某海军基地纯水系统设计方案p.docx
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某海军基地纯水系统设计方案p
某海军基地纯水系统
设
计
方
案
一、工厂简介
二、设计依据
三、设计范围及原则
四、原水水质及水量
五、RO进水要求
六、用水要求
七、简易工艺流程
八、系统工艺要求及说明
九、设备性能及供货范围
十、电器与控制
十一、运转费用<按每吨纯水计>
十二、纯水服务范围
十三、使用方施工时的工作量
十四、质量承诺
十五、附图
十六、工程设备报价清单
一、工厂简介
宜兴市纯水设备二厂（宜兴市锅炉辅机设备二厂）是制造纯水、除盐水、污水处理设备的专业厂家，属化工部定点厂，本厂生产的系列纯水，化水产品种涉及苦咸水淡化，工业用水处理，纯水、超纯水制备、瓶装水净化、化工物料分离等，市场业绩遍布饮用、电力、化工、医药、纺织、电子、真空镀膜、贵重合金回收等行业，产品遍及全国各地，并获联合国发明创新科技之星奖，国家级新产品质奖等。
本厂于1999年通过国际认证，2001年通过ISO9001的转制工作，“质量第一”是工厂永恒的主题，“产品同行领先”是工厂追求的目标，“顾客至上、产品终身服务”是工厂义无反顾的宗旨。
本厂以精湛的工艺，一流的设备，完善的服务及ISO9001质量保证模式在同行及用户中享有盛誉。
二、设计依据
1、根据用户提供原水情况，用水量等基础资料。
2、原水性质：
地表水自来水。
3、用户提出的用水量及用水水质标准。
4、室外排水设计规范GBJ14—87。
5、建筑给排水设计规范GBJ15—88。
6、国家生活饮用水卫生标准GB5749-85。
7、反渗透水处理设备标准CJ/T119-2000
8、离子交换系统设计计算参照《给排水设计手册》及化工企业化学水处理设计计算规定，HG/T20552-94的标准。
9、RO系统设计参照《给排水设计手册》及海德能公司RO设计计算软件。
三、设计范围及原则
1.进入纯水站的水源为地表自来水，水质设计按同类型地区的水质进行设定后设计计算，其变化系数（含盐量）K≤1.2，排放的酸、碱废水应进行
中和后方可进入市政综合管网。
2.纯水处理设施具有较大的适应性，应急性，可以满足水质、水量的变化，并考虑在突发或事故状态下的各种应急用水。
3.采用工艺具有可靠性，成熟性，运行稳定，运转费用低，管理维护量特别小，自动化程度高。
4.系统中所有低压管道均为UPVC管道，反渗透部分的高压管道为316L不锈钢无缝管。
5.系统处理过程中选用工作泵均为不锈钢离心泵，具有启动及运转功率小，噪音低，工作稳定等特点。
6.为确保系统的稳定运行，系统的控制采用PLC可编程序控制，系统的工作常数由液晶显示屏显示，系统的控制按全自动控制进行设计，设有自动或手动切换运行的转换开关，必要时可手动操作。
7.本工程设计范围为接入纯水处理设施起至纯水排出为止的纯水工艺、构筑物、设备、基础、电气仪表等各专业设计。
四、原水水质及水量
1.原水水质报告见表一，ΣA（总阳）=ΣK（总阴）=3.1mg-N/L
2.系统设计产水量≥20m³/h
3.原水水质较稳定，变化系数K≤1.2
表一
序号
项目
数据（mg/L）
数据（mg-N/L）
1
Na﹢
16.5
0.72
2
K﹢
18.72
0.48
3
mg²﹢
6
0.5
4
Ca²+
28
1.4
5
总Fe
0.056
/
6
总阳离子
/
ΣA=3.1
7
总碱度
--
1.9
8
CLˉ
29
0.82
9
SO4²ˉ
13.44
0.28
10
NO3-
6.2
0.1
11
HCO3-
116
1.9
12
总阴离子
/
ΣK=3.1
13
硅酸SiO32-
6.98
--
14
PH
7.52
7.52
