宁夏某集团淀粉生产供水设计方案.docx
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宁夏某集团淀粉生产供水设计方案
某集团淀粉生产供水
初步设计方案
西安****水设备有限公司
致：
某集团公司
依据贵集团公司提供的原水水质资料及对处理水的水质、水量要求，我们对原水进行详尽的评估，参照国家行业标准及设计规范，并与美国EP公司水处理专家交流，基于多年的设计运行经验做出此方案。
原水
跌水曝气预处理反渗透系统生产用水
某集团水处理示意流程图
说明：
1．原水经预处理后经过DELTA-100或DELTA-130单程式一级反渗透系统，透过水TDS含量在27.5mg/L以内,电导率在50μs/cm以下.
2．处理后的水,水中微生物得到控制,含盐量大大降低,如再增加一个小型单级反渗透机如5T/hr或2T/hr配备灌装线即可以生产同“娃哈哈”、“乐百氏”同品质的纯净水进行销售。
3．在膜分离方法中，单位体积内膜面积比较大，脱盐率高，水质稳定并无二次污染及环境污染。
4．在膜分离过程中，无相变及相变化的化学反应，不消耗相变能，能耗小，更无酸碱消耗，装置结构紧凑，占地面积小，原水利用率高，运行费用低，节省电费、水费。
5．反渗透（R.O）法技术先进，是当今世界公认的水处理新技术，目前，国际上应用很广。
本设计工艺流程简单，自动化控制程度高，全套装置为美国原装进口，操作及维护方便。
在国内外水处理领域处于领先地位。
西安****水设备有限公司
业务部、技术部、工程部
某集团有限公司
水处理方案（初步设计方案）
一、用户给定的设计依据及资料
1．设计原水水质：
水源：
地下水
原水水质：
电导率：
≤2500μs/cm
PH：
7.3-8.1
碱度：
≥6.9mg-N/L
硬度：
≥15mg-N/L
SS:
≥0.028mg/L
原水水质质量综合评估
由于客户未提供原水水质化验报告,我们依据以上原水指标,查阅国内有关宁夏固原地区地下水水质资料:
参照：
中华人民共和国建设部市政公用局《我国水资源概况》
中华人民共和国建设部市政公用局《世界水资源及其开发
利用概况》
中华人民共和国建设部《建筑给排水设计手册》
中华人民共和国卫生部《GB5749-85饮用水水质标准》
北京水利电力出版社《中国水资源利用》
山东省水利学院《地下水开发利用》
基于多年水质分析设计经验，对原水进行评估
A.水温的确认：
由于水温对反渗透膜的出水量有很大关系，所以我们必须对原水加以确认，必要时须增加原水增温设备否则将造成反渗透设计过大增加投入或出水量不足。
近地表的地下水温度直接受气温影响而变化，一般自地表以下50米开始地下水温可不受大气温度的影响，客户所在宁夏固原地区地处半干旱少水带，正常年降水量200-400mm，正常年径流10-50mm，加之工业用水井深度一般超过50m。
水温一般以当地最冷月平均水温资料确定，依据地下水水温分区表，该区属中国大陆第二分区，地表水温约为4℃，地下水温为10℃-15℃。
依据对地下水水温的分类，属于冷水（0-20℃）加之我们实测数据，我们以最低温度10℃作为原水设计温度。
B.水质评估：
化学性质
地下水水质一般具有清洁、稳定、恒温等特征外，还有其特殊化学成份，因为它通过岩层缓慢地渗透在天然的过滤作用下溶解了各种物质。
它的形成过程中为周围介质不断作用，水中化学成分随之发生变化。
一般情况下，较为突出的是硬度、铁和锰、氯化物含量高。
如：
从地下取的地下水片刻后水质浑浊，呈现黄色、黄褐色，或烧开水后的水垢主要是铁锰硬度太高。
