15m3/h 水处理系统（二级反渗透+CDI）方案书 XXXX年 X月 X日一. 设计依据：1. 原水水质：城市自来水。符合GB5749-2006 生活饮用水卫生标准。2. 纯水产水量： 15m3/h一套。3. 运行条件： 24 小时/ 日4. 出水水质：电阻率95% 时间10M cm （25），符合中华人民共和国电子级水 EW- 标准 GB/T 11446.1-1997 。5. 设计指导思想：预处理系统全自动运行，全自动反洗，预处理部分一用一备，预处理产水能力30m3h；二级反渗透系统全自动运行，其中一级反渗透系统2套，一用一备，每套额定产水能力22m3h；二级反渗透系统1 套，额定产水能力18.7m3h，二级反渗透浓水全部回用。配套反渗透系统化学清洗装置；设置大容量一级反渗透水箱应急缓冲储水；二级反渗透淡水直接进入后级CDI机组， CDI机组额定产水能力 15m3h。CDI机组浓水全部回用。 CDI机组同时设置应急混床备用，应急状态 CDI/混床功能手动切换，失效的应急混床通过更换树脂恢复功能。设置氮封纯水箱保证储存水水质。供水变频控制，车间用不完的水循环回至纯水房。6. 设计界面：进水动球阀至纯水站出口；水站内循环管路；不包括后级二次管道。二. 设计与制造采用的国家或行业标准：1. GBJ13-86 室外给排水设计规范。2. GBJ109-87 工业用水软化除盐设计规范。3. 进口反渗透（ RO ）膜元件设计导则及计算机模拟运行软件。4. JB2932-86 水处理设备制造技术条件。5. CJ/T119-2000 反渗透水处理设备。三. 工艺简图：（参见工艺流程图）15m3/h 纯水系统絮凝剂 杀菌剂还原剂 进水电磁阀原水箱变频原水泵自动控制多介质过滤器全自动控制活性炭过滤反洗泵器5 精密过滤器过滤水箱一级高压泵一级RO反渗透PH调节阻垢剂 RO清洗系统一级 RO 水箱二级高压泵二级RO反渗透 TOC CDI氮封纯水箱变频纯水泵精混床组合紫外杀菌器终端膜过滤水站出水口使用点循环水循环至氮封纯水箱四. 工艺说明：本纯水处理系统由预处理设备、除盐( 去离子 ) 设备和后处理三部分组成。1预处理设备主要由砂滤器、炭滤器、精密过滤器组成，辅以絮凝剂和杀菌剂。设置预处理设备的目的主要是为了满足反渗透器的进水水质要求。a) 自动控制机械过滤器工艺简述：自来水经过水厂的处理后，虽然大部分悬浮杂质已被除掉，但仍残留少量的悬浮颗粒。为除去这部分杂质，需要采用砂滤器进行过滤处理。过滤是把浊度较高的水，通过一定厚度的粒状或非粒状材料而有效地除去悬浮杂质的过程。这种过滤材料简称为滤料，由滤料堆积起来的过滤层简称滤层。滤层在过滤过程中并不是简单的拦截悬浮颗粒的过程，滤料也具有表面活性作用，悬浮杂质在水力作用下靠近滤料表面时就发生接触混凝，并且水是在滤层孔隙中曲折流动的，悬浮杂质与滤料具有更多的接触机会，除浊作用更彻底。当滤层中截留的悬浮杂质较多时，滤层的孔隙被堵塞，水流阻力增大，滤速减慢，最后过滤被迫停止。为了恢复过滤能力，需要自下而上冲洗滤料，该过程称为反洗。砂滤器每天需要定时反洗一次，手动反洗。砂滤器内装填的滤料由4070 目石英砂组成，垫层由610、3050 目石英砂构成。砂滤器规格： 20001500SH （直段高）。材质：优质碳钢内衬天然硬橡胶。上布水器材质： UPVC 管。下布水器材质：伞状布水器。荷重：约 14 吨。砂滤器内装填的滤料由4070 目石英砂组成，垫层由610、3050目石英砂构成。约 7 吨。PLC程序控制自动运行、手动反洗。絮凝剂的作用是加快水中的悬浮颗粒凝聚成大颗粒，以使砂滤器最大效率截留。杀菌剂的主要作用是防止原水中的细菌对后级系统造成不必要的麻烦。b) 活性炭过滤器工艺简述：吸附处理是指当气体或液体的流动相与多孔的固体颗粒相接触时，流动相中的一种或几种组分选择性地吸附在固体颗粒相内部或从固体颗粒相内部解析出来的一种物质转移过程。由于自来水中残留的余氯是强氧化剂，对反渗透膜等会造成不可逆转的危害，在预处理中必须考虑除去余氯。活性炭不仅吸附能力强，而且吸附容量大，其主要原因就是其多孔结构，其比表面积高达500-700 /g 。