900tph双膜系统技术规划.docx
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900tph双膜系统技术规划
河水净化双膜系统
技
术
规
划
书
天津膜天膜科技有限公司
2014年8月8日
目录
1系统设计概述3
1.1工程概述3
1.2进水水量、水质3
1.3设计产水水量、水质3
1.4所需化学药剂种类及用量3
1.4.1还原剂3
1.4.2阻垢剂4
1.4.3盐酸4
1.4.4柠檬酸4
1.4.5氢氧化钠4
1.4.6次氯酸钠4
2设计原则和标准规范5
2.1单位与标准5
2.2定义5
3工艺叙述5
3.1设计概要5
3.2工艺说明6
3.2.1工艺流程及水量平衡图6
3.2.2浸没式膜过滤系统说明8
3.2.3反渗透系统说明10
3.3电气控制说明12
3.3.1浸没式膜过滤系统过程控制12
3.3.2反渗透系统过程控制13
4.设备清单15
1系统设计概述
1.1工程概述
本技术规划书是某企业河水净化项目中的“净化水器+双膜系统”(浸没式膜过滤+反渗透)所制定的技术规划。
本着满足要求、节约成本的原则,综合考虑厂方现有水质条件,系统采用浸没式膜过滤(SMF)系统产水和反渗透(RO)产水部分混合勾兑的方式,达到补充循环水的预期的效果,未经混合的RO产水作为锅炉补充水池补充水,如业主的锅炉用水需要做进一步脱盐及净化处理,请业主提出锅炉进水的水质要求,我方再做细化。
系统总进水2000m3/h,经一体化净化水器预处理后进入SMF系统,SMF产水按后期处理要求的不同分为两部分,一部分经SMF抽吸泵直接输送至用户储罐,另一部分经RO系统处理后也进入用户储罐,与第一部分水混合后总出力为1000m3/h供给用户补充循环水,RO产水的一部分进入RO产水水罐,作为锅炉补充用水。
本项目浸没式膜过滤系统设2座膜池,单座出力为1000m3/h,总出力为2000m3/h;反渗透装置5套,连续运行,单套出力为200m3/h,总出力为900m3/h(系统设计温度10℃)。
1.2进水水量、水质
1)处理水类型:
市政废水
2)总进水量:
98100m3/d
3)设计原水水质:
原水水质达到国家二级污水厂标准
1.3设计产水水量、水质
1)系统出水:
主要指标TDS≤1000mg/l
2)设计系统出力:
浸没式膜过滤系统设8座膜池,单座设备出力为11037.5m3/d,总出力88300m3/d,装置的回收率≥90%。
(设计水温为10℃)
反渗透装置设12套,11用1备,单套设备出力为5000m3/d,总出力55000m3/d,反渗透装置的回收率为75%。
(设计水温为10℃)
3)运行时间:
24小时
4)运行方式:
自动运行
1.4所需化学药剂种类及用量
化学药品由买方负责提供,卖方按照工艺要求选择药品并依此进行系统的设计。
1.4.1还原剂
化学成份:
NaHSO3
纯度:
≥98%
包装:
袋装
配制浓度:
20%
1.4.2阻垢剂
化学成份:
复合高效阻垢剂
纯度:
100%
包装:
桶装
运输方式:
汽车运输
配制浓度:
20~30%
1.4.3盐酸
化学成份:
HCl
纯度:
30%
包装:
桶装或其他
运输方式:
汽车运输
配制浓度:
30%
1.4.4柠檬酸
化学成份:
柠檬酸
纯度:
40%
包装:
桶装或其他
运输方式:
汽车运输
配制浓度:
40%
1.4.5氢氧化钠
化学成份:
NaOH
纯度:
40%
包装:
桶装或其他
运输方式:
汽车运输
配制浓度:
40%
1.4.6次氯酸钠
化学成份:
NaClO
纯度:
10%
包装:
桶装或其他
运输方式:
汽车运输
配制浓度:
10%
2设计原则和标准规范
2.1单位与标准
2.1.1本技术规划书中,我司所提供的设备和相关文件使用国际单位制(SI)。
2.1.2参考标准
本技术规划书所使用的参考标准,除注明外均以ISO《国际通用标准》为基准。