1铁含量超标对工业生产的影响
地下水中铁质常以二价铁的形式存在，它在水中溶解度较大。
从地下抽到地面与空气接触被氧化时，很快使原透明清澈的水生成难溶于水的三价的氢氧化铁胶体悬浮物而沉淀下来。
用这种水作为淀粉工业用将影响淀粉的色泽、品质，在洗涤业中使用将会使洗涤物有铁锈斑点。
用于造纸将使纸质发黄，并易使管道腐蚀、堵塞。
2硬度对工业及人体健康影响
a．硬度对工业生产的影响：
硬度超标后不仅会使原材料、能源和劳动力消耗力增加，工业生产成本提高，而且会生成难溶的钙、镁、硅、铁等盐类沉淀，使锅炉导热能力下降，发生危险。
b．
硬度对人民生活影响：
硬度高水质苦涩，不仅难喝，而且会影响人的胃肠功能以及胆、肾结石等病症的发生，洗涤用衣物会发硬变脆。
依据客户提供的原水电导率≤2500μs/cm，以及电导率与溶解性总固体的换算经验系数0.55，可以推算原水溶解性总固体为1375mg/L，超过国标1000mg/L。
由此可以推算原水中Na+、K+、Ca1+、Mg2+、SO2-4、HCO-3含量较大，化合物Fe2O3、SiO2含量亦是不少。
原水PH7.3-8.1符合国标生活饮用水标准（PH6.5-8.5）,依据PH值分类表原水属弱碱性水质（PH7-9）.
原水中Cl-≥520mg/L含量较高,国标生活饮用水标准为250mg/L,依据地下水化学分类属HCO3·Cl-Ca·Mg型淡水或微咸水,依据矿化度分类表：
原水矿化度为1-3g/L.Cl-此项指标≥520mg/L,依据Cl-与水质电导率关系原水电导率应在4000μs/cm以上,所以为了设计准确我们需对原水再次化验分析.
原水中硬度≥15mg-N/L,依据硬度分类表,原水硬度为>25.2个德国度,这个范围属于极硬水.水温升至60℃时会产生严重结垢现象.
原水指标未提供游离CO2的指标,如其含量过高可能形成对碳酸盐类物质甚至对金属的侵蚀.提供进一步设计时我们须对原水进行采样化验.
2.系统出力及出水水质要求：
出水水质：
电导率：
≤50μs/cm
PH：
6-7
SS:
≤0.01mg/L
总硬度:
≤0.03mg-N/L
感官状：
不得呈现异色，不得有异味、异臭。
系统出力：
20T/hr（2套）
30T/hr（1套）
运行方式：
运行方式为间断运行。
我们设计中特设了调节水箱.
反渗透膜的冲洗及预处理设备的再生反冲等不影响设备供水。
二、初步设计方案
1．设计依据
1依据：
原水水质及用户要求出水水质及水量
2依据：
中华人民共和国建设部《建筑给排水设计手册》
3依据：
中华人民共和国国家标准《工业用水软化除盐设计规范（条文说明）》GBJ109-87
4依据：
中华人民共和国国家标准《JB2932-86水处理设备制造技术条件》
5依据中华人民共和国国家标准《压力容器安全监察规程》、《GB150-89钢制压力容器》
6依据：
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
7依据：
美国水工协会标准
8依据：
反渗透设备入口水水质标准（详见附表）
2．系统工艺流程
我们设计采用单程式反渗透设备进行除盐，出水水质可满足用户生产要求。
为了保证反渗透设备长期稳定安全运行，根据水源水质情况
和反渗透设备入口水水质要求，设计预处理系统对原水进行预处理，使水质达到反渗透入口水水质要求。
原水
跌水曝气原水泵多介质过滤系统热交换系统活性碳过滤系统
（可选）（可选）
生产用水纯水泵水箱RO系统5μ保安过滤软化系统
阻垢剂注入系统
注：
若原水压力不足2.5公斤,需在跌水曝气前增加一台离心泵
3.系统说明
