6反渗透技术方案.doc
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1、6t/h反渗透法技术方案产水量:6.0T/H执行标准:饮用净水水质标准北京海德能水处理设备制造有限公司目 录1项目概况32设计基础32.1设计依据32.2水质情况33设计原则和标准53.1设计原则53.2标准与规范54工艺系统描述54.1工艺流程简述54.2工艺流程图64.3工艺说明65系统控制145.1PLC控制145.2主要控制回路145.3仪表156电气156.1电气供货范围156.2供配电156.3电气设备控制156.4防雷与接地157设备清单168项目实施方案188.1总则188.2施工安全及环境保护措施188.3项目工期保证措施188.4文件的单位及语言199工程供应范围表199.
2、1供货范围209.2买卖双方的工作分工2010性能保证2110.1性能保证基础2110.2质量保证2111服务2111.1服务承诺承诺2111.2技术保证措施221 项目概况 系统反渗透产水流量为6m3/h。 水源:自来水2 设计基础2.1 设计依据1) 建筑给排水设计规范(GB50015-2003)2) 生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)3) 建筑给水排水设计手册4) 中华人民共和国城市区域环境噪声标准(GB3096-93)5) 国家和地方相关的设计规范法令和标准图集6) 建设单位提供的技术资料及其有关基础资料7) 反渗透饮水处理装置(ANSI/NSF 58 1996)美国国家标准
3、/全国卫生基金委员会国际标准 3 设计原则和标准3.1 设计原则1) 系统设备技术是先进的、可靠的。2) 保证出水水质稳定。3) 系统具有连续24小时运转能力。4) 设备具有较好的防潮防腐能力。3.2 标准与规范设备的设计、制造工艺和材料应符合:1) GB150-98钢制压力容器2) JB2932-86水处理设备制造技术条件3) JB288081钢制焊接常压力容器技术条件4) 劳动部压力容器安全技术监察规程5) JB4730-94压力容器无损检测6) Jb11571164压力容器法兰标准7) GB113-9128钢制管法兰8) JB2532-80压力容器油漆、包装、运输9) SDDZ037电厂
4、水处理设备制造质量分等标准10) HGJ3490化工设备、管道外防腐设计条件11) HGJ3290橡胶衬里设备技术条件12) DC130A16橡胶衬里设备技术条件13) 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。4 工艺系统描述4.1 工艺流程简述本系统是根据用户所提供的水质而专门设计的,系统主工艺选用预处理+反渗透的工艺。工艺流程中各处理单元的进水量和产水量是按照最终产水规模依次往前推算得出。 4.2 工艺流程图原水箱原水泵多介质过滤器反渗透装置高压泵纯水箱精密过滤器原水阻垢剂臭氧发生器活性炭过滤器注:原水箱、纯
5、水箱用户自备4.3 工艺说明4.3.1 预处理预处理主要目的是去除水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。预处理设施主要包括多介质过滤器、活性炭过滤器、软化器等。4.3.1.1 原水箱、原水泵原水箱和原水泵主要为预处理用水提供必要的水量和水压。4.3.1.2 多介质过滤器多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤等填料的阻滞吸附作用,除去水中的悬浮物、降低水的SDI。当水从上流经滤层时,水中部分的固体悬浮物质进入上层滤料形成小孔眼,受到机械阻留作用被滤料的表面层所截流。同时,这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥作用,就好象在滤层的表面形成一层薄膜,继续过滤水中的悬浮物质,这种
6、过滤作用不仅滤层表面有,而当水进入中间滤层也有这种截留作用,此外,由于滤料彼此之间紧密地排列,水中的悬浮物颗粒流经滤料中那些弯弯曲曲的孔道时,就有更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触,于是,水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与凝絮体相互粘附,使水进一步得到净化。过滤器通过定期反洗可实现再生。4.3.1.3 活性炭过滤器活性炭过滤器内装活性炭,用粗石英砂作支撑层可吸附水中的余氯以及悬浮性的胶体、部分有机物、去除微生物、重金属及异味。过滤器通过定期反洗可实现再生。4.3.1.4 阻垢剂添加装置 反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端,水分子透过膜表面,从原水侧到达另一侧,而无机盐离子就留在
