10吨每小时反渗透设计方案.docx
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10吨每小时反渗透设计方案
10m3/h反渗透+混床水处理项目
技
术
方
案
一、总则
本项目根据xx有限公司有关除盐水处理系统的要求，及所提供产水水量、产水水质要求，本着工艺先进、成熟、设备运行可靠，在满足出水要求的情况下，最大限度提高系统的性能价格比的原则进行设计。
二、技术要求
2.1、规范及标准
a、JB2932-86《水处理设备制造技术条件》
b、ZBJ98003-87《水处理设备油漆包装技术条件》
c、JB/ZQ4000.1-86《产品检验通用技术条件》
d、GB3797-89《装有电子器件电控箱技术条件》
e、GB/T4920-84《低压电器外壳防护等级》
f、ZBJ98004-87《水处理设备原材料入厂检验》
g、DI543-94《电厂用水处理设备质量验收标准》
h、SDZ37-87《电厂用水处理设备制造质量分等标准》
i、DL/T5068-1996《火力发电厂化学水处理设计技术规程》
j、DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》
k、DL/T5072-1996《火力发电厂热力设备和管道保温油漆设计技术规定》
l、HGJ34-90《化工设备、管道外防腐设计规定》
m、我公司完成同类工程所积累的实际技术参数和经验。
2.2、设计基础资料
系统进水水质特性及产水水质资料
设计水源：
地下水
设计水温：
25℃
系统进水水质分析资料（由业主提供）及产水水质资料
编号
项目
原水水质
纯水
备注
1
浑浊度（NTU）
5
－
2
PH
7.67
7-9
3
锰（mg/l）
≤0.0157
－
4
总硬度（mg/l）
≤290
TRACE
5
铜（mg/l）
≤0.0663
TRACE
6
锌（mg/l）
≤0.0025
TRACE
7
硫酸盐（mg/l）
64
-
8
氯化物（mg/l）
74
-
9
溶解性总固体（mg/l）
557
-
10
氟化物（mg/l）
0.4
-
11
氰化物（mg/l）
阴性
-
12
砷（mg/l）
＜0.01
-
13
镉（mg/l）
0.0035
-
14
铬（六价）（mg/l）
0.011
-
15
电导率（μs/cm）
≤710
≤3
2.2.2产水水量和回收率
系统产水水量：
≥10m3/h
RO系统水的回收率：
≥75%
2.2.3化学药品规格
化学药品由需方负责提供，我方按照水质情况经计算或试验确定药品种类、配药浓度、加药量，并给出在市场可购买到的工业产品规范。
a）、絮凝剂：
序号
化学成份
碱式氯化铝
1
纯度
10%
2
包装
大桶
3
运输方式
汽运
4
配制浓度
10%
5
加药量
5-15ppm/小时
阻垢剂：
序号
化学成份
复合有机酸
1
纯度
8倍浓缩液
2
包装
桶装
3
运输方式
汽运
4
配制浓度
20%
5
加药量
2-3ppm/小时
2.3、公共施条件
a）、电源：
1
频率
50
Hz
2
额定电压
380/220
V
3
配电功率
≈200
KW
b）、配药用水：
1
水源
除盐水
2
压力
0.4
MPa
3
温度
25
℃
c）、加热蒸汽：
1
压力
MPa
2
温度
120-140
℃
2.4、工程界限
进水管：
需方将进水管接至原水箱进水口管；
供电：
根据我方提出的容量由需方提供动力电源送至我方的动力配电盘上；
供气：
供气管由需方送至多介质过滤器入口；
供汽：
蒸汽由需方供至换热器入口；
出水管：
除盐水泵出口；
废水处理：
排到地沟；
三、系统设计原则
3.1、系统流程：
原水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器中间水箱中间水泵
