纯水生产工艺规程Word文档下载推荐.docx
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≤0.1mg/lSiO2:
≤0.1mg/lCa:
≤0.1mg/l
Mg:
≤0.1mg/l产水量:
20m3/h
2.原料规格
原水水质:
序号
分析项目
单位
分析数据
1
PH值(25℃)
8.2
2
溶解固形物
mg/l
491.00
3
含油量
0.01
4
浊度
FIU
1.90
5
总碱度
mmol/l
2.90
6
总硬度
4.26
7
钙硬度
2.00
8
镁硬度
2.25
9
碳酸盐硬度
10
非碳酸盐硬度
1.35
11
悬浮物
24.50
12
二氧化硅(全)
16.40
13
二氧化硅(活)
0.10
14
二氧化硅(非)
16.30
15
铁铝氧化物
3.60
16
阳离子
K+
27
17
Na+
42
Ca2+
40
19
Mg2+
20
Fe3+
0.05
21
Fe2+
22
Al3+
23
阴离子
SO42-
84
24
SO32-
-
25
HCO3-
177.2
26
CO2-
1.8
Cl-
70.00
28
NO2-
7.00
29
SiO22-
0.06
3.生产工艺说明及化学反应式
3.1生产工艺概述
3.1.1工艺流程
1)制水工艺
絮凝剂、杀菌剂还原剂、阻垢剂
↓↓
原水池→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→换热器→
→保安过滤器→高压泵→RO反渗透装置→中间水箱→中间水泵
加氨↓
↓反渗透浓水→浓水箱
→一级混床→脱盐水箱→脱盐水泵→用水点
↓
二级混床提升泵→二级混床→纯水箱→纯水泵→超纯水用水点
2)再生工艺
酸贮罐→酸计量箱→酸喷射器→混床
碱贮罐→碱计量箱→碱喷射器→混床
3.2工艺流程说明:
本工艺流程主要由以下四个部分组成:
原水预处理部分、反渗透部分、一级混床部分及二级混床部分。
4.各生产工序流程叙述
4.1原水预处理净水器部分
因反渗透系统进水对污染指数要求比较高,而原水水质较差,为保证原水经处理后符合RO装置进水要求,因而设置预处理系统。
◆反渗透系统的进水要求:
(1)污染指数SDI≤5;
(2)余氯(ppm)<0.1;
(3)浊度<1.0度;
(4)浓水郎格利指数LSI<0
(5)水温范围5-35℃
◆原水预处理设置的目的和用途:
(1)防止膜面结垢(包括CaCO3、CaSO4、MgSO4、SiO2、铁铝氧化物等);
(2)防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵;
(3)防止有机物、微生物的污堵;
(4)防止氧化性物质对膜的氧化破坏;
(5)保持反渗透装置产水量稳定;
a、原水池
消防水池
b、原水泵
原水泵根据180m3/h预处理产水量计算,选用二台清水泵(一用一备),型号:
ISW150-400B,流量为180m3/h,扬程38m,功率30KW,其具有体积小、效率高、耗电少、噪声低等特点。
c、絮凝剂投加装置
原水中投加的絮凝剂为PAC,用于原水中的胶体、颗粒形成絮凝体矾花,提高过滤效果,降低出水浊度,保证RO进水的污染指数≤5。
PAC投加量在3mg/L左右,具体投加量视现场情况而定。
该装置采用的是计量泵投加絮凝药剂。
该投加装置由计量泵、计量箱、搅拌机等组成。
d、杀菌剂加药装置
原水中投加的杀菌剂为次氯酸钠,用于原水中存在大量的细菌、藻类,在长期运行过程中对反渗透膜形成细菌污染,降低反渗透的脱盐率及产水量。
为了能保证RO的长期稳定运行,在原水中投入杀菌剂,杀菌剂的投加量在0.5~1mg/L左右,具体投加量视现场情况而定。
该装置采用的是计量泵投加杀菌药剂。
e、多介质过滤器
该系统是对原水中悬浮物、颗粒物及胶体等物质进行去除,同时对原水中的浊度、色度起到降低作用。
它完全可以滤除经絮凝加药所生成的矾花和原水带来的颗粒、藻类等。
经多介质过滤器过滤后降低进水的大颗粒物、浊度、胶体、悬浮物等杂质,满足RO进水的SDI(污染指数)≤4。
多介质过滤是一种先进的微絮凝过滤方式,多介质过滤器含有材质各异的多层过滤介质,完全能滤除不溶于水中的杂质,保证SDI值不大于4,是后级RO的强有力保护屏。