ISO中未有规定的执行设备制造厂国家现行标准,并符合中国国家现行标准。
标准包括有关的技术、质量、试验、检验、验收和制造等标准。
国外供货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(ATM)所涉及的标准或具有相同的机械性能。
2.2定义
2.2.1膜通量:
单位时间单位膜面积上通过的物质的量。
2.2.2淤泥密度指数(SDI):
测定一定压力和标准间隔时间内,一定体积的水样通过微孔过滤器(0.45μm)的阻塞率。
3工艺叙述
3.1设计概要
本系统配置主要特点:
浸没式膜过滤系统设8座膜池,单池设备出力为11037.5m3/d,总出力88300m3/d,装置的回收率≥90%。
(设计水温为10℃)
反渗透装置设12套,11用1备,单套设备出力为5000m3/d,总出力55000m3/d,反渗透装置的回收率为75%。
(设计水温为10℃)
浸没式膜过滤系统膜组件采用天津膜天膜科技有限公司生产的型号为SMF-4产品;反渗透膜组件采用美国海德能公司的抗污染复合膜组件PROC10。
3.2工艺说明
3.2.1工艺流程及水量平衡图
3.2.1.1工艺流程图如下:
反洗进水
反洗水排放
原水
抽水泵/循环泵
SMF膜池
膜格栅池
配水池
RO增压泵
保安过滤器
RO高压泵
RO系统
EFM泵(清洗泵)
清洗水箱
用户储罐
反洗泵
SMF产水池
鼓风机
加药泵
浓水排放
图3.1工艺流程图
3.2.1.2水量平衡图如下:
图3.2水量平衡图
3.2.2浸没式膜过滤系统说明
3.2.2.1SMF系统概述
浸没式连续膜过滤系统(简称SMF系统)为天津膜天膜科技有限公司在国内首创,是专为日益增长的大量大型污水回用项目、自来水处理厂和旧厂扩容改造而设计的,可以取代传统水处理的砂滤工艺,大幅度提高出水水质。
此系统使用了十多项拥有自主知识产权的国家发明专利和实用新型专利。
主要特点如下:
1)膜组件特殊的双端出水结构:
将传统的单端出水率提高了10%左右。
2)独特的气水双洗技术:
这是SMF系统中采用的一种全新的外压式中空纤维膜的清洗技术,即膜在清洗过程中,反洗液(一般为膜的透过液)由膜组件的透过液出口进入到中空纤维膜的内侧,由内向外反向清洗;同时,在膜组件的原液入口气室鼓入空气,对中空纤维膜的外壁进行空气振荡和气泡擦洗。
在中空纤维外壁与膜组件外壳之间的空间内上升的压缩空气与反洗水共同作用,将膜表面的污染物清洗干净,清洗后的污水从膜元件的排污口排出。
3)出水恒流控制:
SMF系统中采用了出水恒流控制技术,即通过流量变送器采集每个膜池产水流量,经过PLC的PID运算,调节抽吸泵的频率,使每个膜池的出水量始终为设定值。
恒流控制技术通过使每个的SMF产水始终运行于设定状态,从而控制膜的污染过程。
4)全自动的控制:
恒流控制技术在SMF系统中的应用使SMF系统具有极高的运行可靠性,完全避免了人为因素对系统的影响;同时使SMF系统的运行操作变得极为简单,即操作人员除根据自控系统的提示及时补充运行中所需的药剂外,只需根据需要转动自控柜上“运行/停止”旋钮即可,SMF系统的制水和反洗、CEB清洗的切换、操作均由PLC控制;自控系统对全部操作点和工艺控制点均可进行监视和控制,使整个系统全自动运行。
6)高效的过滤:
该系统采用的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜可有效去除水中杂质,降低浊度、悬浮物及胶体物质,降低污染指数(SDI),可最大限度的保证反渗透系统的安全运行,在一般情况下,当SMF系统产水可达到以下指标:
产水浊度:
≤0.2NTU
产水SDI值:
≤3
悬浮物SS:
≤1mg/L
在诸多反渗透设备的预处理工艺中,能够可靠达到进水SDI指标要求的预处理工艺只有膜过滤技术。
