反渗透超滤设计计算导则水通量选泵选膜参数陶氏美国海德能设计参数.docx
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反渗透超滤设计计算导则水通量选泵选膜参数陶氏美国海德能设计参数
反渗透、超滤设计计算导则
水通量、选泵、选膜参数
陶氏，美国海德能设计参数
1
反渗透和纳滤设计规范
反渗透和纳滤的设计流程是：
首先根据水质类型、进出水指标选择膜的厂家、型号，然后在通过相应的膜计算软件进行模拟计算，得出最终的设计结果。
1.1原始设计资料
1.1.1齐全的设计资料
反渗透设计所需提供的原水参数：
阳离子：
Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、Ba2+、Sr2+
阴离子：
CO32－、HCO3－、SO42－、Cl－、F－、NO3－、
其它：
水源类型、温度、pH、游离CO2、Fe、SiO2、溶解性总固体、电导率、浊度
1.1.2简单的设计资料
当原水水质不全，做反渗透估算时需提供的原水参数：
水源类型、溶解性总固体、电导率、水温、pH值
1.2参数选择
1.2.1膜型号的选择
1.各型号反渗透膜的适用范围
水质类型或用途
Hydranautics
Dow
KOCH
TDS<1000mg/L
ESPA
CPA
LFC
BW30－365/400
BW30LE
XLE
XR－365/400/575
HRPremium－365/400
HR－365/400/575
ULP－400/575
TDS<10000mg/L
ESPA
CPA
BW30－365/400
FR－365/400/575
HRPremium－365/400
HR－365/400/575
TDS>10000mg/L
SWC
SW30
SW30HR－320/380
HF－370/560
SS/SSPremium－300/365/465/540
半导体行业（除TOC）
CPA－ULTRAPURE
SG30－400
SG30LE－430
XR－365/400/575
卫生型
SanRO
RO－4040/390－FF
HR－NW
卫生热消毒型
SanRO－HS
HSRO－4040/390－FF
——
抗污染膜
LFC
BW30－365/400FR
FR－365/400/575
乳制品浓缩分离
QUALSEPDairyRO
RO－3840/30－FF
RO－3838/30－FF
RO－3838/40－FF
RO－3838/64－FF
RO－390－FF
RO－8040/48－FF
RO－8040/64－FF
——
2.各型号纳滤膜的适用范围
水质类型或用途
Hydranautics
DOW
KOCH
普通型
ESNA
——
——
脱色
HYDRACoRe
——
——
脱盐、除硬度
——
NF90－400
S
除硬度
——
NF200－400
NF270－400
SR2
工艺物料脱盐
——
NF
——
1.2.2设计软件参数选择
1.设计水温：
一般15℃
2.膜数量计算
通常4”膜的设计产水量为250L/h；8”寸膜的设计产水量为1000L/h
3.系统回收率
系统回收率参照《反渗透水处理设备》GB/T19249－2003设计，同时根据具体的设计调整
Ø小型设备（日产水量≤100m3/d，4m3/h）≥30％
Ø中型设备（日产水量≤100～1000m3/d，4～40m3/h）≥50％
Ø大型设备（日产水量≥1000m3/d，40m3/h）≥70％
4.水通量
ØHydranautics
原水水质类型
地表水（SDI：
3～5）
井水（SDI<3）
反渗透水（SDI<1）
参考水通量
8~14GFD
14~18GFD
20~30GFD
ØDOW
给水类型
给水SDI
元件最大回收率％