它在加絮凝剂条件下,能更好的去除水中的悬浮物或非溶解性粒子(氧化物、浊度、颗粒物等),具有低成本,操作维护、管理方便等特点,特别是在降低原水中的浊度、污染指数等方面具有很好的效果。
考虑到系统设备稳定运行、出水水质及出水流量、故障排除、反洗等稳定因素,系统设置4台多介质过滤器。
本系统配置四台Φ3200mm的钢衬胶过滤器。
滤器内装填不同级配的优质石英砂及无烟煤。
反冲洗时间一般为一天一次,具体视原水浊度而定。
反洗方式为气水反冲。
F、活性炭过滤器
为了保证RO系统的长期运行进一步降低RO进水的污染指数,予处理系统设置了活性碳过滤器,本系统配置四台φ3200mm的钢衬胶活性碳过滤器,内装高效净水活性碳,能有效吸附去除原水的有机物和自来水中的余氯。
三台同时运行产水量180m3/h,一台备用。
G、还原剂加药装置
由于在原水中投加杀菌剂,使水中余氯含量大大超过反渗透的进水标准,为了防止余氯对反渗透膜的损害,在水中加入还原剂,将水中的强氧化剂还原干净,保证反渗透的长期运行。
该装置采用的是计量泵投加还原剂。
还原剂的投加量一般是杀菌剂的3倍。
H、阻垢剂加药装置
阻垢剂加药装置的作用是在预处理后的原水进入反渗透之前,加入高效率的专用阻垢剂,以防止反渗透浓水侧产生结垢。
反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端,水分子透过膜表面,从原水侧到达另一侧,而无机盐离子就留在原来的一侧。
随着原水的流程逐渐增长,水分子不断从原水中取走,留在原水中的含盐量逐步增大,即原水逐步得到浓缩,而最终成为浓水,从装置中排出。
浓水受浓缩后各种离子浓度将成倍增加。
自然水源中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3-、SO42-、SiO2等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数,所以不会有结垢出现,但经浓缩后,各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数,因此会产生严重的结垢。
判断水结垢的标准是:
对于碳酸盐垢以朗格利尔(LSI)为基准;
当LSI<0时不结垢,LSI>0时结垢;
对于硫酸盐垢,是以饱和指数来确定的,水中阳、阴离子的浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。
当饱和指数小于1时不结垢,反之就会结垢。
本系统设计采用进口的复合阻垢剂方能达到较好的阻垢效果,它可以提高水中的难溶物质的饱和度,同时能够屏蔽BaSO4的结构倾向,它具有以下功能:
抑制析出作用
分散作用
晶格扭曲作用
络合作用
采用该种阻垢剂后,具体阻垢能力表现如下:
*LSI可以由负值提高至2.6
*BaSO4的饱和指数可达160倍
*SrSO4的饱和指数可达12倍
*CaF2的饱和指数可达120倍
*SiO2的饱和指数最大可达2倍
另一种好处是经常受到人们忽视的:
即此阻垢剂是低磷的有机复合物,排放之后,不会对自然水体产生富营养化的影响,是绿色环保型产品。
I、板式换热器
反渗透对进水的水温有相当高的要求,在标准温度(25℃)时,每下降1℃水温,产水量就下降2%。
所以在每台保安过滤器前加一台板式换热器,增加反渗透的进水温度,提高反渗透的水通量。
板式换热器内胆为不锈钢304,外壳及支脚为碳钢防腐。
J、反渗透部分
本系统配置两台65m3/h反渗透脱盐装置,总产水量:
130m3/h。
反渗透配置
套65m3/h,满负荷用水时,两套同时运行,用水低谷时,可一套运行,以减少运行费用。
a、保安过滤器
为防止水中微粒进入反渗透组件,特设置保安过滤器。
反渗透配二台保安过滤器,保安过滤器内装孔径5μm的PP喷熔滤芯,每台产水量90m3/h。
在正常工作条件下,当滤器进出口压差1kg/cm2时需更换滤芯,过滤器结构满足快速更换滤芯的要求。
b、反渗透装置
反渗透装置是脱盐的核心部分,经反渗透处理的水,能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌。
设计的合理与否直接关系到投资费用,整个系统运行经济效益,使用寿命,操作可靠简便性。
c、反渗透装置工艺设计
为了保证RO系统的经济运行,节约运行成本,反渗透配置两套65m3/h,满负荷用水时,两套同时运行,用水低谷时,可一套运行。