3.2.2.2SMF系统主要设备
SMF系统主要包含膜池、抽吸泵、SMF膜及装配机架、清洗设备、鼓风机等设备。
1)膜池
膜池是SMF系统的反应池。
原水进入膜池中通过SMF系列组件进行物理分离。
2)抽吸泵
抽吸泵的作用是通过泵的吸程和液位静压作用使源水通过中空纤维膜膜孔进入膜纤维内腔,再经由每个膜组件的产水端口汇集到集水管输送至产品水池。
抽吸泵采用变频恒流量供水的方式。
PLC通过流量传感器采集产水母管的流量,经PID调节控制供水泵的转速,达到产水恒流量的目的。
抽吸泵的启动、停止及转速由SMF系统用水要求而由自控系统自动控制,无需人工操作,这样既降低了劳动强度,又使设备的运行安全可靠。
3)SMF设备
SMF设备用于对经过二沉池处理的出水进行深度处理,由于超滤膜本身的特性,大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小的颗粒物质都可以在此去除,使系统出水的浊度小于0.2NTU,SDI值小于3。
膜组件型号:
SMF-4型外压式中空纤维超滤膜
膜材料:
聚偏氟乙烯(PVDF)
4)SMF反洗和清洗设备
膜在运行过程中会受到水中污染物的污染,使膜的出水通量下降。
SMF反洗和清洗设备主要用于通过对膜进行在线的气水混合清洗、反冲洗、化学清洗等方法,去除膜表面的污染物,使膜的出水通量得以恢复。
在系统运行过程中,为了延缓膜表面的污染,有效恢复膜组件的运行通量,延长化学清洗的周期,系统采用循环式化学增强清洗(EFM)。
SMF反洗和清洗设备包括反洗设备、加酸设备、加碱设备,加药设备。
5)鼓风机
由于SMF系统采用了气水双洗技术,对空气的使用要求为低压、短时、大流量,因此设置了鼓风机设备以满足气洗需要。
6)空气系统
(1)空气压缩机
设置螺杆式空气压缩机,该空压机排气口设置外置式冷干机系统,空气压缩机其运动部件全部采用具有自润滑功能的特殊材料制作而成,运行时无需添加润滑油,排出的压缩空气洁净,不含油污,不污染作业环境及用气设施。
(2)压缩空气储罐
本系统设置贮气罐进行缓冲以提高空压机的使用效率,材质为碳钢防腐。
3.2.3反渗透系统说明
3.2.3.1增压泵
作用是为反渗透系统提供充足的原水流量和压力。
本系统反渗透装置可设置成分管制。
3.2.3.2阻垢剂加药系统
阻垢剂加药装置的作用是在经过预处理后的原水进入反渗透系统之前,加入高效率的专用阻垢剂,防止反渗透浓水中碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢,堵塞反渗透膜。
从而损坏膜元件的应用特性,因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。
阻垢剂是一种有机化合物质,除了能在朗格利尔指数(LSI)=2.6情况下运行之外,还能阻止SO42-的结垢,它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性,以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍,同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。
3.2.3.3还原剂加药系统
该药剂的作用是还原原水中可能存在的氧化剂。
因为反渗透膜对余氯十分敏感,总累积承受力仅为1000ppm·小时,所以,在不设置活性炭过滤器的情况下,必须投加过量的NaHSO3来还原原水中可能存在的氧化剂,以防止氧化性物质对膜的氧化降解,从而避免对反渗透膜组件的破坏。
3.2.3.4盐酸加药系统
该药剂的作用是调节进水PH值在6~8之间,防止RO进水因PH值过高而结垢,保证系统长期、安全、可靠的运行。
3.2.3.5保安过滤器
保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5μm的颗粒,以防止其进入反渗透系统。
