水处理工艺参数全.docx

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水处理工艺参数全

水处理工艺参数

设

计

说

明

青岛畅隆电力设备有限公司

假设该系统产水2×30T/h，所拟全部工艺参数如下：

1、水箱类

满足水量时间

材质

备注

原水箱

1－2小时

钢制

中间水箱

15－30分钟

钢制

反渗透浓水箱

1－2小时

钢制

如用于反洗过滤器，容积应能满足所有过滤器反洗一次

除盐水箱

2－3小时

钢制

超滤水箱

1－2小时

钢制

注：

1、清洗水箱上的电加热器只有在大系统时需要该设置，一般情况下，5ｍ3――12支，3ｍ3－8支，每支的功率为？

。

2、钢制水箱一般需要外保温，保温材料一般可选用石棉。

3、水箱内防腐一般可采用玻璃钢、聚脲或环氧树脂。

2、水泵类

材质

扬程

备注

原水泵

铸铁

30m左右

多介质过滤器

40m左右

多介质+活性碳

视情况

超滤（据膜的进水压力）

多介质、纤维过滤器反洗水泵

铸铁

15-20m

反洗流量在10L/m2.s左右

盘式过滤器外源反洗水泵

铸铁

40－50m

超滤反洗水泵

不锈钢

根据膜厂家数据

反渗透升压泵

不锈钢

20-30m

RO清洗水泵

不锈钢

28-35m左右

UF清洗水泵

不锈钢

根据膜厂家数据

中间水泵

不锈钢

30m左右

阴阳床40－50m，混床30m

除盐水泵

不锈钢

50m左右

或根据厂方要求

中和水泵

氟塑料

10-20m

流量使系统排污情况

再生水泵

不锈钢

20－30m

流量按照5m/h流速计算

反渗透冲洗水泵

不锈钢

30m左右

卸酸卸碱泵

氟塑料

10m左右

在半小时内卸完即可

3、换热器计算

处理水量80m3/h，温度从10℃提升到25℃,K按2000w/m2.℃计算，β按0.85计。

计算公式为F=

F——换热面积；（m2）

Q——换热量；（W）

K——总传热系数；（w/m2.℃）

△tm——对数平均温度；（℃）

Q＝C*m*△t

C——4.2KJ/Kg.℃；

m——水的质量；m=80m3/h*1000kg/m3=80000kg/h

△t——提升的对数温差（℃）

所以Q＝4.2KJ/Kg.℃*80000kg/h*15℃＝5040000KJ/h

此系统采用波节管式换热器，蒸汽温度为350℃，则

t1＝t3＝350℃，水温t2＝10℃t4＝25℃

对数平均温度为△tm＝

＝

＝333.3℃

又因为1W＝1J/s（W=Pt）,

K=2000w/m2.℃=2000J/m2.℃.s

则F＝

＝

=8.9m2

则

选择型号　TBH400-8.9-1.0/1.0　

◆温控阀的选择：

假设处理量为300T/H，温升△T=20℃，则其所吸收的热量

Q=C*m*△T＝4.2KJ/℃.Kg*300T/h*1000kg/m3*20℃＝25200000KJ/h

蒸汽参数为150℃，0.5MPa，通过查《小型热电站实用设计手册》P10可得其饱和汽焓h为2748.5KJ/Kg,则需要的蒸汽质量为：

m＝Q/h＝25200000KJ/h/2748.5KJ/Kg＝9169Kg/h

又因为其饱和汽比容v＝0.37481m3/Kg，所以

需要蒸汽的体积V＝m*v＝9169Kg/h*0.37481m3/Kg＝3437m3/h

由P326汽水管道介质的允许流速表可知：

主蒸汽管道蒸汽流速为40－60m/s，现取50m/s

则温控阀口径为

得r＝77.9mm

所以选取温控阀的直径d＝155，标准化为DN150。

4．石灰软化系统

4.1石灰投加量的计算（每立方米处理水消耗100％CaO的克数）

（1）当HCA≥HZ时，按下列公式计算：

CaO＝28（HZ＋CO2＋Fe＋K＋a）

（2）当HCA

CaO＝28（2HZ－HCA＋CO2＋Fe＋K＋a）

式中

CaO――石灰投药量（g/m3）

HCA――原水中的钙硬度（mmol/L）

HZ――原水中的碳酸盐硬度（mmol/L）

28――CaO摩尔质量的一半（g/mol）