系统单套配12根六芯压力膜管,74支CPA3-8040低压膜元件。
额定产水量65m3/h,脱盐率98%,水的回收率75%。
RO系统采用二段式组装。
d、设备及膜元件的选型
RO是目前国内外最先进、实用的脱盐设备,本系统采用美国海德能公司生产的CPA3-8040膜,其优点为该元件由三层簿复合膜,表面层为芳香聚铣胺材质,厚度约为2000埃,并由一层微孔聚砜层支撑,可承受高压力,对机械张力及化水侵蚀具较好抵抗性,该元件具有较大的膜面积365平方英尺,相对较大的产水通量,单支膜元件具有99%的脱盐率。
其技术性能和产品质量深得用户好评。
与其他公司所生产的反渗透膜元件相比具有对各种水质的适应性广、对温差限制小、单位面积的通水量大、出水水质稳定的特点。
e、反渗透膜的工作原理
对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜,当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。
当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。
渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。
若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。
反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中,用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除,以获得高质量的纯净水。
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,江苏三机推荐采用美国海德能公司反渗透膜。
f、阀门仪表配置
反渗透浓水侧配置电动阀,每隔二小时和停机时进行低压冲洗,冲走反渗透膜表面的污染物,置换压力膜管内的浓水。
反渗透装置设置就地直接显示装置运行工况的压力,浓,淡水量、电导率等重要参数的就地显示。
RO装置的高压泵后设置高压慢开门及保护开关,保证反渗透装置安全可靠运行。
反渗透每支压力膜管产水侧设有取样口,方便取样检查。
g、高压泵
反渗透配2台高压泵,选用ITT公司生产的多级高压泵,流量为90m3/h,扬程145m,功率45KW。
材质为不锈钢,具有运行性能稳定,耗电少、体积小、效率高、噪声低等特点。
h、反渗透清洗装置
反渗透系统最终是需要进行清洗的,在你的RO系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行常规保养时,建议你清洗RO系统。
当出现下列污染特征(标准化后产水量下降10~15%,标准化后产水水质下降10~15%,或者给水与浓水间的压降增加10~15%)时,表明你的RO系统需要清洗了。
由于RO系统出现污垢而需要清洗的频率随地点的不同而不同。
一般习惯上可接受的清洗频率是3至12个月一次。
如果每个月你不得不清洗一次以上,你就应该改善RO的预处理系统,调整RO系统的运行参数,如果每1~3个月需要清洗一次,则需要在提高当前设备的运行水平上做工作,但是否需要改进预处理系统较难判断。
在RO设计中通常会忽视使用RO产品水冲洗系统中的污垢,采用该法可减少RO的清洗次数。
在设备停运期间用产品水浸泡RO膜组件有助于溶解垢和松散沉积物,因此降低化水清洗频度。
污垢地点不同所需要清洗掉的污垢物也不同。
但往往存在的污染物不止一种,因此使问题复杂化,常见的污染物种类有:
碳酸钙垢
硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢
铁、锰、铝等的金属氧化物
二氧化硅
胶状沉积物(无机或无机/有机混合物)
自然或合成有机物
生物质(生物污泥、霉菌或真菌)
有许多因素与选择合适的清洗化水药品和正确的清洗方法有关。
在你头一次进行清洗时,建议与设备制造商、RO膜组件制造商、RO系统专用药品供应商联系。
一旦辨明污染物种类后,建议采用一种或多种清洗药品。
这些药品可能是常规的,可以从许多供应商那里买到,也可能是专用清洗液,这种专用清洗液可能更贵一些,但是使用时会更简便,并且这些公司还具有提供技术支持的优点。
