20 m3h双级纯净水系统项目方案二级反渗透法.docx
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20m3h双级纯净水系统项目方案二级反渗透法
2.0m3/h双级纯净水系统
(二级反渗透法)
项目方案
1.0设计基础
1.1本工艺所涉及的流程及设备是为了满足如下要求:
1.1.1原水水质:
地下深井水。
1.1.2产水用途:
工艺用水。
1.1.3系统出力:
2.0m3/h(产水量以25℃水温为基准)。
1.1.4出水水质:
终端出水电导率:
≤5µs/cm
CL-≤3mg/l
1.2系统流程配置:
原水 原水箱原水泵多介质过滤器 阻垢加药装置
保安过滤器(5μm)一级高压泵一级反渗透装置
二级高压泵二级反渗透装置终端水箱+清洗系统
2.0流程说明
2.1原水预处理部分:
2.1.1原水预处理的目的是解决如下问题:
⑴防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵;
⑵防止有机物质污堵;
⑶防止微生物污堵;
⑷防止膜面结垢(包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化物等);
⑸防止氧化性物质对膜的氧化破坏;
⑹保持反渗透装置产水量稳定;
⑺保证反渗透装置稳定运行及延长使用寿命。
根据反渗透系统进水要求:
⑴供水污染指数SDI≤5;
⑵供水余氧ppm<0.1;
⑶供水浊度<1NTU;
⑷浓水Langelier饱和指数LSI<0.5;
⑸供水水温适宜范围5~35℃
⑹COD(Mn)≤1.5mg/L;
外网来水由原水泵增压后进多介质过滤器,除去水中的颗粒状杂质和能形成沉淀的其他物质;另有计量泵加阻垢剂系统,对原水做进一步处理。
出水经5μm的保安过滤器后贮于预处理水箱,保安过滤可去除粒度大于5μm粒度的颗粒杂质。
2.2反渗透脱盐部分:
经预处理系统处理过的水由一级高压泵增压后进入第一级反渗透装置,可去除97%以上水中导电离子及有机物、细菌等杂质,其产水贮于中间水箱。
再由二级高压泵增压后进入第二级反渗透装置,进一步去除水中离子和其它杂质,二级反渗透产水贮于终端水箱。
反渗透装置配清洗装置一套,当元件膜面受给水污染时,可对反渗透装置进行化学清洗。
同时,为防止膜面污物的积累,装置采用PLC程序控制,每隔2小时自动对膜表面冲洗2分钟,此时浓水冲洗电磁阀打开,可以有效防止膜面污染,延长其化学清洗周期和膜使用寿命。
2.3定义:
2.3.1反渗透(RO):
是一种借助于选择透过性膜(半透膜)的功能,以压力作为推动力的膜分离技术,一种水净化的膜分离技术;
2.3.2反渗透元件:
是一种能使反渗透膜技术付诸于实际应用的最小基本单元膜组件;
2.3.3原水:
预处理的进水(如地表、地下或市政市水);
2.3.4RO进水:
经预处理后,进入反渗透系统的水;
2.3.5RO产水:
反渗透系统中透过反渗透膜而被收集的那部分纯水;
2.3.6RO浓水:
未透过反渗透膜的那部分浓缩水,也叫浓盐水;
2.3.7盐透过率:
产水的含盐量(浓度)与进水的含盐量(浓度)比率,通常以百分率表示;
2.3.8回收率:
产水流量与进水流量的比率;
2.3.9胶体:
粒径<1μm的水中的分散物质;
2.3.10电导率:
在一定温度下,1cm3水溶液中,两极片相距1cm测得的电导值,表征水的无机盐纯度;
2.3.11污染指数(SDI):
一种表示溶液中胶体、微粒等杂质对RO膜污染堵塞程度的一种指数。
2.3.12浊度(Turbidity)
浊度是利用水的透明程度来判定给水所引起(膜)污染的可能性的综合指标。
