2T/H超纯水设备
18兆欧超纯水设备
方
案
设
计
2008年6月
目 录
一、项目概况
本项目原水自来水。设计通过精密过滤+超滤+反渗透+DI混合床+15兆欧超纯水系统+18兆欧超纯水系统，使出水达到18兆欧水质标准，系统的产水量为2T/H。
二、设计原则
1、工艺流程具有合理性、先进性和可靠性；
2、工程投资省、工期短、运行维护费用低、操作管理方便；
3、工艺效果好，出水水质稳定，处理过程没有二次污染的产生；
4、设备布置紧凑合理，充分节约占地面积。
三、进出水水质及设计范围
1、贵公司提供的原水为经过简单前处理的自来水，水质资料不详细。参考同类水质，水中主要的污染物为重金属Cu（以金属氢氧化物、络合物和Cu2+的形式存在）、铜，锌，氟化物，钼少量有机物、微生物、悬浮固体、胶体物质以及其他污染成分。
处理后的纯水量为2T/H，出水电导率维持在17.8—18兆欧以上，水质达到纯水标准，完全满足工业用水的要求。
2、系统运行及供水方式：20小时连续运行。
3、设计范围：
水处理工程的总体设计，包括工艺流程设计、设备选型和配置等。
本方案提供预处理系统和反渗透系统两部分。不含厂房土建、照明等有关的工作，不含现场安装时设备就位、用水、用电和其它相关费用。
4、安装范围：
回用水处理设施，即从原水进原水箱到回用水出口的所用设备、管道、阀门和仪表。
四、工艺流程的选择
根据原水的水质情况以及水处理目标，选择如下的工艺流程：
原水泵－一级多介质过滤器－二级活性炭过滤器－三级阳树脂过滤器—精密过滤器－高压增压泵—－反渗透系统－反渗透水箱-DI混合床-10兆欧纯水水箱+纯水水泵+15兆欧超纯水系统+超滤系统+杀菌系统+15兆欧超纯水水箱+18兆欧超纯水系统+18兆欧超纯水水箱+精密过滤器+纯水水泵+用水点。
设计进水量为5T/H，超滤产水量为4T/H，反渗透系统的产水量为2T/H，18兆欧超纯水系统为2T/H。
五、工艺流程图及说明
1、工艺流程图
·
反渗透增压泵
2、工艺流程说明
本工艺流程包括四大部分，即反渗透系统，DI混合床，超滤系统和超纯水部分。
（1）原水预处理部分
反渗透系统对原水的预处理有特殊的要求。由于原水为经过前处理的工业废水，其成分比较复杂，水中含有少量重金属离子Cu2+、悬浮固体、胶体物质以及少量有机物质等，同时由于有机物的存在不可避免地会滋长微生物，这些物质会对反渗透系统产生较大的危害。
为了保证反渗透系统的水回收率、透过水质量、透过水流量的稳定、运行费用的最低化、膜使用寿命的最佳化等，必须对原水进行完善的预处理。预处理的具体目标为：
防止膜表面发生污染，即必须尽量去除悬浮固体、微生物、胶体物质及有机物，从而防止这些物质在膜表面沉积或污堵在膜元件水流通道；防止膜表面发生结垢，即必须尽量抑制难溶盐、重金属氢氧化物如Cu(OH)2等化合物在膜表面的沉积；防止膜承受物理和化学损伤，即必须尽量避免高温、极端的酸性水和碱性水、氧化剂等对膜的影响。
预处理出水水质满足反渗透系统如下的进水要求：
|
污泥密度指数（SDI） |
余氯 |
浊度 |
浓水朗格利尔指数（LSI） |
水温范围 |
|
≤5 |
<0.1ppm |
<1.0NTU |
<0 |
5~35℃ |
1） 原水箱
原水箱的设置是为了调节原水的水量和均衡水质，设计采用2台容积为10m3，PE材质的水箱作为原水箱。
在原水箱设置一套pH调节装置，通过调整原水的pH值充分促进水体中的重金属离子生成重金属难溶盐；同时配置一套混凝装置，通过投加混凝剂和助凝剂，促进原水中的金属沉淀、胶体物质和悬浮颗粒的凝聚和絮凝，从而将其充分的沉降和去除；另外在原水箱设置一套加氯装置，定时投加NaClO溶液以杀灭微生物，并利用氯化物的持续杀菌作用防止预处理过程中微生物再次滋生。
2） 原水泵
原水泵为预处理系统提供稳定、均衡的流量和适宜的压力。采用2台型号为CDLF42-20的南方泵（一用），其流量为4m3/h，扬程为32m。
3） 多介质过滤器
一级多介质过滤器主要是利用石英砂和无烟煤来降低水中浊度，截留除去水中的悬浮物、有机物、胶体颗粒以及部分金属离子。采用一台直径为320mm的立式机械过滤器，应用优质石英砂多层过滤的工艺，上层使用1.0～2.0mm砂粒，中层使用2.0～4.0mm砂粒，下层使用4.0～8.0mm的砂粒，正常工作情况下，过流量为4T/h，过滤流速为8m/h。
4） 精密过滤器
为了防止水中的微小粒子进入中空纤维超滤膜，特设保安过滤器，其采用成型的滤材，在压力的作用下使水通过滤材，滤渣留在管壁上，滤液透过滤材流出，从而确保超滤器的稳定运行，延长超滤膜的使用寿命。设置一台直径为500mm的精密过滤器，内置5支20’的PP滤芯，精度为5μm，产水量为6T/h。