7、原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长,水分子不断从原水中取走,留在原水中的含盐量逐步增多,即原水逐步得到浓缩,而最终成为浓水,从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水源中Ca2、Mg2、Ba2、Sr2、SiO2、SO42-、HCO3-等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数,所以不会有结垢出现,但经浓缩后,各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数,因此会产生严重的结垢。添加阻垢剂可以延缓盐晶体成长来推迟沉淀过程,促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来。故采用此方法可防止反渗透的结垢污染,且该方法较易实现自动化控制,设备简单、成本较低。另外使用阻垢剂还可以减低硅、钡
8、、锶沉淀。因此,本项目采用阻垢剂添加系统。4.3.2 反渗透系统反渗透系统承担了主要的脱盐任务。4.3.2.1 反渗透技术介绍A. 概述反渗透(RO)是膜分离技术的一个重要组成部分,在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小(仅为10A左右),因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达9798)。具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。成为海水和苦咸水淡化,以及纯水制备的最节能、最简便的技术。目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术
9、。B. 技术优势 主要零部件均采用国外名牌产品,经专业设计,技术先进,性能可靠、水力性能优良; 脱盐率高,运行压力低的卷式复合膜提高了系统效率,并降低了运行成本; 产品水,浓缩水各设有流量计,以监视并调节运行出水量及系统回收率; 在线电导仪表连续监测产品水质,带有设定值和报警; 进水及排水系统压力表监测反渗透压差,提示清洗时间,全面的系统监视,自动的仪表显示; 灵敏的高压、低压开关;防止在异常状况下对设备的损坏,确保系统的正常运转; 先进的膜保护系统定时冲洗膜表面,降低污染速度,延长膜使用寿命; 系统脱盐率 95% 以上,单支膜脱盐率超过 99%,操作经济,具有标准性; 完全根据用户要求,进行
10、最合理的设计。C. 工作原理反渗透水处理设备作为纯净水过滤生产的专用设备,在水过滤时利用反渗透膜的选择性透过原理,通过设备的高压泵对经过反渗透膜的原水施加一定压力,在压力作用下原水中的水分子可以透过膜而渗析出来,而其他无机盐、微生物与有机物等却由于反渗透膜对这些物质的截留特性而不能透过膜,从而可以获得纯净的无离子水。D. 技术指标反渗透膜的性能要求和指标1) 为适应水处理应用的需求,反渗透膜必须具有在应用上的可靠性和形成工业规模的经济性,其一般要求是: 对水的渗透性要大,脱盐率要高; 具有一定的强度,不致因水的压力和拉力影响而变形、破裂。膜的被压实性尽可能最小,水通量衰减小,保证稳定的产水量;
11、 结构要均匀,能制成所需要的结构; 能适应较大的压力、温度和水质变化; 具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、耐水解和耐生物侵蚀性能; 使用寿命要长; 成本要低。2) 根据以上要求,膜的使用者在选择膜时或使用膜前应该了解并掌握如下膜的物理、化学稳定性和膜的分离特性指标。 允许使用的最高压力 允许使用的温度范围 允许的最大给水量 适用的PH范围 耐O3和CL2等氧化性物质的能力 抗微生物、细菌的侵蚀能力 耐胶体颗粒及有机物的污染能3) 膜的分离透过特性指标膜的分离透过特性指标包括脱盐率、回收率、水流通量及流量衰减系数(或膜通量保留系数)脱盐率(Salt Rejection)指给水中总溶解固体物(TDS)
12、中未透过膜部分的百分数。脱盐率=(1-产品水总溶解固形物/给水总溶解固形物)X100%回收率(Recovery)指产水流量与给水流量之比,以百分数表示。回收率=(产品水流量/给水流量)X100%一般影响回收率的因素,主要有进水水质,浓水的渗透压、易结垢物质的浓度、污染膜物质等因素。水通量(Flux)为单位面积膜的产水流量,与进水类型有关进水类型一般复合膜的水通量(GFD)反渗透产品水2030深井水1418地表水814废水812流量衰减系数 指反渗透装置在运行过程中产水量衰减的现象。即运行一年后产水流量与出水运行产水流量下降的比值(复合膜一般不超过3%)。膜通量保留系数 指运行一段时间后产水流量
