3t/h 纯水设备
设
计
方
案
二0一二年六月
目录
一、设计基础资料
二、成品水制备工艺流程
三、工艺设计说明
四、自控系统说明
五、设备设计运行参数
六、公用工程条件
七、验收考核项目
八、其它说明
附件：
一、反渗透膜元件污染清洗方法
二、制备工艺流程图
一、工程设计基础资料
1.1设计概况
科润公司新建镀锌生产线工程因生产工艺需要，需配置1套3t/h自动纯水品设备一套，要求出水水质电阻率12McmΩ.cm（20℃）。制备工艺采用反渗透，双级混床，PLC自动控制。同时设备选型留有合理的设计余量。
1.2设计原则
1、优化工艺设计，使系统设备经济、合理、安全、可靠。
2、选用新颖材料和配件，单体设备结构先进、合理。
3、操作维护方便，减少劳动强度。
4、设备布局合理美观。
5、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，尽可能延长设备使用寿命。
6、采用合理工艺和流程，降低运行费用。
7、控制系统可实现自动、手动的切换。
8、关键元器件采用进口件，确保使用性能稳定。
1.3设计依据
(1)原水水质：
P H 8.2
计） 76mg/l
总硬度（以CaCO
3
总碱度（以CaCO
计） 850mg/l
3
水温 : 8-24℃
碳酸盐硬度（以CaCO
计） 760mg/l
3
K++Na+ : 250mg/l
(2)出水水质：
PH ≥7
SS 不得检出
碳酸盐硬度（以CaCO
计）≤1mg/l
3
Na+≤0.5mg/l
电导率：≧12McmΩ.cm（20℃）
＜0.1mg/l
SiO
2
(5)出水水量：3t/h×1套
(6)设计、制造标准
JB/T2932-99《水处理设备制造技术条件》
GB5749-85 《生活饮用水卫生标准》
GBJ109-87 《工业用水软化、除盐设计技术规范》
ZBJ98003-87《水处理设备油漆、包装技术条件》
CD130A15-85《橡胶衬里设备设计技术规范》
GB11446.1-89《电子级水质量标准》
(7)制水效率：出水水量/进水水量≥65% (即进水量为:3/75%=4.6t/h)
(8)控制方式：原水至成品水设备系统微电脑自动控制，全自动运行，可进行自动、手动的切换。
(9)电源：电压380V/220V，频率50HZ
二、成品水制备工艺流程
（详见附件1 ）
三、工艺设计说明
系统主要由制水设备及电器控制部分组成。制水设备由以下三部分组成：
3.1、原水预处理部分
根据用户提供的自来水检测报告、用水要求及反渗透膜元件的进水指标须符合如下要求：
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，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：
1、原水箱、水泵
贮存原水、调节进水水量及增压供水。原水箱设计采用1只5m3立式圆形水箱，材质PE，水箱设置3套LHD-201型液位控制器，发出高、中、低3个液位讯号与水泵相联锁。原水泵设计采用杭州南方泵厂生产的CHL5-35型卧式离心泵，数量1台，材质不锈钢。
2、絮凝剂投加装置
在原水中投加碱式氯化铝（PAC）絮凝剂，使原水中胶体、颗粒形成絮凝体，经后级设备接触凝聚除去，可提高过滤器过滤精度，提高出水水质，设计采用1台美国进口的 PULSAFEEDEF计量泵，型号为100/030和1只MC-100L型药箱。3、添加阻垢剂
添加阻垢剂系统由阻垢剂溶液桶和计量泵组成，加药目的是使浓水LSI值达3.0不结垢。计量泵采用美国进口的 PULSAFEEDEF 计量泵，型号为100/030和1只MC-100L型药箱，阻垢剂采用美国ARGO公司的MDC-220有机阻垢剂。
4、多介质过滤器
通过细砂滤料的截留吸附除去水中悬浮物杂质和胶体物，设计采用1台Φ800多介质过滤器，材质304不锈钢，内装精制细石英砂和无烟煤，滤料层高1200mm，外部配带台湾环琪阀1批，采用手动控制，正常工作单台流速9m/h，产水量5m3/h，出水浊度<1mg/L，15minSDI值<4。
滤料反洗以时间参数设定，当累积到设定时间后对滤料进行自动气、水反洗，反洗强度15/S.M2。
5、活性炭过滤器
利用活性炭微细孔表面吸附原理吸附水中有机物色度、余氯，防止水中有机物、强氧化剂污堵膜面、恶化RO膜使用性能，确保RO使用寿命及出水达标。设计采用1台Φ800活性炭吸附器，材质304不锈钢衬胶，内装果壳渗银炭C101型，层高1200mm,外部配带台湾环琪阀件1批，采用手动控制，正常工作单台流速9m/h，产水量5m3/h，出水余氯<0.1mg/L，耗氧量<3mg/L。
滤料反洗以时间参数设定，当累积到设定时间对滤料进行自动水反洗，反洗强度6-10L/S.M2。
滤料更换视原水情况而定，大约1年。
6、精密过滤器
用于进一步截留水中≥5um颗粒等微小杂质及前级过滤器出水中微量粉化的活性炭粉末，确保护后级装置安全、有效运行。设计采用1台Ф400mm精密过滤器，本体材质为304不锈钢，内装12支20英寸长、精度为5umPP熔喷滤芯。
滤芯更换视进、出水压差情况而定，当出水压头损失超过0.15MPa时须更换滤芯。
3.2、一级RO除盐部分
1、PH调节装置
根据海德能公司RO设计软件计算，RO产水PH＜7，为确保RO出水PH≥7，在原水中投加CP级烧碱，以调节产水PH，设计采用1台丹麦产DME2-18型计量泵和1只MC-100L型药箱及1台自动调节加药量的PH变送器。
2、一级RO除盐装置
本系统主要由高压泵及反渗透装置组成，一级反渗透产水量10m3/h, 水利用率65%，系统脱盐≥98%，出水电阻率≥12MΩ.cm（20℃）
（1）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CR5-22，流量：5m3/h ;扬程:140m;材质:304不锈钢。
（3）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。
(a)、设备选型
一级RO膜元件采用运行安全稳定，质量可靠的美国海德能公司生产的ESP2型芳香族聚胺复合膜。
压力膜管采用符合美国海德能公司生产不锈钢膜壳，该膜壳内壁光滑、与膜元件吻合程度好，并不易滋生细菌。
(b)、系统工艺配置
一级反渗透装置配置7根2芯不锈钢压力膜管，内装14支ESPA2型膜元件，排列方式4-2-1，进水量4.6m3/h，产水量3m3/h，浓水排放量1.6m3/h，水利用率65%，脱盐率≥98%。
（C）、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、浓水侧设置电动阀，可自动定时对膜面进行低压冲洗，尽可能延长膜的清洗周期和提高膜的使用寿命。
(d)、反渗透的清洗
反渗透运行一段时间后原水中少量污染物逐渐积累，导致组件压差升高产水量下降，脱盐率下降等现象，须通过注入药液进行化学清洗恢复膜元件性能，一般化学清洗周期为4-6个月。清洗用药剂可通过不同的污染情况注入相应药液，如钙、镁可调节PH后注入柠檬酸药液，胶体有机物、微生物污染可注入EDTA四钠盐及三聚磷酸钠等药液，具体清洗方法详见附件1。
清洗系统设计采用1只宁波产PT-1000LPE水箱、1台Φ250不锈钢保安滤器及1台丹麦GRUNDEFOS产的CHL4-40型316不锈钢卧式离心泵。
（e）中间水箱、水泵
贮存原水、调节进水水量及增压供水。原水箱设计采用1只3m3立式圆形水
箱，材质PE，水箱设置3套LHD-201型液位控制器，发出高、中、低3个液位讯号与水泵相联锁。原水泵设计采用丹麦GRUNDEFOS产的CR5-6型立式多级离心泵，数量1台，材质316不锈钢。
3.3 混床出纯水系统
1、双级混床
由三台Ф400mm304不锈钢混合交换器组成，使用方法二用一备，全部采用体内再生。
交换树脂使用美国ROHM AND HAAS生产的AMBERJET1200C-Na树脂和AMBERJET4200C-CI树脂,设备采用台湾环琪管阀件。运行、再生由手动完成。
2、酸液箱
贮存酸液、再生AMBERJET1200C-Na树脂时使用。酸液箱设计采用1只MC-120L0.12m3立式圆形水箱，材质PE。
3、碱液箱
贮存碱液、再生AMBERJET4200C-CI树脂时使用。酸液箱设计采用1只MC-120L0.12m3立式圆形水箱，材质PE。
4、纯水箱、水泵
贮存脱盐水及增压供水。原水箱设计采用1只3m3立式圆形水箱，材质PE，水箱设置3套LHD-201型液位控制器，发出高、中、低3个液位讯号与水泵相联锁。
纯水泵设计采用杭州南方泵厂生产的CDLF4-40型立式多级离心泵，数量1台。
5、紫外线杀菌器
由于在生产纯水过程中外来水网进水后未处理掉的细菌，和生产过程中滋生的藻类、细菌，在本工艺中设计一套PDCn-150紫外线杀菌器。在一秒钟内就能把水
中的病菌类、细菌类、水藻类等杀灭。
6、微膜过滤器
用于截留水中≥0.22um的细菌残留物、颗粒等微小杂质，确保用水点不受污染。设计采用1台Ф250mm微膜过滤器，本体材质为304不锈钢，内装7支20英寸长、精度为0.22umPP熔喷滤芯。
滤芯更换视进、出水压差情况而定，当出水压头损失超过0.15MPa时须更换滤芯。
四、自控系统说明：
1、原水进原水箱，原水箱设置液位控制器，信号送至PLC，来控制原水泵的启动和停止，同时根据原水泵的启停，由PLC来控制PAC、MDC220加药装置计量泵的启停。
2、原水泵设置高压保护装置，当出水压力超过设定值时停止工作。
3、保安过滤器设置手动阀，根据滤芯的污染，出水压力的降低更换滤芯，污染指数仪为定期监测。
4、高压泵设置高低压保护装置，即当进水压力低于某值或出水压力高于某值时，高压泵停止工作，同时高压泵还由淡水箱的高低液位控制泵的启停。
5、RO装置设置进水流量仪，调节浓水阀来控制RO装置的回收率，来达到设计要求，当压力上升20%左右时，由电接点压力表输出信号经PLC报警，RO 装置须清洗，同时停止前级给水等，同时配在线电导仪（带温度补偿）监测水质。清洗为人工手动清洗，根据各类信息反馈综合分析后，决定RO清洗的药剂（参见清洗手册）。
RO装置启动时，高压泵延迟于原水泵0.5分钟左右启动，RO装置停机时水泵延迟于高压泵0.5分钟左右，停止运行。
6、除盐泵根据除盐水箱的液位启停，同时受除盐水箱低位控制泵的工作。除盐水箱设置液位控制器控制原水泵、除盐水泵等的启停，同时与前后级设备连锁运行。
7、整个控制程序由PLC自动控制，并设有全自动保护装置，当设备启动和停机时按程序逐一启动和停机，同时万一操作失误或机械发生故障时，设备即自动停机并报警，以确保设备的安全运行。
8、整个系统的运行管理、操作规程另见使用说明及操作规程手册。
五、主要设备设计运行参数
八、公用工程条件（1）系统供水
（2）系统供电
（3）系统供气
九、验收考核项目
1 单项设备验收考核
(1 ) 多介质过滤器
处理水量：≥5m3/h
出水浊度：＜1mg/l
出水SDI ：＜4
(2 ) 活性炭过滤器
处理水量：≥5m3/h
出水耗氧量：≤3mg/l
出水余氯：＜0.1mg/L
3 反渗透出水
(1) 进水量：5m3/h
(2) 出水量：3m3/h
(3) 回收率：65%
(4) 脱盐率：97%（三年内）
4混合交换器
(1) 进水量：3m3/h
(2) 出水量：3m3/h
(4) 出水电阻率：≧12McmΩ.cm（20℃）2、系统验收考核项目
(1)产水水量：3m3/h
（2）产水水质
PH ≥7
SS 不得检出
计）≤1mg/l
碳酸盐硬度（以CaCO
3
Na+≤0.5mg/l
出水电阻率：≧12McmΩ.cm（20℃）
＜0.1mg/l
SiO
2
十、其它说明
1、方案中未列入预算的有：
(1) 土建投资
(2)设备进场就位费
（3）安调期间的动力药剂费-
(4) 站房内成品水至用水点的管路供给设施。
2、因对固定资产折旧规定、操作人员工资费用，水、电价等原始依据不明，无法
对制水成本进行准确核算，具体的运行费用只能由用户根据实际支出核算3、详细技术资料，待合同生效后免费分批提供。具体如下：
(1)操作说明书、
(2)使用手册
(3)设备平面布置图、
(4)设备平面基础图
(5)动力平面图
(6)电气控制原理图
(7)设备出厂检验合格证书
4、需方负责站内的土建施工;
附件1：反渗透膜污染清洗方法：
1 膜污染的清洗标准：
1.1 在正常压力下，产品水流量降至正常值的85~90%；
1.2 为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力比正常运行的增加10~15%；
1.3 产品水质降低10~15%，盐透过率增加10~15%；
1.4 RO各段间压差明显上升。
2 常见污染物及清洗方法
2.1 碳酸钙垢：
在阻垢剂添加系统出现故障时或加酸系统出现故障时给出水PH值升高，那么碳酸钙就有可能沉积出来，应尽早发现碳酸钙垢沉积的发生，以防止生长后的晶体对膜表面产生操作，如早期发现碳酸钙垢，可以用降低给水PH至3-5之间运行1-2小时的方法去除。
对沉淀时间更长的碳酸钙垢，则应采用2%的柠檬酸清洗液（控制PH不小于4）进行清洗。
注：应确保任何清洗液的PH不要低于4，否则可能会对RO膜元件造成损害，特别在温度较高时更应注意，最高的PH值应不大于10，可使用硫酸或盐酸降低PH值，用氢氧化钠来提高PH值。
2.2 硫酸钙垢：
清洗液2（参见表2）是将硫酸钙垢从反渗透膜表面去除掉的最佳方法。
2.3 金属氧化物垢：
可以使上面所述的去降碳酸钙垢的方法，很容易地去除沉积下来的氢氧化物
（例如氢氧化铁）。
2.4 硅垢：
对于不是与金属氧化物或有机物共生的硅垢，一般只有通过专门的清洗方法，才能将他们去除，有关的详细方法请与本公司联系。
2.5 有积沉积物：
有机沉积物（如微生物粘泥或霉斑）可以使用清洗液去除，为了防止再生繁殖，可使用本公司认可杀菌液在系统中循环浸泡，一般需较长时浸泡才能有效，如反渗透装置停用超过三天时，最好采用清毒处理。
2.6 清洗液的选用：
清洗反渗透膜元件时建议采用表二所列的清洗液。确定清洗液前对污染物进行化学分析是十分重要的，对分析结果的详细分析比较，可保证选择最佳的清洗剂及清洗方法。应记录每次清洗时清洗方法及获得的清洗效果，为在特定给水条件下，找出最佳的清洗方法提供依据。
对于无机污染物建议使用1#清洗液，对硫酰钙及有机污染物建议使用2#清洗液。对于严惩有机物污染建议使用3#清洗液。所有清洗液可以在温度40℃下清洗60分钟。所需用品量以每379升中加入量计，配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水（反渗透淡水）并混合均匀。
3 反渗透膜清洗工艺
清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环，此时膜元件仍装在压力容器内，而且需要专门的清洗装置来完成该项工作。
清洗工艺一般步骤：
3.1 用泵将干净、无游离氯的反渗透淡水打入压力容器中，并排放几分钟。
3.2 用反渗透淡水配制清洗液（详见表二）。
3.3 将清洗液在压力容器中循坏1小时或预先设定的时间，对于8英寸压力容器，
流速在35~40加仑/分（8~9m3/H）。
3.4 药洗完成后，排净药箱剩余液，并进行清洗，然后放入反渗透淡水。
3.5 用泵将药箱内淡水打入压力容器中，并排放几分钟。
3.6 在冲洗反渗透系统后，将反渗透系统的淡水出口排放阀打开，反渗透系统投入
正常运行，15—30分钟后检查淡水排放水水质（无泡沫、无清洗剂、电导率达标）。
3.7 将反渗透系统淡水出口阀打开，淡水出口排放阀关闭，恢复正常运
表1 反渗透膜污染特征及处理方法
说明：必须确认污染原因，并消除污染源，如需帮助请与本公司联系。
3.8清洗配方：
（1）酸洗配方：0.1%HCI溶液调PH至4.0
（2）碱洗配方：0.1%NaOH+0.05%Na-DDS调PH至12
（3）酸洗配方：0.02%三聚磷酸钠、0.01%EDTA四钠盐调PH至7.5
说明: 清洗配方、方法等具体根据现场实际情况可参照美国海德能公司的产品技术手册。
2012年6月12日