该指标一般使用浊度计通过水中的杂质所散射的光的程度来测定。
国际上浊度的通用度量单位用NTU来表示,也可以使用其它相对性度量单位,比如在我国通常用“度”来表征浊度指标。
2.3.14Z电位(Zetapotential)
水中以有机污染物为主要成份的悬浮物显著特征是其外部常带有负电荷,并且由于这类物质相互排斥,故此其分散地存在于水中。
但是它们在进入反渗透系统被浓缩的时候,可能会凝聚成较大的胶状体,这些胶状体颗粒一旦超过其在水中分散的限度时,便会沉淀下来对反渗透膜形成污染。
Z电位是表示所有分散在水中悬浮物所带电荷总倾向的数值:
当原水的Z电位为负值时,则意味带负电荷的悬浮物成份分散在水中的可能性很大,在此条件下,简单的过滤工艺很难将给水中的悬浮物祛除;当Z电位为零,则意味着水中的悬浮物成份基本上不再带有相互的电荷,在此种条件下,水中的悬浮物在混凝过程中很容易形成较大的凝聚体而沉淀或被分离出来。
2.3.15SCD(游动电流测试/Streamingcurrentdetector)
SCD也多用于在投放絮凝剂的原水预处理过程中,它是能在线监测混凝效果的唯-手段。
在地表水中,往往存在着许多带负电荷几乎不沉降的悬浮物,正是这些带负电荷的悬浮物在SCD的取样室内的两个电极之间的定向移动便形成了微观上的游动电流。
用来测定这种电流强度的仪器就是SCD。
如果水中的悬浮物所带电荷能被絮凝剂所中和,就会使包围这些悬浮物的自由离子数目减少,此时通过SCD测试槽的电流就会相对较低,也就是说,SCD电流的大小反映了系统经过混凝后仍留在水中的正(或负)离子的净余量。
很显然,为保障反渗透系统安全运行,在有投放絮凝剂工艺环节的R/O预处理系统运行时,SCD的在线监测比较重要。
2.4系统对外界要求:
2.4.1进水流量:
运行用水≥5.5m3/h;
2.4.2反冲用水:
约5.0m3/h(约15分钟左右);
2.4.3电源条件:
380V/3ph/50Hz;220V/1ph/50Hz;共计20KW
2.5系统运行、控制方式
全套水处理设备为全自动运行控制,其中反渗透装置为自动运行控制,具体情况如下:
1、全套水站配有相应的流量计和压力表,能在线显示工作水量和水压。
2、多介质过滤器、配有一套全自动操作阀组,运行及反冲均自动进行。
4、加药装置为半自动,需人工配制加药浓度。
其工作随主机同时自动进行。
3、一级反渗透和二级反渗透产水口都设有压力开关,当产水压力过高时,停止相应的设备(以保护本系统),并报警给出指示。
4、为防止膜面污物的积累,装置采用PLC程序控制,每工作2小时自动对膜表面进行物理冲洗2分钟,有效防止膜面污染,延长其化学清洗周期和使用寿命。
5、反渗透进出水设电导率仪,能在线监测产品水质情况。
6、原水箱配有浮球阀和液位控制器;当水位到高位点时,自动停止补水;当水位降至低位点时,自动停原水泵和其它所有设备,整个系统停止工作;当水位过高或过低时,自动停止相应的设备(以保护本系统),并报警给出指示。
7、终端水箱配液位控制器,当水位到高位点时,自动停二级高压泵和其它所有设备,整个系统停止工作;此时系统处于待命状态。
当水位降至低位点时,自动运行本系统,至高水位止。
8、反渗透系统的清洗
反渗透系统最终是需要进行清洗的,在你的RO系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行常规保养时,建议你清洗RO系统。
当出现下列污染特征(标准化后产水量下降10~15%,标准化后产水水质下降10~15%,或者给水与浓水间的压降增加10~15%)时,表明你的RO系统需要清洗了。