絮凝剂板式换热器
阻垢剂
二级反渗透二级高压泵中间水箱一级反渗透一级高压泵保安过滤器
药洗系统药洗系统
再生系统
阳离子交换器脱气塔中间水箱阴离子交换器混合离子交换器
使用点除盐水泵除盐水箱
3.2、系统功能
预处理系统主要用于净化原水,使反渗透系统进水满足反渗透膜运行要求；反渗透系统主要用于去除水中各种溶解固形物、胶体硅、余氯及有机物，作为后续除盐系统的预脱盐系统。
絮凝剂加药装置
絮凝剂加入原水中，能在水中的微小颗粒和胶体间起到搭桥和卷扫作用，
原水中的悬浮物、胶体聚集成团，提高过滤效果。
板式换热器
除盐系统的最佳运行温度为15~25℃，而给水来源的水温在冬季时候偏低，为了达到整个系统大最佳处理效果，必须对原水进行加温处理。
本系统采用蒸汽进行加温处理，采用板式换热器进行热交换，处理水量为20m3/h，控制出水温度在25±3℃，温控方式采用自动控制。
3.2.3多介质过滤器
多介质过滤器用于去除水中的悬浮物和胶体,滤料采用无烟煤和石英砂.通过在其进水管道投加高效絮凝剂,采用微絮凝过滤方式,使水中大部分悬浮物和胶体变成微絮体在多介质滤层中截留而去除.保证出水SDI<3,满足反渗透进水要求。
多介质过滤器采用气水反冲洗。
在多介质过滤器运行过程中，其滤料表面粘附了大量悬浮物和胶体杂质，互相粘结的杂质甚至会造成滤料结成泥球，这些杂质仅仅用水进行冲洗很难去除。
当采用空气擦洗时，气体在水中分散成微小气泡，带动滤料互相磨擦，同时借助水的作用，则能够将泥球打散并使粘附于滤料表面的杂质剥落下来，然后用反洗水冲走，从而提高过滤器的反洗效果。
活性炭过滤器：
活性炭过滤器设计流速为8~15M/H，过滤器内设各种粒径的石英沙填料层及101渗银灭菌型活性炭，因活性炭在工艺中主要起吸附水中的有机物、余氯及部分铁、锰，因其比重较轻，反冲洗强度为7.5~9L/M²·S，滤料的反洗膨胀率为30～50%，反洗时宜选用低流速反洗，以防止活性炭被反洗水冲走。
活性炭过滤器滤料（指活性炭）更换周期以出水的余氯含量≤0.1PPM及有机物含量CODcr<1.5mg/L，两项指标确定，出水水质应定期监测。
阻垢剂加药装置
由于反渗透膜脱盐装置为溶解固形物浓缩排放和淡水的利用，根据原水质分析报告，为了防止浓水端，特别是RO压力容器中最后一根膜元件的浓水侧出现诸如CaCO3、CaSO4浓度积大于其平衡溶解度指数而结晶析出，从而损坏膜元件的应用特性，因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。
阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数（LSI）=2.8情况下运行之外，还能阻止SO42-的结垢，它的主要作用是对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍，同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。
本系统推荐使用进口PTP-0100复合阻垢剂，它具有以下功能：
a）抑制析出作用
b）分散作用
c）晶格扭曲作用
d）络合作用
保安过滤器
保安过滤器内装填过滤精度为5μm的聚丙稀熔喷滤芯,用于截留膜前水中的颗粒、悬浮物，以防止大颗粒物进入反渗透膜。
熔喷滤芯具有截留率高、纳污量大、便于快速更换等特点。
高压泵
反渗透的原理是在压力作用下，纯水克服渗透压，才能透过反渗透膜进入产水侧。
高压泵就是为反渗透装置提供足够的进水压力，使纯水能够透过反渗透膜，达到设计的产水量。
反渗透装置
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐设备，能去除水中大部分离子，减轻后续除盐系统的脱盐负担，经过预处理的原水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。