过滤器中的滤元为可更换卡式滤棒,当过滤器进出口压差大于设定的值(通常为0.07~0.1MPa)时,应当更换。
保安过滤器采用耐腐蚀的SS316材质外壳。
滤棒是由聚丙烯喷熔制成,其特点:
1)孔形呈锥形结构;
2)过滤能进入深处,形成深层过滤;
3)纳污量大、寿命长;
4)易快速更换。
3.2.3.6高压泵
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力,保证反渗透膜的正常运行。
由于水温对反渗透装置的产水流量影响较大,即水温每变化1℃,在进水压力不变的情况下,其产水量大致增减2.7%。
如果进水水温降低,在系统条件不变的情况下,将导致产水量的下降。
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力,保证反渗透膜的正常运行。
根据反渗透本身的特性,需有一定的推动力去克服渗透压等阻力,才能保证达到设计的产水量。
为了保证在低温情况下反渗透出力不变,本系统采用变频器来控制高压泵的压力方法,以解决低温情况下的产水能力。
在水温低时,保证提供足够的进水压力,在水温较高,反渗透装置需要的运行压力较低时,通过变频器降低高压泵出口压力。
此种设计能最大可能地节省运行能耗,降低运行成本,同时大大节省了一次性投资。
3.2.3.7反渗透本体装置
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置,反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分,胶体,有机物及微生物。
本工程采用的膜组件为海德能公司的抗污染复合膜组件PROC10。
这种膜具有高脱盐率、较强抗污染性、高水通量、低压运行等特点,
3.2.3.8反渗透冲洗和清洗系统
冲洗的作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水,防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢,以保护反渗透膜。
反渗透膜经过长期运行后,会积累某些难以冲洗的污垢,如有机物、无机盐结垢等,造成反渗透膜性能下降。
这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除,以恢复反渗透膜的性能。
化学清洗装置包括一台清洗液箱、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。
当膜组件受污染时,可以用它进行RO系统的自动化学清洗。
3.3电气控制说明
3.3.1浸没式膜过滤系统过程控制
3.3.1.1运行过程
浸没式膜过滤系统运行过程如图3.3所示:
N个工作循环
补水
曝气
气水反洗
排污
过滤
曝气
排污
气水反洗
注入EFM清洗药液至设定液位
补水
气水反洗
排污
曝气
循环
图3.3SMF系统运行工艺
工艺说明:
SMF膜池设置液位计,实时监测SMF膜池液位,对膜池进行补水。
系统产水主管设置压力变送器、流量变送器,记录SMF的运行压力和流量;设置pH计、温度变送器、浊度仪,记录产水的pH值、温度和浊度。
SMF主机单元采用恒流设计,PLC系统设置恒定产水流量,采集产水流量信号,通过PID调节SMF膜池抽水泵的转速,保证SMF主机单元产水流量恒定。
随着膜系统的运行,膜污染逐渐加重,跨膜压差增加,在系统产水量恒定条件下,SMF系统运行压力逐渐升高。
此时,需要进行在线反洗,通过在线反洗(气水反洗、曝气、排污),可消除膜污染,使得膜过滤性能恢复。
同时,采用化学增强反洗对膜系统进行强化清洗,在池内加入配制的低浓度杀菌剂、柠檬酸药液,通过化学作用,使得膜过滤性能最大限度恢复。
