脱盐水系统讲义.docx
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脱盐水系统讲义
宝钢股份黄石涂镀板有限公司
酸洗冷轧改扩建项目培训资料
20m3/h脱盐水处理系统
编制：
苏富云
编制时间：
2008年4月
脱盐水系统讲义
1、了解几个常用的指标定义:
1）浊度:
浊度是衡量水的透明程度的一个指标。
浊度的产生主要是由一些微小颗粒，如淤泥、粘土，以及一些微生物和有机物等引起的，由于这些颗粒物的存在而对光的散射情况的改变，通过测量光的散射程度而得，通常用NTU表示，单位是度，1升水中含有0.13mg/SiO2或者是非曲直白陶土、硅藻土悬浮物就称为1NTU.
使用标准:
生活饮用水≤5NTU
循环水补充水要求2~5NTU
循环水要求＜10 NTU
脱盐水的进水要求＜3 NTU
2）电导率（T.D.S）:
表示的是水的导电性能，电导即是水的电阻的倒数，而单位距离上的电导称为电导率，通常用它来表示水的纯净程度，其实就是表示水中电离性物质的总数。
根据欧姆定律推出电导率的单位，ρ—电阻率，单位：
欧姆·厘米（Ω·cm），κ—电导率，单位：
欧姆-1·厘米-1（Ω－1·cm－1，即S/cm）
几种常见水质的电导率状况：
蒸馏水0~10uS/cm
自来水50~500uS/cm
软水80~200uS/cm
工业废水500~10000uS/cm
我们通常所说的软水主要是指Ca\Mg离子含量的多少，水溶液的电导率直接和溶液中所溶解的固体量浓度成正比，而且固体量越大，水溶液中的电导率也越大，其关系近似为：
1.4uS/cm-----1ppm
3）污染指数（SDI）:
是水质指标的重要参数之一。
它表征了水中颗粒杂质、胶体以及其他能阻塞各种水纯化设备的物体的含量。
根据ASTM（ASTM系美国材料与试验协会的英文缩写）方法4189-95对SDI值都有所规定。
在反渗透水处理过程中，SDI值是测定反渗透系统进水是否达标的一项重要指标；体现在检验预处理系统出水的SDI值是否达到反渗透进水要求，称为控制的一个主要手段。
它的大小对反渗透系统运行寿命至关重要。
从经济和效率综合考虑，大多数反渗透厂家推荐反渗透进水SDI值不高于5。
2、脱盐水水质品质和生产能力:
设计出水温度25℃
产水量 ≥20m3/h
反渗透系统脱盐率≥97%
浊度0.5NTU
氯离子 ≤0.3mg/L
电导率 ≤0.50μs/cm（≥2MΩ*cm）
总硬度 ≈0
TOC（总有机碳含量）≤0.1mg/L
3、脱盐水系统工艺流程
根据水质情况，设计脱盐水系统的工艺流程如下：
1、主系统
原水池→增压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→换热器→保安过滤器→多级高压泵→一级反渗透→中间水箱→中间泵→混床→树脂捕捉器→纯水箱→纯水泵→产水
2、辅助系统
a）絮凝剂注入系统
絮凝剂溶解计量箱→计量泵→多介质过滤器进口母管
b）阻垢、还原剂注入系统
阻垢剂溶解计量箱→计量泵→保安过滤器进口母管
c）化学清洗、纯水清洗系统
清洗箱→清洗泵→清洗过滤器→反渗透进口母管
d）再生系统
酸或碱贮槽→酸或碱计量槽
↓
纯水箱→再生泵→酸或碱喷射器→离子交换柱
e）多介质过滤器和活性炭过滤器的清洗系统
多介质过滤器活性炭过滤器
↓↓
浓水箱→反洗泵
主工艺流程如下:
见图
４、工艺及机械设备
1.）方案简述
本系统的主要配置为通过一级反渗透脱盐+一级混床处理工艺生产除盐水，产量为20m3/h，反渗透设备脱盐率可≥97%左右。
