反渗透设计指导.docx

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反渗透设计指导

工艺设计计算指导

<工艺设计的原则是：

可靠第一、经济第二、美观第三>

1.水量计算

在做设计之前，首先应该确定工艺流程，各工艺部分的回收率和处理水量，这是整个工艺设计的基础。

一般各主要工艺的回收率如下，可按不同水质条件进行调整。

超滤90-95%

一级反渗透75%

二级反渗透85%

EDI（连续电解除盐技术）系统90%

水量计算示意图

浓水反馈4

超滤反洗7.4

57.5

利用率90%

利用率85%

47.1

出水36

43.1

利用率75%

50.4

57.8

进水57.8

78.8

EDI

DRO

多介质过滤器

浓水14.4（用于反洗多介质）

浓水反馈7.1

错流回水21

单位为m3/h

系统利用率：

（36÷57.8）×100%=62.3%

2.机械过滤器

2.1设计规则

1）过滤器（池）的型式应根据进口水质、处理水量、处理系统和水质要求等，结合当地条件确定；

2）过滤器（池）不应少于两台（格）。

当有一台（格）检修时，其余过滤器（池）保证正常供水；

3）过滤器（池）的反洗次数，可根据进出口水质、滤料的截污能力等因素考虑。

每昼夜反洗次数宜按1－2次设计；

4）过滤器（池）应设置反洗水泵、反洗水箱或连接可供反洗的水源。

反洗方式根据过滤器（池）型式决定，并根据需要选用空气擦洗。

2.2设计参数

2.2.1.立式单流单层机械过滤器

设计流速：

8~10m/h

型号

滤料

粒径（mm）

视比重（t/m3）

层高（mm）

反洗强度（L/m2·s）

单层

石英砂

0.5~1.2

1.8

1200

15~18

单层

无烟煤

0.5~1.2

0.9

1200

10~12

计算公式：

R=SQR[Q/（8*3.14）]（SQR开平方；R过滤器半径；Q设备处理水量）

2.2.2.立式单流双层机械过滤器

设计流速：

10~14m/hr；实际工程常用8~12m/h

型号

滤料

粒径（mm）

视比重（t/m3）

层高（mm）

反洗强度（L/m2·s）

双层

无烟煤

1.2~2.5

0.8

400

13~16

石英砂

0.5~1.2

1.8

600

计算公式：

R=SQR[Q/（12（一般选10）*3.14）]（SQR开平方；R过滤器半径；Q设备处理水量）

2.2.3.立式单流三层机械过滤器

设计流速：

20~40m/hr

型号

滤料

粒径（mm）

视比重（t/m3）

层高（mm）

反洗强度（L/m2*s）

三层

无烟煤

1.0~2.0

1.58

800

13~16

石英砂

1.0~1.2

2.64

800

磁铁矿

0.5~1.0

4.74

300

计算公式：

R=SQR[Q/（25*3.14）]（SQR开平方；R过滤器半径；Q设备处理水量）

2.2.4.多介质过滤器

设计流速：

8~14m/hr；实际工程常用8~12m/h

型号

滤料

粒径（mm）

视比重（t/m3）

层高（mm）

反洗强度（L/m2*s）

无烟煤

0.8~1.8

0.8~1.0

400

13~16

石英砂

0.5~1.0

1.75~1.85

200

石英砂

0.3~0.5

1.75~1.85

600

计算公式：

R=SQR[Q/（9*3.14）]（SQR开平方；R过滤器半径；Q设备处理水量）

2.2.5.活性炭过滤器

设计流速：

8~12m/hr（一般取10m/hr）

型号

滤料

粒径

视比重（t/m3）

层高（mm）

反洗强度（L/m2*s）

活性炭

10-28目

0.55

1000~2000

若与多介质联用则一般与多介质层高相同

6~7

一般用进水反洗，不设单独的反洗泵

计算公式：

R=SQR[Q/（10*3.14）]（SQR开平方；R过滤器半径；Q设备处理水量）

2.2.6.精密过滤器

5μm精密过滤器

小通量滤芯过滤水量

1）250mm长滤芯（10”），每根滤芯可过0.5吨水；

2）500mm长滤芯（20”），每根滤芯可过1吨水；

3）1000mm长滤芯（40”），每根滤芯可过2吨水

项目

小通量滤芯过水量

（吨/支）

大通量滤芯过水量

（吨/支）

备注

一级RO保安过滤器

精度5μm

二级RO保安过滤器

精度5μm

清洗过滤器

精度5μm

EDI保安过滤器

精度1μm

2.2.7.丝网过滤器与叠片过滤器

均作为超滤的保安过滤器使用，过滤精度均为100μm。

叠片过滤器较贵，在用户要求不高的情况下，一般选择丝网过滤器。

普通丝网过滤器为手摇刷式过滤器或管道式过滤器，自动丝网过滤器为自清洗过滤器。

一般按照进水流量，2m/s的管内流速选择进出口管径。

2.2.8.过滤器滤料级配及反洗强度表

项目

过滤器型式

滤料

反洗强度[L/（vm2•s）]