由于RO系统出现污垢而需要清洗的频率随地点的不同而不同,一般习惯上可接受的清洗频率是3~12个月一次。
如果每个月你不得不清洗一次以上,你就应该改善RO的预处理系统,调整RO系统的运行参数,如果每1~3个月需要清洗一次,则需要在提高当前设备的运行水平上做工作,但是否需要改进预处理系统较难判断。
在RO设计中通常会忽视使用RO产品水冲洗系统中的污垢,采用该法可减少RO的清洗次数。
在设备停运期间用产品水浸泡RO膜组件有助于溶解垢和松散沉积物,因此降低化学清洗频度。
2.6单项设备说明
(1)原水箱
外网来水进入原水箱中,该水箱配液位控制器,与原水泵和高压泵联锁。
设置原水箱有利于外网供水的稳定和本系统运行的稳定(如原水泵、高压泵、反渗透膜的保护等)。
(2)原水泵
原水增压泵根据4.5m3/h预处理产水量计算,原水泵流量为6.0m3/h,扬程32m,功率2.2kw。
以确保反冲洗时的反冲效果。
该泵泵体为不锈钢材质,具有性能稳定,体积小,高效率,低噪音等特点。
(3)多介质过滤器
源水中常含有颗粒很细的尘土、腐殖质、淀粉、纤维素以及菌、藻等微生物及有机物。
这些杂质与水形成溶胶状态的胶体微粒,应通过砂滤和炭滤预过滤除去这些颗粒和有机物。
该滤器中所用的滤料多采用大颗粒石英砂和优质无烟煤,把源水中的絮状杂质(主要为有机物腐殖质的粘土类无机化合物)和有机物去除,通过多介质过滤器处理后,出水的浊度<1.0FTU。
本系统配置直径600mm的玻璃钢过滤器。
过滤器内填精制的、具有良好级的石英砂及优质的无烟煤,滤层高度1300mm,在正常工作情况时,产水量为7.5m3/h,出水水质SDI≤5。
反洗周期参数设置,一般为一天一次,具体视原水浊度而定。
当累计运行到设定时间时进行滤器反洗、正洗工艺过程,将滤层中的杂质冲出,松动滤层。
反洗水强度应使滤层膨胀15~25%。
反洗时若能送入压缩空气,曝气擦洗滤料,其强度约为18~25升/秒·米2,则效果更佳。
(4)计量泵
为有效阻止反渗透膜面结垢,特在反渗透进水前采用计量加药装置。
本系统配置一台美国米顿罗LMIP036-391TI型计量泵,和100L加药箱一个。
(5)反渗透部分
本系统设置了二级反渗透脱盐装置,第一级反渗透装置产水量:
3.0m3/h,第二级反渗透产水量:
2.0m3/h。
(6)保安过滤器
为防止水中细微颗粒进入高压泵的RO膜组件,特设置精密过滤器(5µm)。
配置一台304不锈钢精密过滤器,滤器内装5支1.0米5μm精度的PP喷熔材质滤芯,产水量6.0m3/h。
在正常工作条件下,滤器可维持6个月左右,当滤器进出口压差在0.5kg/cm2时需更换滤器,滤器结构满足快速更换滤芯的要求。
(7)一级高压泵
一级高压泵根据3.0m3/h一级RO系统产水量计算,在25℃时RO装置进水量为5.5m3/h,操作压力为1.0MPa,选用CDL8-120型立式多级高压泵,流量为7.0m3/h,扬程120m,功率4.0kw。
该泵为不锈钢结构,具有性能稳定,体积小,高效率,低噪声等特点。
(8)一级反渗透装置
一级反渗透装置是该项目的预脱盐的心脏部分,经反渗透处理的水,能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌。
设计的合理与否直接关系到项目投资费用,整个系统运行经济效益,使用寿命,操作可靠简便性。
压力膜管选用不锈钢材质管壳。
(9)RO清洗箱
清洗箱的大小要求能容纳从软管、管道和压力容器中排出的水;该清洗箱应设计成能100%排空;容易添加和混合清洗药品;在RO清洗泵出口设计有再循环管,有透气孔,溢流管和一根位于底部附近的回流管,从而可保证在使用表面活性剂时不易生成泡沫。