在反渗透装置停运时，用产品水冲洗、挤排存于反渗透膜和不锈钢管道中的高TDS残水，使停运的反渗透膜完全浸泡在淡水中，可以防止反渗透膜自然渗透造成的膜损伤，去污除垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。
反渗透清洗装置
反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。
这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。
化学清洗使用反渗透清洗装置进行，装置包括一台清洗液箱、电加热器、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。
3.2.10无顶压逆流再生阳离子交换器
阳离子交换器通过置换反应，把水中的金属阳离子与水中的树脂基团中的氢离子交换，吸收水中的绝大部分阳离子，同时释放出氢离子和氢氧根离子结合生成水分子，从而去除水中的无机盐类的效果。
阳离子交换器按无顶压逆流再生进行设计，内装强酸阳树脂。
a）阳离子交换器为钢制焊接的柱形容器，本体材质为碳钢（Q235-A），所用主焊缝为埋弧自动焊焊接，本体内部衬胶二层（衬胶厚度5mm），设备外部管系碳钢衬胶,内部衬胶一层3mm。
c）设备顶部进水装置型式为反射板式。
中排装置为母支管式（支管为T型绕丝滤元,缝隙为0.25mm），母管和支管材质为316不锈钢。
底部出水装置为多孔板+ABS排水帽，多孔板的板材为Q235A衬胶。
d）设备本体上设人孔，以便于设备及设备附件的安装检修。
人孔不少于2个。
窥视孔不少于2个，窥视孔分别布置在：
树脂界面处、最大反洗膨胀高度处。
e）设备本体上设树脂进出口。
f）进出水管各设一套测压装置，压力表为耐腐蚀压力表，量程为0~1.0MPa。
同时配耐腐蚀取样阀二支，取样槽一个，取样槽排水管接至地沟。
g）配带本体管路、隔膜阀。
h）阳离子交换器采用全自动控制,阀门采用气动隔膜阀,控制形式采用流量控制。
3.2.11除二氧化碳器
除二氧化碳器在离子交换水处理过程中的作用在于除去水中的CO2，减轻阴离子交换器的负荷，提高水处理系统的经济性和出水水质，其工作原理为原水中的碳酸盐阴离子交换后转化成碳酸，水的PH值越低，水中的碳酸越不稳定，当水中PH值低于5时，水中的碳酸几乎完全分解为CO2和H2O，故只需对水进行空气吹脱，水中的CO2就基本去除，经除CO2器处理后，水中残余二氧化碳含量为5毫克/升。
无顶压逆流再生阴离子交换器
经过阳离子交换器处理后的水，再经过阴离子交换器，进一步的去除水中的阴离子。
水中各种无机盐电离生成阴离子和SiO2，在经过阴离子树脂层时，被阴树脂中的氢氧根离子取代，进入水中的氢氧根离子和氢离子结合生成水分子，从而达到去除水中无机盐的目的。
阴离子交换器按无顶压逆流再生进行设计，阴床内装强碱阴树脂。
a、逆流再生阴离子交换器为钢制焊接的柱形容器，本体材质为碳钢（Q235-A），所用主焊缝为埋弧自动焊焊接，本体内部衬胶二层（衬胶厚度5mm），设备外部管系碳钢衬胶，内部衬胶一层3mm。
b、设备顶部进水装置型式为反射板式。
中排装置为母支管式（支管为T型绕丝滤元,缝隙为0.25mm），母管和支管材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
底部出水装置为多孔板+排水帽，多孔板的板材为Q235A衬胶。
c、设备本体上设人孔，以便于设备及设备附件的安装检修人孔2个，窥视孔2个，窥视孔分别布置在树脂界面处、最大反洗膨胀高度处。
d、设备本体上设树脂进出口。