典型通量gfd（L/m2·h）
RO产水
SDI<1
30％
22（37）
井水
SDI<3
19％
18（30）
地表水
MF
SDI<3
17％
16（27）
传统过滤
SDI<5
15％
14（24）
废水
MF
SDI<3
14％
13（22）
传统过滤
SDI<5
12％
11（19）
海水
深井/MF
SDI<3
13％
13（22）（<15）
表面取水
SDI<5
10％
11（19）
Ø
KOCH
给水类型
系统水通量gfd（L/m2·h）
第一支膜最大通量gfd（L/m2·h）
市政废水
MF
12～13（20～33）
17（29）
传统
8～10（14～17）
14（24）
工业废水
MF
10～14（17～24））
20（34）
传统
8～12（14～20）
15（26）
地表水
河水
MF
17～20（29～34）
23（39）
传统
10～14（17～24）
17（29）
湖水
MF
17～20（29～34）
23（39）
传统
12～16（20～27）
18（31）
井水
深井
传统
17～20（29～34）
23（39）
浅井
MF
18～22（30～37）
23（39）
传统
13～17（22～29）
20（34）
海水
滩井
MF
17～20（29～34）
20（34）
传统
10～14（17～24）
18（31）
表层海水
MF
17～18（29～31）
20（34）
传统
8～12（14～20）
15（26）
RO透过液
（34～51）
30（51）
1.2.3工艺设计参数选取
1.RO/NF系统设计
预处理水量：
＝反渗透/纳滤产水÷回收率
高压泵：
根据RO计算软件的设计结果选型，
一级高压泵出口压力＝3年计算结果+0～1bar
二级高压泵出口压力＝3年计算结果+1～2bar
膜数量及排列方式：
根据RO计算软件进行模拟
2.清洗系统
Ø清洗泵的选择
扬程＜5kg，3~4kg（30~40m）
流量：
按压力容器的个数选择，单支压力容器×并联的个数
8英寸或8.5英寸压力容器，流量为133~151L/min（7~9t/h）
6英寸压力容器，流量为57~76L/min（3~5t/h）
4英寸压力容器，流量为34~38L/min（2t/h）
Ø清洗水箱的选择
对于正常污染时，按下式计算，对于严重污染时，可将溶液体积加倍
每根4"×40"膜元件配制2.2加仑（0.00836m3）溶液
每根8"×40"膜元件配制8.7加仑（0.033m3）溶液
Ø清洗用保安过滤器
通常采用孔径为5至10微米的过滤器以除去清洗出来的污垢。
RO清洗箱加热器或冷却器：
清洗的最佳温度是35至45℃。
应注意在再循环期间RO清洗泵会产生热量。
2
超滤设计规范
2.1设计原始资料
超滤设计所需提供的原始资料：
Ø水源类型
Ø浊度、色度、胶体物质
Ø出水要求
2.2超滤膜参数
Ø膜的截留相对分子量与平均孔径的关系
截留相对分子质量
近似平均孔径
nm
对应的纯水渗透速率
L·m－2·h－1
应用范围
500
2.1
9
去除胶体硅、热原、超纯水
2000
2.4
15
5000
3.0
68
10000
3.8
60
30000
4.7
92
RO预处理、去除胶体硅、降低浊度。
去除微生物
50000
6.6
305
100000
11.0
1000
300000
48.0
600
Ø进口超滤膜的适用范围
水质类型或用途
Hydranautics
KOCH
除热原、超纯水
PM10（1万分子量）
RO预处理、除浊、除微生物等
P100（10万分子量）
RS（15万分子量）－卷式
HYDRAcap（15万分子量）
PM100（10万分子量）
电泳漆
2120（5万分子量）
Ø
国产超滤膜的适用范围
类型
天津膜天
杭州西斗门
山东招远
除热原
UEOS（6千分子量）
