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1. 产品简介

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本系统主要是以反渗透(RO)工艺处理各种不同水质,使各项指标满足生产工艺以及锅炉用水水质标准。

按照系统工艺划分,系统可分为预处理系统、脱盐水系统、化学清洗系统三大部分。

纯水系统主要由预处理设备、一级脱盐(反渗透RO)设备、二级脱盐(RO/MB)设备组成。预处理采用机滤、碳滤,以去除水中悬浮颗粒物、有机物、余氯等影响树脂交换能力的杂质。除盐采用一级脱盐(反渗透RO)工艺,为了使水质达到更高一级出水水质标准,通常会配套二级脱盐工艺系统,一般以反渗透(RO工艺)或混合离子交换器(MB工艺)为后级工艺确保其出水水质达到工艺设计所的要求。

2. 出水水质

出水水质:出水电导率≤2us/cm(电阻≥0.5MΩ);出水电导率≤0.1us/cm(电阻≥10MΩ)。

3. 适用范围

反渗透(RO)工艺纯水制备系统适用于企业生产纯水工艺用水、锅炉补给用水、污水回用(中水回用)需求。其使用范围:工业企业纯水站、工业污水处理回用系统。

4. 工艺及工艺流程

利用反渗透膜在压力作用下,水分子在压力下透过膜间隙通道,进入纯水管道,大分子杂质及盐分被膜阻截,经过浓水出口排出,从水体中分离的原理,从水体中分离出盐分及其它杂质,确保水质达到一定要求的处理工艺。此工艺在国内得到广泛应用。

4.1. 原水为自来水处理工艺

4.1.1反渗透(RO)纯水处理工艺(一般为锅炉补给水)

1)工艺1流程图(盘滤+软化+超滤+RO+MB) 

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说明:1、此工艺RO膜一般选用8040普通膜元件。

          2、说明:此工艺针对硬度高的自来水。

          3、出水水质达到相应水质要求(按项目出水要求进行不同工艺配备)

2)工艺2流程图(机滤+炭滤+RO+MB) 

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说明:1、此工艺RO膜一般选用8040普通膜元件。

          2、说明:此工艺针对硬度不高的自来水。

          3、出水水质达到相应水质要求(按项目出水要求进行不同工艺配备)

3)工艺3流程图(机滤+炭滤+软化+RO+MB) 

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说明:1、此工艺RO膜一般选用8040普通膜元件。

          2、说明:此工艺针对硬度高的自来水。

          3、出水水质达到相应水质要求(按项目出水要求进行不同工艺配备)

4.2. 中水回用系统处理工艺

4.2.1中水回用水处理工艺1(臭氧深度氧化) 

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说明:1、中水回用工艺RO膜所选用抗污染365膜元件。

          2、出水水质达到相应回用水水质要求(按项目出水要求进行不同工艺配备)。

4.2.1中水回用水处理工艺2(普通处理工艺) 

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说明:1、中水回用工艺RO膜所选用抗污染365膜元件。

          2、出水水质达到相应回用水水质要求(按项目出水要求进行不同工艺配备)。

特点

1、反渗透(RO)工艺的出水水质较稳定。

2、反渗透(RO)工艺在设计合理的前提下,系统的化学清洗周期变长(一般6个月左右)。

3、反渗透(RO)整套系统可以实现全自动控制,其运行过程不需要人为操作,并能可靠自动运行。

4、反渗透(RO)工艺更适用于水体含盐量>400mg/l的水质,其优点表现在水质处理好,运行周期长,运行费用低。

5、反渗透(RO)工艺纯水系统的原水水质要求相对较高,前端预处理系统需要设计合理。

6、反渗透(RO)工艺系统的主要设备是反渗透(RO)装置,我方设计可确保反渗透(RO)膜元件使用寿命≥5年。

4.3. 反渗透(RO)工艺说明

水是一种很好的溶剂,因此水中含有很多杂质,如电解质、颗粒物、有机物、微生物和各种溶解在水里的气体等。为了适应各行业对水质的不同要求,需要制备不同程度的纯水。

原水中的悬浮物质还是会使离子交换树脂或反渗透膜受损,堵塞离子交换通道或反渗透膜,严重的影响系统的正常运行及设备的使用寿命,因此需要对进水进行预处理。

过滤设备采用石英砂过滤的方式,利用滤料间的细小缝隙以及滤膜的截留作用,使颗粒物在随水流流经滤料的时候被截留。出水中浊度虽已经达到预处理出水要求,但是由于原水中含有一定量的余氯、微生物等有机物,而有机物会污染离子交换树脂或反渗透膜,造成不可逆转的损坏,缩短其使用寿命。因此,在机械过滤后设置了活性炭吸附过滤设备。活性炭的比表面积很大,能有效的吸附有机物,降低水中的色度、臭味、余氯、微生物数量等。