备注

种类

粒径Φ

（mm）

层高

（mm）

水反洗

空气擦洗

空气

水

重

力

式

过

滤

器

三层滤料

砾石

8.0～16

100

16～18

－

滤料的相对密度：

无烟煤：

1.4～1.6

石英砂：

2.6～2.65

重质矿石：

4.7～5.0

16～32

本层顶面高度应高出配水系统孔眼100

变孔隙

过滤

天然海砂

1.2～2.8

1525

15～16

14～15

11～12

历时20min

0.5～1.0

约50，混入大粒径海砂内，不占高度

压

力

式

过

滤

器

细沙过滤

石英砂

0.3～0.5

600～800

10～12

27～33

－

水洗历时10～15min，空气擦洗历时3～5min

单层滤料

石英砂

0.5～1.2

1200

12～15

－

历时5～10min

无烟煤

0.5～1.2

1200

10～12

－

历时5～10min

双层滤料

石英砂

0.5～1.2

800

13～16

历时5～10min

无烟煤

0.8～1.8

400

三层滤料

无烟煤

0.8～1.6

450～600

16～18

－

不宜采用空气擦洗

石英砂

0.5～0.8

230

历时5～10min

重质矿石

0.25~0.5

0.5～1.0

此部分为承托层滤料不均匀系数K80

无烟煤＜1.7

石英砂＜1.5

重质矿石＜1.7

1.0～2.0

2.0～4.0

4.0～8.0

砾石

8.0～1.6

100

16～32

本层顶面高度应高出配水系统孔眼100

高效纤维过滤

丙纶

纤维束

每束160~170g，丝径约为40um

1200~1300

上向洗3～5

下向洗6～10

空气气源宜采用罗茨鼓风机，空气压力0.05～0.1Mpa，清洗水压力≥0.1Mpa，清洗时间20～60min

过滤器滤速

过滤器（池）

型式

滤速

过滤器（池）

型式

滤速

混凝澄清

接触混凝

混凝澄清

接触混凝

正常滤速

强制滤速

正常滤速

强制滤速

细砂过滤

6～8

－

三层滤料

18～20

20～25

6～10

单层滤料

单流

8～10

10～14

6～10

变孔隙过滤

18～21

－

双流

15～18

－

高效纤维过滤

20～40

－

双层滤料

10～14

14～18

6～10

2.3设计举例

多介质过滤器处理水量：

90t/h

⑴预计使用2台备用1台，单套处理水量45t/h，取滤速9m/h，则过滤器直径为

D=SQR[Q/（9*0.785）]（SQR开平方；D过滤器直径；Q设备处理水量；0.785=3.14/4）

=SQR[45/（9*0.785）]