(10)RO清洗泵
在设计清洗泵时应考虑可提供适当的横向流速以利于将膜清洗干净。
对8英寸膜元件来说,清洗液速度应控制在30至40gpm;对于4英寸膜元件来说,流速应控制在8至10gpm。
在清洗过程中,建议最大压力为60psi,以使清洗时产水量最小,并减少污染物再次沉积到膜的表面的可能性。
(11)RO清洗用保安过滤器
通常采用孔径为5至10微米的过滤器以除去清洗出来的污垢。
*反渗透装置工艺设计
一级反渗透装置在进水温度为25℃时产水量3.0m3/h,反渗透装置需配置ESPA-4040型膜元件9支,组装在3根4040-3膜壳内。
当一级反渗透进水量为5.5m3/h,水温25℃,TDS为150mg/l左右进水压力为1.0MPa时,每套反渗透装置的水回收率70%,产水量为3.0m3/h,脱盐率99%,浓水排放量约1.9m3/h。
*辅助配置
反渗透浓水侧配置自动控制的电磁阀门,在反渗透运行前和运行中进行低压物理冲洗。
清洗膜表面的污染物及附着物。
反渗透装置设在线监测装置,显示运行工况的压降、产水量、电导率等重要参数。
系统设置高,低压保护开关,保证反渗透系统自动或手动安全可靠运行。
(9)一级反渗透装置清洗
无论预处理过程多么完善,在长期运行过程中,反渗透膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物。
从而使装置的性能(产水量和脱盐率)下降,组件进、出口压差升高。
为此,除日常启停装置前,除进行低压冲洗外,还需进行定期化学清洗,有时还需进行无菌处理。
本系统配置的清洗装置,当组件膜面受给水污染时,可对反渗透装置进行化学清洗。
同时,为防止膜面污物的积累,装置采用PLC程控,每隔2小时自动对膜表面冲洗2分钟,可以有效防止膜面污染,延长其化学清洗周期和膜使用寿命。
本系统配置一套化学清洗装置。
(13)二级高压泵
二级高压泵根据2.0m3/h二级RO系统产水量计算,在25℃时二级反渗透组件进水量为3.6m3/h,操作压力为1.5MPa,选用CDL4-160型立式多级高压泵,流量为4m3/h,扬程120m,功率3.0kw。
该泵为不锈钢结构,具有性能稳定,体积小,高效率,低噪声等特点。
(14)二级反渗透装置
同一级装置。
(15)终端水箱
二级反渗透产水送入2.0m3PE材质的水箱,该水箱设置了液位计,能监测液位和控制泵的联锁。
3.0系统配置表
水处理有限公司
工程设备概算表
2m3/h二级反渗透
序号
设备名称,型号及规格
单位
数量
材质
制造商
一、预处理系统
1
原水箱2M3
个
1
PE
2
原水泵Q=7.0m3/hH=32mN=2.2KW
台
2
铸铁
上海
3
全自动多介质过滤器D600×H1800
台
1
玻璃钢
4
计量泵LM1P036-391
台
1
SEKO
5
计量箱100L
个
1
PE
二、反渗透系统
1
精滤器(5芯)D200×H1200
台
1
不锈钢
郑州
PP熔喷滤芯40英寸5um
支
5
聚炳烯
2
一级高压泵CDL8-120
台
1
不锈钢
南方
Q=7.0m3/hH=120m380V4.0KW
膜外壳4040-3
根
2
不锈钢
膜元件
支
10
复合膜
美国海德能
仪表电器柜(含泵控及程控)
台
1
组合件
郑州
管阀件
套
1
3
二级高压泵CDL4-160/16
台
1
不锈钢
南方
Q=4.0m3/hH=120m380V3.0KW
膜外壳4040-3
根
2
不锈钢
膜元件
支
6
复合膜
美国海德能
管阀件
套
1
U-PVC
4
浓水调节回阀