15
游离CO2
6.5
--
16
耗氧量
0.08
--
17
溶解性总固体
235
--
18
电导率
359us/cm
--
五、RO进水要求（表二）
序号
项目
要求
1
浊度（度）
<1
2
色度（度）
清
3
污染指数FI
<4
4
温度
15～35℃
5
化学耗氧量（以O2计）
<1.5mg/L
6
游离氯
<0.05mg/L
7
铁
<0.05mg/L
8
铝
<0.05mg/L
9
朗格利尔指数
LSI<0
10
硫酸钙溶度积
浓水<19×10-5
六、用水要求
1.系统产水水量:
Q≥20m3/h
2.出水水质：
（详见表三）
3.供水方式：
连续供水；
4.控制方式：
全自动控制。
表三
序号
项目
数据
1
硬度
≈0
2
电导率（us/cm）
≤0.2
3
二氧化硅（ug/L）
≤20
4
铁（ug/L）
≤20
5
Cu²+（ug/L）
≤5
七、简易工艺流程
7.1工艺流程
PAC加药
自来水→原水箱→原水泵→管式混合器→多介质过滤器→活性炭过滤器
PTP0100加药装置
→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→中间水箱→中间水泵→混合离子交换器→
清洗水箱→清洗泵→精过滤
树脂捕捉器→纯水箱→纯水泵→用水点
7.2系统再生工艺
混合离子交换器
↑↑
酸贮槽→酸计量箱→喷射器喷射器←碱计量箱←碱贮槽
纯水箱→再生泵
八、系统工艺要求及说明
根据用户原水情况及RO进水条件，提出以上简易流程。
本工艺分预处理部分、反渗透一级脱盐系统、离子交换深度系统、后处理系统及酸碱再生系统。
8.1预处理部分
外网自来水由于压力不够，且不稳定,受其它用水点的影响。
（预处理进水压力应≥0.3MPa）因此设置原水箱贮藏，由原水泵增压进入多介质过滤器。
由于原水浊度不稳定,且原水浊度随季节性变化系数较大,特别是雨季及沽水期自来水浊度较大，在前级预处理部分设置一台多介质过滤器,同时投加PAC使原水中小颗粒悬浮物凝聚成大颗粒的絮状物,以便过滤器去除。
活性炭过滤器在本工艺中主要去除原水中的有机物,余氯及部分铁、锰,因原水为自来水，自来水中的余氯超标,不符合RO进水条件。
由于原水硬度较大,经海德能公司膜元件计算,浓水侧FI（朗格里尔指数）为1.0,浓水侧将发生结垢现象,因此在进入反渗透前应投加阻垢剂,经投加PTP0100阻垢剂后浓水侧FI在2.8的条件下不发生结垢现象。
8.1.1预处理设备说明:
8.1.1.1原水箱:
原水箱用来储存加热后的原水,以保证系统的正常供水量。
8.1.1.2原水泵:
原水泵用于对原水箱内的水进行提升,以满足后级过滤器及反渗透高压泵的进水压力。
8.1.1.3、PAC加药装置:
PAC加药装置用来向原水中投加凝聚剂,加药点设置在原水泵后,投加
药剂后由管式混合器进行混合。
8.1.1.4多介质过滤器
多介质过滤器在工艺中主要去除水中的悬浮物,过滤器设计流速为8-10m/h，过滤器内装砾石承托层、石英砂及无烟煤多种介质及粒径的滤料，上层无烟煤，下层石英砂，垫层为砾石层，该过滤器上层为无烟煤滤料,粒径较大,下层为石英砂滤料,粒径较小,因此该过滤器较其它过滤器具有更大的载污空间，且具有多个过滤介面，接近理想过滤器，具有截污能力强，产水量大等特点。
过滤器经反洗后，由于表面滤膜被破坏，过滤效率将明显降低，固反洗后宜采用低流速运行，以便滤膜的形成，同时提高过滤效率。
多介质过滤器设有进出水压力表，过滤器的反洗按进、出水压差来确定，反洗强度为12L/m².s，采用气、水擦洗法，滤料反洗膨胀率为30～40%为宜，反洗水设有反洗水泵进行。
8.1.1.5活性炭过滤器：