本系统由预处理、一级RO脱盐两个主系统和机滤反洗、RO清洗两个子系统组成。
3．1原水预处理系统
水质预处理由跌水曝气（可选）、多介质过滤系统、热交换系统、活性碳过滤系统（可选）、软化系统、阻垢剂注入六大处理系统组成。
3.1.1跌水曝气（如原水铁锰指标较低可以省略）
地下水中铁锰常以二价的形式存在，它们在水中溶解度大。
但遇空气后二价铁被氧化成三价铁，三价铁则形成铁的化合物，进而形成胶体或絮状物，锰则形成锰的化合物，以胶体或絮状形式存在于水中。
这些物质沉淀于反渗透膜表面，堵塞膜孔影响水分子的透过和增加盐份的透过，使出水水量及水质变差。
因此，原水首先进行跌水曝气，使水中铁、锰形成沉淀，然后经多介质过滤系统后，出水中铁锰含量可降至反渗透入口水水质标准。
3.1.2多介质过滤系统
依据原水情况以及反渗透进水口对铁及浊度等指标的
要求,我们选用锰砂、石英砂、磁铁矿组成的多介质过滤器。
锰砂中含有高价锰的氧化物具有催化作用，加速水中二价铁氧化为不溶的三价铁，便于除去，在锰砂除铁过程中表面逐渐形成活性滤膜，将铁质由水中分离出来，截留于滤层中。
天然锰砂过滤应用条件为原水PH值不低于6，含铁溶度<20ppm，必须有曝气装置。
所以我们在设计中增加了曝气装置.
石英砂主要去除原水中粘土及胶体等大的微粒悬浮物，降低水的浊度。
磁铁矿亦在于除去水中的铁。
多介质过滤器及滤料技术参数:
粒径（毫米）：
dmax=0.8dmin=0.3
不均匀系数K80:
≤2.0
厚度:
700毫米
正常滤速:
8-10米/时
反冲洗强制滤速:
10-14米/时（依据《室外给水工程规范》）
反冲膨胀率%：
50-60
3.1.3热交换系统
由于反渗透进水水温对反渗透膜的出水量有很大关系,又因为原水水温常年为10℃左右,所以我们增加了此系统,避免反渗透系统设计过大增加投入或出水水量不足.
热交换系统技术参数:
（配备20T/h反渗透设备）
型号：
BR-03B
控制形式：
全自动
热交换面积：
15m2
体积：
1.53m（高）×0.48m（宽）×1.2m（长）
出水温度:
25℃（±5℃）
进水温度:
10℃
流量:
30吨/小时
重量:
400kg
蒸气气源要求:
:
蒸气温度:
132.9℃
压力:
2kg
气量:
950kg/h
热交换系统技术参数:
（配备30T/h反渗透设备）
型号：
BR-03B
控制形式：
全自动
热交换面积：
25m2
体积：
1.53m（高）×0.48m（宽）×2m（长）
出水温度:
25℃（±5℃）
进水温度:
10℃
流量:
50吨/小时
重量:
450kg
蒸气气源要求:
:
蒸气温度:
132.9℃
压力:
2kg
气量:
1595kg/h
3.1.4活性碳过滤系统（可选,如原水水质较好可省略）
作用：
1．除臭，去除酚类、油类、有机物导致的异臭。
2．除色，去除铁、锰等重金属的氧化物和有机物所产生的色度。
3．除有机物，去除腐植酸类等。
4．除氯：
去除水中游离氯。
5．
除重金属：
去除汞、铬、砷、锡、锑等有毒、有害的重金属。
滤料选用粒状活性碳,其参数为：
粒径：
0.4-3mm
长度:
0.4-6mm
总表面积:
500-1500m2/g
总孔容:
0.7-1.0cm3/g
碘值:
700-1300mg/g
亚甲兰值:
100-150mg/g
半脱氯值:
5cm
真密度:
2-2.2g/cm3
堆积容量:
0.35-0.5g/cm3
机械强度:
80-95%
吸附柱内活性碳厚度:
1.5-2.0M
设计进水浊度小于3-5°,防止较大颗粒的机械杂质,堵塞活性碳微孔,阻碍吸附过程.
