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1、5T纯净水技术方案开封中环5T/H纯净水设备技术方案青岛宏泰兴源环保技术有限公司QingDao SourceClean Environmental Technology Co.,Ltd编制日期：2014年6月 第一章 企 业 简 介 第二章 公 司 业 绩序号用户名称产水量m3/h用途处理工艺交付时间1234567891011121314151617181920第三章 反渗透技术在脱盐领域的应用在反渗透技术出现以前，水的脱盐工艺只有从离子交换、电渗析、蒸发等这些传统技术中选择。在离子交换、电渗析、蒸发、和反渗透这四种脱盐技术中，离子交换的除盐最彻底，目前仍是纯水领域的首选终端脱盐技术；电渗析技

2、术存在诸如极化、结垢、水的回收率低和维护工作量大等固有缺陷，其应用领域正在迅速萎缩；蒸发运行操作简单，加之在除盐的同时具有消毒作用，广泛用于医药行业，也多用于实验室制水，但是蒸发技术存在腐蚀、结垢、能耗高等问题，很难用于工业用水领域；随着反渗透技术的不断完善，反渗透市场的迅速增长，反渗透已成为一项成熟的膜分离技术被人们所认可，现已广泛应用于水处理领域，如生产饮用纯净水、工业纯水、锅炉补给水、医药用水、超纯水制作、冷却塔补给水、海水淡化、苦咸水淡化及工业生活废水处理等。我国应用反渗透技术主要出于以下几个方面的考虑：1.含盐量高。这里将含盐量超过500mg/l的水源称为含盐量高的水源，这类水源分布

3、广，例如：海水、降水量贫乏地区的地下水、客流水量小的咸湖水、水流径量小的江河水。被处理水含盐量高是迫使人们应用反渗透技术的主要原因。因为离子交换技术一般只能适应含盐量不超过500mg/l的水源。在高含盐量水的脱盐方面，反渗透技术与电渗析和蒸发技术相比，具有明显的技术经济优势。2.水污染。我国水污染比较严重，主要表现在：废水排量大。经济损失严重，城市水污染造成的经济损失。河流严重污染。1/4的水体不适宜灌溉。1/3的水体威胁鱼类生存。人饮用水受到污染。水污染的主要特征之一是有机物含量增加，造成离子交换除盐系统再生困难，周期制水量减少，脱盐水质量下降。反渗透系统具有健全、有效的预处理手段，与离子交

4、换系统相比，适应能力强，这也是人们选择反渗透技术的原因之一。3.缺水。我国严重缺水，主要表现在：人均淡水资源占有量少，仅为世界平均值的1/4。年缺水584亿吨，50%以上的城市缺水。年降水量每年减少。缺水造成工业损失严重。由于缺水，人们没有含盐量相对较低的水源可用，只得使用含盐量较高的地下水、市政废水和各种工艺排放水（如循环冷却水的排放水。缺水还是导致许多水源含盐量逐年上升的原因，当含盐量上升到一定程度，超过了原有水处理系统承受极限后，不得不实施技术改造。增加反渗透装置已成为技术改造的主要内容，也是反渗透应用的重要领域。4.有些地区酸碱货源紧张，环境保护措施较严，因为反渗透脱盐无需大量酸碱，正

5、是解决酸碱问题的最佳方法。5.经济。随着反渗透技术的成熟和用户的普及，目前反渗透系统与离子交换系统相比，投资几乎接近，运行费用则明显偏低，反渗透的经济优势是人们选择它的主要原因之一。6.运行操作简单。在上述四种脱盐技术中，反渗透系统的运行操作最为简单，这使用户钟爱反渗透技术的原因。反渗透技术除在新建工程中大量应用外，还广泛用于旧的水处理系统改造，以应对水质日益恶化的水源。第四章 工程设计方案一、纯水设计条件依据1. 甲方关于水质水量的要求2. 有关给排水工程设计的标准3. 甲方提供的原水性质4. 我公司历年来从事纯水工程设计所积累的一些经验与教训。二、产水主要技术指标1.产水量及产水水质产水量

