脱盐超纯水方案.doc
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1、20T/H制取超纯水装置预解决+RO+EDI+抛光混床设计方案及报价书编制单位:深圳市拓鑫环保设备有限公司公司地址:深圳市龙岗区坪山镇上南布西坑工业区电话:(0755)89595358传真:(0755)89595157联系人:陈斌杰手机:编制日期:2023年09月10日前言应有限公司之规定,我公司(深圳市拓鑫环保设备有限公司)就新增20吨/小时生产用超纯水装置进行方案设计,现在介绍一下本次设计的概况。本工程采用水源为市政自来水,根据我公司以往工程经验和项目用水规定,本套工艺采用常规预解决+反渗透+EDI+抛光混床的解决方法。整个装置采用PLC可编程控制器进行全自动控制,实现无人值守,也可以进行
2、自动与手动运营方式的切换。根据生产用水指标,属于高标准的超纯水,因此需要该套装置能实现长期稳定运营。在本套超纯水装置的设计中,我公司综合考虑了原水水质、产品水质规定、系统运营稳定性、投资与运营成本等相关因素,并结合业主提供的相关技术资料,在对各种解决工艺状况及设备性能进行了分析比较后,为本套水解决系统选择合理的工艺及设备,以达成经济与技术的最佳平衡。据此,我公司对本套超纯水制备装置的工艺选择、流程设计、设备技术规范、运营成本、其他相关规定提供如下技术说明,以供公司领导选择参考。据此,我公司对电子超纯水装置的工艺选择、流程设计、设备技术规范、运营成本、其他相关规定提供如下技术说明,以供领导选择参
3、考。1、工程概况1.1、工程介绍本工程是业主纯水解决供生产用20吨/小时,水源为自来水,原水需量为30吨/小时,重要采用常规过滤(砂滤+碳滤)+软化+反渗透(RO)+EDI+抛光混床的水解决工艺,达业主提出的产水电阻率16M的规定。整个系统采用PLC可编程控制器全自动控制,实现无人值守。同时,系统具有手动操作方式,可以进行自动与手动运营方式的切换。1.2、系统工艺流程简介自来水原水箱原水泵(2台,1用1备)絮凝剂添加装置多介质过滤器活性碳过滤器软化器阻垢剂添加装置保安过滤器PH调节装置高压泵(1台)反渗透(RO)纯水箱EDI给水泵(1台)精密过滤器连续电去离子脱盐设备(EDI)UV杀菌器抛光混
4、床精密滤器车间用水水回纯水箱备注:本流程未表达化学清洗及各系统反冲情况,具体请参见技术附件-1。预解决产水量:35吨/小时预解决设计运用率:95%软化水产水量:35吨/小时软化水设计运用率:95%(5%的再生用水)反渗透(RO)产水量:25吨/小时反渗透(RO)设计运用率:7075%(3035%浓水排放)连续电脱盐(EDI)产水量:20吨/小时连续电脱盐(EDI)设计运用率:8595%(510%浓水回流至原水箱)抛光混床产水量:20吨/小时抛光混床设计运用率:100%2、设计依据2.1、原水水质水源:(市政自来水)色度(度)2.5浊度(度)3硬度(毫克/升)88.6碱度(毫克/升)79.9电导
5、率(微西门子/厘米)306PH值8.1-8.3总铁(毫克/升)0.05重碳酸根(毫克/升)174氯离子(毫克/升)3.14硫酸根(毫克/升)10.5钙离子(毫克/升)72.4镁离子(毫克/升)16.22.2、产水水质(连续24小时运营)装置项目单位数值RO电导率US10EDI电阻率M15抛光混床电阻率M162.3、工程界线设备:自来水箱至终端滤器出口10米处控制:原水自动进水至纯水外输泵电:由买方送至水解决设备处水:由买方送至水解决设备处排水:卖方接至设备室内排水设施气:5-7gk/cm2压缩空气由买方送至水解决设备处2.4、现场条件2.4.1工程条件低压动力电源:AC380V5%,50Hz,
