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纯水设计方案

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2020年4月19日
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第一章 概况
1.1工程概况：
本工艺方案是根据用户要求，以系统运行可靠、经济合理为原则，采用相关设计标准和规范，结合我公司多年工程经验，以地下水做为原水水源而编制的。
本系统采用“预处理+反渗透+EDI装置”水处理工艺，该方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足要求，并已在多项类似工程中得到应用及检验。
设备具有安装方便、使用方便、操作方便、维护方便；运行稳定、节能、环保、自动化程度高，经济实用等特点。
1.2工程设计参数
（1）安装场所: 水处理车间内,介质温度:5~45℃,安装面积: ≤200m3；
（2）原水水质: 按西北地区地下水设计,原水设计温度不小于5℃；
（3）产水技术指标:
我公司对超纯水系统作出质量保证：在设计进水温度、水质条件下，过滤器、反渗透、EDI及抛光混床的出水水质及水量满足用户的要求。
整个水处理系统按全自动运行方式进行设计。
序号
检测位置
水质指标

1
多介质+活性碳+软化过滤器
SDI
≤4
浊度
≤1NTU
总硬度（以CaCO3计）
≤400mg/L
水利用率
≥98%
产水量
20m3/h

2
一级RO系统

出水电导率（四年内）
≤10μs/cm
水利用率
≥75%
产水量
≥1m3/h

3

EDI系统
电阻率（三年内）
≥5MΩ.cm
水利用率
≥90%
产水量
≥1m3/h

5

终端过滤系统

水产量
≥1m3/h
　电阻率(MW.cm at 25℃)
≥5 MΩ.cm
颗粒度≥0.22mm [个/ml]
　100
使用点压力 [MPa]
0.35±0.05
出口压力 [MPa]
0.50±0.05
1.3公用设施条件
1）供水：取水口经过提升泵送至纯水车间。
v 正常流量：大于产水流量
v 温度：≥10℃
2）供电：依据我方提出容量，由买方将动力线送至电控柜上。
v 供电电源：380V/ 50Hz /三相五线制
v 使用最大功耗：35KW
3）药品供应：调试及运行过程中所用消耗品以及水电由买方提供。预处理、反渗透、EDI 系统采用的絮凝剂、清洗剂、碱等药品由我方根据水质情况计算或试验确定药品种类、配药浓度、加药量，全部药品宜采用汽车运输。
A\凝聚剂
化学成分 ：高分子聚合物（SMST）
纯度 ：30%
配制浓度 ：10%
包装 ：25Kg/桶
B\氢氧化钠
化学成份 ：NaOH
纯度 ：45%
包装 ：桶装或其它
运输方式 ：汽车运输
配制浓度 ：45%
加药量 ：1-2ppm
1.5工程范围
我方提供一套完整的化学水处理系统，即从原水箱进口母管（包括阀门、仪表）到纯水泵出口1.0 米为止所有的设备，包括过滤器及其加药装置、反洗设备，反渗透装置、EDI 装置及其加药装置、化学清洗系统装置等设备、附件和所供设备内部管道、阀门及其附件、所供设备之间的连接管道、阀门及其附件、和所供设备内部管道、阀门及其附件、所供设备之间的连接管道、阀门及其附件、以及整套工艺流程所要求的热工仪表、化学分析仪表、控制系统、电气设备、电缆与桥架等（买方供电至MCC柜）。控制系 统还包括所有的电缆、桥架、压缩空气管路和所有的硬件、软件等，以及PLC控制柜内的硬件，软件，接线等。
根据流程图制订以下分界：
1）纯水输送泵出口水管一米内由我方负责。
2）水站内的土建工程及预埋件、消防、照明、电气接地、通风、用水由买方负责。
3）压缩空气管由买方提供到设备接口处。
4）水站总电源由买方接到我方的进线柜上的总电源开关上。
5）控制柜到各单体设备的电路由我方负责。
本工程为总承包交钥匙工程，系统最终出力为:5MΩ超纯水：大于1吨/小时，0.35MPA ;我方按技术要求进行设备制造、安装、调试、培训直到运行正常达到设计要求的出水水质和水量。

第二章:设计原则与依据
2.1设计原则
1) 寻求最佳的工艺设计方案，使系统设备经济、合理、安全、可靠。
2) 选用先进的进口材料和配件，单体设备结构先进、合理。本套纯水设备中， 主体RO、EDI、水泵、自控阀门、自控电器等均采用国内外知名品牌，保证了系统的先进性和稳定性。
3) 设备布局合理美观、操作维护方便、减少劳动强度。对各单体设备将进行优化组合，除了保证其运行性能外，尽可能使设备结构更加合理实用、操作维护更加方便、外观更加简洁美观、设备具有较好的防腐能力。
4) 选用可靠性好的进口仪表，直接显示处理数据。各设备上采用的控制仪表、 显示仪表均采用国际知名品牌，以保证系数设备的运行可靠。
5) 设备选型留有合理的余量，预处理设备、RO、EDI 装置各级水泵及管路的设计均有一定的设计余量，能保证在必要时系统设备超负荷运行时的需要，同时在正常运行时确保整个系统运行安全、可靠、延长设备使用寿命。
2.2设计依据
2.2.1进口部件的设计符合下列公司产品技术手册要求。
1）《美国陶氏公司 反渗透膜和纳滤膜产品技术手册》及设计软件；
2）《南方泵业公司 产品技术手册》；
3）《帕斯菲达公司 产品技术手册》；
4）《美国 IONPURETM 公司 EDI 产品技术手册》；
5）《美国陶氏核级抛光树脂 产品技术手册》；
2.2.2进口设备或部件的制造工艺和材料应符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ATM）的工业法规中所涉及的标准。
2.2.3国产设备制造和材料应符合下列要求：
1）《给水排水工程结构设计规范》 GBJ-69-84
2）《水处理设备制造技术条件》 JB2932-86
3）《反渗透水处理设备标准》 GJ/T119-
4）《钢制压力容器》 GB150-1998
5）《橡胶衬里化工设备》 HGJ32-90
6）《水处理设备油漆、包装技术条件》 GB/T13384-92
7）《焊接件通用技术条件》 JB/ZQ4000.3-86
8）《工业企业噪音控制设计规范》 GBJ87-85
9）活性炭净水器执行CJ3023－1993，
2.2.4水泵、电机符合下列标准：
1）《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》 GB3216-89
2）《电机外壳防护等级》 GB4942
3）《机电产品包装通用技术条件》 GB/T13384-92
4）《旋转电机基本技术要求》 GB755
5）《旋转电机冷却方法》 GB1993
2.2.5管件符合下列标准的规定要求：
1）《衬塑（PP、PE、PVC）钢管和管件》 HG20538
2）《化工设备、管道外防腐设计规定》 HGJ34-90
2.2.6电控部分符合下列标准和规定的要求：
1）《通用电器设备配电设计规范》 GB50055-93
2）《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-91
3）《美国国家电气规范》 NEC- 版
4）《低压电器外壳防护等级》 GB/T4942.2-93
5）《ISA 过程操作的二进制逻辑图》
6）《电控设备第一部分：低压电器电控设备》
7）《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
8）《UL 美国保险商实验室标准》
9）《IEE-美国电气电子工程师协会标准》
10）《EIA 美国电子工业协会》
2.2.7以上规范所使用的各标准如有新版本，以最新版本为准。
2.2.8设备符合相应的工业设备抗震鉴定标准。
第三章:工艺设计说明
3.1 工艺选择
3.1.1系统进水水质分析
1）原水水质分析
根据自来水质检测的数据来分析，基本上能够确定以下几个方面的问题：
系统进水中含有的氯化物，盐量含量比较高,同时根据我方在反渗透技术方面的理论和实践经验，反渗透产水PH一般在5-6。
2）原水水质分析结论
针对于本系统进水，从设计上、从最坏的角度上考虑并从工艺上予以预防；
v 悬浮物对后续设备的影响
v 需要防止硬度对反渗透膜产生的影响
v 氯化物对反渗透膜的影响
以上几个水质特点，都是不利于反渗透和后处理系统的长期稳定运行的，因此在本系统的设计方案中，必须充分考虑到各个因素，充分调研，才能做好一流的系统设计、提供一流产品质量和达到优越的系统性能。
3）基本设计处理思路
(1)预处理:为保证进入反渗透设备的清水达到入口水水质标准,设计采用多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器进行原水的预处理。各设备的具体功能,如下所述:
1. 多介质过滤器:主要去除水中悬浮物胶体等物质,使SDI<3、浊度>1NTU;
2. 活性炭过滤器：主要去除水中游离氯和部分有机物，防止游离氯氧化超滤膜。出水游离氯可降至0.05ppm以下。
3.  软化水过滤器：离子交换软化水处理是利用阳离子交换树脂中可交换的阳离子（如Na+、H+），把水中所含的钙、镁离子交换出来，这一过程称为水的软化过程，所得的水称为软化水。在软化水处理中，最常见的是钠型强酸性阳离子交换树脂，或称钠离子交换树脂。这种阳离子交换树脂，其交换容量与原水的全溶解固形物含量以及再生水平有关。经过软水器后的水，硬度大大降低或基本消除，出水残留硬度可降至0.03mmol/L以下。原水碱度基本不变，这是由于在钠离子交换过程中，只是水中碳酸盐硬度按照等物质量的规则转变成碳酸氢钠，故水中的HCO3-含量不变，因此水中碱度基本不变。
4.  保安过滤器：为了防止意外颗粒物进入反渗透设备，影响其稳定运行，设置5µ保安过滤器进行保安过滤。
5.  反渗透除盐：利用渗透机理，在泵的压力推动下，使原水中的水分子反向渗透，从而达到除盐的目的。
本系统采用美国进口逆渗透膜和美国进口逆渗透壳, 确保水质纯净和反渗透设备在高压下长期安全运行。
6.  精处理部分设置了去TOC紫外灯、0.45μm滤器、EDI等，以进一步去除水中的溶解氧、二氧化碳、剩余的微量离子、TOC等，选用设备和管道等的材料等级也随着纯水纯度的升高相应提高。水箱设置氮封装置，隔离空气污染。
3.2工艺流程:
地下水→原水箱→絮凝剂加药→原水泵→多介质过滤器→活性碳过滤器→软化水过滤器→反渗透增压泵→保安过滤器→一级变频高压泵→一级反渗透装置→一级RO水箱→EDI增压泵→紫外线杀菌器→精密过滤器→EDI 系统→纯水增压泵→微孔膜过滤器→出水。
3.3技术要求
为了便于用户对超纯水设备操作和维修，保证在更换和维修部分设备元件时制取超纯水工艺流程不中断，以及适应用户对超纯水产量的不同需求，本套超纯水系统对过滤器、反渗透、EDI、185UV、254UV和终端超滤器等均采用两组并联运行模式，抛光混床采用三组并联运行。关闭其中二组，并联的另一组或两组仍可继续工作。
3.3.1 水泵提升机组
1) 每台水泵进出口设有手动阀、出口设有止回阀。
2) 每台水泵的应符合《给排水设计 9册》水泵类设计与安装规范。
3) 每台水泵的电气接线应符合《电机产品安装规范》。
3.3.2多介质过滤器
1) 过滤器采用机械过滤器，填料：石英砂、无烟煤。进出口管道装设取样装置及压力表组件，压力表设隔离阀。运行及反洗方式为全自动PLC控制。
2) 过滤器最大能耐受6bar的压力。
3.3.3活性炭过滤器
1)进出口管道装设取样装置及压力表组件，压力表设隔离阀。运行及反洗方式为全自动PLC控制。
2) 过滤器最大能耐受6bar的压力。
3.3.4软化水过滤器
1）过滤器内填装软化阳树脂，滤层高度一般＞1000mm，在正常工作情况时，正常流速20m/h，总产水量为＞2m3/h。
2）软化过滤器反洗周期时间为16—24小时。反洗以时间参数来控制反冲洗周期，经过PLC可编程控制器进行滤器顺序定时反洗、正洗及再生过程。
3）反洗水由原水泵供水。
3.3.5保安过滤器
1) 保安过滤器的结构满足快速更换滤元的要求。
2) 进入保安过滤器的水管上设排放阀。
3) 保安过滤器滤元表面运行滤速不大于10m3/m2h（以滤芯表面积计）。
4) 保安过滤器的滤元过滤精度为5μm。
3.3.6 RO 高压泵
1) 高压泵采用变频控制,高压保护开关（均为进口产品），以防膜组件受高压水的冲击，系统压力高时报警和停泵。
2) 高压泵进口装低压保护开关（进口产品），压力低时报警及停泵。
3) 高压泵及附件的材料采用不锈钢。
4) 密封方式考虑耐腐蚀机械密封。
3.3.7反渗透装置
1) RO装置的设置分别为一套两级多段式，以更好的控制回收率，降低运行费用。排列方式为一级系统2:2排列，二级系统2:1排列，每支膜壳都设有取样阀可随时取样分析水质及诊断故障。
2) RO膜元件的设计通量不大于各膜元件制造厂商《导则》规定的最大通量值，并选择合理的设计通量，保证膜元件正常运行和合理的清洗周期。
3) 反渗透装置化学清洗液的选择根据污染情况和所选用反渗透装置膜组件的特性确定。我方将于交付使用时提供清洗所需药品种类和选用说明。
4) RO装置各段给水及浓水进出水管上设有与清洗液进出管相连的接口及阀门，以便清洗时需要。
5) 反渗透浓水排放装流量调节阀，以控制RO的回收率。
6) RO 装置设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗。
7) RO 装置产品水管和浓水管设取样点，取样的数量及位置能有效的诊断并确定系统的缺陷。
8) RO 膜组件安装在组合支架上，支架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件。
9) RO 组合架的设计满足其厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。
10) 我公司将提供RO系统的设计计算文件。
11) RO 系统所配仪器、仪表的性能、配置点及数量等将满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。
3.3.8 RO 化学清洗系统
1) 化学清洗系统包括清洗箱、清洗泵、保安过滤器及和 RO 装置连接的管道接头等（硬管连接）。
2) 清洗系统的材质应能适用于所用的清洗液。
3.3.9 CEDI 系统
1) 采用模块设计，单个模块标准产量为： 3.3 吨 /小时。
2) 系统出水水质 15~17MΩ·cm，同时设有出水水质超标报警装置。
3) 系统进水设有压力、流量等保护装置。
4) 系统回收率≥ 90%，浓水可全部循环到RO给水，实现100%回收。
5) 每个膜堆的输入电压和电流具有LCD 显示，可独立对单个膜块监控。
3.3.10UV 杀菌系统
1) 设有时间记数器。
2) 灯管寿命大于9000小时。
3) 系统出水管设有旁路，便于更换灯管。
3.3.11终端绝对过滤器
1) 过滤器的结构满足快速更换滤元的要求。
2) 进入过滤器的顶部设排气口、底部设排放口。
3) 过滤器的滤元过滤精度要求为 0.1μ m。
3.3.12水箱
本系统设置15m3原水箱1个，10m3一级RO水箱1个，20m3浓水箱2个，20m3EDI氮封水箱1个，除EDI氮封水箱由我方选用高品质FRP水箱外，其它水箱均采用国产优质PE水箱。

3.4、系统主要设备功能描述
3.4.1原水泵
系统配置2台原水泵，泵出力为20.0m3/h、扬程为0.35MPa，材质为304SS，采用南方立式泵（1用1备）
3.4.2多介质过滤器
本系统预处理采用专门针对中国水质污染的特点而专门设计的多介质过滤器，它能够滤除原水带来的颗粒，并保证其出水SDI（污染指数）符合RO进水的要求。　
多介质过滤器为碳钢衬胶材质，主要用于清除进水中的大颗粒杂质及悬浮物，有效的降低了出水的浊度，为下一级系统提供合格的水源。同时可抵抗因季节变换所引起的水质变化，多介质过滤器选用Φ1600罐体1个。
多介质过滤器的特性：
v 能够极为有效地控制反渗透系统非常敏感的胶体、悬浮物。
v 具有独特的均匀布水方式，使过滤达到最大效果，能长期满足反透膜对污染指数SDI的要求。
v 选用较低的流速，以适应将来水质变坏的可能性。
v 过滤器反洗周期长。
采用专门用于反渗透系统的布水装置，填充精选的均匀滤料，以保证良好的过滤效果，且不会出现反洗乱层现象。
3.4.3、活性碳过滤器　
主要是吸附有机物、胶体及微生物，去除水中的游离氯。循环清洗反冲罐内活性碳，以达到去除活性碳吸附的有机物及微生物的目的。
活性炭过滤器是吸附前级过滤中无法去除的胶体、余氯以防止后级反渗透膜受余氯氧化而降解和受胶体污染，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，进一步降低RO进水的SDI值以及浊度。活性炭过滤器选用Φ1600罐体1个，材质碳钢衬胶。
经过多介质过滤器和活性炭过滤器处理后，出水水质能够达到如下指标：
SDI：小于4
余氯：小于0.1ppm
活性炭的比表面积很大，其比表面又布满了平均直径为20-30Å的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。另外，活性炭的表面有很大的羟基和羧基等官能团。能够对各种物质的有机物质进行化学吸附以及静电吸引作用，因此，活性炭还能去除余氯一类对反渗透膜有氧化作用的物质。活性炭脱除余氯并非单纯的吸附作用。而是在碳的表面上催化了某些化学反应。
3.4.4、微孔过滤器流量
本系统中的微孔过滤器为5μm微孔过滤器，它们的作用是截留来自多介质活性炭过滤器产水中大于5μm的颗粒进入反渗透系统。这种颗粒径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，同时划份高压泵的叶轮。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值时应当予以更换。微孔过滤器中用不锈钢SS304外壳，滤棒是由聚而烯熔喷制成，锥形结构，深层过滤，它具有纳污量大，寿命长，易更换等优点，下面介绍聚而烯熔喷滤芯的特点：
过滤精度高，这类滤芯的孔径致密，均匀，在使用过程中，颗粒会在滤层孔道中产生“架桥”现象，从而使直径小于孔道的颗粒也能被阻挡住。
强度大。聚而烯纤维（丙纶）的强度比其它一般常见纤维的强度大。另外聚而烯纤维的湿强度与干强度相近，因此能满足过滤液体时使用的要求，当进出口压差为0.4MPa时，滤芯不变形，大大优于膜摺迭滤芯。
过滤阻力小、滤液流量大、滤层纳污量大、滤芯使用寿命长。这类滤芯是热纤维在接收经过定向缠绕自然形成致密的微孔，成形后的滤芯孔道是连体弯曲状，而且是规则的，增大了过滤面积。另外，生产过程中纤维直径及间隙可任意调节，而且滤芯的微孔内层小外层大，从而增加了纳污量，延长了使用寿命。
自身洁净度高，对水质无污染。熔喷法聚丙烯纤维及其制成的滤芯在整个生产过程中不加任何化学添加剂，因此，过滤时不会污染水质不会出现泡沫，也不会有短纤维脱落。
使用温度高达100℃，过滤效率不会降低。耐酸碱药化学试剂及有机溶剂的化学腐蚀。
本系统中选用5um×40英寸过滤膜30支，ф400×1000过滤器1台。
1）运行控制控制参数：压差≤0.08MPa
2）维护保养 当压差≥0.08MPa 时需更换滤芯一次。
3.4.5软化水过滤器
软化水过滤器的作用是在经过预处理后的原水进入反渗透系统之前，经过离子交换去除水中的硬度，降低水中硬度。

3.4.6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。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。
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。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，以解决温度变化情况下的产水能力。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，经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。
高压泵为反渗透膜组提供足够的进水压力，维持反渗透膜的正常运行。
v 一级高压泵出力为20m3/H，扬程1.40MPa，材质为SS304，共1台。
3.4.7反渗透系统
反渗透系统是本流程中最主要的脱盐装置，它具有极高的脱盐能力。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。
经过预处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子量有机物经过膜层，经收集管道集中后，通往产水管再注入反渗透水箱。反之不能经过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管，排出系统之外（一级）或排入过滤水箱。系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门，监控仪表及程控操作系统，它们将保证设备能长期保质、保量的系统化运行。

反渗透膜元件结构图
为保证系统运行的安全性和灵活性，反渗透系统采用两级两段配置，提高回收率。反渗透系统包括高压泵、反渗透膜组、加药系统、冲洗系统、清洗系统及控制仪表六个部分。
分述如下：
1）反渗透膜组的设计
本装置反渗透膜组件均采用世界上最先进的复合反渗透膜，单根膜脱盐率达 99.6%。本系统设置1套反渗透系统，单套反渗透单元性能如下：
一级RO系统出水能力≥15m3/h, 回收率大于等于75%。根据对原水水质分析和水源情况，采用美国陶氏公司复合膜BW30-400型抗污染复合膜，经过反渗透膜专用计算软件计算，当设计一级反渗透装置的回收率为75%时，每套配置根BW30-400型的膜组件，每根膜组件有效膜面积为40m2，分别安装在根FRP压力容器内，成3:2排列；
2）化学清洗
在工作过程中，无论预处理如何彻底，反渗透或经过长期使用后，反渗透膜仍会受到无机盐垢、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物的污染。这些污染物沈积在膜表面，导致标准化的产水流量和系统脱盐率分别下降或同时恶化。卖方建议 RO 与 EDI 系统共设一套化学清洗系统，当膜组件受到污染后，可进行化学清洗。
3.4.8EDI 系统的设计与说明
EDI 系统是经过电除盐的方式来净化水质的。电除盐是一个电化学过程，它经过离子交换膜离子交换树脂和电流的作用来连续不断地净化水质。
EDI 模块中在电场的作用下阳、阴离子进行定向迁移填充的离子交换树脂把原水中的阴阳杂质离子交换掉，同时经过电流的作用把水电解为和 H+和OH-作为酸剂，以此离子交换和酸过程同步发生，而连续不断的产生高品质的水。
EDI 模块是一种板框式结构。待处理的原水经过淡水室，该室包含阴、阳离子交换树脂，阴、阳离子交换膜。离子交换树脂把原水中的阴阳杂质交换掉，从而能够产生高品质的水。在模块的两端各有一个电极，一端是阴极，另一端是阳极。模块通入直流电后，在淡水室、浓水室中都有电流经过，阴极吸引离子交换树脂当中的阳离子，阳极吸引离子交换树脂当中的阴离子，这样离子就经过树脂产生了迁移。在电场的作用下，离子经过相应的离子交换膜进入浓水室。浓水室由阳膜和阴膜组成，阳膜只允许阳离子经过，阴膜只允许阴离子经过。在电场的作用下，阳离子经过阳膜进入浓水室后，无法经过阴膜，只能留在浓水室。同样，阴离子也只能留在浓水室中，从而达到了净化水质的作用。

EDI模块结构图
1）EDI 比传统 DI 优越的之处
① 无须酸碱再生，有利于环保要求---混床中的树脂是经过酸碱中的 H+和 OH- 进行再生，而 EDI 装置是经过电将水电离为H+和 OH-从而对树脂进行再生。；
② 占地面积极小，无须备用装置，无须设置再生、酸碱贮存、中和设备；
③ 控制点数大大少于混床，便于实现自动化控制；
④ 无须酸碱再生的操作，操作人员人数减少，降低人为操作失误的可能性；
⑤ 采用单元模块式装配，设备维修、更换方便；
⑥ 运行回收率高（即自耗用水量少），可达到95％，且排放的浓水可回收；
⑦ 产水水质稳定，产水电阻率可达到 5MΩ.cm(25℃)以上。
2）EDI 的设计
根据需方要求，本系统设置1套出力为19.4m3/h 的 EDI装置。选用 IONPURE产品的 LXM30X 型号的模块。本次设计将 EDI 单独放在碳钢防腐支架上，配备单独的控制系统，便于单独针对昂贵的EDI 系统进行操作，运行，保证其稳定持久的工作时间。
① EDI 模块的各项参数一览表

型号
LXM30X
最小产品水量min.gpm(m3/hr)
7.5(1.65)
一般产品水量min.gpm(m3/hr)
15.0(3.3)
最大产品水量min.gpm(m3/hr)
22.5(4.95)
一般回收率(%)
90
配管-进水及模块水管
1-1/6"BSPM
配管-浓缩水管
3/4"BSPM
最大进水压力(bar)
100(7)
一般流量时之压损psi(bar)
16-20(1.1-1.4)
最高进水温度
113(45)
尺寸宽*深*高( 英寸)
12*35*24
尺寸宽*深*高( 公分)
33*89*61
运送时重量(kg)
250(114)
运转时重量(kg)
370(168)
② EDI 系统进水指标的设计
项目
单位
进水要求
TEA （总可交换阴离子，包括CO2）
ppm
<25
电导率
uS/cm
<40
pH 值

5 到9
硬度（以CaCO3计）
ppm
<0.5
活性硅
ppm
<0.5
TOC
ppm
<0.5
游离氯
ppm
<0.05
Fe,Mn,H2S
ppm
<0.01
SDI15min
<1.0

油脂

测不出
浊度
NTU
<1.0
氧化物

测不出
色度
APHA
<5
3）杀菌
为确保 EDI 装置的稳定运行，本系统在每套二级 RO 出水管处安装 1 台紫外线杀菌器，处理量为30m3/h，主要作用是杀死水中的细菌，避免细菌在 EDI膜堆中滋生，使EDI受到污堵。紫外灯发射波长为254nm，强度为30000μWs/cm2，杀菌率为99%。杀菌后安装 0.45μm 保安过滤器，以滤除残留的微生物尸体。
4）化学清洗
EDI 与 RO 系统共设一套化学清洗系统，当 EDI 膜组件受到污染后，可进行化学清洗。
3.4.9紫外线杀菌器和终端过滤器
选用波长为254nm 的紫外线杀菌器，主要是利用紫外光的波长特性，杀灭水中的细菌等微生物，满足对出水细菌指标的设计要求。并经过出水口的终端过滤器将细菌尸体和其它大于 0.1μ m 的颗粒物截留，保证出水的颗粒物达标。

第四章、仪表与控制系统

4.1工艺控制系统
4.1.1 控制方式与控制水平
超纯水处理系统的控制：经过集中控制柜的监控系统的运行状况，备用泵等设备的切换由内部PLC程序自动完成。同时可实现就地手动操作整个系统。RO膜\EDI的清洗和等因频率很低，均设计为系统自动报警提醒操作人员进行半自动操作。
4.1.2RO 高压泵保护系统
RO高压泵进出口装有低压和高压保护开关，当供水量不足，使高压泵入口的水压低于某一设定值时，自动发出信号停止高压泵，保护高压泵不在空转情况下运行。当因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时，自动发出信号停止高压泵，保护系统不在高压下工作。以上均由PLC自动完成控制。
4.1.3 RO 启停保护
RO投入运行时，为了防止高压泵突然起动升压产生对 RO 膜元件的高压冲击，破坏反渗透膜，在每组 RO 装置的每台高压泵采用变频控制，使膜元件逐渐升压至一定的压力，更好的保护RO膜。在RO停止使用时，自动依次打开浓水排放阀和产水阀、RO冲洗阀、RO进水阀，利用 RO 给水泵，用一级RO产水自动冲洗5～8min 左右，停止备用。
4.1.4 EDI 启停保护
EDI 系统设有流量、压力、液位、出水水质、过流过载等保护，当提升泵没有流量时，系统会自动关机；当电源电压或电流因其它外部过载时，系统会自动关机；当系统出水水质检测不符合设定值时，系统将自动排放并冲洗。反之，系统将会恢复正常。
4.2系统仪表与控制设计说明
4.2.1 控制系统概述
根据工艺条件，本装置的控制信号主要是开关量和仪表监控数据的模拟量等，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵等设备的控制及仪表数值的显示。也就是说系统是一个以开关量控制为主、同时与 4~20mA 模拟量信号相结合的系统；因此本控制系统设计采用可编程逻辑控制器（PLC），同时完成电气和仪表部分的自动操作与监控。
4.2.2 主要控制回路
4.2.2.1 预处理系统的控制
过滤器的运行、反洗和正洗是经过PLC自动控制相应阀门的开/关、泵的启/停止来实现。
4.2.2.2 反渗透系统控制
RO系统除程序控制外还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出 RO的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上手动启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。
4.2.2.3 高压泵的保护系统
RO装置的高压泵进出口装有低压和高压保护开关。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），会自动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在空转情况下工作。当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时，高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，保护系统设备不受损害。
4.2.2.4外输系统的控制
外输系统设置两台超纯水泵（一用一备）向生产线供水，能够保证流量和压力的稳定供应，当生产线用水较少或不用水时自动在系统内部循环，保证出水水质连续达标。
4.3 控制系统配置
4.3.1 硬件
控制系统硬件组成包括1套可编程控制器（PLC）。PLC 采用德国西门子公司性能可靠、广泛应用于工业控制领域的产品。
4.3.2 软件
控制系统软件组成为：
1) PLC 应用软件：运行于 PLC，实现各种控制功能。
2) 监控软件（全自动型配置）：选用功能强、使用简单、应用可靠的组态软件，用于操作、调试人员监视装置运行状态。
4.4 控制系统功能描述
4.4.1 数据采集
采集整个装置的重要工艺参数（流量、电导、电阻、 pH、压力、温度等）、设备运行状态等重要数据。
4.4.2 实时监控
对整个工艺生产过程实现操作、设置、控制、显示、报警，最大限度的减少值守人员，可作到无人监管的自动运行。
4.4.3 联锁、报警
对非正常的工艺参数和设备的运行状态声光报警，出现危险和异常状态对设备进行联锁保护。
4.4.4 手动控制
系统能够实现手动和自动的切换，在非正常运行状态下，可就地对每台泵设备和控制阀进行手动控制。
4.4.5 电仪控制一体化
电气设备和工艺过程的控制由一套总控制柜和过滤器、RO、EDI 等就地控制箱组成的相互关联的控制系统完成，提高系统的完整性和可靠性。
4.5 仪表
4.5.1 概述
现场仪表包括压力、液位、流量、在线分析仪表和控制阀等。分析仪表有电导率、电阻率、 pH、温度等检测仪表。
4.5.2 仪表选型与测点设置
现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠。
--流量测点：
a. 过滤器的出水流量指示。
b. 每级 RO 机组的产品水及浓水排放设有流量指示。
c. EDI 的浓水口及出水口均设有流量指示。
d. 核级精混床的出水口设有流量指示。
--液位测点：
a. 原水箱，一级RO水箱，二级RO水箱，氮封水箱，浓水箱均设有液位计及液位开关，并可任意设高、中、低液位与报警。
b. 清洗箱、配药箱等设有低液位保护装置，低液位时自动报警。
--电导测点：
a. 反渗透进水母管设有电导率表指示。
b. 反渗透产品水母管设有电导率表指示。
--电阻测点
a. EDI 的产品水母管设有电阻率表指示。
--压力测点：
a. 过滤器、保安过滤器等进出水口均设有压力表。
b. 反渗透各段进口、总产水及浓水出口均装有压力指示。
c. 高压泵的进出口分别装有低高压开关，与泵连锁，同时设有压力表。
d. 各类泵的出口均设有压力表。
e. EDI 进出口设有均设有压力表。
--其它测点：
a. 保安过滤器出口设置 SDI 测试仪接口。
b. 一级RO进水装有温度指示，二级RO进水装有pH表指示。
6.6 系统的操作方式
4.6.1反渗透机组
本体设有控制柜与仪表盘，即可在就地控制柜上操作，也可经过 PLC 进行程控操作。
4.6.2水泵等其它设备
即可在由 PLC 累积计时控制切换，也可经过每次开/停机时自动切换。
4.6.3 EDI
电流及电压的调节在就地控制柜上操作，运行可经过 PLC 自动操作。
4.7 电气
4.7.1 供配电
中央水处理站用电设备电压等级为 380/220VAC。建议车间内设动力配电中心。动力中心向全车间动力设备供电。
4.7.2 电气设备控制
电动机采用自动/手动两种操作方式。集控操作在触摸屏上统一操作，控制由PLC 实现。联锁及备用切换由 PLC 内部程序自动完成；触摸屏上能够监控设备运行状况及远程手动控制设备的运行或停止。同时能够实现就地手动操作。
4.7.3 防雷与接地
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的接入相应
的接地系统。主要包括配电装置、 PLC 装置急触摸屏等。