=2.524m

取过滤器直径为2.5m，

校核滤速V=Q/（0.785*2.52）

=45/（0.785*2.52）

=9.17m/h（8~12m/h）符合

⑵取反洗强度15L/（m2•s）

反洗泵流量Q反=π/4·D2×15×3.6（3.6单位换算系数，单位为s·m3/h·L）

=0.785*2.52×15×3.6

=265m3/h（扬程：

32m）

⑶反洗时间10min，反洗水一般使用一级反渗透的浓水。

反洗水箱容积：

V=Q反×10/60=265×10/60=44m3

取水箱容积50m3，材质碳钢衬胶或者碳钢聚脲或者玻璃钢

⑷装填滤料

滤料重量=π/4·D2×h×ρ（h滤料装填高度，ρ滤料密度）

无烟煤粒径0.8-1.8mm装填高度400mm密度0.8-1.0t/m3

石英砂粒径0.5-1.0mm装填高度200mm密度1.75-1.85t/m3

石英砂粒径0.3-0.5mm装填高度600mm密度1.75-1.85t/m3

m无烟煤0.8-1.8mm=3.14/4×2.52×0.4×0.9=1.77t（在低价竞争时也可以采用最小密度计算，下同）

m石英砂0.5-1.0mm=3.14/4×2.52×0.2×1.8=1.77t

m石英砂0.3-0.5mm=3.14/4×2.52×0.6×1.8=5.30t

⑸多介质气洗

反洗强度一般取25L/m2·s=1.5m3/m2·min

风机风量Q风=π/4·D2×1.5

=0.785×2.52×1.5=7.36m3/min

风机风压P风=58.8~78.4kpa

配套阀门

多介质配套自动阀门（指需要PLC控制的）通常为6个：

进水阀、出水阀、正洗排（按比进出水阀小一号选）、反洗进、反洗出、进气阀。

此外还有自动排气阀（无需PLC控制）。

各自动阀的口径通常按2-3m/s选择，但至于靠近2还是3则根据投资报价原则的需要。

a．进气阀：

根据罐体的大小选择其口径

≤Φ1m罐选用DN15-DN25的进气阀

Φ1~2m罐选用DN40的进气阀

Φ2~3m罐选用DN50的进气阀

Φ3~3.2m罐选用DN100的进气阀

b．自动排气阀：

≤Φ1m罐选用DN15-DN20的自动排气阀

Φ1~2m罐选用DN25的自动排气阀

Φ2~3m罐选用DN40的自动排气阀

Φ3~3.2m罐选用DN50的自动排气阀

配套仪表

最简单的配置是每台罐配2块压力表（进出水），压力范围为0-1.0MPa。

按时间控制反洗频率。

若按流量控制反洗频率则需每台配一个在线流量计。

也有时会要求按压差控制反洗频率的，那就需要每台配个压差开关或压差变送器或是每台配2个压力变送器了（但压差控制不常用，我公司一般也不推荐。

）

有的档次高的还会要求每台产水或产水母管配置浊度仪，有时进水母管也要配。

3.超滤系统

3.1设计说明

Saveyor膜元件的详细介绍请参见说明书。

3.2设计举例

3.2.1内压式超滤

超滤出水可达到：

SDI<2浊度<0.1NTU

目前一般较多选用内压式SVU-1060-C（膜面积40m2）

原水地下水（地下水一般较干净，若无较高的悬浮物或铁锰等可不用设置多介质过滤器，若为地表水或回用水等，SS>20mg/l，应根据水质考虑增设多介质过滤器）

产水量150t/h。

预计为2套，单套产水量75t/h。

⑴设计膜净通量为80L/m2•h

单膜产水量（m3/h·支）=净通量（L/m2•h）×膜面积（m2）/1000

=80×40/1000

=3.2m3/h·支

单套膜支数（支）=单套产水量（m3/h）/单膜产水量（m3/h·支）

=75/3.2=23.4支

取单套膜支数为24支/套（取双数）

校核净通量：

净通量（L/m2•h）=单套产水量（m3/h·套）/[单套膜支数（支/套）×膜面积（m2/支）]×1000

=75/（24×40）×1000=78.1L/m2•h

⑵反洗通量200-300L/m2•h

单膜反洗流量（m3/h·支）=膜面积（m2）×反洗通量（L/m2•h）/1000

=40×200/1000=8m3/h·支

单套反洗流量（m3/h·套）=单套膜支数（支/套）×单膜反洗用水量（m3/h·支）

=24×8=192m3/h·套

每小时反洗时间1~1.5min

实际单套反洗用水量（m3/h·套）=单套反洗水量（m3/h·套）×反洗时间（min）/60（min）

=192×1.5/60=4.8m3/h·套

单套错流水量总产水量（m3/h·套）=单套膜支数（支/套）×0.5（m3/h·支）

=24×0.5=12m3/h·套

单套进原水量（m3/h·套）=单套产水量（m3/h·套）+实际单套反洗用水量（m3/h·套）

=75+4.8=79.8m3/h·套

运行通量（L/m2•h）=单套进原水量（m3/h·套）×60/58/[单套膜支数（支/套）×膜面积（m2/支）]×1000

=79.8×60/58/（24×40）×1000=86L/m2•h

⑶原水泵流量（m3/h）=[单套产水量（m3/h·套）+实际单套反洗用水量（m3/h·套）]×60/58+单套错流水量（m3/h·套）

=（75+4.8）×60/58+12=94.6m3/h（2用1备）

扬程28-30m（若需经过多介质过滤器，则扬程选择35m）

反洗水泵流量（m3/h）=单套反洗水量（m3/h·套）/2

=192/2=96m3/h（2台）

扬程20-25m

（备注：

对于超滤反洗流量大于150m3/h的项目，通常建议按流量的一半选择2台并联的水泵，当单纯的水反洗时两台泵同时开启，当加药反洗的时候仅开一台泵，从而缩小加药计量泵的流量型号节省投资。

