每小时60立方米反渗透装置改造方案学士学位论文.docx

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每小时60立方米反渗透装置改造方案学士学位论文

60m3/h反渗透装置

改

造

方

案

有限公司

2009年4月

一、概述

根据用户的要求，改造方案将由三个部分组成：

1、在现有系统中增加一台换热器（换热器安装置见现场，管线接入位置为中间水泵和石英砂过滤器之间）。

2、在活性炭过滤器后再增加一套5u保安过滤器、高压水泵、反渗透膜组及与之相配套的电气、仪表设备。

3、将现有的加药装置（杀菌剂、还原剂、阻垢剂）及膜清洗系统适当优化。

二、设计制造标准

1、进口设备的制造工艺和材料符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相当标准。

2、国产设备的制造和材料符合下列标准、规范、规定的最新版本要求。

JB2932-1999《水处理设备制造技术条件》

ZBJ98003-87《水处理设备油漆、包装技术条件》

JB2880《钢制焊接常压容器技术条件》

ZBJ98004-87《水处理设备原材料入厂检验》

HGJ32-90《橡胶衬里化工设备》

GB5575-85《化工设备衬里用未硫化橡胶板》

CD130A15-85《橡胶衬里设备设计技术规范》

CD130A16-85《橡胶衬里设备技术条件》

DL/J5086-1996《火力发电厂化学处理设计技术规范》

3、对外接口法兰符合下列标准、规范、规定的最新版本要求

GB9119-88《钢制管、法兰盖、垫片》

GB9114-88《法兰》

JB/T74-94《管路法兰技术条件》

JB/T74-94《管路法兰类型》

JB/T87-94《管法兰用石棉、橡胶垫片》

4、联接管阀件符合下列标准、规范、规定的最新版本要求

GB2270-80《不锈钢无缝钢管》

GB8163-80《输送流体用无缝钢管》

GB12339-89《通用阀门隔膜阀》

5、系统验收符合下列标准、规范、规定的最新版本要求

GB12145-89《水、汽质量标准》

DL543-94《电厂用水处理设备质量验收标准》

三、系统水量分配

项目

类别

产水水量

水利用率

备注

混床

60m3/h

95%

一级RO

60m3/h

75%

预处理

80m3/h

100%

预处理系统反洗水采用一级RO浓水，设置浓水回收池。

四、改造原则

◆优化工艺设计，使系统设备经济、合理、安全、可靠。

◆选用新颖材料和配件，单体设备结构先进、合理。

◆操作维护方便，减少劳动强度。

◆设备布局合理美观。

◆设备选型留有合理的设计余量，确保整个系统运行安全、可靠，延长设备使用寿命。

◆采用合理工艺和流程，降低运行费用。

五、RO装置性能要求

（一）、产水量：

≥60m3/h（水温20℃）

（二）、水回收率：

≥75%

（三）、初期一年内脱盐率：

≥98%

（四）、三年内脱盐率：

≥96%

（五）、膜的使用寿命及使用性能保证：

≥3年

六、工艺流程

原水

↓←混凝剂投加装置

增压泵

↓

板式换热器←蒸汽或热水

↓←阻垢剂投加装置

反洗排水←多介质过滤器←反洗水

↓

活性炭过滤器

↓

5U保安滤器

↓

一级高压泵

↓

浓水排放或回用←一级反渗透装置←清洗装置

↓

再生配液及清洗←再生清洗泵←除盐水箱

↓

除盐水泵→用水点

七、工艺介绍

7.1、原水预处理部分

由于用户未提供原水水质报告，反渗透膜元件的进水指标必须符合如下要求：

项目

单位

指标

浊度

度

<0.5

色度

度

清

污染密度指数SDI

＜4

进水PH值

2-11

进水温度

℃

＜45

化学耗氧量

以O2mg氧/L

＜1

游离氯

mg/L

＜0.1

铁

mg/L

＜0.3

锰

mg/L

＜0.1

沉淀离子（SiO2、Ba等）

浓水不发生沉淀

朗格利尔指数（不加阻垢剂）

负数

为确保反渗透装置的运行安全稳定和正常的使用寿命，防止胶体有机物、微生物、悬浮固体微粒及钙镁等微溶盐等在膜面结垢堵塞，必须采取必要的预处理设备，在原水进入RO装置前除去，预处理具体措施如下：