常用反洗强度为4-12L/m2·S
粒状活性碳在使用前,已经过处理。
处理办法：
冲去污物、碳粉。
用盐酸（5%HCL）、烧碱（4%NaOH）交替处理进行活化。
3.1.5全自动软化系统
在一般情况下，R.O装置的最后一段膜组中，由于浓水盐份很高，CaCO3、MgCO3、MgSO4、CaSO4等的浓度积往往大于其溶积常数（KSP）而产生结垢，沉积于膜元件中，降低或破坏膜元件应有特性。
同时，在R.O装置的第一段膜组中，由于其回收率较其它膜元件大，易发生浓差极化现象，使浓水相中，局部发生过高的盐浓度，钙、镁结晶物随即产生。
这些沉淀物或沉淀、或附着于膜表面，降低或破坏膜元件的应有特性。
因此，应采用软化的方式调节水质，防止钙、镁结垢。
（出水硬度仅为满足RO进口水质要求，非锅炉用水标准。
）
经钠离子交换后的原水水质会发生如下变化：
（1）组成原水总硬度（包括永久硬度和暂时硬度）的钙镁成份，全部为钠离子所取代，出水残余硬度（总硬度）很低，软化效果稳定。
（2）组成原水碱度的成分不变化，出水碱度与进水碱度相等，原水水质组成中的其他阴离子成分也不发生变化。
（3）原水的总含盐量略有增多，其增加的数量与原水中钙、镁离子的含量有关。
钙离子为钠离子取代；分子量增大15%（23-20/20=0.15）镁离子为钠离子取代,分子量增大89%（23-12.15/12.15=0.89）;采用化工部标准（HG2-884-76）规定牌号为001×7,强酸性阳离子交换树脂系苯乙烯.
001×7树脂的主要参数如下:
功能基因:
-SO3H;
全交换容量:
4.0-4.2meq/L
外观:
棕色至淡黄色球状颗粒
粒径:
0.3-1.2mm
湿视密度:
0.75-0.85g/cm3
湿真密度:
1.23-1.28g/cm3
水分:
45-55%
转型体积膨胀率:
（Na-H）8-10%
最高允许温度:
100℃
适用PH值范围:
0-14
出厂型号:
Na型
全自动软化系统工艺性能数据:
再生方法:
逆流再生（具有出水水质好,再生剂量低等一系列优点）
运行流速（m/h）:
15-20瞬时30
再生剂品种:
NaCl
再生液浓度（%）:
3-5
再生剂耗量g/eq:
80-100
工作交换容量meq/L:
800-1000
3.1.6阻垢剂注入系统
由于原水硬度大于碱度,本方案在软化之后使用阻垢剂（NaPO3）6六偏磷酸钠来再次防止钙镁的结垢,起到双重保证的作用.在国内一些设备运行经验情况来看,效果很好,较为安全.
（NaPO3）6相关指标:
总磷酸盐P2O5≥68.0%
非活性磷酸盐P2O5≤7.5%
水不溶物含量≤0.05%
铁Fe含量≤0.05%
PH5.8-7.3
平均聚合度（n）10-16
包装固体
3.2单程式一级RO反渗透脱盐
系统脱盐率:
一年内≥98%
三年内≥95%
三年后≥90%
产水水质:
TDS≤27.5mg/L一年内
TDS≤68.75mg/L三年内
TDS≤137.5mg/L三年后
产水水量:
20T/hr30T/hr
水的回收率:
RO系统回收率≥75%
DELTA-100（20T/h）设备参数:
膜:
螺旋缠绕式复合薄膜,外包玻
璃钢600PSI
膜尺寸:
直径:
8英寸长度40英寸
膜数量:
28根
压力容器:
玻璃钢400PSI
压力容器尺寸:
直径8英寸,可容纳4根膜的
长度
压力容器数量:
7个
排列方式:
3×4个--2×4个--2×4
泵:
多冲程离心泵
电机功率:
30HP
电力要求:
50HZ380V三相
流量计:
数字型面板装置
DELTA-100设备运行参数
原水TDS（mg/L）:
1375（原水报告）
原水进RO温度（℃）:
25
原水最大淤泥密度指数（SDI）:
5.0
原水最大浊度（NTU）:
1.0
原水氯气容限（mg/L）:
0.1
回收率（%）:
75
产量（加/分）:
100加/分