精密过滤器后设置一套还原加药装置，通过向水体中投加过量的NaHSO3溶液，彻底消除余氯以防止其对膜系统的损坏。
5） 超滤器
超滤技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜（称为超滤液），而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高（称为浓缩液），从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。超滤膜的孔径在0.002～0.1μm之间，应用超滤作为反渗透的预处理能显著降低反渗透膜对胶体、有机物和微生物的污染负荷。
设计采用90中空纤维超滤膜6支，其过滤精度高，能有效去除水体中绝大部分的悬浮物质、胶体、有机物和微生物，抗污染和抗氧化能力强，适应的pH值范围广。超滤器的水回收率达到80％以上，产水量为4T/h，其工作压力为0.1~0.4Mpa。
超滤器的出水管道上装有流量计，可以显示产水和浓水的流量。
7）中间水箱
中间水箱用来盛装超滤出水，调节后续工序流量。采用2台容积为5m3，PE材质的水箱作为中间水箱。中间水箱前设置一台紫外线杀菌器彻底杀灭细菌，防止细菌滋生并进入反渗透系统污堵反渗透膜。
8）精密过滤器
为了防止超滤系统脱出的细微粒子进入反渗透系统堵塞反渗透膜，特设一台精密过滤器作为反渗透系统的最后一级处理，其直径为500mm，内置35支40’的PP滤芯，精度为5μm，产水量为2.8T/h。
（2）反渗透系统
反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到纯净水的目的。反渗透是工艺的核心部分，经反渗透系统处理能去除水体中99%无机盐类和有机物、微生物、细菌等。RO装置在水质分离过程中具有无相变，脱盐率高，设备体积小，自控运行，适应性强，应用范围广，无环境污染等优点。
1） 反渗透装置
考虑到原水为工业生产废水，虽然经过了比较严格的预处理，但原水中仍然含有有机物等污染物的可能，因此反渗透膜采用日本东丽公司生产的低污染反渗透膜元件，它既具有低压运行、产水量高、除盐性能好的特点，同时又具有耐污染性的特点。由于采用了专利技术在复合膜的表面涂加了特殊物质，改善了膜表面的电荷以及光滑度，同时在结构上缩短了膜片的长度，增加了膜袋的页数，可减少有机物及微生物在膜表面的吸附，大大提高了膜元件在高生物污堵条件下的性能和化学清洗的恢复性能。TML20-370膜元件的标准脱盐率为99.7%，操作压力为1.0MPa。
设计系统的回收率为60％以上，反渗透的产水量为4m3/h，需配置TML20-370膜元件8支；压力容器采用不锈钢材质4080-4芯型膜壳，每支膜壳装2支反渗透膜，共需4支膜壳。
2） 高压泵
反渗透系统需要在较高的反渗透压下生产纯水，因此设置一台型号为CDLF4-110-2的南方泵为系统提供稳定的流量和所需的压力。其流量为4m3/h，扬程为84m，功率为8KW。
3） 辅助配置
反渗透机组中配备着相关的压力、流量、电导等仪表，可以反映出膜的工作状况：在出水管道上流量计，可测出产品水和浓水流量；设有压力表，显示膜的工作压力和产品水压力；设有电导仪，可以显示进水和产品水电导率。
机组中设有高低压保护系统，当高压泵进口压力低于限定值或高压泵出口压力高于限定值时将自动停止高压泵的运转，以确保系统安全运行。此外，在高压泵出口处装有止回阀与高压泵连锁控制系统的安全稳定运行。
采用PLC自动控制器控制整个系统的运行：包括阀门的启闭，液位、流量、压力的自动调节，超滤装置的稳定运行，全自动水质监测，加药和清洗装置的控制等。
（3）自动冲洗和化学清洗系统
系统在运行过程中，中空纤维超滤膜和反渗透膜的表面将会由于原水中亚细微粒、胶体、有机物、微生物等污染物质的存在及运行过程中对难溶盐如重金属氢氧化物的成倍浓缩而产生沉积，形成对超滤膜和反渗透膜的污染。膜被污染后，就会出现系统产水量减少、脱盐率下降等膜性能方面的变化。因此，装置启停和运行每隔一定周期，启动自动冲洗系统对超滤膜进行顺流直冲和反冲洗、对反渗透膜进行低压正冲洗，将膜壁上截留、吸附的污染物以及堵塞在膜孔中的细小微粒冲走，以维持膜的最佳性能。
此外，需要定期对超滤膜进行化学清洗，以恢复膜的优良特性。根据不同的污垢类型选择不同的化学清洗药剂。化学清洗系统工艺流程如下：