活性炭过滤器设计流速为10～12m/h，过滤器内设多种粒径的石英砂垫层及具有很强吸附能力的101渗银灭菌型活性炭，由于该活性炭渗银,可抑制水中微生物的生升及繁殖,以免反渗透膜元件受有机物的污染,因活性炭在工艺中主要起吸附水中的有机物、余氯及部分铁、锰，由于该滤料比重较小，反冲洗强度为7～8L/m².s，滤料反洗膨胀率为40～50%，反洗时宜选用低流速反洗，以防活性炭随反洗时随水冲走。
活性炭过滤器滤料（活性炭）更换周期以出水余氯含量≤0.05PPM及有机物含量CODcr<1.5mg/L，两项指标确定，出水水质应定期监测。
8.1.1.6阻垢剂加药装置
阻垢剂加药装置使进水郎格里尔指数在<2.8以下，确保反渗透浓水侧不发生结垢现象。
8.1.1.7保安过滤器
选用过滤器滤芯精度为5um，在工艺中主要用于截留前置管道，设备中可能泄漏的机械杂质或破裂的活性炭颗粒，以防前级过滤器泄漏的机械杂质损坏及阻塞RO膜元件。
8.2反渗透（一级脱盐）系统
由于原水含盐量较高，在工艺中采用一级反渗透装置，主要去除水中大部分的阴、阳离子，有机物，热源及细菌等。
反渗透（RO）一级脱盐系统由RO膜组件装置、高压泵、RO清洗装置、控制及仪表等组成。
8.2.1反渗透装置
反渗透是一种借助选择透过（半透过）性膜的功能，以压力为推动力的膜分离技术，膜元件由反渗透膜导流布和中心管等制作而成，将多根RO膜元件装入不锈钢耐压容器内，组成RO组件。
本装置是脱盐系统的关键，成熟的工艺设计、合理的控制、操作及管理，直接决定着系统的正常、稳定运行。
并关系到反渗透膜的使用寿命，经反渗透处理后的出水，去除了绝大部分无机盐和几乎所有的有机物，微生物（细菌、热源等）从而确保了本系统产品水的高质量、高品质。
完成预处理后的出水其出水由淤积密度指数SDI测试仪监测，当SDI值<4时，即可进入RO系统，由高压泵增压后进入反渗透系统，RO出水一部分（脱盐纯水）去中间水箱，另一部分由管道汇集后成浓水（主要含有盐份、机械杂质、胶体、有机物等）随小部分未透过水排入下水道。
反渗透主体设备选用美国HYDRANAUTICS公司生产的高脱盐率,低压CPA3-8040芳香族聚酰胺膜元件，该膜元件属节能型低压膜，是世界上最先进的卷式RO膜元件，具有结构紧凑，产水量特别大（单支膜元件产水量可达1.0t/h），脱盐率高（单支膜试验数据>99.7%），操作压力低，耐细菌侵蚀性好，适用PH范围广（PH为3~10）的优点。
配套使用的膜外壳为
80160.4不锈钢压力容器，适用于CPA3-8040的膜元件4支装，CPA3膜元件按3:
2:
1排列，一级三段，产水量≥20t/h，选用不锈钢压力容器共6支，选用高压泵为丹麦格兰富公司的CR32-9-2，Q=27m³/hH=140mN=18.5kW。
反渗透装置在水质分离过程中无相变，脱盐率高，体积小，易于自控运行，适应范围广，无环境污染等优点，我厂选用的CPA3低压膜不仅动力消耗小，且产水量大，且脱盐率高，三年内脱盐率可达97%以上。
我厂积20多年反渗透设备生产、安装、调试的经验，系统主体件均选用进口材料，性能安全、可靠。
a经海德能公司RO膜计算结果如下：
进水流量：
27m³/h淡水流量:
20m³/h
浓水排放量:
7m³/h出水含盐量:
3.8mg/L
最低工作压力：
11.5bar进水温度:
20℃
水回收率：
75%进水PH=7.52
RO膜设计使用年限：
3年进水水原：
自来水
RO膜设计平均表面流量强度:
22.4L/m²·h。
选用膜规格:
CPA3-8040
选用RO外壳:
80160.4
浓水侧郎格里尔指数:
FI=1.0＞0将发生结垢现象,应投加阻垢剂。
出水PH:
5.8出水电导率:
5.7us/cm
b反渗透运行参数表:
序号
段数
淡水产量
m³/h
表面流量强度
（L/m².h）
膜支数