由于原水中硬度较高,故在反渗透进水前设钠离子交换器。水中的钙、镁离子硬度被设备内的阳离子交换树脂置换去除,以提高反渗透装置的除盐率。

为了提高反渗透主机的运行效能,原水进入反渗透主机前设置换热器,利用蒸气对原水进行加热,确保反渗透膜元件在理想的进水温度下(25oC)工作,减小高压泵多余的功率输出,从而有效减低运行成本。

经过预处理过滤后的出水已经符合预处理出水要求,可以进入除盐系统进行处理。一级除盐系统采用反渗透工艺,利用高压力使水进入淡水室作为纯水输送到后级处理,离子留在浓水室然后排放。RO出水储存在中间水箱,然后进入后级混床进行深度除盐处理。

二级除盐采用混合离子交换床。混床中的阳、阴树脂是按照一定的体积比例进行填装的,在均匀混合的状态下,进行阳、阴离子交换。由于阳、阴树脂交错排列,互相接触,可以看作许许多多的阳、阴离子交换树脂组成的多级复床,可相当于1000~2000级。水中交换出来的氢离子与氢氧根离子立即结合成水,较少了离子干扰的问题,交换彻底,出水水质好。

5. 系统设备工艺特点:

5.1. 原水池/箱

原水池/箱是储存原水来水以提供系统设备供水用,并且可以避免原水泵由于抽空而受损。水池采用钢筋混凝土结构或碳钢制造,内防腐,供方配套液位控制器,控制原水泵的启停。 

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5.2. 原水泵

原水泵抽取原水池/箱储水,为后级工艺设备提供稳定的水量水压。

5.3. 絮凝剂加药装置

系统设置絮凝剂投加装置,是向原水中投加适量的絮凝剂,使原水中的悬浮物、有机物、胶体等在絮凝剂的电荷作用下聚集成大颗粒的矾花,以便水体在经过多介质过滤器中的滤层时被有效去除,此时,水体中大部分有机悬浮物及泥渣被阻截去除。

水中的胶体颗粒粒径是10-4 ~10-6 mm,在水中很稳定,不易沉降。它的自然沉降速度每秒只有0.154×10-6 mm,沉降1m需要200年。这是因为胶体往往带有一定量的同性电荷,它们互相排斥,难以自动聚集成为大颗粒。当加药装置把高分子絮凝剂投加并溶于水后,会产生水解和缩聚反应,形成高分子聚合物。这种高聚合物的结构会形成线型絮状结构,线的一端拉着一个胶体颗粒,另一端拉着另一个胶体颗粒,在相距较远的两个微粒之间起着粘结架桥作用,使得微粒渐渐变大,变成大的絮凝体(俗称矾花)。絮凝体较容易在过滤中被去除。 

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5.4. 杀菌剂投加装置

往原水中投加适量的杀菌剂,将原水中的细菌杀死,防止细菌在压力容器中滋生,对反透膜造成污染。

原水中含有一定量的细菌、病菌等微生物,这些微生物容易随水流进入压力容器,附着在罐体上或滤料、活性炭中,并繁殖滋生,影响滤料的过滤效果一级活性炭的吸附性能。另外,细菌进入反渗透装置还会污染膜元件,形成生物膜,增大水流阻力,加大高压泵负荷;盐透过率增加超过2倍;产水量下降超过50%。因此必须在预处理进行杀菌剂的投加,彻底的杀灭进水中的微生物,以确保系统能正常运行。