7.1.1、原水箱及增压泵（业主自备）

7.1.2、加药装置

利用原有设施

7.1.3、砂过滤器

根据贵方要求，利用原有砂过滤器及活性炭过滤器的期

出水水质达到如下水质指标：

浊度<1mg/L;15minSDI值<4

7.2、一级RO除盐部分

本系统主要由高压泵及反渗透装置组成，系统产水量60m3/h,数量1套,水利用率75%，系统脱盐≥97%。

7.2.1板式换热器

反渗透膜元件产水量受温度影响较大，一般温度每增减1℃，产水量约上升或下降2.5-3%,为确保冬季低水温时RO装置的正常产水量，工艺中设计采用1台无锡产不锈钢板式换热器，温升5-20℃，换热水量：

90m3/h。

7.2.2、5um保安过滤器

利用具有变纤径滤层梯度结构的超细纤维熔喷纺棉滤芯进一步截留前级水中逃逸的微细颗粒。

保安过滤器的作用是截留预处理产水带来的大于5um的颗粒杂质，以防止其进入反渗透装置。

这种颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐的情况，同时划伤高压泵的叶轮，导致高压泵的损坏。

过滤器中的滤元为更换卡式滤棒。

当过滤器进出口压差大于设定的值（通常为0.17～0.2MPa）时，应当更换。

保安过滤器采用耐腐蚀的304不锈钢材质。

滤棒是由聚丙烯喷熔制成，其特点：

◆梯度变纤结构；

◆过滤能进入深处，形成深层过滤；

◆纳污量大、寿命长（正常运行可维持6个月以上）；

◆便于快速更换。

设计采用1台Ф800过滤器，设备内装3支1028mm、精度为5umPP熔喷纺棉滤芯。

处理水量80～90m3/h

7.2.3、高压泵

提供反渗透装置正常工作所需水量和压力，一级RO装置设计采用丹麦格兰富公司生产的立式多级离心泵，型号为CRNEX90-6，流量：

90m3/h;扬程:

130m，数量：

1台，材质:

不锈钢，功率N=45KW。

7.2.4、反渗透装置

反渗透膜元件通过以压力为推动力，进行膜分离除盐，同时可除去水中溶解性有机物、细菌、热源、病毒等。

反渗透膜除盐具有能耗少、操作简单、适应范围广等优点，但是设计的合理与否直接关系到工程投资及运行的经济效益，使用寿命、操作可靠及简便性。

根据我公司多年设计及使用经验，根据原水特殊水质情况，膜元件选型、排列系统配置具体如下：

（1）、元件、压力膜管选型

◆一级RO膜元件采用运行安全稳定，质量可靠的美国生产的芳香族聚胺复合膜。

◆压力膜管采用WAVE生产的玻璃钢膜壳，该膜壳内壁光滑、与膜元件吻合程度好、耐压高、不易滋生细菌、耐腐蚀性能强、使用寿命长等优点。

（2）、系统工艺配置

每台一级反渗透装置配置11根6芯压力膜管，每根内装6支W30-400型膜元件，排列方式8-3，进水量80m3/h，产水量60m3/h，浓水排放量20m3/h，水利用率75%，脱盐率≥97%。