个
1
不锈钢
系统冲洗电磁阀DN25(常闭)
个
2
无铅黄铜
系统回收止回阀
个
1
U-PVC
6
电控柜
个
1
郑州
7
机架(1,2级合并)
套
1
不锈钢
8
终端水箱2M3
个
1
PE
郑州
三、仪表
A、成份分析仪表
1
一级反渗透进出水电导率仪(DDG-403B)
套
2
单片机上海
2
二级反渗透出水电导率仪(DDG-403B)
套
1
单片机上海
3
液位计(3点)
个
3
浙江
B、压力仪表
1
一级反渗透压力表0~10Kgf/cm2
块
3
国产
一级反渗透压力表0~25Kgf/cm2
块
3
国产
2
二级反渗透压力表0~25Kgf/cm2
块
3
国产
二级反渗透压力表0~10Kgf/cm2
块
2
国产
一级高压泵高低压保护开关JC-230
台
2
韩国3S
二级高压泵高低压保护开关JC-206
台
1
韩国3S
C、流量仪表
1
一级反渗透流量计
只
2
30GPM
2
二级反渗透流量计
只
2
20GPM
总价
配套清洗装置含精密过滤器、清洗泵、清洗水箱电控、机架。
4.0主要工艺设备规范
4.1原水箱
型式:
垂直圆筒
数量:
1台
容积:
2.0m3
尺寸:
Φ1330×H1870mm
材料:
PE
4.2原水泵
型号:
KDL40-160
数量:
1台
流量:
6.0m3/h
扬程:
32m
材质:
碳钢
电源条件:
380V/50Hz
电机功率:
2.2kw
制造商:
上海虹桥
4.3多介质过滤器
型式:
垂直圆筒
出力:
7.5m3/h
数量:
1台
尺寸:
Φ600×H1900mm
最大工作压力:
0.6MPa
填料:
精制石英砂、优质无烟煤
本体材质:
玻璃钢
操作方式:
配UPVC材质手动操作阀组
4.4加药泵
型式:
LMIP036-391TI
出力:
1.6L/h
数量:
1台
最大工作压力:
0.6MPa
4.5精密过滤器
型式:
垂直圆筒
数量:
1台
出力:
6.0m3/h
尺寸:
Φ200×H1200mm
滤芯材质:
PP喷熔(5μm)
滤芯数量:
1.0米滤芯5支
本体材质:
不锈钢
4.6一级高压泵
型号:
CDL8-120
数量:
1台
流量:
7.0m3/h
扬程:
120m
材质:
不锈钢
电源条件:
380V/3ph/50Hz
电机功率:
4.0kw
制造商:
南方
4.7一级反渗透装置
设备数量:
1套
产水量:
3.0m3/h(以20℃水温为基准)
回收率:
70%
组件数量:
10根
膜元件
(1)型号:
(2)脱盐率:
99.2%
(3)材料:
复合膜
(4)膜元件总数量:
10支
配套压力容器
(1)数量:
2根
(2)规格:
4040-5
(3)材料:
不锈钢
4.8二级高压泵
型号:
CDL4-160
数量:
1台
流量:
4m3/h
扬程:
120m
材料:
不锈钢
电源条件:
380V/3ph/50Hz
电机功率:
3.0kw
制造商:
南方
4.10二级反渗透装置
设备数量:
1套
产水量:
2.0m3/h(以20℃水温为基准)
回收率:
90%
出水水质:
电导率≤10μS/cm
组件数量:
1根
膜元件
(1)型号:
(2)脱盐率:
99.2%
(3)材料:
芳香族聚酰胺复合膜
(4)膜元件总数量:
6支
(5)制造商:
配套压力容器
(1)数量:
2根
(2)规格:
4040-3
(3)材料:
不锈钢
4.11终端水箱
型式:
垂直圆筒
数量:
1台
容积:
2.0m3
尺寸:
Φ1280×H1680mm
材料:
不锈钢
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