超滤反渗透系统设计.docx

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超滤反渗透系统设计

XXXXX污水处理有限公司

1万方/天污水处理项目

超滤、反渗透系统

设计文件

设备描述表

设备名称：

超滤装置和反渗透装置无故障运行时间：

3年。

设备型号：

UF产水量：

270m3/h（25℃时净出力）+RO产水量：

202.5m3/h寿命：

反渗透膜元件的使用寿命不小于3年；

投标方应保证：

其它配套设施、主体设备能安全、经济运行30年。

主体设备使用寿命为30年。

技术性能、设计方案及制造工艺描述：

设备的技术文件及图纸由设备卖方提供。

一、设计基础

1、项目概况：

本方案是专为XXXX污水水处理系统而制定。

所涉及的工艺流程是以用户提供的当地环境和原水、产水状况为依据，并结合我公司多年来在纯水工程处理成功设计、生产经验，完全能够满足用户的要求，并能长期安全可靠运行。

由于水资源日趋紧缺，因此本项目水处理必须选择节水工艺。

根据现有供水条件，本着投资合理，技术可靠，运行经济，节水环保的原则，采用自清洗过滤器+超滤+一级反渗透膜过滤技术，过滤后的纯水供后续工艺使用。

反渗透浓水收集至浓水池内供车间清洗及其他用途。

在工艺装备的设计和配置上可实现连续制水，即系统在一定的检修、清洗和再生处理等情况下能够持续不间断供水。

本系统包括Q=150m3/h的自清洗过滤器2套，Q=135m3/h的超滤装置2套，Q=100m3/h的反渗透系统2套。

系统之间采用单元制连接工作，并可互相独立，又可互相切换，产水汇流入共用纯水池。

2、设计依据说明：

（1）用户所提供的本厂原水水质。

（2）产水量及水质：

1.水量需求

项目

水量

自清洗过滤器

150T/H×2

超滤系统

135T/H×2

RO系统

100T/H×2

2.水质保证（系统最终出水）

膜出水水质（单位：

mg/L）

序号

项目

数值

1

PH（无量纲）

6.5～9.0

2

悬浮物（SS）

测不出

3

氯离子

≤20

4

总硬度

≤15

5

铁

测不出

6

锰

测不出

7

溶解性固体

≤50

8

电导率（μs/cm）

≤90（25℃）

（3）本设计遵循的设计、制造标准

1.《反渗透水处理设备》（GB/T1919-2006）

2.《工业用水软化除盐设计规范》（GB/T50154-2009）

3.《泵站设计规范》（GBT50365－86）

4.《建筑给水排水设计规范》（GB0015-2009）

5.《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-1997）

6.《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）

7.《工业企业噪声控制设计规范》（GB178—85）

8.《建筑工程施工质量验收统一标准》 （GB50300-2001）

9.《建筑电气设计规范》JGJ16-83

10.《低压成套开关柜》OB7251-87

11.《低压成套开关设备及控制设备》IEC-437

12.《低压开关和控制装置的出厂组装件》IEC439

13.《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》（GB50254）

14.《电气装置安装工程1KV及以下配线施工及验收规范（GB50258）

15.《外壳防护等级的分类》GB4208-84

16.国外采购的设备和部件的制造工艺和材料应符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相当标准。