CO2――原水中游离二氧化碳的含量（mmol/L）

Fe――原水中的含铁量（mmol/L）

K――凝聚剂（铁盐）的投加量（mmol/L）

a――石灰Ca（OH）2过剩量，一般为0.2～0.4mmol/L

※水质、水量状况----处理规模：

Q=300m3/h

钾=11mg/L钠=66mg/L

镁=63mg/L3价铁=0.03mg/L2价铁=0.66mg/L

全铝=6.66mg/L2价钡=0.13mg/L锰=0.03mg/L

锶=0.77mg/L

氯离子=143mg/L硫酸根=27mg/L重碳酸根=650mg/L

硝酸根=3mg/L硅酸根=33.3mg/L氟=1mg/L

聚磷酸盐=70mg/L悬浮物=23mg/L

氨型氮（NH3-N）=5mg/L甲酸盐=133mg/L

钙离子（Ca++）=190mg/L甲醇（CH3OH）=23mg/L

硫化氢（H2S）=13mg/l二氧化碳（CO2）=13mg/L

氢化氰HCN）=2mg/L硫氧化碳（COS）=1.3mg/L

BOD5=10mg/LCODcr=33mg/L

设计进水水质投标人应按以上实际进水水质恶化30%后的水质进行设计。

在此水质中，由于

HCA＝〔190mg/L/20g/mol〕*1.3＝12.4mmol/L

HZ＝〔650mg/L/61g/mol〕*1.3＝13.9mmol/L

CO2＝〔13mg/L/44g/mol〕*1.3＝0.38mmol/L

Fe＝〔0.66mg/L/28g/mol〕*1.3＝0.03mmol/L

K按照投加10mg/l计算，则K＝〔10mg/L/56g/mol〕*1.3＝0.23mmol/L

因为HCA

CaO＝28（2HZ－HCA＋CO2＋Fe＋K＋a）

=28（2*13.9-12.4+0.38+0.03+0.23+0.4）

=460.32g/m3

则每小时氧化钙的投加量为：

460.32g/m3*300m3/h＝138Kg/h

考虑到石灰质量和投加条件，石灰的有效利用率一般为50-80%，实际投加的石灰量为：

138/0.5-0.8=276-172.5Kg/h。

4.2石灰处理后的水质

经石灰处理后，水中OH－剩余量保持在0.1～0.2mmol/L的范围内，水中碳酸盐硬度大部分被除掉，根据加药量及水温的不同，残留碳酸盐硬度可降低到0.5～1.0mmol/L，残余碱度达0.8～1.2mmol/L，有机物去除25％左右，硅化物去除30％～35％，铁的残余量＜0.1mg/L（出水悬浮物＜20mg/L，一般可达10mg/L以下，PH～10－10.3）。

石灰处理后的总残余硬度：

HC=HY+HZC+K（mmol/L）

式中

HC――石灰处理后的残余硬度（mmol/L）

HY――原水中的非碳酸盐硬度（mmol/L）

HZC――软化后水中残留的碳酸盐硬度（mmol/L），一般为0.5～1.0mmol/L

则

HY＝Hca+Hmg－H碳酸盐

＝｛〔190mg/L/20g/mol〕+〔63mg/L/12g/mol〕－〔650mg/L/61g/mol〕｝*1.3＝5.3mmol/L

HC=HY+HZC+K=5.3+1.0+0.23=6.53mmol/l

H总硬度＝Hca+mg＝〔190mg/L/20g/mol〕+〔63mg/L/12g/mol〕＝14.75mmol/l

所以理论计算硬度去除率计算为

（14.75－6.53）/14.75＝56%。

4.3污泥产生量的计算

设计进水水质均按实际际进水水质恶化30%后的水质进行设计,下述污染物可通过投加石灰及混凝剂脱除。

镁离子:

81.9mg/l钙离子:

247mg/l重碳酸根:

845mg/l

硅酸根:

43.3mg/l聚磷酸盐:

91mg/l悬浮物:

52mg/l

BOD5:

13mg/lCODcr:

42.9mg/l

各污染物的去除率为:

硬度可去除70％，有机物去除25%，硅化物去除30%，总磷的去除率为70%,其中需要投加聚铁（10mg/l左右）。

1）脱除钙硬度产生的沉淀：

Ca（HCO3）2+Ca（OH）22CaCＯ3↓+2H2O

162200

700.2（247*0.7*162/40）　　

则每立方米污水产生CaCＯ3沉淀的量为:

200*700.2/162=864.5g

2）脱除镁硬度产生的沉淀：

Mg（HCO3）2+2Ca（OH）22CaCＯ3↓+Mg（OH）2↓+2H2O

14620058

348.8（81.9*0.7*146/24）　

则每立方米污水产生CaCＯ3沉淀的量为:

200*348.8/146=477.8g

产生Mg（OH）2沉淀的量为:

58*348.8/146=138.6g

3）脱除硅化物产生沉淀的量

43.3*0.3=13mg/l＝13g/m3

4）脱除聚磷酸盐产生沉淀的量

5Ca2++4OH-+3HPO4→2Ca5OH（PO4）3+3H2O

2881004

63.7（91*0.7）

则每立方米污水产生Ca5OH（PO4）3沉淀的量为:

1004*63.7/288=222g

5）脱除悬浮物产生的污泥量

出水悬浮物小于15mg/l，因此每立方米污水污泥量为:

52-15=37g

6）去除有机物产生的污泥量为:

BOD5、CODcr均为有机物的量度以COD为准，

因此每立方米污水污泥量为:

42.9*0.25=10.3g

7）投加聚铁每立方米污水产生的污泥量为:

10g

综合上述七项，则每立方米污水产生的总污泥量为：

864.5+477.8+138.6＋13＋222＋37＋10.3＋10＝1773.2g

则每小时产生的污泥量为：

1773.2*300=531.96kg

4．多介质过滤器

共设4台多介质过滤器（3用1备），单机处理能力Q为53.3t/h。

多介质过滤器的设计流速一般应在7-10m/h。

（1）过滤器的选型

初步设计流速V为8.5m/h，由Q=V*S=V*π*D2/4：

多介质过滤器的直径D为：

53.3=8.5*π*D2/4，则D=2.8m，修正至标准尺寸D=2.80m

此过滤器的实际运行流速为8.65m/h。

（2）滤料的选择

选用双层滤料：

上层—无烟煤（0.8-1.8mm），层高400mm

下层—石英砂（0.5-1mm），层高400mm

石英砂（1-2mm），层高400mm

（3）反洗水泵的计算

根据进水、产水压差决定反洗频率，压差超过0.15MPa进行反洗。

一般压力式双层过滤器的水反洗强度应达到13-16L/（m2*s），气水混合反洗强度应达到10L/（m2*s），一般可在10以下，8-9亦可，扬程20m左右。

（4）储气罐/罗茨风机的计算

空气擦洗强度一般为10-20L/（m2*s），必要时可达到25L/（m2*s），空气擦洗历时3-5min，供擦洗的空气压力为0.05MPa

所需压缩空气的体积：

V=25*π*2.52*5*60/4*1000=36.8m3，

假定储气罐的额定压力为0.8MPa，由P1V1=P2V2得

0.05*36.8＝0.8V2

得V2＝2.3m3

考虑到余量，则储气罐的容积采用3m3

仪表用储气罐，每个气动阀门动作一次用2－3L气体。

（5）空压机的计算（满足打满储气罐20分钟左右）

假设选VW-0.9/7（在0.1MPa情况下，排气量为0.9m3/min）

现额定压力为0.7MPa，由P1V1=P2V2得

0.1*0.9＝0.7V2

得V2＝0.13m3，则

打满储气罐所用的时间为；3m3/0.13m3＝23min

所以空压机选用型号：

VW-0.9/7。

5．活性炭过滤器

活性炭过滤器系统的设计出力为2×40t/h，共设3台过滤器（2用1备），单机处理能力Q为40t/h，活性碳过滤器的设计流速一般应在10-15m/h。

（1）过滤器的选型

初步设计流速V为15m/h，由Q=V*S=V*π*D2/4：

活性炭过滤器的直径D为：

40m3/h=15m/h*π*D2/4，则D=1.84m，修正至标准尺寸D=2.00m

此过滤器的实际运行流速为V=40*4/π*22=12.73m/h。

选用外型尺寸：

φ2020*3710，额定工作压力为0.6MPa的过滤器。

（2）滤料的选择

活性炭层（1-3mm），层高2000mm；

石英砂垫层（1－2mm），层高200mm

（3）反洗水泵的计算（活性碳过滤器与多介质过滤器共用一台反洗水泵）

根据进水、产水压差决定反洗频率，压差超过0.15MPa进行反洗，反洗水流强度10L/s*m2连续反洗6-8min，膨胀率为50%，则反洗水泵应提供的流量为Q=10L/s*m2*π*（2.0m）2*3600/1000*4=113.10m3/h，反洗流速为V=113.10*4/π*2.02=36m/h。