）

超滤产水箱容积：

通常按停留30min计

V=单套产水量（m3/h·套）×套数×30min/60min

=79.8×2×30/60

=79.8m3

取水箱容积100m3，材质碳钢衬胶或者碳钢聚脲

配套阀门

内压超滤主机配套自动阀门（指需要PLC控制的）通常为5+1个：

进水阀、出水阀、反洗进、顶反洗出、底反洗出、错流阀（若全量过滤则无）。

此外还有自动排气阀（无需PLC控制）。

各自动阀的口径通常按2-3m/s选择，但至于靠近2还是3则根据投资报价原则的需要。

有时反洗进出水阀口径还会按4-5m/s选择。

配套仪表

必配的是每套3个压力表（进水、产水、浓水），压力范围0-0.6MPa；每套产水在线流量计；每套错流流量计（如有，在线和管道式均可）；每套入水压力开关，压力范围0-0.6MPa（高压报警）。

若是气动阀门则阀门供气总管上需要压力开关（低压报警）。

对于配置档次高的，有时还需要每套进水或进水母管在线流量计、每套一个压差变送器或每套三个压力变送器、每套产水或产水母管或进水母管浊度仪。

3.2.2外压式超滤

1）水质较好时：

SVF-1060反洗步骤：

1、进气（进气阀、顶反洗排阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

2、排水（顶反洗排阀、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

3、顶反洗（反洗泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

4、底反洗（反洗泵开、反洗进水阀开、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

5、正冲（原水泵开、进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约25-45S）

6、运行

SVF-1060化学分散清洗（EFM）步骤：

1、进气（进气阀、顶反洗排阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

2、排水（顶反洗排阀、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

3、分散洗进药（反洗泵开、计量泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

4、浸泡（10-60min）

5、冲洗（反洗泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约60-120S）

注：

EFM频率不定，1次/1-7天

气量：

7-12Nm3/h·支膜（气管及进气阀口径按流速7-8m/s选择为宜，气压克服水压即可）

反洗通量：

80-150lmh

酸：

pH≥1，HCl、柠檬酸或草酸

碱：

0.05-0.1%次氯酸钠+0.05%氢氧化钠（污染严重时可适当提高次氯酸钠浓度，建议不超过0.2%）

2）水质较差时：

SVF-1060反洗步骤：

1、进气（进气阀、顶反洗排阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

2、排水（顶反洗排阀、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

3、顶反洗（反洗泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

4、进气（进气阀、顶反洗排阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

5、排水（顶反洗排阀、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

6、顶反洗（反洗泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

7、底反洗（反洗泵开、反洗进水阀开、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

8、正冲（原水泵开、进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约25-45S）

9、运行

SVF-1060化学分散清洗（EFM）步骤：

1、进气（进气阀、顶反洗排阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

2、排水（顶反洗排阀、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

3、分散洗进药（反洗泵开、计量泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

4、浸泡（10-60min）

5、进气（进气阀、顶反洗排阀开，其他阀门关闭，时间约20-30S）

6、排水（顶反洗排阀、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约30-60S）