17.国产设备的制造及材料应符合下列标准和规定的最新版本的要求，但不仅限于此。

∙GB150《钢制压力容器》

∙JB2932《水处理设备制造技术条件》

∙HGJ32《橡胶衬里化工设备》

∙JB2536-80《压力容器油漆、包装、运输》

18.对外接口法兰符合下列要求

∙JB/T74-94《管路法兰技术条件》

∙JB/T74-94《管路法兰类型》

∙JB/T81-94《凸面板式平焊钢制法兰》

∙JB/T87-94《管法兰用石棉橡胶垫片》

19.管道、容器、填料以及管道等的连接方式符合行业水处理标准。

20.如果上述规范或标准对某些专用材料不合适时，则可采用材料生产厂的标准。

（4）.操作和控制：

系统采用PLC操作方式，能够进行手动/自动切换操作、资料显示、故障显示和声光报警等操作功能。

（5）.供水及动力需求

1.供水：

1）水温：

10-30℃

2）供水量：

约270m3/h。

2.供电：

1）电源：

380/220V±5%，50HZ，三相五线。

2）同时使用系数：

＜0.70

3.供气：

1）供气量：

1.6m3/min。

2）气压：

0.1Mpa

二、工艺流程简图

三、工艺性能说明

3.1.原水池

用以储存原水，为后续工艺系统提供水源，起到缓冲水量的作用，原水池为甲方自备。

3.2.原水泵

原水箱的出水经泵提升至后续处理单元——自清洗过滤器。

根据预处理各设备设计压力降，以及高压泵前压力不能小于0.5kg/cm2，来确定原水泵的工作点，从而选择最佳的型号。

设计提升泵2台，三台提供动力和维持系统正常工作，另一台备用。

单台能力为Q=300m3/h,H=37m。

本系统选用单级卧式清水离心泵，泵相应设置有过热保护器。

3.3.自清洗过滤器

本系统选用以色列amiadCBR系列自清洗过滤器作为预处理装置，原水由入口进入，首先经过粗滤网，滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网。

在过滤过程中，细滤网逐渐累积水中的赃物、杂质，形成过滤杂质层，由于杂质层堆积在细滤网的内、外两侧就形成了一个压差。

当这压差达到预设值时，过滤器将开始自动清洗过程，（此间不断流）反洗阀打开，由液压活塞释放压力并将水排出，液压马达舱及吸污器内的压力大幅度下降，由此通过吸嘴及液压马达舱外端产生一个吸污过程。

当水流经液压马达时，带动吸污器进行轴向运动并旋转，逐渐将污水排出。

轴向运动与旋转运动合成螺旋运动，可将整个滤网内外表面完全清洗干净。

整个过程只需6-10秒钟，反冲洗阀在冲洗结束是关闭，增加的水压会使水力活塞回到其初始位置。

过滤器开始准备下一个清洗周期。

过滤后的水有出口流出。

3.4.超滤系统

1、水源：

甲方提供的水质报告

2、每套产水量：

≥135T/H（25℃）

3、利用率：

≥92﹪

1、膜组件的选型

超滤膜元件拟采用外压式超滤膜元件，材质为经亲水性处理的PVDF，本项目选择旭化成、超滤膜。

每套超滤装置产水量135m3/h，供设两套（25℃），错量过流。

2、超滤反洗、清洗装置

超滤装置配制反洗、化学清洗装置各一套。

3、运行方式

超滤系统采用PLC程序控制。

4、仪表设置

（1）超滤产品水设流量表、CODcr在线监测仪、油分仪、浊度仪、ORP变送器、PH变送器。

（2）反洗水、清洗水（在清洗过滤器后）装设流量表。

（3）超滤进口、产品水装设压力变送器。

（4）超滤进口、产品水装设压力开关。

（5）水泵出口装设压力表。

（6）各类药液箱设置液位开关，低液位报警和相应的泵联锁。

超滤系统进出水管道应设必要的测量仪表，满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。

①CODcr在线监测仪

②油分仪

③浊度仪

④ORP变送器

⑤PH变送器

⑥压力变送器

⑦流量计

1、本方案为出水135t/h（25℃）超滤机组方案，采用旭化成超滤膜元件，具有如下特点UNA-620A,面积50m2，膜壳材料：

ABS魔壳直径：

165mm膜丝材质：

高结晶度PVDF，过滤精度：

0.1微米。

该机组共计采用108支超滤膜。

水利用率为92%以上。

采用错流过滤，该超滤膜特点如下：

B.其他膜柱膜壳一般为PVC,ABS具有更好的抗脆性及抗老化作用

C.原有的亲水性增强，膜抗污染能力提高，单位膜面积水通量增加30%;

D.滤膜孔径分布范围变窄，提高了过滤精度；

E.储运条件可在5℃—45℃之间储存。

F.旭化成压力式膜、浸没式膜及MBR膜的PVDF膜丝完全一致；旭化成压力式PVDF膜从1998年用于中水回用领域至今超过10年还没有被更换；旭化成PVDF膜用于MBR至今已超过4年没有被更换。

G.旭化成MBR膜是旭化成浸没式膜的一种特殊应用，膜丝直接分离的SS浓度一般在10000mg/L左右；

2、当运转的超滤系统到达预期的工作时间／工作值时，控制阀将由过程控制器（PLC）传输控制其开启、关闭，利用储槽内的进水自动进入反冲洗程序操作。

当超滤器被反洗时，水流向上通过新的水道清洗掉附着于滤材上的杂质。

冲洗用水取自超滤水。

总进水量为135t/h。

3、本超滤系统电气控制方式为自动控制，制水、反冲洗，正冲洗均有程序自动控制，依据预先设定的程序电动阀门自动开关，完成整个运行过程，本系统在正常情况下系采自动控制模式，控制系统主要包括一系列过程控制器（PLC），整个控制系统的核心为过程控制器（PLC），所有的在线自动化控制都由PLC进行控制操作，整个超滤水处理系统的控制模式设有自动、停止、手动选择开关来选择各种模式。