还有一些公司可能提供更有价值的服务;
他们把从你的系统中取出的膜组件带回进行试验,从而选择正确的清洗药品和方法。
通常需按特定的次序使用各种不同的清洗药品进行清洗,以获得最佳的清洗效果。
比如首先使用低PH值的清洗液除去水垢一类的物质,然后使用一种高PH值的清洗液除去有机物。
但是有时也会首先使用高PH值的清洗液除去油类污垢,然后再使用一种低PH值的清洗液。
有一些清洗液中还添加有洗涤剂,这将有助于清除污染严重的生物和有机杂质。
其它的清洗液添加有象EDTA之类的螯合剂,这些螯合剂有助于清除胶体、有机物、生物杂质和硫酸盐垢。
必须记住的是选用不正确的清洗药品或清洗步骤不正确时可能会使污堵更严重。
在选择清洗药品和使用复合聚酰胺膜时有一些注意事项:
1、遵守制造商建议的药品选择清单、剂量、PH值、温度和接触时间。
2、使用侵蚀性最小的药品完成清洗工作。
这些做会延长膜的使用寿命。
3、在调节PH值时,一定要审慎以延长膜的使用寿命。
药品侵蚀性较小的PH
值范围是4至10,允许的最大PH值范围是2至12。
4、酸和碱不要混合。
在加入下一种溶液之前,彻底冲洗系统以排尽上一次的清洗液。
5、用高PH值的产水冲洗出洗涤剂。
6、确认遵守正确的清洗液处理要求。
如果系统发生了微生物污染,应该在清洗成功之后再加入杀菌剂。
杀菌剂可在清洗后立即加入,或定期地(比如一星期一次)或在运行期间连续地加入系统中,但是你必须确保杀菌剂和膜是相容的、不会影响健康、能有效地控制生物活性,并且费用不会太高。
只有设计了好的清洗系统才能保证清洗的成功,通常并不是使用固定管路来与反渗透本体连接,而是使用临时软管做为连接管路。
在清洗多段RO时建议每次只清洗一段以提高横向清洗流速。
用于配制清洗液和冲洗系统的水源应是RO产品水、去离子水或者至少是软水,系统中的所有部件应该是耐腐蚀的。
清洗系统的主要部件有:
RO清洗箱:
清洗箱的大小要求能容纳从软管、管道和压力容器中排出的水;
该清洗箱应设计成能100%排空;
容易添加和混合清洗药品;
在RO清洗泵出口设计有再循环管,有透气孔,溢流管和一根位于底部附近的回流管,从而可保证在使用表面活性剂时不易生成泡沫。
RO清洗泵:
在设计清洗泵时应考虑可提供适当的横向流速以利于将膜清洗干净。
对8英寸膜元件来说,清洗液速度应控制在30至40gpm;
对于4英寸膜元件来说,流速应控制在8至10gpm。
在清洗过程中,建议最大压力为60psi,以使清洗时产水量最小,并减少污染物再次沉积到膜的表面的可能性。
RO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。
RO清洗箱混合器:
尽管一些设计者设计时考虑仅仅通过使用RO清洗泵循环回流并缓慢加入药品的方法来配制药液,但我们还是建议使用混合器以使药液配制更加均匀。
仪器仪表:
清洗系统仪器仪表应包括流量表、温度表、压力表和清洗箱液位表。
取样点:
应在RO清洗泵出口和浓水侧循环回流管上加装取样阀从而可测得PH值和TDS值。
产水侧回流管:
在清洗过程中,可能会有少量的清洗液透过膜元件,因此建议在产水侧安装一根回流管。
RO清洗步骤可能会根据情况的不同而变化。
每段清洗所需的时间为2至3小时,基本的清洗步骤是:
1、用给水或产品水进行低压冲洗,以除去设备运行时的浓水和污染物。
2、按制造商的说明配制清洗液。
3、将清洗液加入到第一段中并保持60分钟,此时你可能需要调节流量以使流量缓慢增加,防止清除出来的污染物将给水通道堵塞。
在将清洗液回流到RO清洗箱之前应排放掉从系统中顶出的水和刚开始的20%的清洗液。
当PH值变化超过0.5单位时,重新调到目标值。
4、可选择浸泡和再循环步骤。
浸泡时间为1小时至一夜,视制造商的建议而定。
但是应该注意保持正确的温度和PH值,而且这也会增加膜与清洗药品的接触时间。
5、用产品水进行低压冲洗,以除去在清洗系统和反渗透系统中的所有残存药品。
6、一旦某套设备的所有各段均清洗完成后,该RO装置可以重新投入运行。
通常RO的产水水质要用数小时甚至几天的时间才能稳定下来,尤其是在经过高PH溶液清洗之后。
进行一次成功的清洗并且看到压力和产水质量获得改善是一件令人高兴的事情。
相反,一次不成功的清洗会令人沮丧。