6、：5T/h产水水质：符合国家纯净水标准GB/T1723-1998，电导率30s/cm。2.原水水质：（(用户提供，见水质报告)3.系统配用总功率 8KW 常用：4.原水供水采用DN50的管径供水，压力不小于三、纯水制备工艺流程1.制水工艺图2.制水工艺路线按照水处理设计依据及甲方的要求，我公司设计制造一套每小时产2吨纯水的制水系统。由于反渗透膜使用一段时间后，出水率有所下降，所以需要考虑余量。单支4寸反渗透膜每小时产水量为吨（原水为自来水），则一级反渗透膜需要9支，由于一级反渗透产水水质大大优于要求的水质，考虑砂滤器部分产水与一级反渗透产水勾兑，勾兑后水质仍优于要求的产水水质，后由供水泵送至供

7、水点。3.制水工艺特点A、系统分手动和自动，自动化程度高，通过PLC可编程控制器控制，系统运行稳定，各分系统能互锁，各系统安全性高。B、反渗透主机核心反渗透膜采用美国进口膜，使用寿命长，出水水质好。C、反渗透主机工作或停机时，缓慢升压或降压，保证膜元件不受冲击负荷。四、制水系统各单元阐述（一）反渗透系统中的预处理1.反渗透装置对进水的质量要求各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易容盐（如氯化物）和难容盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）金属氧化物、酸碱等。在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。

8、悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降），并导致产品水质下降。为了减轻反渗透膜在使用过程中可能发生的污染、浓差极化、结垢、微生物侵蚀、水解、氧化、压力及高温变质等，保证反渗透装置长期稳定运行，根据运行经验，对反渗透装置的进水质量作了较为严格的规定。例如卷式苦咸水复合膜要求进水质量为：SDI5，浊度1NTU，游离氯l，水温45,压力，pH值211。不同的生产厂家、不同的膜材料和膜元件，对进水质量的要求有所差异。当原水水质达不到要求时，则必须对原水进行预处理。 反渗透膜的过滤与粒状滤床过滤不同，粒状滤床是全过滤方式，即过滤时原水全部通过滤层，滤层的空隙提供水流通道和储污空间。当滤

9、床失效后再用反洗的方法将截留的污物从滤层中除去，因而过滤与清洗两过程分布进行。反渗透膜过滤是横流过滤方式，即将原水中的部分水沿与膜垂直的方向透过膜，此时盐类及各种污染物被膜表面截留下来，并被沿与膜面平行方向流动的剩余的另一部分原水携带出反渗透装置，因此过滤与清洗同步进行。但这种同步清洗方式并不能完全将膜表面污染物除掉，随着时间的推移，膜表面残留的污染物逐渐增多，膜污染逐渐加重，伴随污染的发生，膜透水速度下降，水流阻力增加，脱盐效果变差。另外不可能将水中的全部污染物除去干净后再送入反渗透装置，因为从经济角度考虑不允许这样做。所以，反渗透装置在运行过程不可避免地会受到污染。认为污染并不意味放纵污染

10、而任其发展，而是要将膜的污染速度控制在一个限度内，以避免频繁清洗。控制反渗透膜污染的较好方法之一就是设计经济有效的预处理系统，使进水污染物浓度降低到一个较低水平。2.预处理工艺水源不同，预处理方法不一样。为了保证反渗透装置进水水质，必须针对不同水源，将各种水处理单元有机结合起来，形成一个技术上可行经济上合算的预处理。水处理单元主要有混凝、澄清、过滤、吸附、消毒、脱氯、软化、加酸、投加阻垢剂、微孔过滤和超滤等。3.预处理各单元设备技术要求原水箱采用PE材质,该水箱不仅要满足供给制水要求，还要满足反冲机械过滤器之用，而反洗流量为正常流量的3-4倍，虽然时间很短，但水箱必须有充足的水供反洗之用。型号

11、：PT3000L容积：3m3产地：浙江浙东容器材质：PE数量：1台 原水泵为了使制水系统长期稳定运行，泵的流量应按设计要求来选；泵的扬程应按后续设备关到损失和利用水头来确定；额定流量和扬程应落在水泵效率曲线的高效区段，且所选取的水泵在此的工作曲线应较平缓，其目的是在后续设备（如过滤器）进行正洗或排污时，不致使压力有较大波动而影响RO装置的运行。设置两台、可一用一备，但在反冲洗时，由于瞬时流量大，需同时两台泵进行反洗机械过滤器，反洗时间约为10分钟左右，反洗周期在调试或生产时再定。型号：CHL8-30产地：杭州南方泵业流量：Q6m3/h扬程：30m功率：P=数量：2台（一用一备） 石英砂过滤器它