4、药洗系统由于使用频率很低（半年到一年药洗一次），考虑到投资成本，故设为手动控制

3.5.加阻垢剂系统

阻垢剂是一种有机物化合物质，除了能在朗格利尔指数（Lsi）＝3.0情况下运行之外，还能阻止SO42-的结垢，他的主要作用是相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危害。

在反渗透产水过程中，浓水侧由于水的不断浓缩，无机盐当达到超饱和状态时，盐容易析出，在膜表面凝结，如不及时冲洗掉就形成了垢，长期使用会使反渗透膜的脱盐率下降，工作压力升高，导致频繁清洗或损坏，为了防止反渗透膜浓水端特别是反渗透装置最后一根膜元件浓水侧出现CaCO3、MgCO3、MgSO4、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiO2的浓度积大于其平衡溶解度常数而结晶析出，损坏膜元件的应有特性，在进入膜元件之前，投加适量的阻垢剂阻止碳酸盐、SiO2、硫酸盐的晶体析出。

使用陶氏公司推荐的美国KINGLEE公司生产的PTP-0100阻垢剂，不仅能够在很大的浓度范围内有效地控制Ca2+,Mg2+等无机物的结垢，还能有效地抑制硅的聚合与沉积，并且对防止铁、铝、有机物及重金属胶体污染特别有效，同时当膜表面已经结垢时（但不严重）还能够使已经形成的垢逐渐溶解，从而提高了设备的使用效果以及膜的使用寿命，降低清洗频率，由于该设备占地面积小、设备投资和运行费用低、操作简单、不易产生故障，而在水处理系统中广泛使用。

为了增加加药的混合效果，加药点设置在高压泵之前，以使阻垢剂和原水充分混合，满足阻垢机阻垢机理以及充分发挥所加药剂的性能。

本系统主要解决膜面结垢问题，配置计量泵定量投加药剂，美国米顿罗公司产品。

阻垢剂加药的速度约为原水流量的2.5-5.0PPM，阻垢剂具体加药量在现场调试时确定，加药泵的控制方式是与原水泵联动，药箱低液位时自动报警停机。

3.6.高压泵

反渗透膜元件对水中的离子具有选择透过性，因而在反渗透浓水侧和产水侧存在着渗透压差，反渗透膜是利用浓溶液侧施加高压来实现溶剂由高浓度向低浓度处流动的。

这样就必须要有外界的压力来克服渗透压差才能够使反渗透装置正常工作并达到设计要求，外界的压力通过高压泵来提供。

高压泵采用格兰富品牌多级离心泵，该泵具有运行压力稳定，噪音小，使用寿命长等特点，泵相应设置高过热保护，出现故障时泵能够自动报警停机。

3.7.单级反渗透系统

反渗透系统利用反渗透膜的高度选择透过性去除水中大部分金属盐类、有机物、悬浮物、细菌等。

水经高压泵加压进入装于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子有机物由于反渗透压而通过膜层，经收集管道、产水管注入纯水箱。

反之，不能通过者就经由另一组管道通往浓水管排出系统之外。

由于反渗透运行压力较高，膜壳尺寸较长，受压后膜壳易延长度方向伸缩变形，为了防止这种变形对整个RO系统脱盐率的影响，本公司采用变形程度最小的玻璃钢膜壳，保证了主机除盐的长期、稳定可靠性达到设计要求。

本反渗透主机设计反渗透进水水温为25℃，水的利用率为75%，系统总脱盐率大于98%。

本反渗透控制系统采用PLC全自动程序控制，实现RO膜组的顺洗、制水、水箱满、高压泵的高低压保护、启停定时反冲洗等全自动控制，并有流量、压力、电导率的实时在线显示；并配备膜组件定期化学清洗装置。