反洗水泵(化学增强反洗水泵)均采用变频控制。
SMF化学清洗时,药液温度控制在25~35℃时清洗效果较好,在酸洗、碱洗、药洗水箱内设置加热装置,可保证化学清洗效果。
3.3.1.2自控系统
自控系统包括化学分析仪表(在线浊度计、pH计等)、变送器(流量变送器、温度变送器、压力变送器、液位变送器等)、自动阀门(气动蝶阀、气动蝶式调节阀等)、PLC(电源模块、CPU模块、DI模块、DO模块、AI模块、AO模块等)等。
自控系统通过对整个水处理设备的全部工艺参数和工艺控制点的数据采集和控制,使整个水处理设备自动运行,通过触摸屏可在控制室内完全监视设备从运行状态,并在控制室内完成必要的控制操作。
3.3.1.3动力系统
动力系统主要包括配电设备和拖动设备,用于对净水车间的全部电气设备供电和控制。
3.3.2反渗透系统过程控制
3.3.2.1就地中央控制盘
整个装置设置一台就地中央控制盘,内装有PLC(可编程控制器),能实现反渗透的集中控制功能。
中央控制盘还装配有各种工艺参数报警功能,如液位高低报警、电导率高报警、泵过载和高压泵高低压报警等,以实现系统的自我诊断能力,同时保证系统运行的安全性。
动力盘上主要有用电设备的启动、过载保护和断路器等装置,面板上装有电压表和电流表。
3.3.2.2加药系统控制
加药系统计量泵与反渗透高压泵对应,启停联锁。
故障报警,现场可实现手动切换。
计量泵均设备用。
3.3.2.3高压泵的保护系统
高压泵进出口均装有低压保护开关和高压保护开关。
当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值(正常为0.1MPa),会自动发出报警信号停止高压泵,保护高压泵不在空载情况下工作,避免高压泵被气蚀;当因其他原因或误操作,使高压泵的出口压力超过设定值时,高压泵出口高压保护开关会自动延时切断供电,保护高压泵的运行安全。
3.3.2.4反渗透系统控制
反渗透系统设就地仪表盘和就地操作盘,在就地仪表盘上可读出反渗透的有关工艺参数(如产水流量、浓水流量、进水电导率、产水电导率、压力,ORP、PH等)。
ORP仪表只做报警不做系统启停连锁。
在就地操作盘上可现场启停反渗透进水高压泵,高压泵进口装有低压保护开关,出口装有高压保护开关,以保护高压泵的运行安全。
同时反渗透装置还设有产品水侧压力过高自动泄压保护等功能。
3.3.2.5反渗透的启停控制及保护
反渗透装置的运行或停机主要是通过控制高压泵的启动或停止来实现,而高压泵的起、停是通过SMF产水水箱和RO产水水箱的液位变化来决定的。
3.3.2.6水箱控制系统
整个系统同时受水箱液位或系统内其它相关控制设备(器)的信号的控制,以实现整个系统的平衡、稳定运行和对水泵的保护。
3.3.2.7其它现场控制装置
系统根据工艺需要设置设备就地操作控制盘和开关箱等。
4.设备清单
系统主要设备清单
序号
名称
规格和型号
材质
数量
单位
生产厂家
备注
一
浸没式膜过滤系统
1
膜池
6800×3270×3300mm
钢砼
8
座
业主提供
2
膜格栅
Q=11040m3/d,b=0.5mm,N=1.5KW
SS316
2
台
进口
3
配水渠
28400×2500×1000mm
钢砼
2
座
业主提供
4
SMF单元
Q=11037.5m3/d
PVDF
8
套
4.1
SMF膜组件
膜组件型号:
SMF-4;过滤孔径:
0.03m
单台膜数量:
24支,单座膜池数量:
384支;总数量:
3072支
PVDF
3072
支
天津膜天膜
16台/膜池
5
抽吸水泵/循环泵
590m3/h@15mP=45KW
泵体、叶轮材质:
双相不锈钢;密封形式:
机械密封
8
台
进口
6
反洗泵
1180m3/h@15mP=90KW
3
台
国产
2用1备
7
清洗热水储罐
V=40m3
FRP
1
座
国产
8
热水罐电加热器
50KW