正是由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因此可以完全接触、分解自来水中的游离性余氯及吸附部分有机物，而且对色度、嗅味也有较好的去除效果。为了维持活性炭处于疏松不板结状态，活性炭过滤器每周需要定时反洗一次，手动反洗。当活性炭吸附有机物饱和后就将失去吸附能力，需要及时更换活性炭。活性炭过滤器规格： 22001500SH （直段高）。材质：优质碳钢内衬天然硬橡胶。上布水器材质： UPVC管。下布水器材质：伞状布水器。荷重：约 14 吨。活性炭过滤器内装填物：椰壳活性炭2.7 吨，约 5.4m3。PLC程序独立控制自动运行、反洗。c) 精密过滤器工艺简述：另外, 为了防止石英砂、软化器经过长期运行、再生和反冲洗的水力摩擦所产生的细小颗粒物以及前道过滤所未能去除的杂质进入反渗透膜, 预处理中还安排了一道精密过滤器 , 其过滤精度为 5。精密过滤器滤芯的深层网孔结构使其具有较强的滤渣纳污能力 , 从而有效地降低了反渗透器进水的SDI 值。2除盐（去离子）设备：本例主要采用反渗透作为除盐手段。1） 反渗透是利用渗透的一种反向迁移运动，即一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用各种液体的提纯与浓缩，应用反渗透技术可以将水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除。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有能透过溶质的薄膜称为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液（例如淡水）和浓溶液（例如盐水）分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自动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。当渗透达到平衡时，浓溶液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。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原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜原选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用各种液体的提纯与浓缩，应用反渗透技术可以将水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除。因为水中溶解的 O2 、CO2等气体自由透过半透膜，其中溶解于水中的CO2水解产生 HCO3- 和 H+会造成电导率的升高，所以如要制取超纯水还需增加级反渗透，并要在级反渗透出水加入 PH精密伺服调整，以保证级反渗透产水合格。2） 本公司选用进口商品膜及高性能高压泵、FRP膜壳、流量计、不锈钢压力表、在线电导率仪等优质产品进行组装，辅以反渗透系统设计软件及AUTO CAD制图设计，以确保系统安全、可靠、稳定地运行。3） 反渗透膜的产水能力主要受两个方面的影响，一是膜组件内流水道及膜表面污堵，这将通过可靠的预处理手段及定期的清洗来解决（以下分述），二是水温，通常每下降 1，产水量将减少2% 左右。为此，本设计在反渗透膜型式和数量选择上已充分考虑了这一因素，采用20为设计基准温度，使系统具有可靠性、稳定性和经济性。4） 渗透膜长期使用过程中不可避免的污堵主要由浓水道难溶性金属盐类的沉积和有机污染物产生的粘泥所致。此外，市政自来水中的残留余氯，亦将对反渗透膜的性能造成恶劣的影响，所以，在反渗透法纯水系统中，除了加强必要的预处理外，还可配有定期清洗的装置以及定时冲洗反渗透膜浓水道的手段等，来减少或消除这些污堵和损害的可能性。5） 二级反渗透的运用能进一步提高反渗透出水水质，为后级设备提供稳定的工作环境。一般认为在二级反渗透之前通过有效控制进水PH值，能使二级反渗透出水水质达到 0.5 2M cm ，已完全满足后级EDI的工作条件，所以在本方案中运用了 PH仪精密伺服投药系统，控制NaOH 的投加。6） 一级反渗透机组共2 套，每套一级反渗透机组用27支反渗透膜（海德能ESPA1 超低压膜）， 9 支膜壳（ FRP ），每支膜壳内装3 支膜，按 5-2-2 分三段组装，第一段的五支膜的浓水作为第二段的二支膜的进水，第二段的二支膜的浓水作为第三段的二支膜的进水，浓水由第三段排放。一级反渗透机组的回收率达75% 。浓水部分回用，以满足75% 的回收率。冬天一级反渗透机组设计产水量22m3/h，运行压力 1.1MPa 。夏季考虑撤销第三段一支反渗透膜壳。7） PH 伺服调节：依靠在线 PH计输出数字信号，控制NaOH 投药量，精确控制进入二级反渗透的水的 PH值。8） 二级反渗透机组共用16 支反渗透膜（海德能ESPA1 超低压膜）， 4 支膜壳（FRP ），每支膜壳内装4 支膜，按 3-1 分二段组装，第一段的三支膜的浓水作为第二段的一支膜的进水，浓水由第二段排放。二级反渗透机组的回收率达85% 。浓水全部回用，以满足85% 的回收率。二级反渗透机组设计产水量18.7m3/h，设计运行压力 1.75MPa ，其中二级反渗透淡水由于直接进入CDI机组，所以存在 0.4MPa背压。9） 二级反渗透系统回收率85% 。3后处理设备：为了进一步提高水质，使出水达到使用要求，后处理装置主要采用降TOC 、CEDI连续电除盐装置、氮封保温水箱、抛光混床及紫外线、膜微过滤器等，以满足终端出水对水质及细菌、颗粒的要求。a) 降 TOC 器：为了 CEDI的稳定运行，后处理系统加入了降TOC 器，以减轻 CEDI负担，降低 CEDI维护成本。利用 185nm的紫外线强光照射，可以有效地降低水中的TOC ，该解决方案目前已得到一致的认可。b) CEDI 连续电除盐装置CEDI (Electrodeionization) 系统是目前兼顾高纯度功能与环保概念，为当今水处理行业的最先进科技，与普通混床相比具有水质稳定、不需要使用化学药品进行再生符合环保要求、全自动操作维护方便，尤其对其他工艺很难去除的硅、硼具有明显效果，非常适合半导体等工业的纯水要求。CEDI连续电除盐装置 , 是将电渗析和离子交换相互有机组合在一起的除盐制取纯水的新工艺，其特点是, 在普通的电渗析器的淡水室中填充阴、阳树脂，既利用离子交换能深度除盐来克服电渗析过程因发生极度化而除盐不彻底；又利用电渗析极度化而发生水电离产生H和 OH离子，实现树脂自再生来克服树脂失效后通常要用酸碱再生的缺陷，因而连续电除盐器（CEDI ）具有连续运行，交换剂能自行再生，无环境污染，运行管理方便等一系列优点。CEDI连续电除盐装置之所以能长期稳定运行，制得高纯水，是因为在直流电场作用下，设备内的离子交换膜和混合离子交换树对水中电解质离子综合作用的结果，一般有以下四个作用同时存在：a. 电渗析过程b. 离子通过离子交换树脂的迁移过程c. 离子交换树脂的交换过程d. 电化学再生过程在本方案中共运用了IONPURE 公司的 LXM45Z CDI模块 4个，每个模块单独控制。该产品为 IONPURE 公司原装进口，质量由西门子（中国）公司提供保证。模块标准产水流量： 4.5m3/h，产水水质指标：电阻率16M .cm SiO2 去除率进水的 90% 回收率 90%c) 氮封水箱纯氮气隔绝空气，避免纯水被污染。d) 混合离子交换器（混床）混合离子交换除盐，就是把阴、阳离子交换树脂按一定比例装填于同一交换器中，在运行前，先把它们分别再生成OH型和 H型，然后混合均匀。所以，混合离子交换器可以看作是由许许多多阴、阳树脂交错排列而组成的多级式复床。在混合离子交换器中，由于运行时阴、阳树脂是相互混匀的，所以其阴、阳离子的交换反应几乎是同时进行的。或者说，水中阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，因此经 H + 离子交换所产生的H + 和经 OH - 离子交换所产生的OH - 都不会累积起来，而是马上互相中和生成H2O ，这就使交换反应进行得十分彻底，出水水质很好。2RH + 2ROH + R