然后正洗5-6min，至出水澄清。

与多介质过滤器共用一台反洗水泵。

（4）过滤器的正洗

流速同运行流速，正洗5-6min，至出水无色透明为止，即可投入正常运行。

过滤器在装料前和装料后，应按流速5-10m/h仔细冲洗，水流应从下往上冲洗。

先在设备内装水约1/2，将滤料按级配分三次加入，每加入一种滤料冲洗一次。

过滤器直径与壁厚

直径（mm）

壁厚（mm）

直径（mm）

壁厚（mm）

1000

8

1200

8

1400

8

1500

8

1800

10

2000

10

2200

10

2500

10

2800

12

3000

12

3200

12

6．钠离子交换器

钠离子交换器系统的设计出力为2×40t/h，共设3台交换器（2用1备），单机处理能力Q为40t/h，钠离子交换器的设计流速一般应在20－30m/h。

（实际设计中应该利用再生周期进行核算，一般情况下，再生周期应保证在8h以上）

（1）交换器的选型

初步设计流速V为30m/h，由Q=V*S=V*π*D2/4：

钠离子交换器的直径D为：

40m3/h=30m/h*π*D2/4，则D=1.3m，修正至标准尺寸D=1.50m

此交换器的实际运行流速为V=40*4/π*1.52=22.6m/h。

选用外型尺寸：

φ1516

（2）滤料的选择

钠离子交换树脂层，层高2000mm；

――树脂层高的确定：

首先预估确定高度为1m以上，计算其再生周期，若其＜8小时，则提高树脂层高或扩大交换器的直径

（3）钠离子交换器不用反洗水泵，因为其滤料比较轻，杂质也不是很多，直接用进水进行反洗。

（4）盐箱的选择

※盐液的进液浓度为37％

※再生比耗为100kg/m3

――再生比耗由《工业用水处理设施设计计算》P5得其理论耗量为58.45g/mol，阳离子工作容量选800mol/m3，则其再生比耗＝58.45g/mol*800mol/m3＝48kg/m3，考虑其余量选取100kg/m3