SS316
5
台
国产
9
清洗热水输送泵
240m3/h@8mP=7.5KW
泵体、叶轮材质:
双相不锈钢;密封形式:
机械密封
2
台
国产
1用1备
10
鼓风机
41m3/min@0.04MpaP=45KW
三叶罗茨风机
3
台
国产
2用1备
11
螺杆式压缩空压机
1.0m3/min@1.0MPaP=7.5KW
2
台
进口
1用1备,含冷干机
12
压缩空气储罐
1.0m3/P=1.0Mpa
16Mn
1
台
国产
13
排气真空泵
8
台
进口
14
清洗罐补水加药泵
9.5L/h@6.9bar
PVC
2
台
进口
电磁隔膜泵,1用1备
15
CEB&清洗柠檬酸加药泵
1200L/h@30m
外壳PP,隔膜橡胶+Teflon,底座Teflon
2
台
进口
气动隔膜泵,1用1备
16
CEB&清洗氢氧化钠加药泵
1200L/h@30m
外壳PP,隔膜橡胶+Teflon,底座Teflon
2
台
进口
气动隔膜泵,1用1备
17
CEB&清洗次氯酸钠加药泵
3600L/h@30m
外壳PP,隔膜橡胶+Teflon,底座Teflon
2
台
进口
气动隔膜泵,1用1备
18
CEB&清洗盐酸加药泵
3200L/h@30m
外壳PP,隔膜橡胶+Teflon,底座Teflon
2
台
进口
气动隔膜泵,1用1备
19
柠檬酸贮罐
V=2m3
PE
1
台
国产
20
NaOH贮罐
V=2m3
PE
1
台
国产
21
次氯酸钠贮罐
V=5m3
FRP
1
台
国产
22
盐酸贮罐
V=5m3
FRP
1
台
国产
二
反渗透系统
1
反渗透装置
出力5000m3/d(10℃)
12
套
11用1备
1.1
反渗透膜组件
单套:
膜元件342支;4104支(12套总数)排列:
37X6:
20X6
复合膜
4104
支
海德能
1套342支热备
1.2
反渗透压力容器
R8040C45S-6W;450psi
FRP
684
根
乐普
1套57根备用
2
RO增压泵
300m3/h@30m;37KW
泵体、叶轮材质:
双相不锈钢;密封形式:
机械密封
12
台
进口
11用1备
3
保安过滤器
Q=300m3/h过滤精度:
5微米
外壳SS316,滤芯PP
12
台
国产
11用1备
4
高压泵
278m3/h@205m;250KW
泵体、叶轮材质:
双相不锈钢;密封形式:
机械密封
12
台
进口
11用1备
5
段间泵
140m3/h@50m;30KW
12
台
进口
11用1备
6
RO清洗系统
6.1
RO清洗罐
V=10m3
FRP
1
台
国产
6.2
RO清洗电加热器
90KW
SS316
1
台
国产
6.3
RO清洗过滤器
Q=150m3/h过滤精度:
5微米
外壳SS316,滤芯PP
1
台
国产
6.4
RO清洗酸配药泵
315L/h@5bar;0.25KW
PVC
1
台
进口
6.5
RO清洗碱配药泵
315L/h@5bar;0.25KW
PVC
1
台
进口
6.6
RO清洗泵
170m3/h@35m;30KW
泵体、叶轮材质:
双相不锈钢;密封形式:
机械密封
2
台
进口
1用1备
7
RO冲洗水泵
300m3/h@32m;45KW
SS304
2
台
进口
1用1备
8
还原剂加药系统
8.1
还原剂溶药箱
V=2m3Φ1320XH1820mm
PE
2
台
国产
含搅拌器
8.2
还原剂加药计量泵
9.5L/H@6.9bar0.10KW
PVC
13
台
米顿罗
12用1备
9
阻垢剂加药系统
9.1
阻垢剂溶药箱
V=1.0m3Φ1070×H1365mm
PE
1
台
国产
含搅拌器
9.2
阻垢剂加药计量泵
3.8L/H@7.6bar0.10KW
PVC
13
台
米顿罗
12用1备
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