（3）、系统控制

装置配置1台就地仪表盘和操作盘，在仪表盘上可读出RO装置的相关运行参数，如流量（浓水、产水）；压力（进水、浓水、产水）、电导等。

在操作盘上可手动启停高压泵。

高压泵的进、出口设置高低压保护开关，可确保因供水压力不足而损坏高压泵，因压力过高而损坏膜元件。

进水侧设置电动慢开阀，以确保设备运行安全,浓水侧设置电动阀以实现自动定时对膜面进行自动定时低压冲洗，尽可能延长膜的清洗周期和提高膜的使用寿命。

（4）、反渗透的清洗

停止运行5天以上30天以下的反渗透系统，此时反渗透膜元件仍安装在RO系统的压力容器内。

保存操作的具体步骤如下：

◆用给水冲洗反渗透系统。

◆用反渗透产品水配制杀菌液，并用杀菌液冲洗反渗透系统。

杀菌剂的选用及杀菌液的配制方法可与本公司联系以获取有关技术建议。

◆用杀菌液充满反渗透系统后，关闭相关阀门使杀菌液保留于系统中，此时应确认系统完全充满。

◆如果系统温度低于27℃，应每隔30天用新的杀菌液进行第二、第三步的操作；如果系统温度高于27℃，则应每隔15天更的一次保护液（杀菌液）。

◆　在反渗透系统重新投入使用前，用低压给水冲洗系统一小时，然后再用高压水冲洗系统5-10分钟，无论低压冲洗还是高压冲洗，系统的产水排放阀均应全部打开。

在恢复系统至正常操作前，应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。

★反渗透装膜元件微生物清洗用药剂

清洗液

清洗液组成

优选

0.1%NaOH，PH=12，最高温度30℃

优选

0.1%NaOH，0.025%Na-SDS，PH=12,最高温度30℃

可选

0.1%NaOH，1.0%Na4-EDTA，PH=12,最高温度30℃

★　反渗透膜元件清洗

利用原有设施

表

（1）一般清洗用药剂

清洗液

污染物

0.1%NaOH

1%Na4EDTA

PH12

≤30℃

0.1%NaOH

0.025%Na-DDS

PH12

≤30℃

0.2%

HCL

1.0%

Na2S204

0.5%

H3PO4

1.0%

NH2S03H

2.0%

柠檬酸

无机盐垢

（如碳酸钙）

最好

可以

可以

可以

硫酸盐垢

最好

可以

金属氧化物

最好

可以

可以

可以

无机胶体

最好

硅

可以

最好

微生物

有机物

作第一步清洗可以

作第一步清洗最好

作第二步清洗最好

7.2.5、浓水回用池（利用原有设施）

贮存RO浓缩水，提供过滤器反冲洗用水及及其它用水。

八、系统控制说明

8.1、概述

本化水处理设备控制系统是根据实际所需处理的化水水量、使用要求及相关的技术文件编制而成的。

除盐水水处理设备控制和监视系统由监视、控制、测量传感三部分所组成。

（1）监视单元

这一部分主要由工控机、组态软件、彩显、UPS电源所组成，用于完成反渗透系统处理设备的界面操作、工艺及设备流程图的模拟运行及动态显示等各项功能。

（2）控制单元

由德国西门子（SIEMENS）的可编程序控制器、数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、低压电器所组成，用于完成脱盐水处理设备输入/输出量的处理并控制各个执行机构的运行，使得控制能满足工艺的要求。

（3）测量单元

由流量、液位、温度变送器及电导等在线仪等仪表所组成。

8.2、设计依据

根据该工程概况，脱盐水处理设备控制和监视系统由监视单元部分、控制单元部分、测量传感部分所组成。

整套控制及监视系统应能达到以下技术要求：

8.2.1.自动运行

▲系统能根据系统工艺要求长期可靠地控制各个执行机构的运行；

▲系统能对各个执行机构进行过流、过载等状态的保护；

▲系统能自动动态显示设备的运行状态，如：

设备运行流程图、运行状态动态图、运行或故障信息及说明，实时液位、在线电导及流量等参数。

8.2.2.手动运行

当设备检修或出现故障时，各执行机构均能以手动方式运行，而不影响整套设备的使用，以满足纯水制取的运行要求。

8.3、原理说明

整套全脱盐水处理设备控制和监视系统的控制系统以工控机及相关组态软件、可编程序控制器为核心，以低压控制电器、液位、流量、电导、温度变送器等为辅。

8.3.1.自动运行时

通过PLC及工控机对整个系统进行数据采样、处理，使得系统按照指定的参数运行，来满足实际处理脱盐水水的需要。

系统各个界面和状况均显示于工控机的画面上。

8.3.2手动运行时

当设备检修或某些单元出现故障时，通过手动操作，各个执行机构均能以手动方式通过工控机或设备上的手动开关来启停，保证系统设备能运行而不影响使用。

8.4、控制系统设计方案

针对设计依据所要求，整个设计方案分三部分。

8.4.1.监控部分

本部分可置于中央控制室内，采用工控机、组态软件、彩显、UPS电源，带有可扩展机槽及多个485及RS232接口。

用于：

▲系统各种方式的菜单操作；

▲整体设备运行流程图的显示；

▲各单元运行状态动态图的显示；

▲各单元运行或故障信息及说明；

▲各个测量信号的量化显示；

▲各个控制参数的设定；

▲各个执行单元的手动启停控制；

▲留有扩展机槽可扩展功能；

▲与可编程互换数据；

▲留有接口可与外部系统联网。

8.4.2.控制部分

由德国西门子（SIEMENS）的可编程序控制器、数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、低压电器、富士变频器所组成，用于完成整套循环水处理设备输入/输出量的处理并控制各个执行机构的运行，使得控制能满足工艺的要求。

用于：

1、对各个运行单元的手动启/停；

2、对各个测量到的模拟量进行处理；

3、与工控机互换数据；

4、控制水泵的起动及运行；

5、各个运行及设备保护数据的处理。

8.4.3.测量部分

采用进口的瑞士+GF+公司流量变送器、电导仪及液位变送器及温度变送器等。

用于测量出水的电导率、温度、流量及各个水箱液位等参数。

8.5、控制优点及特点

整个控制系统控制优点及特点明显：

1.采用工控机及组态王软件，通过操作菜单，达到控制的要求；整个系统的设备运行流程图、运行状态动态图、运行或故障信息及说明、各个液位与压力等参数都能量化显示。

2.采用德国西门子（SIEMENS）的可编程序控制器、数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、变频器、低压电器，质量可靠，节能明显，维修率低。