6、3P+1N,40KW低压控制和照明电源:AC220V5%,50Hz,3P+1N+1PE给水条件:流量35吨/小时,压力34kgf/cm2压缩空气:5-7kgf/cm22.4.2其它条件关于厂房方面可根据实地情况而定。大约占用实地面积150200平方米.其它方面双方洽商。2.5、系统技术规定2.5.1重要部件规定 RO系统的RO膜为美国陶氏(DOW)膜,高压泵为丹麦格兰富公司生产。 EDI系统膜堆为OMEXELL组件或E-CELL,关键保护为进口件。 抛光树脂为美国产核级树脂。2.5.2管路材质规定 预解决部分、反渗透前部分采用UPVC管道(JIS标准),RO部分高压管路采用SUS316材质不锈
7、钢材料,EDI本体部分用UPVC管道(SCH-80标准)。2.5.3控制规定全套装置采用PLC控制。 系统实现手动/全自动操作。 对非正常的工艺参数和设备运营状态声光报警。出现危险和异常状态对设备进行联锁保护。 所有的控制产品应提供制造商,用户最终确认。 故障、报警。对用户维护工程师及操作员分别实行培训计划。2.5.4电气规定 电动机采用自动/手动两种方式。同时电气设备具有故障报警等功能。 防雷:遵循有关规程、规范进行设计。 接地:根据有关规程、规范,所有需要保护接地的电气设备,均可靠性接入相应的接地系统。2.6、设计、制造、施工、验收标准2.6.1本水解决系统满足以下标准 GB150钢制压力
8、容器 JB2932水解决设备制造技术条件 压力容器安全技术监察规程 进口设备的制造工艺和材料符合美国机械工程师协会(ASME)和美国材料实验学会(ASTM)的工业法规中涉及的标准或相称标准。2.6.2对外接口法兰采用以下标准 JB/T74-94管路法兰技术条件 JB/T74-94管路法兰类型 JB/T81-94凸面板式平焊钢制法兰 JB/T87-94管法兰用石棉橡胶垫片3、工艺简介3.1、流程总体描述本生产用水制备系统重要工艺流程为:原水箱絮凝剂盐箱阻垢剂原水泵多介质过滤活性碳过滤软化器保安滤器高压泵二台一级反渗透精密滤器UV杀菌器EDI装置纯水增压泵中间水箱清洗装置抛光混床0.22U精密滤器
9、车间用水回流至纯水箱备注:上述工艺流程中反渗透均包含系统内增压泵、保安过滤器、高压泵和主机等;EDI装置重要包含EDI给水泵、保安过滤器和主机3.3、工艺流程说明3.3.1预解决系统预解决系统的作用一是对原水进行初级解决,去除水中悬浮物质和胶体物质,二是保证本水解决系统中重要的除盐净化设备反渗透装置的稳定运营,防止反渗透装置受到如下污染损坏:1) 防止膜表面的杂质沉积污染,即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵膜组件水流信道。2) 防止膜表面上结垢。反渗透装置运营中,由于水的浓缩,有难溶性盐如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrO4、CaF2等沉积在膜表面上,因此要防止这些
10、难溶盐生成。3) 保证膜免受机械和化学损伤,以使膜有良好的性能和足够长的使用寿命。针对原水水质的特点,预解决系统重要采用了絮凝剂添加系统、多介质、碳滤、树脂软化等。几点说明1、 除罐体、水箱外其余重要设备均采用进口的先进设备,如反渗透膜组件、高压泵、计量泵、自动保护装置、电气自动控制系统、自动冲洗系统等。2、反渗透膜组件由美国陶氏(FILMTEC)公司制造,型号:BW30-400针对苦咸水有着高脱盐率、抗污染型,进水最高浓度可达2023ppm,脱盐率98%、RO系统回收率75%;3、EDI膜堆采用由美国OMEXELLTM公司生产的标准型EDI-316,数量8台,产水量20T/H。或由由美国GE