12、的作用是滤除原水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、藻类等杂质，主要滤层采用天然石英砂，承托层为23mm天然石英砂，过滤速度为 810米/小时。当过滤器使用一段时间后，其进出口压力差增大， 此时应对过滤器进行反冲洗，故系统中采用高流速大水量对过滤器反洗，一般要清洗10分钟。故要求原水箱容量要大一些。型号：GLQ900规格：9001800过滤能力：6m3/h过滤速度：h材质：玻璃钢数量：1台精密过滤器 为保证进水要求，必须设置精密过滤器。本系统中，设置了一级精滤，滤芯微孔直径5m，防止5m以上的微粒进入反渗透膜。使用一段时间后，由于污染物质的截留，使精密过滤器进出口的压差增大，可观察进出口压力差，定期更

13、换滤芯。精滤器采用不锈钢筒体，滤芯采用熔喷式滤芯（价格低、截留效果好）。型号：CP401500规格：40”、5m产地：浙江材质：不锈钢数量：1台（内含滤芯）投药系统本系统设置两处投药装置：a. 在石英砂过滤器之前，设一套投加絮凝剂装置，其目的是使原水经絮凝后，将原水中微小的悬浮物凝聚成团状物质，便于过滤，使水质更好，最终保证进反渗透的进水污染指数不大于4。依据我们的经验，不投絮凝剂，很难满足上述要求。絮凝剂采用有机絮凝剂，一般投加量在12ppm（即一吨原水，投加12克），费用较低。b. 在精密过滤器前，设置一套投加阻垢剂系统，其目的是使膜元件不结垢，阻垢剂的药品有多种，可依据不同的原水水质来选

14、择，投加量为3克/吨，费用低，效果好。上述二系统，采用二个专用投药箱，二台高扬程计量泵将药剂直接打入管道中，在管内进行混合。（a）药箱型号：KC80L规格：80L产地：浙江浙东容器材质：PE数量：2台（b）计量泵型号：100/030流量：h扬程：70m产地：美国帕斯菲达材质：工程塑料数量：2台（二）反渗透本体系统1.反渗透脱盐的基本原理半透膜半透膜是具有选择性透过性能的薄膜。当液体或气体通过半透膜时，一些组分透过，而另外一些组分被截留。实际上半透膜对于任何组分都有透过性，只是透过的速率相差很大。在反渗透过程中，溶剂（水）的透过速率远远大于溶解在水中的溶质（盐分）。通过半透膜实现了溶剂和溶质的分

15、离，得到纯水以及浓缩的盐溶液。渗透渗透是当流体在跨越半透膜屏障时的一种自然过程。如果将一箱纯水用一张半透膜垂直分为两部分，纯水与理想半透膜的两面以相同的温度和压力接触，在这样的条件下没有跨越半透膜的水的流动产生，因为在膜两侧的化学势完全相等。如果在其中一侧加入溶解性盐，盐溶液一边的化学势降低了。纯水便会向盐溶液一侧渗透，从而产生一个渗透流，直到化学势的平衡重新建立为止（图1a）渗透压按照科学术语，在半透膜的两边存在一个“化学势”（离子或溶质分子的浓度差）的差值，通过溶液的渗透过程对化学势差进行补偿。当平衡重新建立时，在半透膜的两侧形成了一个水位差即静压差，这个压力差便是渗透压。渗透压是溶液本身

16、的性质，取决于溶液浓度，与半透膜没有关系。反渗透在图42a容器中，纯水通过半透膜流向盐水一侧，这种现象称之为渗透，直到达到新的平衡建立。这时膜两侧的静压差就是渗透压，在盐水一侧施加一个外加压力，原有的平衡会受到影响（图42b）。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使盐水中的水透过半透膜流向纯水一边。这种现象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离所需能量与盐水的浓度直接相关。因此，从盐水中反渗透出纯水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。 图2-1 反渗透原理图利用反渗透技术可以从溶液中将溶质与溶剂分开，实现溶质的浓缩与溶剂的提纯。如海水苦咸水淡化，饮用纯净水和工业纯水的制备等。反渗透