e、进出水管各设一套测压装置，压力表为耐腐蚀压力表，量程为0~1.0MPa。
同时配耐腐蚀取样阀二支，取样槽一个。
取样槽排水管接至地沟。
f、配带本体管路、隔膜阀。
g、阴离子交换器采用全自动控制,阀门采用气动隔膜阀,控制形式采用出水电导仪控制。
3.2.13再生系统
再生装置的部分的主要设备酸（碱）贮存罐、酸（碱）喷射器、浓酸（碱）泵、再生泵、酸（碱）计量箱。
A、酸（碱）贮存罐
贮存罐的主要作用是储存浓酸（碱）以满足离子交换器几次再生剂的用量。
B、酸（碱）计量箱
计量箱的主要作用是储存离子交柱器内树脂所需再生液的用量并可计量再生一次所耗的酸碱量，计量箱的再生液添加由人工操作酸（碱）储罐出液阀靠高程自动完成添加。
C、浓酸（碱）泵
浓酸（碱）泵的作用是把浓酸（碱）储罐车的再生液送入酸（碱）储罐。
D、再生泵
再生泵的作用是满足水射器所需进水压力，压力水与再生液通过水射器的混合自动配比再生液浓度3％－5％。
3.2.14混合离子交换器
混合离子交换器是一种将阴阳离子交换树脂装在同一交换柱内的离子交换设备，混合离子交换器中由于阳树脂及阴树脂在同一离子交换器内混合，混合离子交换器相当于无数个复床的串联运行，经阳、阴树脂交换出的氢离子、氢氧根离子迅速结合成水分子，因此出水水质明显高于复床的出水，在工艺中主要是进一步去除无顶压阴阳离子交换柱中泄漏的阳、阴离子，起提高出水水质的功能，是对阴阳离子交换柱的一种补充设备。
3.2.14除盐水池
用于储存除盐水，再有除盐水提升泵供至各个用水点。
3.3、反渗透装置的运行工况
设计温度：
25℃
设计一级进水量：
20m3/h
设计二级进水量：
15m3/h
运行压力：
1.0～1.5MPa
水利用率：
≥75%
组件清洗周期：
3～6个月/次
3.3.1反渗透装置本体的设计
3.3.2膜元件的选型
在本项目中，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，推荐采用海德能公司的CPA3型反渗透膜。
CPA3型反渗透膜是世界上最先进的低压复合膜，单根膜元件的膜面积为400平方英尺（37.16m2），最大产水量达到11000GPD（41.6m3/d），单根膜脱盐率大于99.6%
3.3.3系统中平均膜通量的计算
平均膜通量=出水量
单根膜面积×膜数量
注：
（1）膜通量的单位（英制）GFD（公制）LMH，换算关系
GFD=1.698LMH
膜厂家通用的平均膜通量导则：
水源
平均膜通量
GFD
LMH
处理后地表水（SDI=3-5）
8-14
地下水（SDI<3）
14-18
超滤产水（SDI<2）
10-22
3.3.4膜数量计算
根据膜通量的计算导则和系统出水量，设计反渗透系统的膜数量。
设计最少膜数=出水量
单根膜面积×导则中规定的最大膜通量
3.3.5计算实例
反渗透用水系统的平均膜通量应不大于18GFD（30.6LMH）
已知：
一级反渗透出水量15m3/h，二级反渗透出水量10m3/h，
选用膜面积为400平方英尺（37.16m2）的反渗透膜。
计算：
一级最少膜数量=出水量
单根膜面积×导则中规定的最大膜通量
=15000L/H=13根
37.16×30.6LMH
二级最少膜数量=出水量
单根膜面积×导则中规定的最大膜通量
=10000L/H=9根
37.16×30.6LMH
结论：
出水量单套为10m3/h的二级反渗透，若选用膜面积为400平方英尺（37.16m2）的反渗透膜系统的设计的膜数量不应少于22根，否则系统的平均膜通量大于18GFD（30.6LMH）。
不符合膜厂家关于地下水膜通量的设计导则要求。
3.3.6实际设计
若选用膜面积为400平方英尺（37.16m2）的反渗透膜，10m3/h的二级反渗透系统设计的膜数量为25根，则系统的平均膜通量为：
平均膜通量为：