13、与初始运行产水流量的比值(一般三年可达到0.85以上)。膜脱除水中盐分并使水分子透过膜的机理说明,目前存在多种见解。基本上可以看作有孔和无空的两种解释,主要有氢键理论、选择吸附-毛细孔流动理论和溶解扩散理论。4) 膜的运行条件的影响及浓差极化a) 膜的水通量和脱盐率是反渗透过程的关键的运行参数。这两个参数将受到一下因素的影响,主要有: 压力 、 温度、 回收率、 给水含盐量b) 膜表面的浓差极化反渗透过程中,水分子透过后,膜界面层中含盐量增大,形成浓度较高的浓水层,此层与给水水流的浓度形成很大的浓度梯度,这种现象称为膜的浓差极化。浓差极化会对运行产生极为有害的影响。由于界面层中的浓度很高,相应
14、的会使渗透压升高。当渗透压升高后,势必使原来的运行条件的产水量下降。为欲达到原来所需的产水量,就要提高给水压力,增加电能消耗。由于界面层的浓度升高,膜两侧的C增大,使产品的盐透过量增大。由于界面层的浓度升高,对易结垢的物质增加了沉淀结垢倾向,造成膜的污垢污染.为了恢复膜的性能,要频繁的清洗,并可能造成膜性能的下降。由于形成的浓度梯度,会以一定措施使盐分的扩散离开膜表面,但胶体物质的扩散要比盐分的扩散速度小数百数千倍,因而浓度极化是促成膜表面胶体污染的重要原因。c) 消除浓差极化的措施 要严格控制膜的水通量 严格控制回收率 严格按照膜生产厂家的设计导则设计RO系统E. 膜的种类及其结构形态分类a
15、) 反渗透膜的类别目前,反渗透膜如以其膜材料化学组成来分,主要有纤维素膜和芳香聚酰胺膜两大类。如按膜材料的物理结构来分,大致可分为非对称膜和复合膜等。b) 芳香聚酰胺超薄复合膜与醋酸纤维素膜性能对比 复合膜的化学稳定性好,醋酸纤维素膜不可避免地会发生水解。 复合膜的生物稳定性好,不易受微生物侵袭,而醋酸纤维素膜易受微生物侵袭。 复合膜的传输性好。 复合膜在运行中不会被压紧,因此产水量随使用时间改变小,而醋酸纤维膜在运行中会被压紧,因而产水量不断下降。 复合膜的脱盐率随时间改变小,而醋酸纤维素膜由于不可避免的水解,脱盐率不断下降。 复合膜由于Kw大,其工作压力低,反渗透给水泵用电量与醋酸纤维膜相
16、比几乎减少一半。 复合膜的缺点是抗氯性较差,价格较贵。F. 反渗透装置(膜组件)a) 膜元件(1) 膜元件的种类及主要特点工业上使用的膜元件主要有四种基本形式:管式、平板式、中空纤维式和涡卷式。管式和平板式两种是反渗透最初始的产品形式,中空纤维式元件和涡卷式元件是管式和平板式膜元件的改进和发展。 管式膜元件 将管状膜衬在耐压微孔管上,并把许多单管以串联或并联方式连接装配成管束。由内压式或外压式两种。一般用内压式,其优点是水流流态好,易安装、清洗、拆换,缺点是单位面积小。 平板式膜元件 是由一定数量的承压板组成,承压板两侧覆盖微孔支撑板,其表面覆以平面成为最基本的反渗透单元。迭和一定数量的基本单
17、元并装入压力容器中,构成反渗透器。此种形式能承受高的压力,缺点是占地面极大,水流分布均匀差,扰动差,易产生浓差极化。 中空纤维膜元件 将中空纤维丝成束地以U形弯的形式把中空纤维开口端铸于管板上,类似于列管式热交换器的管束和管板间的连接。由于纤维间是相互接触的,故纤维开口端与管板的密封是以环氧树脂用离心浇铸的方式进行的,其后,管板外侧用激光切割以保证很细纤维也能是开口的。在给水压力作用下,淡水透过每根纤维管壁进入管内,由开口端汇集流出压力容器为产品水。该种形式的优点是单位面积的填充密度最大,结构紧凑;缺点是要求给水水质处理最严,污染堵塞是清洗困难。 涡卷式反渗透元件 六十年代中期问世,无前述各形
18、式的缺点,特别是1980年出现低压复合膜后,膜的性能指标各项均好,不易污染,且可低压运行,投资少,耗电低,脱盐率高(可达99.7%),寿命长。因之涡卷式复合是当前工业水处理首选的膜元件。基本结构如下图所示。 b) 压力容器压力容器用于装填膜元件。在实际运行过程中,给水从压力容器一端的给水管路进入膜元件。在膜元件内一部分给水穿过膜表面而形成低含盐量的产品水,剩余部分水继续沿给水通道向前流动而进入下一个膜元件,由于这部分水含盐量比进水要高,在反渗透系统中称为浓水。产品水和浓水最后由产品水通道和浓水通道引出压力容器。给水在压力容器中每一个膜元件上均产生一个压力降,如果不采取措施,这一压力降足以使膜卷
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