17、过程的实现必须具备两个条件：其一必须有一种高选择性和高透水性的半透膜；其二要提供足够的压力，克服溶液的渗透压。因此，质量好的半透膜和高压泵是决定反渗透性能的关键。反渗透膜的性能要求：反渗透分离过程的关键是要求反渗透膜有较高的透水速度和脱盐性能。反渗透膜多用高分子材料制成，常用于水处理的膜材料有醋酸纤维膜（CA膜）、芳香聚酰胺膜（PA膜）和复合膜（TFC膜）。由于我公司采用了美国陶氏公司的芳香聚酰胺复合膜。该膜具有独特的化学结构，将透水性与脱盐率实现了最佳组合，单支4寸膜组件的最低脱盐率可达到%以上，透水量达d。2.反渗透主机系统反渗透本体系统包括下列单元设备：高压泵、反渗透本体装置、清洗和冲洗

18、系统。设计时，技术方面既要保证淡水的数量和质量，又要降低能耗和减少清洗频率；经济方面应考虑投资和运行成本。对于某一具体用户，应考虑RO装置的总容量、分组情况、排列方式（分级或分段）、回收率、水源情况、出水水质要求、膜元件种类、平均水通量、横向速度和膜元件结构等。高压泵高压泵提供反渗透所需动力，其流量和扬程应按RO设计专用计算软件确定。反渗透装置的出水与水温关系较大，当RO进水无温度调节措施时，需要在低温季节提高运行压力，以你补水温较低带来的产水量降低。高压泵是反渗透装置最主要的一台设备，它的性能好坏直接影响反渗透脱盐的效果和经济性，应选择性能稳定、效率高、噪声小、不易磨损的高压泵。高压泵一般采

19、用丹麦进口的立式多级不锈钢泵，该泵具有密封好，噪音低，工作稳定可靠，故障率低。为了保护高压泵，其出水应安装止回阀、高低压保护开关。大型反渗透装置的启动和停车瞬间，往往会对整个系统（包括供电系统）和管网（指直接从管网上取水时）造成大的冲击。为了解决这一问题，最好增设高压泵变频装置，以保证装置开、停过程中的平缓过渡，使反渗透装置能够根据淡水需求量随时灵活调节生产能力。倘若不具备变频装置，则在高压泵出口设置电动慢启电动阀，由PLC控制。型号：CR3-25流量：h扬程：155m功率： W材质：不锈钢产地：丹麦格兰富数量：1台反渗透本体装置反渗透本体装置是反渗透系统中的主导设备，应熟悉掌握膜制造商提供的

20、膜元件性能和使用条件，按设计原则或设计软件进行设计，优化膜元件串连个数和压力容器的组合方式。a.膜材料的选择根据不同地区的水质情况，应选择不同性能的膜。对于难处理的地表水或者废水优先选择抗污染膜或CA膜，而少用常规PA膜。b.推动压力的选择生产厂商按膜出厂时的检测压力，将膜划分为超低压膜（ MPa）、低压膜 MPa)和中压膜 MPa)。实际使用时，检测压力可作为选择反渗透装置推动力的依据，但由于各用户的水源含盐量、水温、膜元件的组合方式和水的回收率等不同，实际推动力不同，也不等于检测压力。超低压膜和低压膜一般为芳香聚酰胺复合模，因所需推动力较低，降低了水泵、压力容器、管道和阀门等耐压要求，同是

21、降低了水泵功率，减少了制水成本。在相同的推动力和产水量下，膜元件数量可减少，所以目前膜发展的一个重要方向是开发推动压力低的膜。中压膜一般为CA膜，它更适用于水中污染物较多的场合。c.水通量的选择单个膜元件的淡水流量为其有效膜面积与水通量乘积。膜的污染速度随水通量递增，水通量增加，亦既垂直透过膜的淡水量增加，进水中的盐类、表面活性剂、有机物、微生物等污染物被截留在浓水侧膜表面附近的量增加，因而膜污染速度加快。所以，膜厂商在设计时则对其规定了膜元件的水通量。d.横向流速的选取进入反渗透装置中的水流一分为二：垂直膜表面的透过水流和平行膜表面的浓水水流，后者的水流速度称横向流速。为了控制反渗透系统中污