如果通过清洗并不能达到你所期望的结果,你就应该考虑和那些能够提供服务的公司接触,而不是在现场进行反复实验并反复失败。
从系统中前端或后端取出一个或两个膜元件,并将其寄往能提供技术服务的公司,这些公司将确定最佳的清洗步骤,同时报告经过清洗之后反渗透系统流量和脱盐效果。
本系统配置一套化水清洗装置,其流程如下:
清洗水箱→清洗泵→清洗过滤器→反渗透装置
↑↓
i中间水箱、中间水泵
设置100m3中间水箱,水箱材质为Q235A防腐。
j.浓水箱
设置100m3中间水箱,水箱材质为Q235A防腐。
由于水源缺少,为减少浪费水源,特设一台浓水箱,并利用浓水来反洗多介质、活性碳过滤器。
K、一级、二级混床深度脱盐部分
RO后深度脱盐处理采用2台混床,一用一备。
以本协议的原水水质为依据,理论再生周期为72小时。
该制水系统可实现24小时连续供水,以满足生产用水之需。
a混床
阴、阳混合离子交换器是用于初级纯水的进一步精制。
可设置在反渗透后使用。
处理后的高纯水可供高压锅炉、电子、医药、造纸、化工和石油等工业部门。
混合床离子交换法,就是把阴、阳离子交换树脂放置在同一个交换器中,将它们混合由无数阴、阳交换树脂交错排列的多级复床。
水中所含盐类的阴、阳离子通过该交换器,则被树脂交换,而得到高纯度的水。
在混合床中,由于阴、阳树脂是相互混匀的,所以其阴、阳离子交换反应几乎同时进行。
经H型交换所产生的H和OH都不能积累起来,基本上消除了反离子的影响,交换进行得比较彻底。
混合床采用体内再生法。
再生时利用两种树脂的比重不同,用反洗使阴、阳离子交换树脂完全分离,阳树脂沉积在下,阴树脂浮在上面,然后阳树脂用盐酸(或硫酸)再生,阴树脂用烧碱再生。
b、除盐水箱
设置400m3除盐水箱,水箱材质为Q235A防腐。
c、管道、阀门
予处理部分阀门采用蜗轮蝶阀,RO系统采用电动慢开阀、电动阀,混床部分采用衬胶隔膜阀;
予处理设备本体管道碳钢衬塑,予处理部分连接管道采用华亚UPVC(1.0MPa);
RO系统高压部分采用不锈钢304管道,低压部分采用华亚UPVC(1.0MPa)管道;
混床本体采用碳钢衬塑,连接管道采用华亚UPVC(1.0MPa);
RO清洗系统采用华亚UPVC(1.0MPa)管道。
D、运行及控制系统说明
a预处理部分
多介质过滤器、活性炭过滤器、采用蜗轮蝶阀,手动控制。
b反渗透部分
系统采用PLC预置程序全自动控制,PLC由开关量输出输入模块,模拟量运算模块及电源模块组成,PLC采用三菱公司产品,由PLC集中控制整个系统的运行过程,所有运行数据可以现场直读监控。
在非正常工况下,对泵、阀进行手动操作,实现自动或手动切换。
RO进水采用电动慢开阀,防止高压水流对膜的损坏RO系统运行中调整相应的阀门,既可实现自控又可手控,自控由PLC完成。
反渗透高压泵的启动采用软启动。
高压泵出水设高压保护,当出水压力高于2.0Mpa时,停止高压泵运行,装置进入低压冲洗状态。
反渗透浓水侧设一电动阀,每隔二小时或在高压泵运行前、停止后,自动进入低压冲洗状态。
c混床部分:
混床采用隔膜阀,手动控制。
5.生产控制
盐酸(HCl)(符合GB320-2006《工业用合成盐酸》)
总酸度(以HCl计)≥31%
铁(以Fe计)0.01
砷(以Sn计)0.0001
来源:
酸槽罐车
氢氧化钠(NaOH)(符合GB/T11199-89《离子交换膜法氢氧化钠》)
氢氧化钠(以NaOH计)≥30
碳酸钠(以NaCO3计)0.04
氯化钠(以NaCl计)0.005
三氧化二铁(以Fe2O3计)0.0005
6.副产物及三废排放数量与处理
脱盐水系统混床的再生废液主要有酸性废水及碱性废水,废水应进行中和后方可进入市镇管网或用于锅炉灰渣冷却。
1)混床再生与清洗系统每天耗水量:
8×
(1.9+3.8)×
24÷
96.5=13吨
2)多介质过滤器反冲洗时间为6-10min,反洗强度为12~15L/m2·
S,过滤器反洗为间歇单独交替运行,φ3200多介质过滤器共4台(三用一备)。
则系统每天耗水量:
1.6×
3.14×
14×
3.6×
10÷
60×
3=203吨
3)活性碳过滤器反冲洗时间为6-10min,反洗强度为8-12L/m2.S,过滤器反洗为间歇单独交替运行,φ3200活性碳过滤器共4台(三用一备)。
12×
3=174吨
4)RO系统浓水每天排放量:
单套