5.5. 机械过滤器

机械过滤器是利用过滤器内的石英砂滤层对原水进行接触过滤过程。天然水体中含有大量的胶体、杂质、有机物等物质,虽然已经经过自备水厂的预处理,但是水中的这些杂质还不能完全去除。石英砂滤料的颗粒之间存在微小的孔隙,能将水中的这些悬浮物质在经过投加絮凝剂洛合成团后截留于滤层表面,从而有效去除悬浮物质,使出水浊度满足系统的进水要求。

石英砂过滤器采用压力式过滤方式进行处理,该过滤方式具有:产水周期长,出水水质稳定、清洗时间短,可以与后级过滤设备串联无需设置中间贮水设备等特点。因此被广泛应用于各种纯水处理系统的前级预处理系统上。 

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5.6. 活性炭过滤器

活性炭过滤器是用于去除水中的余氯、有机物、色度等物质,以确保后级反渗透系统的运行稳定可靠。

经过絮凝过滤后的清洁水已经去除了大部分的悬浮物质以及胶体等,但是水中依然存在着有机物质、余氯等,由于有机物会与铁离子等在反渗透膜表面结垢,使盐透过率、进水压力增加,产水量下降;而余氯更是会使膜的性能恶化。因此,必须严格控制反渗透进水中的有机物浓度以及余氯量。

活性炭的表面积很大,其表面又布满了20~30埃(?)的微孔,因此活性炭具有很高的吸附能力。此外,活性炭的表面有大量的羟基或羧基等官能团,可以对各种性质的有机物进行化学吸附和静电吸引;另外,活性炭还能去除水中对于反渗透膜、阴离子交换树脂有害的腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质,并有去除余氯的作用,从而提高了除盐水处理能力。通常,能够去除63~86%的胶体物质,50%左右的铁,以及47~60%的有机物。

活性炭过滤器本体采用碳钢衬胶材质,灵活性大,并可与除盐水处理或软化处理直接串联使用。该设备可耐0.6Mpa压力,内部进水装置采用滤水鼓布水装置,确保反冲时污染物能彻底被清除出过滤器的同时不会泄漏活性炭,而且布水均匀、流通面积大、机械强度高;过滤器配置有水力反洗装置,反洗效果好。 

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5.7. 钠离子交换器

离子交换是指在固体颗粒和液体之间的界面上发生的离子交换过程。一般指水溶液通过树脂时所发生的固-液间离子交换的过程。某些物质溶于水后即发生离子化,从而形成了相同数目的带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子,并使溶液导电,这种物质称为电解质,该溶液称为电解液。

离子交换树脂是一种不溶于溶液,同时又能与此溶液中的电解质进行离子交换反应的物质。离子交换树脂是由骨架(母体)和交换基团所组成,交换基团在溶液中能电离出可交换离子。在水处理中常见的离子交换反应是水的软化、除盐及去除或回收废水中重金属离子等。其反应如下:

2R-Na + M2+R2M+2Na+

式中  R-代表离子交换剂的母体(骨架)

Na+-离子剂上可交换的离子

M2+-水溶液中两价阳离子

离子交换反应是可逆反应,上式自左至右正向进行时为交换反应,而自右至左反向进行时为再生反应,离子交换对不同的组分显示出的不同平衡特性,是离子交换分离的基础。 

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5.8. 板式换热器


板式换热器的主要作用是对原水加热,防止冬季水温过低而影响反渗透膜的产水量。

当水温越低的时候,水的粘滞系数就越大,也就是说,水透过反渗透膜的能力降低,膜件的渗透压增大,RO装置的进水压力相对提高。由于冬季和夏季的温差很大,如果直接用冬季的温度来设计反渗透装置,会造成浪费;而选用夏季的温度来进行设计,则系统在冬季的产水量会大大降低。

为了避免以上现象出现和投入资金的浪费,设置了换热器,利用锅炉余热蒸汽对原水进行加热,确保RO进水水温维持在其理想的运行状态(25℃)。 

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5.9. 还原剂投加装置

往RO进水中投加适量的还原剂,还原水中的氧化物,确保反渗透膜元件在不被氧化的水环境中正常的运行,不会受氧化物的氧化断丝破坏。

反渗透膜元件对水中余氯含量的进入要求控制比较严格,由于进水为了杀菌而投加了次氯酸钠,在此投加适量的还原剂用以防止未反应完全的余氯对膜元件造成损害,保证膜元件的使用寿命。