22、染速度，选择最佳横向流速同选择水通量一样重要。进水和其产生的浓水在膜表面的横向流速越高，膜污染速度越慢。因为进水和浓水穿过“进水/浓水”隔网时，高的横向流速可强化湍流程度，从而减少颗粒物质在膜表面上的沉积以及在隔网空隙处的堆积。此外,高的横向流速也提高了膜表面上的高浓度盐分向主体溶液中的扩散速度，从而降低了膜表面盐的浓度。e.膜元件的选择应根据用户对淡水水质的要求，选择脱盐率合适的膜元件。选择膜元件时，还应注意膜的面积，因为有些膜元件，尽管外形尺寸相同，但内装的膜面积不一样。目前比较典型的4in膜元件。膜元件的水流通道示意图如下：水流通道示意图从换膜和备件的通用角度上考虑，同一用户应尽可能选择

23、同一规格的膜元件。f.配水管道对于大中型RO装置，一般依据中阻力配水原则，合理选择进水干管和支管的管径和壁厚，让每只压力容器的进水压力相近，实现配水均匀。产水支管和干管的水流速度宜取较低值，以尽量稳定产水系统的水流状态。若流速过高，则在停运RO装置时，产品水系统会产生轻微水击现象，不利于RO膜的背压稳定，易破坏膜元件。（a）膜元件型号：BW30-4040/CPA-2规格：4寸产水量：h脱盐率：回收率：70%产地：美国数量：9支（b）膜壳型号：FS19-011规格：4寸，3芯装材质：不锈钢产地：浙江数量：3支清洗系统即使反渗透预处理系统的设计和运行附和规范，膜仍然避免不了污染，一般半年或一年需要

24、清洗一次反渗透装置。所以，反渗透系统设计时应考虑设计一套专用清洗系统。在什么情况下进行清洗及用何种药剂、清洗时间等，说明书有详细规定（含对膜进行灭菌的药剂），确保膜元件的正常运行。清洗系统一般由清洗泵、药剂配置箱、5um保安过滤器、相关管道阀门和控制仪表等组成。（a）清洗箱型号：PT500L容积：产地：浙江中东容器材质：PE数量：1台（b）清洗泵型号：CDLF4-20产地：杭州南方泵业流量：Q3m3/h扬程：17m功率：P=数量：1台仪表为了使RO装置能够安全经济运行和运行监督，帮助我们及时发现存在的问题及故障，应装设必需的仪表和控制设备。a.压力表反渗透装置淡水水质、水量和膜的压密化与运行压

25、力有关，所以应安装进水压力表、各段出水压力表和排水压力表及差压表，用于监控运行压力和计算各段压降；保安过滤器进出口应安装压力开关或压差表，以便了解滤芯堵塞情况；高压泵出口应安装压力表，进出口应安装压力开关，以便进水压力偏低时报警停泵或出口压力偏高且持续有一定时间仍不回复正常时报警停泵。各加药泵出口就地压力指示。b.流量表每段应安装淡水流量表和浓水排水流量表，监督和控制淡水流量和浓水排放量的变化，严防浓水断流的现象的发生。淡水流量表和浓水排水流量表应具有指示、累计和记录功能。通过对流量记录的查询，可以了解流量衰减趋势，通过对产水量数据进行“标准化”换算，用以评价系统运行情况，诊断系统故障，决定是

26、否需要清洗。根据各段淡水流量和排水流量可以计算各段的进水流量、回收率和整个RO系统回收率。c.电导率表安装进水和淡水电导率表，且应具有指示、记录和报警功能，当电导率异常时可以排放不合格淡水，保护下游设备。有进水和淡水电导率可计算RO系统脱盐滤。d.温度表因淡水产量与温度有关，应安装进水温度表，大型反渗透系统还要求能自动记录温度；为了防止水温过高损坏反渗透膜，对有进水加热器的反渗透系统应安装温度超温报警、超温水自动排放和自动停运反渗透装置的设备。e.液位计各药液箱、水箱应设液位计，并设低液位报警和相应的泵联锁。（三）电控系统1.概述整个制水系统由PLC（可编程控制器）控制，监视电动阀工作状态与各