结构特性

—反渗透膜：

反渗透膜组是整个脱盐系统的重要执行机构。

它主要负责脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。

膜组件采用世界上最先进的陶氏低压芳香族聚酰胺复合膜。

—压力容器：

每套反渗透选用28支80S300-6W型玻璃钢膜壳，直径8〞，内可装8〞反渗透膜元件6支，共用114支8040膜元件，二套228支。

—控制仪表阀门：

本主机系统设计宗旨为全自动控制，以实现生产无人值守为目标。

为了控制、监测反渗透系统正常运行，还需配置一系列在线测试仪表。

包括电导率表、流量计、压力变送器、ORP变送器等。

控制系统采用PLC集中控制，利用PLC对整个系统中的设备进行数据采集和控制。

3.8.药洗系统：

反渗透装置的预处理设计越趋于完善，膜元件清洗的次数就可以减少，但是完全保证膜元件不被污染是不可能的，当系统出现压力升高，产水量降低，脱盐率下降等特征时，就必须考虑对反渗透膜的化学清洗，首先应判断发生污染的性质和位置，然后采用相应配套的化学药剂溶液通过每段反渗透组件留有的清洗接口进行清洗。

使膜的使用寿命延长，也可以稳定反渗透膜的出水水质。

清洗装置由清洗泵、清洗箱以及相关的流量计、压力表、阀门、管路系统等。

一般当系统压力上升15%以上时，需要进行化学清洗，通常4-6个月清洗一次。

所以本装置配备了膜药洗系统，便于及时处理已受到污染的反渗透膜，并且操作者可以定期对反渗透膜进行清洗作为对膜的日常维护，使膜的使用寿命延长，也可以稳定反渗透膜的出水水质。

3.9.纯水池

用以储存反渗透产水，为后续用水系统提供水源，起到缓冲水量的作用，纯水池甲方自备。

3.10.浓水池

为了充分利用水资源，本方案中将反渗透浓水收集至浓水池，用于其他用途。

浓水池甲方自备。

四、控制简要说明

（一）系统控制简要说明

1.设备配制工作仪表及监视仪表；

2.PLC全自动控制主机的运行和膜冲洗,主机控制面板上显示系统的运行工况（进、出水电导、高压泵的启停、进出水流量、压力等参数）；

3.反渗透设置高压泵进口设低压保护器，当高压泵进水压力小于某一设定值时，高压泵自动停止工作。

4.反渗透高压泵出口设高压保护器，当工作压力大于某一设定值，高压泵停止运行，以防损坏后级管道及膜元件。

5.进水、浓水、淡水调节阀：

主要调节RO进水量、产水量、进水压力、浓水压力及回收率。

6.电导仪：

电导仪用于监测RO进出水电导率的变化情况。

7.高压泵：

增压满足RO膜元件进水压力要求，高压泵减少对反渗透膜的冲击，延长膜的使用寿命。

8.止回阀：

主要用于停机后,防止RO压力管中的回压而损坏高压泵及高压泵前低压管道。

9.冲洗：

反渗透系统按设定时间自动进行膜表面的冲洗,以保持膜表面清洁度，减少反渗透装置的化学清洗次数，有利于延长膜元件的使用寿命。

10.液位自控：

主要用于防止停水情况下，高压泵继续运行而使高压泵损坏，另一作用是如水箱水满时，可使RO停止运行，防止产品水箱外溢。

当纯水箱低于3/4,启动1#RO设备，当水位低于1/2,启动1#和2#RO设备制水。

11.整个反渗透主机系统由可编程控制器控制，能实现自动/手动操作整个系统的功能。

在中央控制盘上还装有各种工艺参数的报警系统，对泵过载和高压泵高，低压报警显示。

12.系统具备本地控制及显示和远程监控报警两种模式；

（二）本地（机旁）控制实现的操作和显示

1.本地控制:

手动控制和液位自动控制三台设备单独及按预定顺序分别开启、手动/自动对每台反渗透设备的开停选择，RO膜停机期间自动处于自维护状态（保持膜处于水浸泡状态）；

2.本地仪表显示:

对出入口的电导率、出入口流量及累计值、反渗透膜组入口段压力仪表显示、前处理段各单元入口压力及流量管道仪表显示、设备运转开停状态等。

3.本地报警内容：

系统故障报警、电导率超高报警、原水池/纯水池低液位报警、各段压力超高报警；

远程监控报警模式的电控要求：

远程监控报警模式指的是通过PLC信号联网实现总控制室远程监控显示和报警，PLC硬件选用西门子，PLC提供TCP/IP工业以太网接口及远传数据，以便由总控室组网实现远程监控。

远程监控内容：

三台制水设备的自动（或手动）状态显示、每台造水设备的工作状态、反渗透膜各段入口压力、出入口的电导率、流量显示等；

远程报警内容：

系统故障报警、电导率超高报警、原水池/纯水池低液位报警、反渗透各段入口压力超高报警等；