一级的平均膜通量=出水量
单根膜面积×膜数量
=15000L/H=27.02LMH
37.16m2×15根
二级的平均膜通量=出水量
单根膜面积×膜数量
=10000L/H=27.02LMH
37.16m2×10根
因此，系统单套采用25根膜的设计，是完全符合反渗透膜组件设计导则，（23.8-30.6LMH）的规定，且余量大，膜使用寿命长。
3.3.7膜组件的级、段排列组合方式
反渗透装置设计采用5个压力容器，25根膜元件；每个压力容器内装填5根膜元件。
一级反渗透采用1级3段3：
2排列。
二级反渗透采用1级3段，2：
1：
1排列。
当系统设计温度为25℃时，系统产水量为10m3/h。
RO系统回收率在75%以上，系统三年内脱盐率不小于97%。
3.3.8反渗透清洗装置
我方提供一套反渗透化学清洗装置，该装置能满足各种情况下反渗透膜的清洗要求。
运行方式
反渗透系统采用PLC自动控制，反渗透系统的控制在就地盘或PLC内实现。
3.3.11预处理系统控制要求
预处理系统采用PLC控制。
预处理系统由PLC控制系统据设定的运行时间进行反洗和备用。
3.3.12药品配置及注入方式
药品配置是根据药品溶液箱发出的药液低位警报通知运行人员进行操作。
药品注入量系根据进水流量的变化和进水水质的变化由人工调节计量泵行程。
3.4、系统设计技术要求
RO系统中必须选择高质量的膜元件、压力容器、计量泵、高压泵及仪表等。
3.4.1系统工艺
多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤过滤器
（1）每台设备的接管装有手动及电动阀门，阀门的设置能保证系统自动控制功能顺利实现；
（2）压力表设耐腐蚀阀，设备本体设窥视孔两个；
（3）反洗管道设限流装置；
（4）设备制作要求：
a.设备衬胶完整无针孔，能接受15000伏电火花试验而不被击穿。
衬胶层延至外部法兰结合面。
b.所有内部管路采用法兰与本体联接，并考虑到检修和部件更换的便利，内部部件的材质均符合规定要求，紧固件等同内部管件材质相当。
c.内部部件的固定及加固，能承受水流的冲击。
d.设备窥视镜的材料是透明的、耐腐蚀的，它的厚度能承受容器的设计压力和试验时的试验压力。
窥视镜的内表面与容器的内表面平齐。
e.容器的人孔能保证检修人员的进出和更换部件的进出。
人孔及人孔盖的内表面与容器的内表面平齐。
人孔配有人孔盖、垫圈、螺栓、螺母和起吊杆等全套部件。
f.设备内部进水、进气和集水、集气装置的布水、布气均匀，不存在偏流现象。
g.所有容器内部装置、管件等均在容器内安装固定好，防止遗漏零件以及在运输过程中的损坏或丢失。
h.设备内部衬里防腐，具有相应耐腐蚀和耐磨的能力，能保证在设备使用期内衬里不脱落。
i.多介质过滤器采用空气擦洗。
3.4.2保安过滤器
（1）保安过滤器的结构满足快速更换滤元的要求。
（2）保安过滤器的滤元过滤精度为5μm，推荐采用PP熔喷滤芯，该滤芯具有截留率高、纳污量大、便于快速更换等特点。
（3）保安过滤器的结构材质选用不锈钢材质。
（4）进入保安过滤器的水管上设排放阀。
（5）保安过滤器运行滤元表面滤速不大于10m3/m2h。
3.4.3高压泵（二台）
（1）高压泵出口装设慢开门装置和压力开关，延时压力高报警及停泵。
（2）高压泵进口装设压力开关，压力低报警及停泵。
（3）高压泵及附件的材料均采用不锈钢。
（4）采用进口高压泵。
（5）密封方式采用机械密封。
3.4.4RO装置
（1）RO装置的设置为2个单元。
（2）RO膜元件的设计通量不大于膜元件制造厂商《导则》规定的量大值，并选择合理的排列组合，保证膜元件正常运行和合理的清洗周期。
（3）RO装置的给水加药种类及加药点，化学清洗装置的选择根据给水水质和所选用的RO装置膜组件的特性确定。
我方向需方提出所需药品种类和要求。
