純化水工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)述
超濾預(yù)處理系統(tǒng)（UF）超濾預(yù)處理系統(tǒng)作為反滲透的前處理，主要目的是去除原水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機(jī)物等妨礙后續(xù)反滲透運(yùn)行的雜質(zhì)。原水為自來(lái)水，水溫受季節(jié)變化的影響較大。預(yù)處理的設(shè)備主要包括原水箱、原水泵、板式換熱器、氧化劑加藥裝置、超濾裝置（UF）和反洗泵等。3.2.1.1超濾裝置預(yù)處理的主要處理裝置為超濾裝置。超濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好（出水SDI15小于3）、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用超濾作為除鹽系統(tǒng)的預(yù)處理，超濾膜采用材質(zhì)為PVDF的中空纖維，其表面活化層致密，支撐層為海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故耐壓、抗污染、使用壽命長(zhǎng)，且能長(zhǎng)期保證產(chǎn)水水質(zhì)， 對(duì)膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細(xì)菌、大分子有機(jī)物具有良好的分離能力。超濾裝置采用全流過(guò)濾、頻繁反洗的全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式，運(yùn)行30分鐘，反沖洗30秒。氣洗時(shí)間間隔為24--48小時(shí)。系統(tǒng)采用PLC控制。化學(xué)清洗頻率2～3個(gè)月，化學(xué)清洗時(shí)間10分鐘，和反滲透共用一套化學(xué)清洗系統(tǒng)。l）UF主要特點(diǎn)1）中空纖維外表面活化層孔隙率高，故纖維單位面積產(chǎn)水量大；2）中空纖維強(qiáng)度高，純水設(shè)備采用反向沖洗和氣濟(jì)工藝，使組件可在全流過(guò)濾狀態(tài)下工作，化學(xué)清洗周期大大延長(zhǎng)：3）UF裝置操作成本低；4）UF裝置操作和維護(hù)簡(jiǎn)單。2）超濾系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性1）過(guò)濾膜采用PVDF，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐酸堿，易清洗。2）膜表面經(jīng)過(guò)親水改性，水通量大，水量衰減小。3）外壓式中空纖維膜，耐壓高，壽命長(zhǎng)。4）外壓式運(yùn)行方式與內(nèi)壓式膜．相比，進(jìn)水條件寬，截留物不易堵塞進(jìn)水流道，當(dāng)原水懸浮物含量高時(shí)，不會(huì)象內(nèi)壓式那樣造成污染物濃縮并堵死在絲的中空通道中。外壓式膜即使在原水懸浮物含量較高的情況下，也能進(jìn)行全流過(guò)濾，而內(nèi)壓式則必須采用循環(huán)錯(cuò)流過(guò)濾，水回收率低，動(dòng)力消耗大。5）采用氣水混合反沖洗方式，反洗效果好，性能恢復(fù)能力強(qiáng)。6）超濾作為反滲透預(yù)處理同常規(guī)的過(guò)濾工藝相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：●過(guò)濾水質(zhì)顯著提高，大大延長(zhǎng)反滲透的清洗周期，減少反滲透系統(tǒng)的投資量和運(yùn)行費(fèi)用●只需一步處理，減少運(yùn)行費(fèi)用，提高效率減少了化學(xué)藥劑投加量采用超濾系統(tǒng)作為反滲透的預(yù)處理，系統(tǒng)可適應(yīng)較大范圍的進(jìn)水水質(zhì)變化，濁度小于50的情況下均可使用，且產(chǎn)水水質(zhì)較好，產(chǎn)水SDI15值小于3。超濾的采用可以更有效地保護(hù)反滲透裝置，使反滲透膜免受污染，使用壽命可從3年延長(zhǎng)至5年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間；同時(shí)可提高反滲透膜的設(shè)計(jì)水通量，即在產(chǎn)水量不變的前提下可減少膜的使用數(shù)量，從而減少反滲透裝置的設(shè)備投資。超濾裝置的運(yùn)行工況：l）設(shè)計(jì)溫度：25℃2）設(shè)計(jì)進(jìn)水量：30 m3／h／套3）設(shè)計(jì)產(chǎn)水量：28m3／h／套4）系統(tǒng)回收率：≥95％（三年內(nèi)）5）組件清洗周期：2～6個(gè)月／次3.2.2反滲透初除鹽系統(tǒng)（RO）反滲透初除鹽系統(tǒng)承擔(dān)了主要的脫鹽任務(wù)。反滲透系統(tǒng)設(shè)備包括超濾產(chǎn)水箱、UF水增壓泵、還原劑加藥裝置、阻垢劑加藥裝置、NaOH加藥裝置、5μm保安過(guò)濾器、高壓泵、反滲透膜組等。3.2.2.1還原劑加藥裝置
在反滲透高壓泵前加入還原劑，用以還原水中的氧化劑，如剩余氯［CI］，使水中的剩余氯［CD＜0.1mg／L，使RO進(jìn)水滿足RO裝置的進(jìn)水要求。3.2.2.2阻垢劑加藥裝置
阻垢劑加藥系統(tǒng)在反滲透進(jìn)水中加入阻垢劑，防止反滲透濃水中碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結(jié)垢，堵塞反滲透膜。從而損壞膜元件的應(yīng)用特性，因此在進(jìn)入膜元件之前設(shè)置了阻垢劑投加裝置。阻垢劑是一種有機(jī)化合物質(zhì)，除了能在朗格利爾指數(shù)（ LSI）=2.6情況下運(yùn)行之外，還能阻止SO2-的結(jié)垢，它的主要作用是相對(duì)增加水中結(jié)垢物質(zhì)的溶解性，以防止碳酸鈣、硫酸鈣等物質(zhì)對(duì)膜的阻礙，同時(shí)它也可以降低鐵離子堵塞膜的微孔。
本系統(tǒng)推薦使用進(jìn)口復(fù)合阻垢劑，純水設(shè)備具有：1）抑制析出作用。2) 分散作用。3）晶格扭曲作用。4) 絡(luò)合作用。3.2.2.3NaOH加藥裝置在二級(jí)反滲透高壓泵前加入NaOH，用以調(diào)節(jié)其進(jìn)水pH值，不僅可以提高RO裝置對(duì)鹽離子和TOC的脫除，而且能使RO產(chǎn)水的pH值滿足IONPURE的EDI裝置進(jìn)水要求。3.2.2.4反滲透裝置
反滲透系統(tǒng)主要去除水中溶解鹽類，同時(shí)去除一些有機(jī)大分子，前階段未去除的小顆粒等。包括5μm保安過(guò)濾器、高壓泵、反滲透裝置、反滲透清洗系統(tǒng)等。本工程中，擬采用陶氏公司的BW30－400型反滲透膜，單根膜脫鹽率可大于 99. 7％。預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入反滲透膜組，在壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過(guò)反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過(guò)產(chǎn)水管道進(jìn)入后續(xù)設(shè)備；水中的大部分鹽分和膠體、有機(jī)物等不能透過(guò)反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。在反滲透裝置停運(yùn)時(shí)，自動(dòng)沖洗3～5分鐘，以去除沉積在膜表面的污垢，使裝置和反滲透膜得到有效保養(yǎng)。反滲透膜經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)積累某些難以沖洗的污垢，如有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢等，造成反滲透膜性能下降。這類污垢必須使用化學(xué)藥品進(jìn)行清洗才能去除，以恢復(fù)反滲透膜的性能。化學(xué)清洗使用反滲透清洗裝置進(jìn)行，裝置包括一臺(tái)清洗液箱、清洗過(guò)濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表。當(dāng)膜組件受污染時(shí)，可以用它進(jìn)行RO系統(tǒng)的化學(xué)清洗。反滲透裝置的運(yùn)行工況：1）設(shè)計(jì)溫度：25℃2）設(shè)計(jì)進(jìn)水量：56m3／h3）設(shè)計(jì)產(chǎn)水量：一級(jí)反滲透產(chǎn)水量：48m3／h二級(jí)反滲透產(chǎn)水量：38.5m3／h4) 系統(tǒng)回收率一級(jí)反滲透回收率：≥75％（三年內(nèi)）二級(jí)反滲透回收率：≥80％（三年內(nèi)）5）系統(tǒng)脫鹽率: ≥ 97％（三年內(nèi)）6）組件清洗周期：3～6個(gè)月／次3.2.3EDI精除鹽系統(tǒng)EDI精除鹽系統(tǒng)主要功能是為了進(jìn)一步去除水中的離子。EDI精除鹽系統(tǒng)設(shè)備主要包括RO產(chǎn)水箱、RO水增壓泵、紫外光殺菌器、脫氧膜裝置、EDI裝置等。3.2.3.1脫氧膜裝置1脫氧膜裝置采用脫氧膜2級(jí)串聯(lián)，純水設(shè)備配置真空泵，以抽真空和氮?dú)獯祾咄瑫r(shí)進(jìn)行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，裝置出力32m3／h,，滿足系統(tǒng)出水溶解氧＜5ppb的要求。3.2.3.2EDI裝置
EDI技術(shù)是將電滲析和離子交換相結(jié)合的除鹽新工藝，該設(shè)備取電滲析和混床離子交換兩者之長(zhǎng)，彌補(bǔ)對(duì)方之短，即可利用離子交換做深度處理，且不用藥劑進(jìn)行再生，利用電離產(chǎn)生的H+和OH-，達(dá)到再生樹(shù)脂的目的。