UBOS（1万分子量）
UEIS（6千～1万）
HUF－125-10（1万）
UFOB（2千、6千）
普通型
UPIS（2～5万）－内压
UWIA（6～8万）－内压UPOS（2万）－外压
HUF－125－30（3万）
HUF－125－50（5万）
HUF－125－100（10万）
UFIB（1千～100万）
抗污染型
UIF（8万、15万）
电泳漆
UQIA（6万）
2.3超滤系统设计
2.3.1确定超滤运行方式
超滤系统的运行方式可分为：
循环模式和死端模式两种，根据原水的水质情况选择不同的运行方式。
死端过滤：
原水以较低的错流流速进入膜管，浓缩水以一定比例从膜管另一侧排出。
产水在膜管过滤液侧产出。
死端过滤端的操作成本低，但回收率和系统的出水能力可能会受到限制，水回收率通常是90-99％，由原水中微粒的浓;度来决定。
很多工业水系统按死端过滤模式设计。
循环过滤：
当原水中悬浮物含量较高时，就需要通过减少回收率来保持纤维内部的高流速，这样就会造成大量的废水。
为了避免浪费，排出的浓水就会被重新加压后回到膜管内，这就称为循环模式。
这会降低膜管的回收率但整个系统的回收率仍然很高。
在循环模式中，进水连续的在膜表面循环，循环水的高流速阻止了微粒在膜表面的堆积，并增强了通量。
选择原则：
当原水悬浮物和胶体含量较低时选用死端过滤方式，例如水源为井水、自来水等；当原水悬浮物和胶体含量较高时选用循环过滤方式，例如水源为地表水。
2.3.2计算超滤系统各单元
超滤系统由超滤提升泵、反洗泵、快冲泵、化学清洗泵超滤膜组成。
超滤膜的连接方式为全并联，为提高运行稳定性，可将系统分为几组独立并联运行，每组中又有n支膜并联工作。
超滤系统以单组为设计单元，配备各种泵、仪表、管路等。
1.确定超滤的工作时间
超滤系统为间歇运行，即正常制水－反冲洗－快冲洗－正常制水。
其中反冲洗和快冲洗时不产水。
因此在设计超滤中要根据实际的运行时间核算小时产水量。
运行周期：
包括工作时间和冲洗时间，通常反冲洗用时1min，快冲洗用时0.5min，再加上阀门切换用时，冲洗一般历时5min。
超滤膜工作时间根据冲洗频率确定，即：
，冲洗频率根据原水水质确定，一般1～2次/小时。
2.核算小时产水量
由于超滤为间歇运行，且运行中又有自耗水，因此需根据计算出的工作时间核算实际的小时产水量
自耗水量为超滤反冲洗水，反冲耗水量可根据超滤膜的数量、冲洗流速等计算出，设计时可先统一按产水量的5％进行设计，然后再通过膜数量进行校核。
实际工作时间根据超滤的运行周进行计算，
核算小时参数量
3.计算超滤膜数量
根据用户要求产水量、单支膜面积、单支膜通量计算获得
根据系统的大小选择不同产水能力的超滤膜（4”、8”、10”），再根据膜型号从样本中查到膜面积，单支膜设计通量根据“设计参数表”选取。
4.提升泵选型
死端过滤系统：
循环过滤系统：
；通常循环倍数取2。
在循环过滤系统中，理论设计是分设提升泵和循环泵。
实际设计中可将提升泵和循环泵合并，用变频器进行调节。
这样即降低了投资，系统运行又较为灵活（当水质好时可采用死端形式，水质差时可采用循环形式）
提升泵的扬程一般为20m。
5.快冲泵和清洗泵
单支膜快冲/清洗流速可根据“设计参数表”选取。
快冲/清洗泵扬程一般为13～15m。
2.3.3设计参数选择
KOCH（具体算法见《KOCH计算表》）设计参数表
水质类型
基本参数
循环过程参数
反洗参数
快冲参数
通量
gfd
（lmh）
回收率（%）
保安过滤
μm
循环流速
gpm（m3/h）
进出口压力降（psi）
反洗通量
gfd/
lmh
反洗压力
（psi）
加药反洗
快冲流速
gpm（m3/h）
进出口压力降
（psi）
8”
10”
48”
72”
8”
10”
48”
72”
自来水/NTU<1
太湖水出外