产品水TDS（ppm）:
27.5
浓缩水（LST）:
0.26
所需最小管压（PSI）:
20
第三年逆渗透原水压（PSI）:
300.9
第三年浓缩水压（PSI）:
284.2
DELTA-100标准配置
原水入口阀:
可控制的球型阀
低压开关:
自动/手工复位
高压开关:
自动/手工复位
流量计:
纯水、废水压力计：
泵出
口端、保安过滤器的入口
出口、浓缩水出口。
泵节流阀：
V型凹槽阀
316SS200psi2″
浓缩水控制阀：
球形阀
316SS200psi1.25″
电路盒：
水平安装NEMA-12
清洗口：
标准型
取样阀：
标准型
紧急中止器：
标准型
控制面板中断闸：
标准型
DELTA-100尺寸：
原水入水口尺寸（英寸）：
3″
产品水出口尺寸（英寸）:
2.5″
外部框架（cm）:
长600×宽178×高200
重量（kg）:
3070
DELTA-130（30T/h）设备参数:
膜:
螺旋缠绕式复合薄膜,外包玻
璃钢600PSI
膜尺寸:
直径:
8英寸长度40英寸
膜数量:
36根
压力容器:
玻璃钢400PSI
压力容器尺寸:
直径8英寸,可容纳6根膜的
长度
压力容器数量:
6个
排列方式:
4×6个---2×6个
泵:
多冲程离心泵
电机功率:
50HP
电力要求:
50HZ380V三相
流量计:
数字型面板装置
DELTA-130设备运行参数
原水TDS（mg/L）:
1375（原水报告）
原水进RO温度（℃）:
25
原水最大淤泥密度指数（SDI）:
5.0
原水最大浊度（NTU）:
1.0
原水氯气容限（mg/L）:
0.1
回收率（%）:
75
产量（加/分）:
130加/分
产品水TDS（ppm）:
27.5
浓缩水（LST）:
0.26
所需最小管压（PSI）:
20
第三年逆渗透原水压（PSI）:
298.7
第三年浓缩水压（PSI）:
278.1
DELTA-130标准配置
原水入口阀:
PVC可控制的球型阀3”
低压开关:
自动/手工复位
高压开关:
自动/手工复位
流量计:
纯水、废水压力计：
泵出
口端、保安过滤器的入口
出口、浓缩水出口。
泵节流阀：
V型凹槽阀
316SS200psi2″
浓缩水控制阀：
球形阀
316SS200psi1.25″
电路盒：
水平安装NEMA-12
清洗口：
标准型
取样阀：
标准型
紧急中止器：
标准型
控制面板中断闸：
标准型
DELTA-130尺寸：
原水入水口尺寸（英寸）：
4.5
产品水出口尺寸（英寸）:
3.5
外部框架（cm）:
长780×宽230×高150
重量（kg）:
3700
主要部件生产商
化学计量泵:
LMI
滤芯外壳:
Harmsoo
低压开关:
Barksdale
入水口关闭阀:
Hayward
逆渗透泵:
GrundfosCRNSeries
高压开关:
Braksdale
逆渗透膜:
Hydranautics
压力容器:
EnvironmentalProducts
压力计:
Asheroft
电力配件:
Allen-Bradley
自动冲洗阀照明器:
Allen-Bradley
流量计:
Burkert
球形控制阀:
Hayward
3.3机滤反冲、RO清洗两个系统
机滤反冲设备自带。
RO清洗系统专为DELTA-100、DELTA-130特设了一套清洗站。
型号：
CLS07
清洗泵参数：
GRUNDFOS不锈钢380V/50Hz/3HP
包括：
搅拌器一套及多向接口。
3．4调节水箱选用1个小时水量20吨/个、30吨/个水箱作为备用水、用于设备反冲及检修时备用。
这样可保证设备连续运转。
（此项可根据需要选择水箱容积最少不少于1个小时水量即20吨/个、30吨/个）
三、控制系统：
a.预处理系统的控制，由各单元控制表头的电动系统所操作压力来完成自动控制，电动系统控制计时器的运转和齿轮的转动来完成反冲洗、再生、盐水注入、清洗等。