外壳数
1
1-1
10.8
24.3
12
3
2
1-2
6.4
21.6
8
2
3
1-3
2.8
18.6
4
1
出水总阳离子含量ΣK=0.045mg-N/L
出水总阴离子盐量ΣA=0.045mg-N/L
CO2含量=6.5mg/L
c反渗透控制系统及功能:
本系统采用集中控制方式，PLC微机控制,液晶显示屏显示，设备运行、监视等常数设置等具有清晰的工艺流程画面，动态显示运行常数及水质变化情况；
1）单台设备配制工作仪表及监视仪表；
2）PLC微机全自动控制,模拟显示屏显示系统的运行工况（进、出水电导、进水温度、高压泵的开关、进水SDI值、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<0.1Mpa时，高压泵自动停止工作。
4）反渗透高压泵出口设高压传感器，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）高压泵出口设有一进口电动慢开阀,在高压泵启动时,电动慢开阀超前2秒钟启动,以防止反渗透装置的管道及膜元件受高压的瞬时冲击,而受损。
6）高压泵的启动为软启动,采用进口软启动器,有利于保护水泵,防止膜元件受高压泵启动时受瞬时高压的冲击。
7）进水、浓水、淡水阀：
主要调节RO进水量、产水量、进水压力、浓水压力及回收率。
8）电导仪及温度表：
电导仪用于监测RO进出水电导率的变化情况,温度表显示RO膜在不同温度下产水量的变化。
9）高压泵：
增压满足RO膜元件进水压力要求。
10）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泵前低压管道件。
11）产品水防爆膜,有利于保护膜元件,防止反渗透装置由于误操作而损坏
系统管道及膜元件。
12）冲洗：
系统中设置一台冲洗水泵,利用反渗透出水按设定时间（8小时一次）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。
13）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，另一作用是如中间水箱满时，可使RO停止运行，防止中间水箱溢流。
14）余氯监测：
定期对反渗透进水进行取样监测，主要用于监测RO进水余氯含量。
8.2.2清洗系统:
反渗透清洗系统由清洗水箱、清洗水泵、清洗过滤器组成,在系统中主要用于反渗装置膜元件的清洗,当反渗透装置运行流量或压力下降10%时应配套相应的药剂进行清洗,反渗透装置的清洗为分段清洗。
8.2.3中间水箱及中间水泵:
中间水箱在工艺中用于储存反渗透装置的出水,配套中间水泵提升进入后级混合离子交换器（二级除盐系统）
8.3二级除盐系统:
二级除盐系统由混合离子交换器、树脂捕捉器及循环供水泵。
8.3.1混合离子交换器:
一级RO出水还达不到设计用水标准，在后级增设混合离子交换器，进行二级脱盐，混合离子交换器中由于阳树脂及阴树脂在同一离子交换器内混合，混合离子交换器相当于无数个复床的串联运行，经混合离子交换器处理出水电导率达用水标准，混合离子交换器出水设置电导仪在线监测，在出水不合格时起报警功能，同时自动完成系统中换床工作，失效的混床投入再生,混合离子交换器在系统中设置二套,一用一备,单台混合离子交换器设置一套树脂捕捉器用于防止混合离子交换器排水帽跑树脂。
混合离子交换器内装树脂为001×7：
201×7=600:
1200。
混床设计出水电导率≤0.2us/cm，设计运行流速为20-30m/h。
选用直径：
φ1000mm，出水型式为多孔板加ABS排水帽型式。
a混合离子周期产水量:
基础条件:
混合离子交换器进水含盐量:
∑A（总阳）=∑K（总阴）=0.045mg-N/L。