75
（127）
90-95
100
——
——
——
——
100
（170）
15
否
30
（7）
50
（11）
4
6
地表水/NTU>25
无前处理
40（68）
90-95
100
70
（16）
110
（25）
8
12
100
（170）
15
是
——
——
8
12
地表水/5无前处理
50（85）
90-95
100
50
（11）
70
（16）
6
9
100
（170）
15
是
30（7）
50
（11）
4
6
地表水/NTU<5
多介质预处理
65
（110）
90-95
100
——
——
——
——
100
（170）
15
否
30（7）
50
（11）
4
6
地下水/NTU<5
无前处理
75
（127）
90-95
100
——
——
——
——
100
（170）
15
否
30（7）
50
（11）
4
6
深度处理废水
NTU<5,油、脂<1ppm
60
（100）
90-95
100
——
——
——
——
100
（170）
15
否
30（7）
50
（11）
4
6
深度处理废水
NTU<20
50（85）
90-95
100
——
——
——
——
100
（170）
15
否
30（7）
50
（11）
4
6
城市中水
NTU<20
40（68）
90-95
100
70
（16）
110
（25）
8
12
100
（170）
15
是
——
——
8
12
海水
NTU<50
40-50
90-95
100
50
（11）
70
（16）
6
9
100
（170）
15
是
30（7）
50
（11）
4
6
海水
NTU<5,TOC<5
60
（100）
90-95
100
——
——
——
——
100
（170）
15
否
30（7）
50
（11）
4
6
3微滤设计规范
3.1微滤膜的应用范围
孔径/μm
用途
12
微生物学研究中分离细菌液中的悬浮物
3～8
食糖精制，澄清过滤、工业尘埃重量测定，内燃机和油泵中颗粒杂质的测定，有机液体中分离水滴（憎水膜），细胞学研究，脑脊髓液诊断，药液灌封前过滤，啤酒生产中麦芽沉淀量测定，寄生虫及虫卵浓缩
1～2
组织移植，细胞学研究，脑脊髓液诊断，酵母及霉菌显微镜监测，粉尘重量分析
0.6～0.8
气体除菌过滤，大剂量注射液澄清过滤，放射性气溶胶定量分析，细胞学研究，饮料冷法稳定消毒，油类澄清过滤，贵金属槽液质量控制，光致抗蚀剂及喷漆溶剂的澄清过滤（用耐溶剂滤膜），油及燃料油中杂质的重量分析，牛奶中大肠杆菌的检测，液体中的残渣测定
0.45
抗菌素及其它注射液的无菌水试验，水、饮料、食品中大肠杆菌检测，饮用水中磷酸根的测定，培养基除菌过滤，航空用油及其它油料的质量控制，血球计数用电解质溶液的净化，白糖的色泽鉴定，去离子水的超净化，胰岛素放射性免疫测定，液体闪烁测定，液体中微生物的部分滤除，锅炉用水中氢氧化铁含量的测定，反渗透进水水质控制，鉴别微生物
0.2
药液，生物制剂和热敏性液体的除菌过滤，液体中细菌计数，泌尿液镜检用水的除菌，空气中病毒的定量测定，电子工业中用于超净化
0.1
超净试剂及其它液体的生产，胶悬体分析，沉淀物的分离，生理膜模型
0.01～0.03
噬菌体及较大病毒（100～250nm）的分离，较粗金溶胶的分离
3.2常用微滤器的设计
1.反渗透预处理保安过滤器：
过滤精度：
5μm滤芯材质：
PP容喷和线绕单支滤芯处理：
2.0m3/h（40”长）
设备出力的确定：
实际处理水量×1.5
2.终端过滤器
过滤精度：
0.22μm/0.45μm滤芯材质：
尼龙折叠滤膜
单支滤芯处理：
2.0m3/h（40”长）
设备出力的确定：
实际处理水量×1.5
3.空气呼吸器
过滤精度：
0.22μm滤芯材质：
尼龙折叠滤膜
升级会员 