5.10. 保安过滤器

保安过滤器的作用是截留原水中带来的大于5μm的细小颗粒,以防止其进入反渗透系统。

原水经过了机械过滤器以及活性炭过滤器的处理后,水中绝大部分的悬浮物质、胶体、有机物、余氯等已经被有效去除,但水中还可能会有前级处理系统泄漏的滤料等物质,这些物质经过高压泵加压后可能会击穿反渗透膜元件,造成大量漏盐的情况。另外,设置保安过滤器还可以保护高压泵的叶轮不被划伤。

过滤器采用快装式设计,方便更换滤芯;出口设有压力表,当压力超过设定值时(通常在0.07~0.1Mpa)应当更换滤芯。

过滤器本体采用不锈钢材质制作,滤芯由PP喷熔制成,能形成深层过滤、纳污量大、使用寿命长且易于更换。

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5.11. 高压泵

高压泵的作用是为反渗透装置提供足够的进水压力和流量,保证反渗透膜能正常工作。

由于反渗透是要对净水施加一个大于渗透压的压力,使水分子透过到淡水室形成淡水水流,然后集中淡水到后级处理设备。而这个大于渗透压的压力较大(一般超过10MPa),因此需要设置高压泵。

5.12. 反渗透装置

反渗透装置是本系统中主要的脱盐设备,反渗透系统利用反渗透膜的特性来去除水中的大部分可溶性盐份、胶体、有机物及微生物和细菌。

经过预处理的水进入置于压力容器内的膜元件,水分子和极少量的小分子离子能通过膜层,经过中心收集管集中后,通过产水管再注入水箱;而胶体、有机物、微生物以及离子等均不能通过膜元件,并随着小部分水留在浓水室,流往浓水管排放。系统的进水、产水、浓水的管道上都装有一系列的控制阀门、监控仪表来保证设备能长期稳定的运行。 

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本装置性能特点:

主要零部件均采用进口产品,性能可靠。

系统无易损部件,无需大量维修,运行长期有效。

前置预处理保护系统,保护高压泵及RO膜不受颗粒或其他硬物损坏;同时低压开关保护高压泵,不会因供水停止而损坏。

先进的膜保护系统,在设备开机时,该装置自动发出冲洗膜的动作,淡化水可自动将膜表面污染物冲洗干净,降低污染速度,延长膜寿命。

低压聚酰胺复合膜脱盐率高,运行压力低,保证了系统的高效并降低运行成本。

产品水、浓缩水各设有流量计以监视并调节运行出水量及系统水的利用率,通过合理工艺设计,水利用率高。

产水电导率仪连续监测产水水质。

进水及排水压力表,连续监测RO膜压差,提示化学清洗时间,并设计有膜清洗系统。

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反渗透膜元件技术性能:

膜 型 号:8040

膜 材 质:芳香族聚酰胺

规    格:Ф201×1016

透过水量:36m3/d

进水高温度:≤45℃

低脱盐率:≤99.6%

进水高SDI指数:<5

进水高浊度:<1ppm

进水高余氯:<0.1ppm

高操作压力:600PSI

5.13. 化学清洗系统

该系统的作用是对反渗透装置进行定期的清洗,以清洗反渗透膜元件表面的污染物。

反渗透在运行一定时间后都会受到不同程度的污染,污染物的性质及污染速度与给水条件有关。像金属氧化物、钙、镁离子,会沉积引起结垢;胶状物质、混合胶体会在膜表面形成有机膜,大大降低水的透过率,增加膜组件的压损;微生物的滋生会堵塞膜件等。污染是慢慢发展的,如果不在早期采取措施,污染将会在相对短的时间内损坏膜元件。定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个方法,不同的污染会会对膜性能造成不同程度的损坏。

根据污染情况可以采用物理冲洗和化学溶解方法。物理方式是利用快速的水流冲刷膜表面,以水力去除污染物。但是对于一些顽固的污染物来说,物理清洗并不能有效地清除污染物,因此就需要进行化学清洗。

根据膜元件地污染类型与污染程度,配制一定浓度的化学药剂进行溶解清洗,以恢复膜元件的特性,就是化学清洗。化学清洗装置由清洗箱、清洗泵、精密过滤器组成。 

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5.14. 浓水箱/池

浓水箱/池的主要作用是储存RO所产浓水,为过滤器的反洗提供反洗用水,同时可以避免反洗水泵由于抽空而造成的损坏。

5.15. 反洗水泵

反冲洗水泵的作用是抽取浓水池的水,供到过滤器反洗用。

5.16. RO水箱/池

RO水箱/池的主要作用是储存及调节脱气塔产水,平衡后级处理设备的水量,同时可以避免中间水泵由于抽空而造成的损坏。

5.17. RO水泵

RO水泵的作用是抽取RO水池的水,供后级深度除盐系统(混床/二级反渗透)进行处理。

5.18. 混合离子交换器

混合离子交换器简称混床,是整个纯水系统的深度除盐装置。混床中同时填装了阳、阴离子交换树脂,并且均匀混合,相当于许许多多的阳、阴离子交换树脂组成的多级复床。由于混床内的阳、阴离子交换是几乎同时进行的,没有离子干扰,因此出水水质好,离子含量非常低。

离子交换树脂的工作原理如下:

阳离子交换树脂中带有氢离子,及容易吸附溶液中的阳离子,并与此交换,氢离子交换到溶液中;同样的,阴离子交换树脂中带有氢氧根离子,及容易吸附溶液中的阴离子并进行交换,氢氧根离子交换到溶液中。溶液中的氢离子与氢氧根离子结合成为水分子。其机理如下:

R-H + Na+ = R-Na + H+

R-OH + Cl- = R-Cl + OH-

H+ + OH- = H2O

当原水通过阳离子交换树脂时水中的阳离子如:Ca2+ 、Mg2+ 、K+ 、Na+ 等被交换树脂所吸附而H+ 被置换到水中,和水中的阴离子生成相应的无机酸;当含有无机酸的水通过阴离子交换树脂时水中的阴离子如:SO42- 、Cl- 、HCO3- 等被交换树脂吸附而OH- 被置换到水中并和水中H+ 结合成为H2O。

在本系统中选用的离子交换树脂是氢型强酸性阳树脂和氢氧型强碱阴树脂。

该设备是在传统的混床的基础上改进而成的。设备严格控制进水分布和进水流速,确保水与离子交换树脂置换时间达到佳反应效果。再生方式采用逆流再生形式提高再生效果,节省再生剂耗量。

交换器筒体采用钢衬胶材质,进水装置采用不锈钢精密滤元,其独有的设计保证污染物反冲彻底、流通面积大、布水均匀性好、机械强度高等优点;出水装置采用水帽板隔离及收水;中排及布碱采用丝网包裹插管,布水均匀,并且避免了传统的子母管型式的腐蚀紧固件的问题。 

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5.19. 除盐水箱/池

除盐水箱/池的主要作用是储存混床产出的纯水,平衡前级产水设备及后级用水点的水量,同时可以避免除盐水泵由于抽空而造成的损坏。 

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5.20. 除盐水泵

除盐水泵的作用是抽取除盐水池的水,供到用水点使用。

6. 系统控制性能说明

A控制功能概述

根据业主供水项目水处理站的工程特点及系统配置,系统目前工业过程控制中常用的PLC控制系统,它具有系统配置简单、运行可靠、控制及信息管理集中、维护方便、节省投资费用等特点;该系统由CPU模块、输入输出模块、编程软件、人机对话元件及受控元件组成。

CPU模块作为整个控制系统的核心部件负责存储、运行、监控、协调系统程序,保证系统按照工艺要求有条不紊的工作。

I/O模块的作用在于沟通CPU模块与输入输出控制信号,使外部控制信号能正确及时反映系统工作情况,CPU模块作出的响应也能及时正确的反馈到系统,系统及时作出反应去满足工艺要求。

受控元件是指整个PLC控制系统所要求控制的对象,如:程控阀门、水泵等控制设备,详细描述见下面。

各控制点都通过PLC实现自动控制或手动控制,按照工艺要求把一些相对集中的控制点集中为多组独立的模块上,每个模块与一个独立的I/O模块连接,I/O模块则通过数据总线与CPU通讯,操作人员任意控制每个单元设备的控制模式了。

B控制系统的结构组成

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