阳树脂:
001×7的工作交换容量按500mg-N/L计,阴树脂201×7的工作交换容量为250mg-N/L。
阳树脂001×7装填高度为:
600mm,装填阳树脂量:
470升,阴树脂201×7装填高度为:
1200mm,装填树脂量为:
940升
反渗透出水二氧化碳含量为6.5mg/L,溶于水相当于HCO3-:
0.14mg-N/L
单台混合离子交换器设计产水量为21t/h（其中自耗水率为3%）
混合离子交换器的周期产水量:
Q=940×250÷（0.045+0.14）÷1000=1270吨
混合离子交换器的产水周期:
1270÷21=60小时
以上周期按阴树脂进行计算,混床内阳树脂产水量大于阴树脂产水量。
以上计算只限于用户提供水质及估算水质条件下的计算，若源水变化，混床周期亦相应变化。
b混合离子交换器酸碱耗量的计算:
基础条件：
阳树脂001×7再生酸耗量75kg100%HCL/m³阳树脂，30%盐酸比重1.149kg/L。
阴树脂201×7再生碱耗量70kg100%NaOH/m³阴树脂计，30%NaOH比重为1.328kg/L。
单台混床酸耗量（30%盐酸量）：
470×75÷（1000×30%）÷1.149=102升。
单台混床碱耗量（30%NaOH量）：
940×70÷（1000×30%）÷1.328=165升。
c混合离子交换器水耗量的计算:
单台混床耗水量按树脂体积的6倍计:
（470+940）×6=8.5吨
d混合离子交换器的耗气量:
基础条件:
混合离子交换器混合树脂的强度3m3/m2.min,混合时间为1-2min。
单台混合离子交换器的混合气量:
1.02×0.785×3=2.4m3/min。
单台混合离子交换器一次再生耗气量:
2.4×2=4.8m3。
压缩空气压力:
0.1-0.15MPa。
8.3.2树脂捕捉器
经混床处理后的纯水经过精度为60目丝绕管式树脂捕捉器,以去除混床中破碎的树脂颗粒,以防进入后级工艺用水，用以进一步保证出水的纯度。
8.3.3纯水箱
纯水箱用以储存水量的功能，以满足用水系统的应急供水量，设计停留时间为2小时，有效容积:
40m3。
8.3.6纯水循环泵
在工艺中主要满足后级供水的补充水及供水的压力。
选用二台，一用一备。
纯水泵供水至用水点,部分水回流至中间水箱,形成纯水箱内的水循环处理,确保供水水质的符合用水标准。
8.4酸碱再生系统
酸碱再生由酸计量箱、碱计量箱、酸贮罐、碱贮罐及酸、碱喷射器、再生泵及酸雾吸收器等组成。
在再生系统中配套一台酸雾吸收器，用于对酸贮罐及酸计量箱装卸酸
时酸雾的吸收，确保工作环境的洁净，防止周边设备的酸腐蚀。
a酸、碱计量箱选择：
酸、碱计量箱容积应为实际容积的1.2倍
单台混床一次再生酸耗量:
102升,碱耗量:
165升
酸计量箱应满足V酸=102×1.2=125L
碱计量箱应满足V碱=165×1.2=198L
实际选用酸计量箱为560×560×700VN=200L
实际选用碱计量箱为560×560×700VN=200L
b酸碱贮罐的选用:
酸碱的储备量以满足离子交换器15天耗酸碱量的要求，混合离子交换器的再生周期为60小时,则贮罐选用:
酸贮罐:
V=15×105×24÷60÷1000=0.63m3
碱贮罐:
V=15×198×24÷60÷1000=1.18m3
实际选用酸贮罐:
1m3
实际选用碱贮罐:
2m3
c酸碱喷射器及再生泵:
酸碱喷射器配套再生泵的压力水,用于混合离子交换器的再生时自吸酸及碱。
九、设备性能及供货范围
9.1原水箱:
型号:
JS-20
规格:
φ2780×3800
有效容积:
20m3
筒体厚度:
13mm
工作压力:
常压
工作温度:
4-50℃
数量：
1只
主体材质:
PE
设备净重:
600Kg
9.2原水泵
型号：
CR32-2
流量：
Q=28t/h
扬程：
H=32m
功率：
N=4.0kW
形式：
立式多级离心泵
转速：
2900rpm
材质：
上座、底座为铸铁GG20联轴器
轴、叶轮、中间腔体与水接触部分
为304不锈钢。
接口方式：
法兰连接
数量：
1台
产地：
丹麦格兰公司
9.3聚合氯化铝（PAC）加药装置
型号：
JY-02
型式:
一箱一泵型
规格:
560×560×1000
数量：
1套
加药点:
1个
产地：
本厂生产
配制：
1）机械隔膜计量泵:
型号：
X030
流量：
Q=4.72L/h
扬程：
H=0.7MPa
功率：
N=0.092kW
数量:
1台
产地：
美国帕斯菲达公司
2）溶液箱:
规格：
560×560×700
有效容积:
V=200L
材质：
PE一次成型
3）加药量确定
投加药剂:
聚合氯化铝
设计PAC加药量：
3mg/L
进水量：
28t/h
药剂浓度为:
3%
实际加药量:
3PPm×28t/h=84g/h
计量泵工作流量：
84g/h÷3%÷1000=2.8L/h
每箱药剂使用时间（天）：
200L÷2.8÷24=2.9天
9.4管式混合器:
设备型号:
YX-100
设备规格：
108×750
运行流速:
1.0m/h
混合水量:
28m3/h
设计压力:
0.6MPa
试验压力:
0.75MPa
工作温度:
4-50C
混合级数:
三级
水头损失:
0.4-0.8米
数量：
1套
材料：
SUS304不锈钢
产地：
本公司
9.5多介质过滤器:
型号：
JG-20F
容器类别：
立式圆形容器
规格：
φ2024×3880
设计压力：
0.6MPa
滤料层高：
1200mm
运行流速：
9～10m/h
产水量：
28～31m³/h
材质：
Q235-A
防腐型式：
内衬胶
衬胶牌号:
1751
衬胶厚度:
3mm
电火花测试电压:
1.0万伏
硫化方式:
蒸汽硫化
筒体厚度：
10mm
封头厚度：
12mm
垫层规格：
<由上而下排列>
粒径：
1～2mm层高H=150mm
2～4mm层高H=100mm
4～8mm层高H=100mm
8～16mm层高H=150mm
16～32mm层高H=250mm
过滤层石英砂:
规格：
0.5～1.2mm层高H=800mm
过滤层无烟煤:
规格：
0.8～1.8mm层高H=400mm
水反洗强度:
12L/m²·S
反洗水源:
利用反洗水泵供给
反洗进水管:
管径:
DN150
反洗历时：
5min
数量:
1套
产地:
本公司
设备净重:
5800Kg
运行荷重:
15500Kg
9.6活性炭过滤器:
型号：
CG-20F
容器类别：
立式圆形容器
规格：
φ2020×4340
设计压力：
0.6MPa
滤料层高：
1200mm
反洗膨胀率:
80%
运行流速：
9-12m/h
设计产水量：
28-38m³/h
数量:
1套
材质：
Q235-A
筒体厚度：
10mm
封头厚度：
12mm
垫层规格：
粒径：
1～2mmH层高=150m
2～4mmH层高=100mm
4～8mmH层高=100mm
8～16mmH层高=150mm
16～32mmH层高=250mm
<由上而下排列>
活性炭规格:
规格：
101#渗银型H层高=1200mm
水反洗强度:
7～8L/m²·S。
反洗水源:
利用反洗水泵进行反洗
反洗进水管:
DN125
反洗历时：
5min
防腐型式：
天然橡胶
衬胶牌号:
1751
衬胶厚度:
3mm
电火花测试电压:
1.0万伏
硫化方式:
蒸汽硫化
数量:
1套
产地:
本公司
设备净
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