共计设置三个处理阶段---预处理阶段、反渗透阶段和后处理阶段。
该系统主要是以反渗透膜技术为核心，辅以合适的前处理手段和后处理措施来制取高质量除盐水的完整装置。
其中预处理系统包括原水池、增压泵、多介质过滤、活性炭过滤器、板式换热器、保安过滤等设备，目的是为反渗透设备提供必要的条件，如污染指数＜５、浊度＜１.０ＮＴＵ、温度达到２０～２５℃；反渗透系统主要包括主机装置及其清洗系统，原水中经过反渗透处理后的离子含量已很低，仅为3%左右，产水的电导率可≤１０～２０μs/cm；后处理系统主要设备有中间水泵、混床、树脂捕捉器、再生系统和纯水箱和纯水泵等，此时的脱盐水再经混床二次除盐（水中的阴阳离子都得到去除），产水的电导率可≤0.5μs/cm，水的硬度几乎为零，来满足冷轧、酸洗生产线的工艺需求。
本设计方案是整个纯水系统各设备相互补充、相辅相成，系统设计先进、运行可靠、操作简单、监控自动化程度高。
2.）工况参数
序号
项目
技术数据
备注
1
设计温度
25℃
2
原水进水量
28m3/h
3
产水量
20m3/h
4
反渗透系统脱盐率
≥97%
5
反渗透出水电导
≤10-20μs/cm
初步估算
6
氯离子
＜5mg/L
7
混床出水电导
≤0.50μs/cm
8
硬度
≈0
9
功率
装机功率
50KW
运行功率
40KW
３）脱盐水工艺设备说明
本水处理系统由预处理、一级反渗透除盐、混床除盐三大部分组成。
（一）预处理部分：
原水预处理的主要作用：
防止颗粒物质、胶体物质污染堵塞（多介质过滤器）；
防止有机物污染堵塞；（活性碳过滤）
防止强氧化剂对反渗透膜的氧化损伤；
防止和降低膜表面形成结垢的可能性；
加热恒温，保持一定的RO进水温度。
前处理系统出水指标：
浊度：
<1.0NTU
污染指数（FI）：
<5
温度：
20－25℃
（1）、原水池
贮存中转，供后道预处理使用。
采用碳钢衬玻璃钢材质，容量50m3，采用液位控制水泵的启停；
（2）原水泵/反洗泵
原水泵的主要作用是对原水增压到0.30Mpa左右供预处理系统使用。
反冲泵是配合原水泵对预处理的两个罐体实施反洗。
（3）絮凝剂投加系统
在原水泵出口投加ST或碱式氯化铝絮凝剂，将水中一些较活泼的细小悬浮微粒抱团絮凝后通过多介质过滤器滤层滤除；
本系统的计量泵选用美国米吨罗公司产品1台，另配100L计量箱1只。
（4）多介质过滤器
多介质过滤器内装有四层不同大小粒径的垫层砾石、两层0.8-2mm粒径的精致石英砂滤料和一层无烟煤层滤料，用来截留水中大的颗粒以及细小的悬浮杂质，过滤精度在20μ以下，与保安过滤器配合使用，即可确保出水浊度达到进反渗透装置的要求。
多介质过滤器的设计应充分考虑反洗周期、流量及强度，如反洗不彻底，会导致上层滤层结块，影响过滤效果。
反洗周期以过滤器进出水压差来确定，反洗应使滤层膨胀20%左右。
本系统配置一台Φ2000×2000（直段高）的8+5mm钢衬胶过滤器，内装优质无烟煤和精致石英砂多层滤料，运行流速为9m3/h，产水量为28m3/h。
多介质过滤器采用手动操作进水、反洗、正洗等步骤。
（5）、活性炭过滤器
活性炭层是由多有非常多微孔、巨大的比表面积的碳颗粒滤料组成，具有很强的吸附能力。
水通过活性炭床，水中的有机污染物、余氯等被活性炭得到有效吸附，从而防止反渗透膜被污染堵塞或被氧化损伤，延长膜的使用寿命。
本系统配置1台Φ2000×2000（直段高）的8+5mm钢制衬胶过滤器，内装8-12目优质颗粒果壳活性炭，活性炭滤层高度为1.2米，运行流速为9m/h，产水量为28m3/h。
