光子器件工程創新平臺項目本項目生產廢水主要包括：含砷廢水，酸堿廢水，含氟廢水，研磨廢水，有機廢水。根據業主要求，含砷廢水要做到零排廢，下圖為該項目含砷廢水處理工藝流程圖：工程案例：西安表先進光子器件工程創新平臺項目電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題MVR蒸發器010203MVR蒸發器中最關鍵的是蒸汽壓縮機，蒸汽壓縮機是熱回收系統對產生的蒸汽通過壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關鍵設備。據廠家介紹，MVR蒸發器蒸發一噸水成本大概在60-7

21、0元，但是前期投資成本高，主要是蒸汽壓縮機，國產壓縮機大概在80萬元，進口差不多在300萬元。作用是將低壓（或低溫)的蒸汽加壓升溫，以達到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。成本作用最關鍵電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題工程案例：中偉新材料項目（三元前軀體鋰電池）電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題2022年2月電池數據：磷酸鐵鋰電池裝機量首超三元電池三元材料裝機量4959.5649.6%磷酸鐵鋰裝機量5037.6250.4%三元材料裝機量磷酸鐵鋰電池裝機量 1-6月，我國動力電池累計銷量達205

22、.4GWh，累計同比增長253.2%三元電池累計銷量83.8GWh，占總銷量40.8%，累計同比增長208.1%磷酸鐵鋰電池，計銷量121.3GWh，占總銷量59.0%，累計同比增長294.2%NCM:高續航/高端乘用車LFP：用于其他.（動力+儲能+其他）電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題三種主要的正極材料:鉆酸理是由四氧化三鉆與碳酸理的混合燒制而成。磷酸鐵理是由磷酸鐵與碳酸理的混合燒制而成。三元鎳鉆錳酸鯉是由三元前驅體與碳酸理或氫氧化理混合燒制而成。在生產四氧化三鉆、磷酸鐵、三元前驅體時會產生廢水，生產正極材料的是沒有廢水的。其廢水主要分為

23、:母液和洗液兩部分 根據礦產資源潛力評估，中國約79%的鋰資源屬于鹵水鋰資源，加大鹵水類型鋰資源的開發力度勢在必行。整體而言，中國鋰資源具備一定的總量優勢，但項目的單體規模以及品味與海外一線相比存在稟賦差距。2022年2月電池數據：磷酸鐵鋰電池裝機量首超三元電池電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題鹵水氯化鉀碳酸鋰氫氧化鈣淡水加熱、沉降分離氫氧化鋰溶液蒸發/冷卻離心分離氫氧化鋰（少量石灰）水中重溶加碳吸附過濾/蒸發/結晶離心分離氫氧化鋰蒸發富集除雜碳酸鋰 苛化 氫氧化鋰路徑鹽湖一步生產氫氧化鋰的潛在路徑氫氧化鋰母液工程案例：中偉新材料項目（三元前軀

24、體鋰電池）電子行業電子行業“廢水零排放廢水零排放”技術難點及待解決的問題技術難點及待解決的問題鋰電池行業存在的難點：反滲透膜、納濾膜鹵水提取鋰效率低蒸發結晶效率低5電子行業純廢水工程領域節能減排策略分析與展望電子行業純廢水工程領域節能減排策略分析與展望電子行業純廢水工程領域節能減排策略分析與展望刻蝕溶液升級迭代展望-1:一方面：含有HF的溶液特別是隨溫度升高的蝕刻速率變化非常大，這意味著即使是微小的溫度變化，蝕刻速率也會有很大的變化，控制起來非常困難。另一方面：對于NH4F來說，添加硫酸或硝酸并沒有顯著增加蝕刻速率，溫度的影響也微乎其微，NH4HF2硫酸或硝酸的添加效果較高，溫度的影響也在較易

25、控制的范圍內，但會增加工業廢水處理的難度和成本。電子行業純廢水工程領域節能減排策略分析與展望電子行業純廢水工程領域節能減排策略分析與展望能耗開發和利用（光伏+機場、光伏+火車站、光伏公交地鐵）全國最大的“污水處理廠+光伏發電”項目正式并網發電！北湖污水處理廠分布式光伏發電項目位于武漢市青山區北湖污水處理廠區內，總容量為23.7兆瓦（峰值），總覆蓋面積約11.5萬平方米，是國內最大的污水處理廠分布式光伏發電項目。廠內現有的部分建筑物屋頂、水池上布置光伏組件，其中二沉池、生物池上方的組件支架采用預應力柔性支架，安裝容量為23.1兆瓦（峰值），鋼立柱高度為8米，最大連續跨度為730米，最大單跨跨度為59.3米，為目前全國柔性支架體系中最大單跨跨度。項目并網發電后，在25年運營期內每年可提供約2200萬度的綠色清潔電能，并將全部用于北湖污水處理廠生產用電，節約發電燃煤約8000噸，相當于減少二氧化碳排放量約2萬噸，減污降碳成效顯著。展望-2: