自来水厂纳滤技术方案.docx
《自来水厂纳滤技术方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自来水厂纳滤技术方案.docx（44页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
自来水厂纳滤技术方案
海兴县净水厂
水质改善工程项目
投
标
文
件
2016年6月15日
1.项目概况
✧项目名称：
海兴县净水厂水质改善工程
✧项目编号：
HBHJ1605-HH-077
✧业主单位全称：
海兴县水利工程建设管理中心
✧项目建设地点：
海兴县
✧系统规模：
纳滤进水量6700m3/d，最终浓水排放量1700m3/d，纳滤系统产水量5000m3/d，系统经勾兑后总出水量8000m3/d
2.公用工程条件
2.1.项目所用原水
✧本项目生产原水为海兴县净水厂滤池出水，经本工程纳滤车间处理后外送清水池供用户使用。
✧供水压力：
0.1-0.2MPa（G）
✧供水温度：
常温
✧施工方负责滤池出水管线至提水泵房的管线铺设及水处理车间至清水池管线铺设同时加入管道混合器、阀门及流量计。
2.2.项目所用化学品
⏹烧碱：
只做纳滤化学清洗用；
⏹盐酸：
只做纳滤化学清洗用；
⏹还原剂：
原水进入纳滤系统之前还原水体中余氯所用药剂；
⏹阻垢剂：
保护纳滤膜，防止浓水侧结垢。
2.3.供电
本装置的所有供电来自本工程变电所，项目涉及对变电所增容10KV/0.4KV总装机容量400KVA,电缆经电缆沟向各所供范围的各构筑物及设备供电。
根据装置的负荷情况，原则上生产装置用电负荷配电电压等级如下：
200kW以下电动机380V
检修电源380/220V
照明电源380/220V
DCS及关键仪表220V
3.标准与规范
本项目所涉及的标准、规范如下所示，通常以有效版本为准。
3.1.设计标准与规范
HG/T20509－2000
仪表供电设计规定
GB50131-2007
自动化仪表工程施工质量验收规范
GB4208-2008
外壳防护等级（IP代码）
GB50062-94
电力装置的继电保护和自动装置设计规范
GB50053-94
10kV及以下变电所设计规范
GB50150-1991
电器装置安装工程电气设备交接试验标准
DL/T537-93
6-35KV箱式变电站订货技术条件
GB50352-2005
民用建筑设计通则
GB50016-2014
建筑设计防火规范
10J301
地下建筑防水构造
GB5749-2006
生活饮用水卫生标准
CJ94-1999
饮用净水水质标准
GB50054-95
低压配电设计规范
GB50050-94
电力工程电缆设计规范
GB50015-2003
建筑给水排水设计规范
3.2.制造标准
JB2932-1999
《水处理设备制造技术条件》
JB4730-94
《压力容器无损检测》
GB50055-93
《通用用电设备配电设计规范》
GB50235-97
《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB/T8163
《无缝钢管》
GB12459-2005
《钢制无缝管件》
HG20592~20595
《钢制管法兰》
4.技术规范及设备说明
4.1.概况
本系统是为海兴县净水厂水质改善工程的供水设置的净水成套设备，系统属于改造项目，系统进水为净水厂厂区内纳滤出水。
系统从滤池出水总管引部分水源至原水池经提升泵送入纳滤设备产水外送至纳滤出水总管经管道混合器混合均匀后送入清水池供往用户。
其中纳滤进水量6700m3/d，纳滤产水量5000m3/d，最终浓水量1700m3/d，勾兑后总出水量8000m3/d。
4.2.原水水质
根据水质表，得知系统进水溶解性总固体563mg/l，氯化物133mg/l,滤池出水为常温。
经滤池出水勾兑后出水水质指标达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），供人们生活使用。
出水水温常温，PH=6-7，出水压力小于0.1-0.2MPa。
系统脱盐率不低于90%，纳滤系统回收率75%，纳滤浓水排放压力0.4-0.5MPa。
4.3.系统主要设备功能描述
4.3.1.原水贮存设备
原水储存设备主要有原水池和提升泵组成，用来对滤池来水进行储存，使后续纳滤系统保持稳定，有利于后续系统处理和监测。
其中提水泵房及原水池为砖砼结构建筑地下建筑面积63.75m2。
4.3.2.还原剂加药装置
原水为滤池出水海兴县净水厂滤池出水后通过氯点消毒，水体中存在一定的余氯，当纳滤进水余氯在0.1mg/l以上时，对纳滤膜会造成不可逆转的损坏。
添加还原剂其目的是为了对原水中杀菌所剩余的自由氯、臭氧等氧化性物质的氧化性进行还原，使其不具备氧化能力，避免强氧化性使膜自身材料受到氧化降解破坏。
4.3.3.阻垢剂加药装置
阻垢剂加药装置的作用是在原水池出水后的原水进入纳滤之前，加入高效率的专用阻垢剂，以防止纳滤浓水侧产生结垢。
纳滤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大，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+、HCO3-、SO42-、SiO2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。
判断水结垢的标准是：
对于碳酸盐垢以朗格利尔（LSI）为基准；当LSI＜0时不结垢，LSI＞0时结垢；
对于硫酸盐垢，是以饱和指数来确定的，水中阳、阴离子的浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。
当饱和指数小于1时不结垢，反之就会结垢。
本系统设计采用进口的复合阻垢剂方能达到较好的阻垢效果，它可以提高水中的难溶物质的饱和度，同时能够屏蔽BaSO4的结构倾向，它具有以下功能：
✧抑制析出作用
✧分散作用
✧晶格扭曲作用
✧络合作用
采用该种阻垢剂后，具体阻垢能力表现如下：
✧LSI可以由负值提高至2.6
✧BaSO4的饱和指数可达160倍
✧SrSO4的饱和指数可达12倍
✧CaF2的饱和指数可达120倍
✧SiO2的饱和指数最大可达2倍
另一种好处是经常受到人们忽视的：
即此阻垢剂是低磷的有机复合物，排放之后，不会对自然水体产生富营养化的影响，是绿色环保型产品。
4.3.4.5μm保安过滤器
5μm保安过滤器设置的主要目的是截留滤池出水未能去除的大颗粒物、胶体、悬浮物。
以防止大颗粒物进入高压泵及纳滤膜。
保安过滤器的外壳采用316SS不锈钢，滤芯为大通量滤芯，过滤精度5μm。
在正常工作情况下，可维持3-4个月左右的使用寿命，当大于设定的压差（通常为0.07-0.1MPa）时应当更换。
保安过滤器的设计满足快速更换滤芯的要求，快速更换滤芯后再投入使用。
4.3.5.纳滤高压泵
纳滤膜元件对水中的离子具有选择透过性，因而在纳滤浓水侧和产水侧存在着渗透压差，这样就必须要有外界的压力来克服渗透压差才能够使纳滤装置正常工作并达到设计要求，外界的压力由高压泵提供，因此可以说，高压泵是纳滤装置能量的馈入部分，是纳滤装置的“心脏”。
4.3.6.纳滤脱盐装置
纳滤大多是由反渗透演化而来，纳滤是目前水处理系统中应用最广泛的一种除盐技术，广泛用于饮用水、化工、医药等行业，能够选择性透过部分离子保留人体需要的离子，原理如下图所示：
◆渗透与反渗透：
反渗透实为渗透的逆过程。
如果将淡水和盐水用一种只能透过水而不能透过溶质的半透膜隔开，淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，如图所示，这种现象称为渗透。
当渗透进行到盐水一侧的液面到某一高度而产生压头H，从而抑制淡水进一步向盐水渗透，渗透的自然趋势被压头H所抵消而达到平衡，这一平衡压力H称之为渗透压。
此时，如果向盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水分子就会从盐水一侧透过半透膜至淡水一侧（盐水一侧浓度大增，即浓缩）。
这一现象称为反渗透，见图2-b
◆纳滤膜：
纳滤膜是整个脱盐系统的执行机构，其作用是脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。
纳滤膜采用北京时代沃顿科技有限公司的新型大通量、耐腐蚀的聚酰胺复合膜，产水量的增加是通过增加膜面积而增大产水量的，而不是靠加大膜通量及给水压力，故能保持低的污堵速率。
进而长期维持高流速，延长膜寿命。
运行压力低，可增强系统的运行经济性。
◆纳滤膜除盐机理：
图3描述了纳滤膜对各种盐的水溶液脱除离子的性能。
该机理简明，在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，膜的表面选择性的吸附了一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价态愈高的离子被排斥愈远，膜孔周围的水分子在渗透压力的推动下，通过膜的毛细管作用流出纯水而达到除盐目的。
当膜孔大于纳滤膜孔范围时，盐的水溶液就会泄漏过膜，其中一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更少。
纳滤膜的孔径在1.0nm左右，能滤除各种病毒，如流感病毒（800×10-10m），脑膜炎病毒（200×10-10m）；甚至还能滤除热原（10-500×10-10m）。
共设三套纳滤装置，单套装置产水量为79.8m3/h，回收率是75%，脱盐率大于90%。
4.3.7.纳滤处理水外送单元
水处理车间产品水外送，通过纳滤系统产水压力（并未设置产水增压泵）送入滤池出水主管网中。
4.3.8.纳滤浓水排放单元
纳滤浓水如果循环利用进入系统前端，会造成水质死循环，因此纳滤产生的浓水通过浓水外排总管送至污水处理厂内。
4.3.9.管道
本工程范围内管道为不锈钢316L管道，纳滤机组内部高压部分316L管道。
加药装置和化学清洗部分均为UPVC材质。
4.4.设备技术规范
4.4.1.原水提升泵
系统设4台提升泵，3用1备，提升调节池内原水压力，输入纳滤系统。
工艺参数
流量：
95m³/h
扬程：
35m
电机功率：
16.5KW
材质：
过流材质SS316
数量：
4台（3用1备）
制造商：
长沙水泵或佛山水泵
4.4.2.原水池及提水泵房
工艺参数
数量：
1台
外形尺寸：
分地下一层及地上建筑地下建筑面积63.75m2地上38.25m2，总建筑面积102.05m2，地下一层高4.0m建筑物总层高9m
有效容积：
原水池有效容积79m³
材质：
砖砼结构
制作厂家：
4.4.3.箱式变压器
工艺参数
数量：
1台
容量：
1x400KVA
电压：
10KV/0.4KV
制作厂家：
诺亚电器或CHGF/广发
4.4.4.还原剂加药装置
一箱（配有搅拌机）两泵组成，溶液配制箱设置液位开关。
工艺参数
1.加药箱
数量：
1台
有效容积：
1000L
材质：
PE
液位开关：
1套
2.加药计量泵
数量：
2台（1用1备）
流量：
10L/h
扬程：
3.3bar
型式：
隔膜泵
泵头材质：
PVC
制造商/产地：
帕斯菲达/美国
4.4.5.阻垢剂加药装置
由一箱两泵组成，溶液配制箱设置液位开关。
工艺参数
1.加药箱
数量：
1台
有效容积：
1000L
材质：
PE
液位开关：
1套
2.加药计量泵
数量：
2台（1用1备）
流量：
10L/h
扬程：
3.3bar
型式：
隔膜泵
泵头材质：
PVC
制造商/产地：
帕斯菲达/美国
4.4.6.NF装置
工艺参数
1）保安过滤器
数量：
3台
设计处理水量：
100m³/h/台
过滤精度：
5um
滤芯数量
4支/台，共12支
滤芯规格：
φ250mm，大通量滤芯
滤芯材质：
PP喷熔
2）高压泵
数量：
3台
单台流量：
102m³/h
扬程：
93m
泵材质：
过流316L
形式：
多级泵
电机功率：
37.7KW
生产商：
格兰富
3）NF装置
数量：
3套
单套设计产水量：
69.8m³/h
初始脱盐率：
≥90%
回收率：
≥75%
纳滤膜品牌：
时代沃顿膜
纳滤膜元件型号：
ULP11-4040
膜结构：
卷式
膜材质：
复合膜
数量：
108支，三套共324支
反渗透外壳型号：
80S300-6A（侧进侧出）
生产商：
唯赛勃
数量：
102支/套，三套共306支
材质：
FRP
耐压：
300psi
排列（单套）：
11：
6
4.4.7.化学清洗装置
数量：
1套（NF使用）
1）清洗药箱
有效容积：
5000L
材质：
PE
数量：
1台
2）化学清洗泵
材质：
过流材质304SS
流量：
85m³/h
扬程：
30m
形式：
立式泵
电机功率：
12.5KW
数量：
1台
供货厂家：
佛山水泵
3）清洗保安过滤器
数量：
1台
设计处理水量：
85m³/h/台
过滤精度：
5um
滤芯数量
3支/台
滤芯规格：
φ250mm，大通量滤芯
滤芯材质：
PP喷熔
4.5.电气说明
4.5.1.系统要求
结合本项目的要求，电气系统符合以下要求：
1）本系统用电采用新建变压站供电10KV/0.4KV总容量为400KVA。
2）本工程供电电源来自城市10KV电网供电线路，单回路10KV电缆直埋方式引入本工程变电所高压配电室。
3）系统用电设备电压等级为380/220VAC。
4）就地控制箱的防护等级为IP42。
5）配电柜、控制箱的结构、电器安装、电路的布置安全可靠，操作方便，维修方便。
6）低压配电柜、控制箱内空气开关、隔离开关均满足动、热稳定的要求，箱内交流接触器的等级和型号按电动机的容量和工作方式选择。
电动机的工作电流在热继电器整定值的可调范围内。
7）为满足远方控制要求，配电柜、就地控制箱中提供能反映接触器“合闸/跳闸”位置的接点（接触器的辅助常开接点）。
8）厂房及操作间照明
Ø厂房应急灯、安全出口灯、楼层指示灯、诱导灯均采用带镉镍电池，其应急时间不少于30min。
Ø照明开关采用250V、10A暗装。
Ø插座单相采用单相二、三极250V/10A暗装，三相采用三相四极380/10A暗装。
4.5.2.电器安全
所有电气设备不带电的金属外壳、配电箱外壳、保护导线钢管等，均与PE线相联。
4.5.3.配电线路
Ø水处理间沿电缆沟敷设，个别地方亦可穿管敷设。
Ø地下一层提水泵房电缆线采用电缆桥架铺设至上层电缆沟内，4台提升泵通过镀锌钢管与电缆桥架对接。
Ø仪表电缆及桥架与电气电缆桥架严格分开，分层铺设。
4.5.4.检修电源
检修电源设置在水处理车间内
4.5.5.防雷与接地
建筑物按第三类防雷建筑物进行设计
建筑物配电系统接地采用TN-S-C制，即工作中性线（N线）与安全保护线（PE线）。
4.6.系统仪表与控制技术说明
4.6.1.控制系统的概述
（1）概述
根据工艺条件，本系统是一个4-20mA模拟量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）、触摸屏HMI与工控机结合，同时完成电气和仪表部分的自动控制与监控。
整个水处理系统为纳滤系统，采用PLC全自动控制，触摸屏HMI监控与控制。
控制器是以微处理器为基础的CPU结构,PLC选用具有与主装置控制系统连接的通信接口。
控制系统功能
本控制系统的功能,大致可分为三大类:
第一类是系统的程序控制
本控制系统中,程序的任务主要是针对于纳滤系统程序控制及其他泵与液位的联锁。
控制系统中的PLC通过现场反馈来的信号,对纳滤系统的启动、停运、高低压保护及系统保护实现自动，HMI现场记录报警及可进行就地操作。
泵与液位的联锁及参与纳滤运行的信号，对于实现纳滤的自动有着不可缺少的作用。
第二类是系统的运行操作
在本控制系统中，采用了“PLC控制+PC机系统”。
在系统的运行操作方面，PC机系统起了人机交互界面的作用。
在本控制中通过PC机软件的软操作，实现系统的启动、运行、停运、保护等状态的控制。
第三类是系统参数的采集及数据处理功能
这一功能是“PLC控制+PC机”控制方式的功能特点。
计算机技术的飞速发展，为这一功能的开发应用提供了良好的技术环境，为计算机参与工业控制提供了坚实的基础。
本系统中的各运行参数及分析参数，通过各在线仪表发出的4-20mA的过程信号，传输到PLC中；PLC的A/D转换功能，把现场模拟信号，转换成数字量信号；PLC把数字量信号，通过与上位计算机的网络连接，传接到PC机的数据库中。
PC机的关键是PC机软件，本控制系统中使用的软件是工业控制监控制软件。
软件能方便的实现系统的监视及现场实时参数的即时显示及历史趋势；还具有强劲的数据处理及报表打印功能。
在工艺系统的画面的显示，中文汉化及实时操作功能等，诸方面有着良好的表现。
软件的完善的位图编辑功能，能使实时画面更贴近于现场实体设备。
画面的颜色变化及动画，使操作人员能直观的观察到各系统设备的运行及参数的即时显示，能方便、准确地反映系统设备的产品指标及过程质量控制。
数据处理功能实现各现场运行参数的显示、储存和编辑。
软件能与计算机其他功能软件联接，进行专业的数据处理及信息反馈。
4.6.2.过程控制说明
纳滤NF系统控制
NF系统的启动、运行、冲洗、停机等过程均可由PLC实现自动控制。
同时NF系统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NF的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上启停NF进水高压泵及相关的自动阀门。
对NF系统的重要参数如电导率、ORP等均设有在线检测仪，并设有超限报警功能,同时纳滤系统高压泵设置变频器通过纳滤产水量控制变频器频率。
本体设有控制柜与仪表盘，即可在就地控制柜上操作，也可通过PLC进行程控操作，运行的参数可以通过上位计算机进行监控。
高压泵的保护
NF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。
NF的启停保护
当NF投入运行时,为了防止高压泵突然启动升压，产生对NF膜元件的高压冲击破坏纳滤膜，在纳滤装置的高压泵出口至纳滤膜组件间设置一个慢开电动阀门，由可编程序控制器（PLC）控制缓慢打开阀门，使膜元件逐渐升压至一定的压力。
在NF停止使用时，高压泵停止运行，原水泵正常运行，同时打开浓水端排放阀和产排阀，用原水对RO膜组件自动冲洗5-8min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在NF膜表面沉积结垢而影响膜的性能，然后自动停止冲洗。
4.6.3.系统仪表配置及要求
（1）仪表过程接口
成套设备仪表无特殊情况下工艺接口规格按下列标准执行：
项目
标准
接口
热电偶
HG/T20615-2009
法兰SO40-RF
普通压力表
M20X1.5（M）
隔膜压力表
HG/T20615-2009
法兰SO25-RF或SO50-RF
螺纹式压力开关
1/2"NPT（F）
普通压力、差压变送器
1/2"NPT（F）
带远传法兰压力、差压变
送器
ASMEB16.5
法兰2”RF或3”RF
流量电磁流量计
ASMEB16.5
法兰（对夹）RF
其他类流量仪表
MFR.STD
液位差压变送器（液位）
ASMEB16.5
法兰2”RF或3”RF
超声波液位计
ASMEB16.5
法兰6”RF
浮球液位计（开关）
ASMEB16.5
法兰4”RF
浮筒液位开关
ASMEB16.5
法兰1”或2”RF
（2）分述
a）电磁流量计
尽量采用传感器与变送器为一体型型式（高温、安装位置较高或较低等特殊场合除外）ASMEB16.5标准法兰连接，电源24VDC,带现场LCD显示表，信号叠加HART协议。
b）差压变送器（液位）
连续液位测量首选差压变送器，ASMEB16.5标准法兰连接，在其不适宜的场合，选择其他类型液位计。
法兰式过程连接尺寸常用3”法兰，在易结晶、粘稠的测量场合要采用膜片插入式，必要时配冲洗环，催化剂等昂贵介质法兰宜选用凸缘式（跨中）。
c）超声波液位计
一般用于水池液位测量。
采用6”法兰连接,标准ASMEB16.5，两线制信号输出。
d）液位开关
根据工艺特点和需要选择音叉、浮球、浮筒、热扩散等类型开关，开关均选用24VDC电源，尽量采用ASMEB16.5标准法兰连接。
e）压力及差压变送器（压力）
压力及差压变送器过程连接为法兰连接的，采用ASMEB16.5标准法兰连接；
过程连接为螺纹连接的压力变送器、差压变送器，过程接头为1/2NPT（F）。
f）压力表
普通压力表的过程连接形式为M20x1.5，隔膜压力表的过程连接形式为HG/T20615-2009DN25法兰式。
泵出口压力表应选用耐震型或带其他阻尼附件。
采用安全型压力表，视窗必须选择安全玻璃式，带泄压结构。
表盘直径为φ100。
（3）仪表防护
a）防护
设备成套现场仪表的防护等级不低于IP55，控制室内盘、柜的防护等级不低于IP24。
b）防爆
厂区内的仪表应选用本质安全型仪表。
c）防雷
项目所处地年平均雷暴日约为39d/a，按雷电活动区划分属于高雷区，为保障正常生产和人员设备安全，仪表系统雷电防护应按一级防护划分并应设置仪表系统防雷工程。
仪表系统雷电防护主要采用外部雷电防护和内部雷电防护措施进行综合防护。
外部防雷防护措施包括接闪器、引下线、分流、接地装置和控制室屏蔽等。
内部雷电防护措施有信号线路的防护和供电线路的防护，包括电线电缆的屏蔽、机柜的屏蔽、等电位连接、合理布线、在防雷保护区外的仪表设备和少量重要回路在现场电子仪表侧和控制系统（DCS、SIS、PLC）侧配备雷电浪涌保护器（SPD）以及提高仪表系统的抗扰度等。
5.工程范围
5.1.工程界限
✧设计界限以滤池出水总管引出两个水管分别为给水管和排水管，其中纳滤浓水排放管不在本工程范围内由甲方建设，1m以内由供方负责制造。
接口连接、性能、参数的良好匹配，由双方协商确定。
✧电源系统设计及施工的分界点由电力管网至新建箱式变压器开关入口接线。
✧供方负责水质改善工程系统内的厂房建设、原水池建设、变压器增容、系统连接管道、阀门仪表等所有系统设备的安装，另所有控制部分的供货，包括所有控制系统软硬件（PLC）、所有仪表自控电缆、所有设备管道支吊架、平台、扶梯、随即备件以及整套水处理系统的安装、调试、开车、培训及售后服务等。
✧安装交接点为本装置界区线外1米处。
✧交接条件包括管道材质、管道规格（管径和壁厚）、接口方式（法兰、焊接等）、介质特征、操作压力、设计压力、平面位置、管中心标高、保温或伴热条件等。
具体接口条件由业主方提出。
✧界区接点情况见下表：
序号
名称
来源
接点位置
一
公用工程
1
碱（25%）
甲供
2
酸（36%）
甲供
3
阻垢剂
甲供
4
还原剂
甲供
二
工艺管道（进水）
1
滤池出水总管
厂区
纳滤进水总管
三
工艺管道（外输水）
1
产品水
厂区
纳滤出水总管
2
设备清洗、冲洗等废水
水处理间
就
升级会员 