活性炭过滤器采用手动操作进水、反洗、正洗等步骤。
（6）、阻垢剂、还原剂的投加系统
反渗透装置的膜表面在长时间运行后，会在膜面逐渐形成结垢物（CaCO3\MgCO3等一类物质），严重时发生堵塞而对产水量影响较大，为降低反渗透膜的结垢倾向，减少化学清洗的次数，故此本系统设置了阻垢剂或还原剂的投加系统，确保反渗透膜长期运行于还原气氛中。
本系统的计量泵选用美国米吨罗公司产品1台，另配100L计量箱1只。
（7）、保安过滤器（快开式）
本装置选用Φ450压簧快开式不锈钢过滤器1台，内装40″PP内衬骨架滤芯25支，过滤精度为5μ。
保安过滤器的作用主要进一步拦截有可能从预处理部分漏出的细小颗粒，以防止损伤高压泵机械密封和反渗透膜的表面划伤，同时可作为化学清洗过滤器。
（8）板式换热器
实践证明，反渗透系统的产水量与水温有很直接的关系，水温每下降1℃，产水量相应下降1-3%，但也不是水温越高越好。
反渗透系统设计水温为20-25℃，而冬季的水温一般只有5-10℃，因此在冬季水温较低时需要提升原水的温度，以满足反渗透膜的进水要求。
本系统配制板式换热器1台，型号为BR10，换热面积10m2，材质为304不锈钢，加热源为饱和蒸汽，温度≤140℃。
（二）反渗透部分
（1）、高压泵
本系统选用2台合资厂生产的兰富多级不锈钢高压泵（一用一备），流量28m3时扬程为160m，功率为22KW，该泵制作精良，外型美观，体积小，效率较高，噪音低，在反渗透水处理行业应用非常广泛。
（2）、反渗透装置（原理的专题介绍）
（a）反渗透装置构成
反渗透装置的作用是对原水进行脱盐、能去除水中大部分无机盐、颗粒度极小的有机物、微生物等，反渗透装置由高压泵、反渗透膜组件、PLC控制监测仪表等组成。
良好的前处理措施，可以使反渗透膜获得相对较高的产水量，单支膜元件脱盐率不小于99.5%。
反渗透装置长期运行的脱盐率可达97%以上，反渗透装置正常运行压力在1.3MPa左右，装置产水回收率约为70%。
（b）反渗透膜的选型
本系统选用原装美国海德能公司的聚酰胺复合膜，单支膜脱盐率≥99.5%，整个系统用反渗透膜共计20支。
该反渗透膜的脱盐率高，产水量大，性能稳定，在国际水处理行业运用极其广泛，而且它的耐PH值范围可从2-11，便于化学清洗处理。
（c）反渗透膜外壳
本反渗透装置的膜压力容器选用玻璃钢外壳，该外壳内外精抛光处理，内壁光滑，没有死角，不易长菌，且拆装反渗透膜简易方便。
（3）、纯水清洗/化学清洗系统
（a）纯水清洗功能
系统专门设置反渗透系统定时自动纯水冲洗功能，由于在反渗透膜的浓水侧容易产生严重浓差极化现象，因此系统设计由自动冲洗功能，所使用的清洗水是用亲和力强、溶解性好的脱盐水，通过脱盐水即时使膜表面粘附的无机盐、有机物等污染层得以松动并被冲出，从而降低膜元件的清洗频率，减缓膜元件的产水量、脱盐率等性能参数的衰减，确保系统长期稳定运行。
（b）化学清洗功能
无论预处理多么完善，反渗透装置运行较长时间后，总会出现产水量下降，脱盐率下降和压差上升等现象，这是由于水中的污染物在膜面结垢引起的，每过一段时间都需用化学药剂进行循环清洗。
清洗过程主要先在化学清洗箱中配制好一定浓度的化学药剂（柠檬酸等），然后手动切换相应的阀门，就可对某台需清洗的设备进行化学清洗。
上述两种清洗系统由清洗箱、清洗过滤器、清洗泵、管阀件等组成。
（三）、后处理部分
（1）、中间水箱
中间水箱的主要用途是贮存反渗透的产水，PE容积为10m3。