（4）采用分段清洗，清洗系统与RO装置之间采用固定管道连接，清洗用阀门设置于RO装置上。
（5）反渗透浓水排水装有流量控制阀，以控制水的回收率。
（6）RO装置设有程序启停装置，停用后冲洗。
冲洗用阀门设置于RO装置上。
（7）RO装置采用PLC自动控制，能实现就地手动。
（8）RO装置产品水管和浓水管设置取样点，取样点的数量及位置能有效地诊断并确定系统的运行状况。
（9）RO膜组件安装在组合架上，组合架上配备有全部管道及接头，还包括所有的支架、坚固件、夹具等其它附件。
高压管道、法兰、阀门均采用不锈钢材质，或部分采用耐压等级相当的UPVC管道。
3.4.5药品注入系统
（1）我方推荐采用美国KingLee公司的PTP-0100新型阻垢剂，对碳酸钙、硫酸钡、硫酸锶、铁铝及重金属氧化物、二氧化硅等均有明显的阻垢效果。
（2）各类药品溶液箱的容积应满足一昼夜的药品用量。
（3）加药计量泵进口设滤网，絮凝剂注入点设置管式混合器。
（4）溶解固体溶液箱设置电动搅拌溶解装置。
3.4.6清洗系统
（1）清洗系统包括清洗箱、清洗泵、清洗过滤器、管道、阀门、控制盘等
（2）清洗系统的材质和防腐涂层能适用于所用的清洗液。
3.4.7系统管道
（1）整个系统的管道设计应避免死角。
（2）高压部分的管道采用耐相应介质腐蚀的不锈钢，各加药管道采用UPVC管。
（4）所采用的胶板均采用半硬质胶，且整个衬胶设备采用整体硫化。
（5）RO膜组件给水系统布水考虑均匀性。
3.5、仪表和控制要求
3.5.1总的要求
预处理系统、反渗透系统均采用PLC控制。
配套供应仪表设备的详细清单：
序号
仪表名称
形式规范
数量
用途
所属系统
安装地点
厂家
1
进水流量表
转子
2套
流量
预处理
进水母管
国产
2
产水流量表
数显
2套
流量
反渗透
RO产水管
美国
3
浓水流量表
转子
2套
流量
反渗透
RO浓水管
国产
4
进水电导表
液晶显示
1套
电导
反渗透
RO进水母管
合资
5
产水电导表
液晶显示
2套
电导
反渗透
RO产水管
7
压力开关
4个
压力
反渗透
高压泵进出口
JACO
8
进水压力表
1块
压力
预处理
多介质进口
国产
9
出水压力表
2块
压力
预处理
多介质活性炭出口
国产
10
进水压力表
1块
压力
反渗透
保安过滤器进口
国产
11
出水压力表
1块
压力
反渗透
保安过滤器出口
国产
12
出水压力表
2块
压力
反渗透
高压泵出口
国产
13
二级压力表
1块
压力
反渗透
反渗透二级进口
国产
14
浓水压力表
1块
压力
反渗透
反渗透浓水管
国产
15
清洗压力表
1块
压力
药洗系统
清洗泵出口
国产
16
反洗水压力表
1块
压力
多介质过滤器
反洗泵出口
国产
界区内的所有仪表及控制设备均由我方提供。
3.5.2系统仪表的设置
我方调协本体和系统仪表测点的设置至少满足下列要求，并不限于此：
3.5.3流量表
（1）过滤器进口母管设流量指示
（2）反渗透给水及浓水设流量指示、反渗透产品水设流量指示及累计。
（3）除盐水出口母管设流量指示
3.5.4压力表
（1）各类水泵出口装设压力表。
（2）各过滤器进出口管道上装设压力表。
（3）反渗透各段进口及浓水出口装设压力表。
3.5.5液位
各类药液箱高、低液位报警并和相应的泵连锁。
3.5.6化学仪表
（1）RO给水母管装设导电导仪。
（2）RO产品水管装设电导仪。
3.6、系统控制说明
3.6.1控制系统概述
RO系统采用PLC自动控制。
根据工艺条件，RO系统的控制对象主要是开关量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制
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