b.反渗透系统控制：
整个系统设置一个中心控制系统，能够自动和手动操作，实现整个系统功能控制。
系统前置5微米保安过滤器，采用美国进口逆渗透膜，确保水质纯净，设置压力调节系统，调节系统压力，设置浓水循环调节系统，调节循环浓缩水量，系统可设8小时对膜进行3-5分钟的快速冲洗。
同时，还配有各种工艺参数监测报警系统，实现系统的自诊断力。
另外，设置了人工采样系统。
c.高压泵的保护系统：
反渗透装置的高压泵进口装有低压保护开关，出口装有高压保护开关，当供水量不足或高压泵入口的水压低于某一设定值时，会自动发出信号，并停止高压泵的运行，保护高压泵不在空转情况下工作。
当因其它的原因，如误操作等使高压泵的出口压力超过某设定值时，自控系统会自动切断高压泵供电电源，保证系统不在高压下运行。
同时，系统设置一套防止水锤
的阀组，以确保高压泵的安全运行。
四、系统主要技术经济指标评估
1．年产水量20T/h×16h×300D=96000吨/年
30T/h×16h×300D=144000吨/年
2．年用水量：
27T/h×16h×300D=129600吨/年
40T/h×16h×300D=192000吨/年
3．年电力消耗：
20T/h10.6万度/年（4800小时）
30T/h14.2万度/年（4800小时）
4．年耗化学药剂：
氯化钠18吨/年（20吨/小时）
28吨/年（30吨/小时）
六偏磷酸钠1吨/年（20吨/小时）
1.5吨/年（30吨/小时）
五、本设计水处理系统对基础设施的要求及水处理现场环境
条件要求：
对基础设施要求:
1.供水：
供水管铺至水处理车间内，压力≥2.5kg
2.供电:
四线三相装机容量为60KW（20吨/小时）
80KW（30吨/小时）
3.供热:
蒸气压力:
2kg
温度:
132.9℃（20吨/小时）
气量:
950kg/h（30吨/小时）
1595kg/h
对现场环境条件要求:
1.室温范围应控制在4℃-35℃
2.相对湿度范围0-71%
六、设备明细表及明细
序号
设备名称
20吨/小时
30吨/小时
技术参数
价格
技术参数
价格
1
跌水曝气池
（可选）
容积：
27m3
规格：
3×3×3m
数量：
2个
备注：
自备
容积：
48m3
规格：
4×4×3m
数量：
2个
备注：
自备
2
原水泵
型号:
KDLD型
流量：
32.5T/h
扬程：
40m
数量：
2台
功率:
7.5KW/台380V
产地：
中国·上海
*****万元
型号:
KDLD型
流量：
50T/h
扬程：
32m
数量：
2台
功率:
15KW/台380V
产地：
中国·上海
*****万元
3
多介质过滤器
数量：
1套
流量：
30T/h
控制：
MG942FL
全自动控制1套
产地：
美国
*****万元
数量：
1套
流量：
40T/h
控制：
MG942FL全自
动控制1套
产地：
美国
*****万元
4
活性碳系统
（可选）
数量：
1套
流量：
30T/h
控制：
MG942FL全自动
控制1套
产地：
美国
*****万元
数量：
1套
流量：
40T/h
控制：
MG942FL全自
动控制1套
产地：
美国
*****万元
5
软化系统
数量：
1套
流量：
30T/h
控制：
172全自动控制
1套
产地：
美国
*****万元
数量：
1套
流量：
40T/h
控制：
172全自动控
制1套
产地：
美国
*****万元
6
热交换器
型号：
BR-03B
数量：
1套
流量：
30T/h
控制：
全自动
产地：
中国·甘肃
*****万元
型号：
BR-03B
数量：
1套
流量：
40T/h
控制：
全自动
产地：
中国·甘肃
*****万元
7
RO系
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