27、种泵的启停，完成自动操作和手动操作程序控制；PLC采用西门子公司的S7系列小型PLC。拖动系统按三相五线制设计，主回路三相380V交流、接零、保护接地，控制回路为220V交流。（PLC）控制器的输入为24V直流电源，输出为220V交流电源。控制系统PLC选用日本欧姆龙系列PLC，扩展DI/DO、AI/AO等，这种小型PLC具有使用方便、性能稳定、扩展容易，很适合在这种水处理的单机设备中应用。在PLC的硬件和软件设计方面，注重系统的稳定性和可靠性。在这方面我们有大量的工程经验，也解决过许多工程应用难题。在系统的软件设计时，充分注意防误操作，当发现系统可检测到误操作时，系统会给出警告提示，并拒绝执

28、行错误的操作，使设备具有较好的防误操性能。3.控制柜面板紧急停车按钮：当发生紧急情况或严重故障时，可直接按下紧急停车按钮。向右旋转可使其复位弹出。锁开关：PLC控制回路的供电电源锁开关，向右旋转钥匙锁即可接通锁开关，当锁开关处于接通位置时，钥匙是不能被拔出。故障指示灯：故障指示采用的是闪光蜂鸣器，当设备出现PLC可检测出的故障时，闪光蜂鸣器会发出闪光和鸣叫，以提醒操作者注意。警告指示灯：当控制系统处于执行延时或可恢复故障时，警告指示灯会闪亮。电源指示灯：当此灯点亮时，表示PLC控制回路的光源已接通。此灯不点亮时，并不表示控制柜中拖动部分的电源被切断，检修时应将控制柜中的主电源开关（S）切断。运

29、行/停止选择开关：当此开关指向运行位置时，控制程序进入运行状态，并可执行操作规程者给出的操作命令。当此开关指向停止位置时，控制程序进入停车模式，当停车操作后（约20秒），可关闭PLC控制系统的电源。手动/自动选择开关：此开并的功能是选择控制程序进入手动或自动操作模式。注意在操作此开关时，一定要使运行/停止选择开关处于停止位置，以免出现误操作。受控设备的启动按钮/停止开关和指示灯：当受控设备运行时，响应的指示灯会被点亮（当选择开关指向手动位置时，运行/停止开关指向运行时），当受控设备的开关启动秒后（这里延时的作用是为进一步提高干扰能力），既可启动相应的设备，并点亮响应的指示灯。当受控设备的开关停

30、止秒后，既可停止相应的设备，并熄灭响应的指示灯。这些当受控设备，是指当受控的泵、阀等。液位1指示：当液位1低于最低限位时，此指示被点亮，同时停止高压泵和RO泵运行，在自动运行状态时，当液位恢复（高于最低限位）10秒后，高压泵和RO泵会自行启动。压力低指示：当RO管段的压力低于设定值时，此指示灯会被点亮。当RO泵启动10秒之后，压力低指示被点亮10秒之后，则会给出故障指示，同时停高压泵，要解除故障指示只能执行停机操作。压力高指示：当高压泵管段的压力设定值过高时，此指示会被点亮。当高压泵工作时，高压指示被点亮10秒之后，则会给出故障指示，同时停高压泵，要解除故障指示只能执行停机操作规程。电动阀指示：当电动阀处于开启状态时，此指示灯被点亮，当高压泵正常工作时，此指示熄灭同时电动阀关闭。其它应用的器件电机的拖动采用三单元方式（空气断路器+接触器+热继电器），这些元器件通常采用知名品牌的产品（Schneider或Siemens），以保证系统的可靠性和稳定性。（四）储水及供水系统1.水箱：水箱内设置液位开关，与变频泵和RO水泵连锁。2.变频供水：向用水点供水，选用纯水供水泵，并且采用变频器控制，利用压力变送器