7、冲洗（反洗泵开、反洗进水阀开、顶反洗阀开、底反洗阀开，其他阀门关闭，时间约60-120S）

注：

EFM频率不定，1次/1-7天

气量：

7-12Nm3/h·支膜（气管及进气阀口径按流速7-8m/s选择为宜，气压克服水压即可）

反洗通量：

100-150lmh

酸：

0.4%HCl、柠檬酸或草酸

碱：

0.1%次氯酸钠+0.05%氢氧化钠（污染严重时可适当提高次氯酸钠浓度，建议不超过0.2%）

配套阀门

通常为6+1个。

与内压超滤主机配套自动阀门的区别是多一个进气自动阀（按流速7-8m/s选择为宜）；此外无需自动排气阀（从反洗排管道排气了）。

配套仪表

基本与内压超滤主机相同。

3.2.3MBR

有待推敲、稍后补充。

3.2.4浸没式超滤

有待推敲、稍后补充。

4.反渗透系统

4.1设计说明

反渗透原理、膜元件的详细说明及设计软件的使用请参见相关厂家的说明书（陶氏/东丽/海德能等）。

根据进水水质确定是否采用二级反渗透，一般一级反渗透脱盐率98%，回收率75%；二级反渗透脱盐率95%，回收率85%，一般每级至少设计2段式。

4.2设计举例

原水为地下水，经预处理后电导率1000μs/cm，产水量100t/h。

采用陶氏BW30-400膜（膜面积37.2m2）

⑴设计为2套单套产水量50t/h

单套进水量=产水量/回收率

=50/0.75=67t/h

预测产水电导率=原水电导率×（1-脱盐率）

=1000×（1-98%）=20μs/cm

⑵设计膜通量为27L/m2•h

单膜产水量（m3/h·支）=膜通量（L/m2•h）×膜面积（m2）/1000

=27×37.2/1000=1.0m3/h·支

单套膜支数（支）=单套产水量（m3/h）/单膜产水量（m3/h·支）

=50/1=50支

膜壳选用6芯

单套膜壳数=单套膜支数/芯数

=50/6=8.33支

设计为2段式，1段膜壳数：

2段膜壳数≈2：

则1段膜壳数取6支，2段膜壳数取3支。

用反渗透设计软件带入水质、水量和拟采用的膜支数进行模拟，若设计不合理，软件会有报警提示，根据提示调整膜支数，1、2段膜壳比例，或者增加段间泵等。

若最终确定膜壳数为1段6支，2段3支，则膜壳总数为2×9支/套，膜元件2×54支/套，膜通量25L/m2•h。

⑶若设计二级反渗透，设计方法同上。

只是膜通量比较高，一般为35-50L/m2•h甚至60L/m2•h。

膜壳排列方式通常为2段式，1段膜壳数：

2段膜壳数≈3：

1，除系统规模较大外常用4芯装

由于反渗透膜对水中溶解气体的去除效果不佳，同时水经反渗透处理，出水呈酸性，原水中的HCO3－又变成了游离CO2，从而导致水中的二氧化碳对系统出水的电导率造成一定影响。

然而以分子状态存在于天然水中的溶解气体CO2和O2是使金属发生腐蚀的主要原因。

所以需要用脱气法除去一级反渗透纯水中大部分的二氧化碳。

当二级除盐工艺为传统的离子交换法时，通常采用除碳器作为脱气装置，其可减少阴树脂交换容量乃至再生碱的消耗。

对于双级反渗透的工艺，在CO2不是非常高的情况下，通常在级间设置碱添加装置更为经济合理，提高反渗透产水的pH值，去除水中的CO2。

配套阀门

一级反渗透主机配套自动阀门（指需要PLC控制的）通常为5+1个：

进水阀（口径通常按2m/s左右选择，若进水阀放在高压泵后则可以按3m/s选择）、产水阀（2m/s左右）、浓水高压泄流阀（与停机冲洗排共用）（按浓水流量3m/s选后大1-2号）、若单独设停机冲洗泵或是用清洗水泵停机冲洗还需要设计停机冲洗入水阀（按清洗流量3m/s选择）。

二级反渗透主机配套自动阀门与一级的区别仅在于浓水高压泄流阀按3-4m/s选择，因为二级一般不停机冲洗了无需与停机冲洗排共用。

配套仪表

必配的是每套3个压力表（进水、段间、浓水），压力范围0-2或3MPa，有时产水也有，若是分的段多则每增加一段多个段间压力表；每套产水在线流量计；每套浓水流量计（在线和管道式均可）；每套高压泵进口低压压力开关，压力范围0-0.3MPa（低压报警），高压泵出口高压压力开关，压力范围0-2或3MPa（高压报警）。

入水母管温度计、入水母管ORP表、入水SDI（通常为离线）；每套产水电导率仪（有时入水母管也配）。

对于配置档次高的，有时还需要每套进水或进水母管在线流量计、每套一个压差变送器或每套三个压力变送器、进水母管浊度仪、进水母管PH，每套产水或产水母管PH等。

DOW设计导则

Hydranautics设计导则

5.EDI系统

5.1设计说明

EDI原理、进水要求及EDI模块的详细说明见CanpureEDI说明书。

EDI回收率90%

产水电导率0.05~0.2μs/cm

CPS系列EDI模块，可按0.5m3/h·块（CP-500S），1m3/h·块（CP-1000S），2m3/h·块（CP-2000S），3m3/h·块（CP-3600S）设计。

5.2设计举例

产水100t/h

则进水量=产水量/回收率

=100/0.9=112m3/h

进水泵扬程通常为40m（38-45m）

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