3.采用流量变送器及液位变送器测量仪，安装方便，质量可靠耐用。

4.系统有声光报警及缺水保护，对各台水泵有过流保护。

5.采用进口电器及测量仪表，使得整个控制系统工作稳定、质量可靠，提高了设备的整体寿命。

6系统能动态显示整套设备的运行流程图，显示实际测量到的压力、流量，也可通过打印机打印各个参数。

7.可设定所需的运行参数、循环运行的间隔时间等运行参数。

可显示系统的故障部分，并可提示用户如何排除故障。

8.能对系统的参数和状态作定时记录，作为将来系统的原始运行数据。

9.系统为双电源供电，以确保系统能正常运行。

8.6、仪表

为监督、控制系统的运行，需配置一系列在线和集中仪表。

这些仪表包括：

1）流量计

·为监督过滤器流量，每台过滤器设就地流量指示、累计；

·为监督过滤器反洗流量，反洗泵出口设就地流量指示、累计；

·为控制及监督反渗透水回收率，设反渗透就地产水、浓水流量指示、累计并带远传信号。

2）化学仪表

·为监督反渗透进水温度，设就地温度显示、记录并超限报警，带远信号。

·为监督反渗透产品水质量，设产品水就地电导显示、记录并超限报警，带远传信号输出。

3）液位计及液位开关

·为控制原水池、除盐水池及加药箱液位，设液位变送器，高、低液位报警。

4）压力表

·各泵出口设就地压力指示。

·各多介质过滤器进出水设就地压力指示。

（原有）

·各活性碳过滤器进出水设就地压力指示。

（原有）

·反渗透进、出、排水就地压力指示。

8.7、监测仪表安装（设置）地点

序号

设备名称

型号及规格

数量

安装（设置）地点

1

转轮流量传感器/

515#

3台

反渗透进水1台

反渗透产水、浓水2台

流量变送器

8550#

3台

就地仪表柜

2

压力表

Y100（0-1.0MPa）

～10只

过滤器进、出水支管及各泵出水口

反渗透产水、浓水、段间浓水

3

电导探头

配套

2台

反渗透出水母管1台

反渗透进水母管1台

电导变送器

8850-1P

2台

就地仪表柜

4

液位变送器

YBY

2台

*原水池、脱盐水池内

液位传感器

GSK

2台

*加药箱内

5

温度变送器

ET100

1台

RO进水母管

注：

*为原设施。

九、设备介绍

（一）、设备规格技术性能、参数

1.1、絮凝剂投加装置

利用原有设施优化

1.2、砂过滤器

利用原有设施优化

1.3、活性炭过滤器

利用原有设施优化

1.4、板式换热器

型号：

BR02

换热水量：

100t/h

材质：

不锈钢

数量：

1台

工作压力：

≤1.6MPa

工作温度：

≤160℃

传热系数：

6500w/m2·K（水-水）

接管直径：

DN65mm

制造商：

无锡市换热器厂

供参考

1.5、反冲洗泵

利用原有设施优化

1.6、一级反渗透装置

产水量:

60m3/h

设备数量：

2套

技术参数表

给水条件

设备性能

给水PH

3-11

产水量

60m3/h

给水SDI

＜4

脱盐率

97%

给水温度

20∽27℃

回收率

75%

给水压力

≥0.1Mpa

工作压力

≤1.55Mpa

1.6.1、阻垢剂投加装置

※药剂规格名称及性能

化学成分

MDC200

包装型式

桶装

配制浓度

10-20%

加药量

3-5mg/l

利用原有设施

1.6.2、保安滤器

1）数量：

1台

2）型号：

Pall-80

3）型式：

立式圆筒、快开封头

4）最大出力：

130m3/h

5）额定出力：

80m3/h

6）设计压力：

1.6MPa

7）额定出力压差：

0.05MPa

8）最大出力压差：

0.1MPa

9）壳体材料：

1Cr18Ni9Ti

10）滤芯：

过滤型式：

内进水

骨架材料：

PE

过滤层材料：

熔喷PP

长度；1028mm

过滤精度：

5um

单支过滤面积：

0.5m2

单支过滤流量：

30m3/h

数量：

3根

制造及产地：

美国Pall

11）内部装置

进水配水装置型式：

挡板式

1.6.3、一级高压泵

型号：

CRNEX90-6A-F-G-V-HQQV

型式：

立式多级离心泵

数量：

1台

参数：

1）流量：

90m3/h

2）扬程：

H=134mHmax=206m

3）转速：

2900r/min

4）噪声（1米距）：

≤73db

材料：

1）泵壳：

SUS304

2）叶轮：

SUS304

制造商及产地：

丹麦Grundfos

配套电机：

1）功率：

45kw

2）制造商及产地：

丹麦Grundfos

泵流量调节方式：

按进水流量变频调节

1）变频器型号：

MICROMASTER430

2）数量：

1台

变频器生产厂商：

西门子

1.6.4、膜元件

型号：

W30-400或等同

材质：

TFC

数量：

66根

膜面积：

400ft2

脱盐率：

≥99.6%

单支元件最高压损：

10PSi

产水量：

20℃时，≥60m3/h

进水回收率：

≥75%

排列方式：

一级二段8：

3

SDI＜3

地表水系统平均水膜通量：

22.4LMH

本系统膜的总平均水膜通量：

22.4LMH

本系统一段膜的平均水膜通量：

23.35LMH

本系统二段膜的平均水膜通量：

20.55LMH

系统脱盐率：

一年内：

≥98%，满三年：

≥96%

膜无件使用年限保证：

3年

制造商：

美国陶氏公司或等同

（1）配套膜壳

型号

80A30-6W/WAVE300P-8-6

规格

φ200×6565mm

进水、排浓水口管径

DN40

出淡水口管径

DN25

数量

6支

排列方式

8：

3

材质

玻璃钢

工作压力

2.1MPa

制造商

美国Codeline或英国WAVECYBER

（2）配置主要仪表阀门一览表

▲产水流量计:

数量：

1套/台

量程：

0-100m3/h

型号：

3-85501P

产地：

美国+GF+

▲浓水流量计:

数量:

1套/台

量程:

0-100m3/h

型号:

3-85501P

产地:

美国+GF+

▲进水电导率表:

数量:

1套/台

量程:

0-200us/cm

型号:

3-8850

产地:

美国+GF+

▲产水电导率表:

数量:

1套/台

量程:

0-200us/cm

型号:

3-8850

产地:

美国+GF+

▲防震压力表

数量:

4套/台

量程:

0-3.0MPa

型号:

YK60

产地:

台湾

▲高低压力保护开关

数量:

2套/台

产地:

韩国

▲配套阀管件

数量:

1套/台

产地:

国产/台湾

（3）RO支架

数量:

1套/台

材质:

碳钢喷塑

产地:

本公司

（4）就地控制盘

数量:

1套/台

PLC:

西门子

产地:

日本

（5）电动阀

规格：

PN1.6,DN100/65

数量:

各1/套

1.6.5、RO清洗系统

利用原有设施优化

（二）、设备供货清单

序号

设备名称

型号及规格

材质

数量

备注

1

板式换热器

BR02、Q=100t/h

不锈钢

2台

无锡换热器厂

2

保安过滤器

φ800、Q=80m3/h

SUS304

1台

本公司

3

高压泵

CRNEX90-6、N=45KW

SUS304

1台

丹麦格兰富

4

一级反渗透装置

Q=60m3/h、Y=75%

组合件

1套

本公司

5

反渗透膜元件

W30-400、400ft2、99.6%

TFC

66

美国海德能

公司或等同

6

压力膜管

80A30-6W

FRP

16支

英国WAVECYBER

或等同

7

产水流量计

3-85501P

1台

美国+GF+

8

浓水流量计

3-85501P

1台

美国+GF+

9

进水电导率表

3-8850

1台

美国+GF+

10

产水电导率表

3-8850

1台

美国+GF+

11

防震压力表

YK60

4台

台湾

12

高低压力保护开关

2台

韩国

13

配套阀管件

1套

国产/台湾

14

RO支架

碳钢喷塑

Q235A防腐

1套

本公司

15

就地控制盘

PLC

1套

西门子

16

电动阀

PN1.6,DN100

1套

PN1.6,DN65

1套

17

现场联接管件

低压

UPVC

1批

本公司

高压

0Cr18Ni9Ti

1批

本公司

一十、投资概算

单位：

人民币元

序号

设备名称

型号及规格

材质

数量

单价

总价

备注

1

板式换热器

BR02、Q=100t/h

不锈钢

1台

2

保安过滤器

φ800、Q=80m3/h

SUS304

1台

3

高压泵

CRNEX90-6

N=45KW

SUS304

1台

4

一级反渗透装置

Q=60m3/h、Y=75%

组合件

1套

5

反渗透膜元件

W30-400、400ft2

9