11、公司生产的标准型MK-2E,数量7台,产水量20T/H。4、不锈钢增压泵由南方泵厂提供、不锈钢高压泵由丹麦格兰富公司提供。一、 工艺流程说明:本工艺涉及原水预解决部分、反渗透除盐部分、EDI深度除盐部分、后解决部分及控制部分。1、 原水预解决部分城市管网供水中具有多种杂质,如悬浮物、胶体、有机物和无机盐等,为保证本系统中反渗透预除盐部分的正常运转,则必须先去除水中的悬浮物、胶体、有机物等,使反渗透的进水达成规定,故本系统设立原水预解决部分。原水预解决部分涉及多介质过滤器、活性炭过滤器、软化器、5保安过滤器和加药装置。(1)、多介质过滤器(砂缸)是为去除水中的悬浮物而设立的,同时为了去除水中更细
12、小的胶体物,在此之前投加高效絮凝剂,破坏胶体的稳定性,使悬浮物和胶体有效去除,使其出水的污染指数SDI稳定在5以下。(2)、活性炭吸附器是为了去除水中的有机物和异味,并吸附自来水中的余氯,防止下游软化树脂、反渗透膜被氧化。(3)、软化器是为了去除水中的Ca、Mg离子减少水的硬度,防止RO膜及EDI膜结垢。2、 反渗透除盐部分水中具有各种无机盐,用通常的过滤是无法去除的,而用传统的离子互换法去除,却面临着酸碱耗量大,再生周期短,工人劳动强度大及环境污染严重等问题。反渗透技术是近二十几年来新兴的高新技术,它运用逆渗透原理,采用品有高度选择透过性的反渗透膜,能使水中的无机盐去除率达成99%,同时,也
13、能脱除水中的各种有机物、微粒,且无污染,因而在纯水制备方面得以广泛采用。反渗透工作原理:对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为抱负的半透膜,当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。当渗透达成平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与本来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。本装置
14、就是运用上述一原理,运用高压泵将原水增压后,借助半透膜的选择截留作用将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除,以获得高质量的纯水。反渗透除盐部分由高压泵、反渗透装置及化学清洗装置构成(1)、高压泵的设立是为了使反渗透的进水达成一定的压力,让逆渗透过程得以进行,即克服渗透压使水分子透过反渗透膜到达淡水层。(2)、反渗透装置,可以去除水中绝大部分无机盐,微粒、细菌、病毒以及其它溶解性物质等。(3)、反渗透装置配有自动低压冲洗系统,当设备开机和停机时,该系统自动工作,对膜表面进行大流量清洗,以保证膜表面的污染限度降到最低限度。(4)、反渗透化学清洗装置是为了去除反渗透膜表面污染物的积累
15、,定期进行化学清洗,也可用于长期停机时作保护性解决。3、 EDI深度除盐部分将EDI设立在反渗除盐部分后面,既发挥了反渗透的专长,又避免了EDI过负荷运营,是超纯水制备工艺的较佳选择。EDI部分涉及了中间水箱、增压泵、膜过滤等。OMEXELLTMEDI工作原理:OMEXELLTMEDI运用电场作用将离子连续地从进水中迁移到浓水一侧,同时电流促使水分子分解成H+(氢离子)和OH-(氢氧根离子),从而连续再生树脂。带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子分别被吸附到相应的树脂上,并且受电场作用,通过相应的树脂迁移,穿过阳、阴膜进入浓水室而被除去。其中阴膜仅允许阴离子通过,阳膜仅允许阳离子通过。在直流电场
16、作用下,一小部份水分子分解成H+(氢离子)和OH-(氢氧根离子),这些H+和OH-连续地再生填充于淡水室的离子互换树脂。因此,通过离子互换、水分解、离子迁移以及再生等多种作用,进水中的离子连续进入浓水室而被去除,高纯度的淡水连续从淡水室流出,从而实现水的深度除盐过程。本装置所选用的OMEXELLTMEDI-316螺旋卷式EDI具有以下几大优点:(1)、具有高硬度耐受能力:OMEXELLTMEDI的专利浓水流态设计不同于传统板框式EDI的同向流动设计。这种设计能更好地消除引起结垢的因素,使其对进水硬度的规定放宽到2ppm(CaCo3计)。(2)、可更换性:OMEXELLTMEDI是唯一可以方便地