IONPURE裝置主要技術(shù)參數(shù)：l）設(shè)計(jì)進(jìn)水量：30.5 m3／h2）設(shè)計(jì)產(chǎn)水量：29.0 m3／h3）回收率：≥90－95％4）產(chǎn)水電阻率：≥16MΩ.cmEDI的如下特點(diǎn)：1）可連續(xù)生產(chǎn)符合用戶要求的合格超純水，產(chǎn)水穩(wěn)定;2）無(wú)需化學(xué)藥品進(jìn)行再生，沒(méi)有化學(xué)物排放，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品;3）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，制水成本低;4）出廠前完成裝置調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試簡(jiǎn)單;5）運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度極低，培訓(xùn)容易6）模塊化組合，便于系統(tǒng)水量的調(diào)整;7）運(yùn)行電壓低能耗小。3.2.4循環(huán)精處理系統(tǒng)循環(huán)精處理系統(tǒng)主要功能是為了保證系統(tǒng)出水的水質(zhì)、水量的穩(wěn)定性以及各項(xiàng)指標(biāo)在通常狀態(tài)下滿足業(yè)主要求，本系統(tǒng)水量循環(huán)比例為1.5。系統(tǒng)設(shè)備主要包括氮封EDI產(chǎn)水箱、純水泵、電加熱器、TOC去除器、拋光混床、樹(shù)脂捕捉器、終端精密過(guò)濾器和終端超濾等。3.2.4.1脫氧膜裝置2脫氧膜裝置采用脫氧膜2級(jí)串聯(lián)，配置真空泵，以抽真空和氮?dú)獯祾咄瑫r(shí)進(jìn)行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，裝置出力 23.0 m3／h，溶解氧去除率 99.96％， CO2去除率92.30％。滿足系統(tǒng)出水溶解氧＜5ppb的要求。3.2.4.2TO去除器TOC去除器的主要功能是利用185μm 波長(zhǎng)紫外線將水光解成氫氧根離子和氫離子，氫氧根離子能氧化和裂解有機(jī)物，使其被氧化形成碳酸氫根離子后，被后續(xù)混床去除。TOC去除器出力23.0m3／h，TOC可減少到5ppb以下。3.2.4.3拋光混床設(shè)置拋光混床是為了進(jìn)一步去除超純水循環(huán)系統(tǒng)中可能引入的微量離子，保證出水電阻率 ＞ 18.1MΩ.cm，以滿足用戶要求。拋光混床內(nèi)裝填的樹(shù)脂為超純水級(jí)樹(shù)脂，失效后無(wú)需再生，直接更換。更換周期約為6～8個(gè)月。3.2.4.4終端精過(guò)濾本系統(tǒng)采用精密過(guò)濾器及濾芯組件，此過(guò)濾器能有效截留超純水中的微細(xì)顆粒，保證出水水質(zhì)。3系統(tǒng)控制與電氣3.1控制系統(tǒng)概述系統(tǒng)中的控制對(duì)象主要是開(kāi)關(guān)量，涉及到的控制對(duì)象除了開(kāi)關(guān)閥以外，主要是泵設(shè)備的控制。也就是說(shuō)系統(tǒng)是一個(gè)以開(kāi)關(guān)量控制為主的系統(tǒng)；所以本控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（PLC）完成電氣和儀表部分的自動(dòng)控制，同時(shí)可顯示工藝過(guò)程中的主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，把工藝流程分為預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、循環(huán)精處理四部分。采用PLC集中控制。3.2PLC控制原理
PLC即可編程邏輯控制器，它根據(jù)編制的程序以及采得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。
采集的數(shù)據(jù)信號(hào)（如流量、液位、閥門和馬達(dá)的反饋信號(hào)等）通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入、模擬量輸入等卡件傳送至中央處理器CPU，CPU經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出、模擬量輸出等卡件以及配合的外圍電路，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥門、馬達(dá)等），用戶將編制的程序下傳至CPU，CPU按用戶指令進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)可編程控制。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。杭州純化水設(shè)備，杭州GMP純化水設(shè)備。 半導(dǎo)體純水設(shè)備。
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