（2）、中间泵
中间泵的主要作用是对中间水箱的纯水压到0.20Mpa左右供混床使用。
本纯水泵型号为ZS65-40-160/4.0，功率为4.0kw。
配备两台，一用一备。
（3）、混床系统
由于经过一级反渗透装置所产生的水的电导率依然无法满足冷轧系统的工艺需求，需要进一步提高产水的纯度，因此在反渗透后再加一套混床处理，从而使水的电导率达到0.5us/cm.混床系统由床体、再生系统组成。
混床选用Ф1000*25006+5mm钢制衬胶容器2台，一开一备，床体直段高2500mm，树脂层高1500mm，床体装有条形大视镜，方便观察树脂颜色，便于操作管理。
树脂采用上海树脂厂产的混床专用型阴阳树脂，由于之前反渗透已脱除98%的离子，此时的混床交换负荷非常小，因此和不用反渗透作为预除盐相比，再生周期将大大延长，既节省了再生酸碱费用，又降低了操作人员的工作强度，对保护环境十分有意义。
这种离子交换过程比较简单，用下面的两个方程式来表示，便于大家理解。
阳离子交换过程：
RSO3H+Ca+--------R（SO3）2Ca+2H+
阴离子交换过程：
R-NO3OH+NaCl--------R-NO3+NaOH
（4）、再生系统
本再生系统有酸碱贮罐，酸碱喷射器，再生泵，酸雾吸收器等组成。
（5）、树脂捕捉器
树脂捕捉器的主要作用是拦截可能从混床漏出的破碎小颗粒，同时又可及时发现混床是否有树脂泄漏。
（6）、纯水池
纯水箱的主要作用是贮存混床的产水。
并在混床系统再生时提供高质量的清洗用水，该水箱材质采用碳钢衬玻璃钢制作，容量为120m3。
（7）、纯水增压泵
纯水泵的主要作用是对纯水箱的纯水压到0.30Mp左右供后道设备使用，本纯水泵选用南方特种泵厂生产的ZS65-40-200，功率为5.5KW，叶轮为304不锈钢材料，该泵外型漂亮，体积小，效率较高，噪音低。
配备两台，一用一备。
５、计算机及自动化系统
1、概述
本系统基本实现自动化控制系统，根据本工程的实际情况，本系统主要采用自动控制与手动操作相相结合的原则实施。
根据本工程的处理规模和工艺流程，本着技术先进、性能可靠、自动化水平高、使用安全、节省投资的原则，拟选用德国西门子SIMATICS7系列PLC来完成整个系统的控制，此系统具有先进的技术、强大的功能、灵活紧凑的结构、开放的系统、升级扩展方便、在水和废水行业工程业绩最好的运行经验和良好的性价比。
2、详细技术规格书
该控制柜安装在反渗透操作面，既可自动运行，也可切换手动操作，主要具备如下控制功能：
◆原水泵、反渗透主机、中间水箱、纯水箱、纯水泵的自动连锁控制；
◆絮凝剂计量泵的控制，投加絮凝剂与RO主机联动，自动投加；
◆阻垢剂计量泵的控制，投加阻垢剂与RO主机联动，自动投加；
◆通过PLC对反渗透膜纯水自动冲洗时清洗泵的控制；
RO主机系统，与纯水箱液位实现连锁，当纯水箱达设定高液位时，RO主机自动执行关机程序，反之则开机，并设置如下功能：
1）反渗透装置采用电动球阀控制，可实现自动软启动开关机，防止水锤现象，减少对RO膜的冲击，开、关机时自动大流量冲洗RO膜表面，防止膜表面浓差极化，延长膜的使用寿命；
2）RO装置还可设定时自动纯水冲洗功能，反渗透膜的浓水侧浓差极化现象较严重，可根据实际需要设定自动纯水冲洗的时间和频率，确保系统长期稳定运行；
◆反渗透化学清洗时清洗泵的控制。
◆中间泵的控制；
◆混床再生时再生泵的控制，手动再生。
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