17、更换树脂和膜芯的EDI产品。减少用户40%的更换费用,更适合进水水质较差、树脂和膜易受污染的工况。(3)、无渗漏:与传统板框式所采用的多层机械密封方式不同,OMEXELLTMEDI简朴通过顶盖和底盖就可以可靠地实现密封,消除了板框式EDI常见的渗漏问题。(4)、更经济:OMEXELLTMEDI由于结垢倾向小,清洗频率大大减少,并且不需要像传统板框式EDI那样经常紧固螺母。与板框式EDI相比OMEXELLTMEDI的投资和运营费用都相对较低。(5)、树脂配比定制:针对水质特点,可认为用户量身定制不同的树脂配比,以满足各种不同的需求。(6)、低能耗:OMEXELLTMEDI的结构设计减少了阴极和阳
18、极之间的距离,因而减少去除离子所需的能耗,同时配备专利的整流器,使其比传统EDI节能达64%。3.4、设备清洗系统当系统运营一段时间后反渗透膜和EDI模块都或多或少受到一定限度的污染,所以要进行定期药剂清洗解决。设备清洗系统的作用是根据膜运营污染的情况,配制一定浓度的清洗溶液,反渗透膜及EDI模块中的污染物,以恢复膜及模块原有的特性。清洗药液采用水力循环溶解的方式,在清洗之前运用清洗泵与清洗药箱形成闭循环将药品溶解充足、均匀。35、后解决的设计原则后解决系统重要有纯水箱、纯水外输泵、紫外杀菌器、抛光混床、精密过滤器等,纯水箱用于储存除盐纯水,协调用水高峰与除盐纯水解决设备产水量之间的平衡;纯水
19、外输泵则是提供除盐纯水输送工作动力;除盐纯水通过水箱储存后容易滋生细菌等,在外输前需要在水解决车间进行杀菌解决,同时配套1套0.2微米的精密过滤器来过滤杀灭细菌的尸体等颗粒物质,保证供水质量。4、系统自动化控制简述本系统采用PLC可编过程控制。整个系统可以实现手动和自动的切换,在非正常运营状态下,对设备、水泵、控制阀可以进行就地手动操作。电气仪表控制一体化,电气设备和工艺过程的控制由一个控制系统完毕,提高系统的完整性和可靠性。4.1、控制功能本控制系统的功能,大体可分为三大类:4.1.1系统的过程控制本控制系统中,程序的任务是针对预解决、反渗透和EDI系统过程控制,尚有其他泵与液位的联锁。通过
20、现场反馈来的信号控制系统中的PLC,再实现控制整套系统的启动、停运及保护。4.2、设备控制系统要点4.2.1水泵及电机保护 所有电机使用优质过载保护器。 通过控制与相关设备实现自动启停(也可于人工实现手动启停)。4.2.2药剂添加装置自动控制 实现启停自动控制 设有可靠的安全保护4.2.3预解决自控 自动启停系统 自动反冲洗系统(根据时间实现系统的反冲洗操作,也可转换为手动人工进行开闭自动阀组件进行反冲洗)4.2.4反渗透自控4.2.4.1原水低压停机/报警装置当给水压力低于最低允许值时,反渗透自动停机,操作员解决问题后重新启动,避免由于给水压力过低导致对高压泵的损害。4.2.4.2反渗透停机
21、自动膜冲洗RO在系统停机或开机时对反渗透膜自动进行膜冲洗,避免污物沉积。4.2.5EDI自控4.2.5.1产水流量低/报警/停机装置当产水流量低于允许值时,EDI自动停机并给出报警指示信号,操作员解决问题后重新启动,避免由于产水流量过低导致对EDI膜块的损害。4.2.5.2浓水循环流量低/报警/停机装置当浓水循环流量低于允许值时,EDI自动停机并给出报警指示信号,操作员解决问题后重新启动,避免由于浓水循环流量过低导致对EDI膜块的损害。4.2.5.3浓水排放流量低/报警/停机装置当浓水排放流量低于允许值时,EDI自动停机并给出报警指示信号,操作员解决问题后重新启动,避免由于浓水排放流量过低导致
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