※树脂体积为V=π*（1.5/2）2*2000mm＝3.5m3，则

再生一次所需要的盐量（100％）为：

100kg/m3*3.5m3＝350kg

则需要37％的盐量为：

350kg/0.37＝945.9kg

因为37％的盐溶液密度为1.19kg/L

总体积约为：

945.9kg/1.19kg/L＝794.9L＝0.8m3

最终盐箱选为1m3

（5）盐溶解器的计算选择

再生一次的盐耗量计算

B――盐耗量（kg）；

b――钠离子交换器的再生水平（取130g/mol）

φ――盐的纯度，一般为95％

E0――钠离子交换器的交换能力（mol）

――E0＝Q*V

Q――交换容量即工作容量（取800mol/m3）

V――交换树脂体积（m3）

则B=130g/mol*（800mol/m3*3.5m3）/（1000*0.95）=383.2kg

所以选用一台溶解量为400kg的盐溶解器。

7、超滤系统（以科氏膜为例）

（1）项目和原水信息

项目用途：

锅炉补给水，超滤作为反渗透前处理

要求产水量：

160m3/h@25℃

原水类型：

地下水

（2）过滤模式：

选用错流过滤模式

（3）水通量和回收率

水通量：

以40m2膜面积计算，单支膜水量3.45m3/h，

则平均水通量为（3.45×1000）/40=86.25L/（m2·h）

回收率：

设计值为90%

（4）水量计算：

▲此类水质情况建议选择每0.5小时反洗及快冲1次，每次步骤全过程需用时约1分钟。

▲故需反冲洗次数=（24h/d×60min/h）/（30min+1min）=46.5次/天

每天总反冲洗及快冲周期用时=46.5×1=46.5分钟

所以每天真正产水时间（用于后续工艺）=24×60-46.5=1393.5分钟

▲用户要求超滤产水量为160m3/h

故：

每天超滤净产水需要量=160m3/h×24h=3840m3/天

▲考虑超滤系统每天反冲洗用产品水自消耗量，先假设系统共需52支膜件：

▲故：

每天反洗水量

=46.5次/天×1分钟/次×52支×170L/m2.h×40m2/（60×1000）=274.04m3/天（地下水的反洗通量为170L/m2.h，见导则）

▲所以每小时需要超滤总产水量=（274.04m3/天+3840m3/天）/1393.5分钟×60分钟=177.1m3/h

（5）超滤膜数量计算：

▲总超滤膜用量

按照86.25L/（m2·h）@25℃水通量计算，单支膜件有效面积为40m2，故

单支超滤膜件产水量=40m2×86.25L/（m2·h）/1000l/m3=3.45m3/h

总超滤膜用量=177.1m3/h/3.45m3/h=52支

▲超滤膜堆数量：

此方案中采用2套超滤膜堆，每套26支超滤膜，便于排列和维护。

▲超滤水泵选择：

按生产中回收率为90%计算，采用单通错流过滤模式

所以超滤输水泵流量=3.45m3/h×52支/90%=199.4m3/h

注：

超滤反洗水泵与超滤清洗水泵的扬程及流量可根据膜厂家样本的具体参数选择。

流程参数

自来水

（NTU＜1）

（太湖水除外）

地表水

（NTU＞25）

-无前处理

地表水

（25＞NTU＞5）

-无前处理

地表水

（NTU＜5）

-多介质预处理

地下水

（NTU＜5）

--无前处理

深度处理废水

（NTU＜5）

油、脂＜1ppm

深度处理废水

（NTU＜20）

城市中水

（NTU＜20）

海水

（NTU＜50）

海水

（NTU＜50，

TOC＜5）

设计通量（lmh）

127

68

85

110

127

100

85

68

40－50

100

回收率（％）

90－95

90－95

90－95

90－95

90－95

90－95

90－95

90－95

90－95

90－95

循环模式

不推荐

推荐模式

可选用

不推荐

不推荐

不推荐

可选用

推荐模式

可选用

不推荐

循环流率（m3/h）

16

11

11

16

11

死端过滤模式

推荐模式

不推荐

可选用

推荐模式

推荐模式

推荐模式

可选用

不推荐

可选用

推荐模式

反洗频率（次/h）

1

2

2

1

1

2

2

2

2

1

反洗时间（min）

1

1－2

1

1

1

1

1

1－2

1

1

反洗通量（lmh）

170

170

170

170

170

170

170

170

170

170

反洗压力（psi）

15

15

15

15

15

15

15

15

15

15

快冲频率（次/h）

1

2

1

1

2

2

2

1

快冲时间（min）

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

快冲流率（m3/h）

7

7

7

7

7

7

7

7

※KOCH中空超滤膜管前处理应用导则

7、反渗透系统

（1）保安过滤器

共设2台（数量根据反渗透装置数量定）

单台水处理量Q=40m3/h

过滤精度为5um，滤芯长度为1000mm

滤芯数量为25支――过滤速度约为10m3/m2*h，单支滤芯的产水量按2m3/h计，则每台保安过滤器需滤芯：

40/2=20支，考虑实际采用25支/台。

过滤器规格为φ500*1000

――根据与厂方交流，过滤器直径按照DN800能放80支滤芯计算，则

得r＝223mm，d＝446mm

所以过滤器直径圆整为DN500。

在正常工作情况下，滤芯可维持4-6个月的使用寿命，当大于设定的压差（通常为0.1Mpa）时应当更换。

滤芯尺寸φ65*40＂

（2）高压泵

共设2台，单台流量Q=40m3/h，

扬程为120m――根据ROSA计算结果，RO系统进水压力为10.07bar

（3）RO系统设计

※通量的选择

给水类型

反渗透产水作进水

井水

地表水

废水

（过滤后的市政污水）

海水

MF1

传统过滤

深井/MF1

表面取水

给水SDI

SDI<1

SDI<3

SDI<3

SDI<5

SDI<3

SDI<5

SDI<3

SDI<5

平均系统通量（L/m2.h）

36-43

27-34

22-29

20-27

17-24

14-20

13-20

11-17

元件最大回收率

30

19

17

15

14

12

15

13

※膜的选择

抗污染型反渗透膜

型号

有效面积（m2）

进水流道宽度（mil）

产水量（m3/d）

脱盐率

厂商

BW30-365FR

34

34

36

99.5

陶氏

LFC1－365

34

31

36

99.7

海德能

TML20-365

34

34

36

99.7

东丽

型号

有效面积（m2）

进水流道宽度（mil）

产水量（m3/d）

脱盐率

厂商

BW30-400FR

37

28

40

99.5

陶氏

LFC1

37

31

41.6

99.5

海德能

TML20-400

37

31