净化水处理设备方案—反渗透吨
净化水处理设备
技术方案
文件编号：
受控状态：
￥
编制：审核：批准：日期2010-10-14
第一章总论 (2)
项目概况 (2)
设计依据及原则 (4)
设计范围 (5)
第二章设计边界条件 (6)
设计处理规模 (6)
原水水质 (6)
出水水质要求 (6)
第三章工艺的选择 (9)
工艺流程图 (9)
第四章工艺介绍 (10)
原水箱及原水泵 (10)
微絮凝 (10)
多介质过滤器： (11)
保安过滤器（微滤） (12)
阻垢剂加药装置： (13)
反渗透装置 (13)
反渗透清洗系统 (15)
紫外线杀菌消毒系统 (15)
主要设备技术参数 (15)
电器控制说明 (19)
防腐措施 (19)
工艺特点 (19)
第五章设备投资估算表 (21)
第六章工程总投资 (24)
第七章运行费用估算 (25)
用电费 (25)
人工费 (25)
药剂费 (25)
运行费 (25)
第一章总论
根据×××××有限公司提供的水质报告，自备井的水质尚不能够满足生活饮用之标准。为实现水井的生产及生活使用功能，以减少污染，节约用水，废水产出量小为原则，现对自备井做出本处理方案以达到生活用水功能，产出水达到或优于GB 5749-2006 《中华人民共和国生活饮用水卫生标准》中规定的水质标准。
项目概况
20m3/H地下水净化工程
原水水质(取水水源)：地下水（见表1超标项目）
表1
出水水质要求国家生活饮用水水质标准GB 5749—2006
水质常规指标及限值
设计依据及原则
设计依据
根据×××××有限公司提供的原始资料；
《工业用水软化除盐设计规范》GBJ109-87；
给排水设计规范；
《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）
《给排水设计手册》
《环境工程设计手册》（修订版）
《室内排水设计规范》（GB50014-2006）
《中华人民共和国城市区域环境噪音标准》（GB3096-93）
《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）
《建筑给水排水及采暖工和施工质量验收规范》（GB50242-2002）
《低压电器电控箱》（GB4720-84）
《低压电器外壳防护等级》（GB/）
《电器装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）
《电器装置安装施工盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB50171-92）设计原则
采用先进、成熟的处理工工艺；
系统操作简单，维修方便；
系统投资省，运行费用低，经济节能；
整个系统控制采用手动和自动相结合，采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来，降低操作劳动强度。
平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地。
设计范围
本技术方案包括水质净化水处理站系统内治理工艺、管道工程、设备及安装工程、电气工程、自控工程。实现一次规划，同步实施。
站内工程原水进口从净化水处理站原水存储水箱开始计算，动力线从净化水处理站配电柜进线开始（进净化水机房总电源接至我方电控柜上方端子）。
第二章设计边界条件
设计处理规模
根据提供的水量要求，水质净化水量为20 m3/H。
原水水质
取水水源：自来水国家生活饮用水水质标准GB 5749—2006水质常规指标及限值
出水水质要求
第三章工艺的选择工艺流程图
第四章工艺介绍
本工艺主要分为三个阶段：原水预处理、脱盐处理和消毒
原水预处理的目的主要扫除一切对后续脱盐装置产生不利影响的有害杂质，主要为有机物、浊度。原水为地下水，预处理通过多介质过滤器和精密过滤器去除水中的悬浮物，出水到中间水箱和中间水池，中间水池作为农田灌溉配制营养液用水，中间水箱出水经高压泵增压后进入反渗透。
脱盐处理采用世界上先进的膜处理方法，反渗透装置是本系统脱盐装置，反渗透系统可以去除水中绝大部分可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。经过处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层，经收集管道集中后，通往产水管再注入反渗透产水箱。反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管，排入反洗水池中或排出系统之外。系统的进水、产水和浓水管道上都安装有一系列的阀门；监控仪表及程控操作系统，它们将保证设备能长期保质、保量的系统化运行。配套进口膜组件、高压泵，该装置主要用于去除有机物、氧化物、病毒、细菌以及其它杂质粒子。
原水箱及原水泵
原水箱在工艺中主要用于储存水量，以满足系统的用水量，原水箱有效容积为≥20m3，以适应系统供水量压及水压的变化。
原水泵配套原水箱使用，原水泵用于水压的提升，以满足预处理过滤器工作压力。
微絮凝
如果过滤前对原水中的胶体进行絮凝或混凝处理，可以大幅度地提高介质过滤器效率，使出水的SDI降低到5左右。硫酸铁和三氯化铁可以用于对胶体表面的负电荷进行失稳处理，将胶体捕捉到新生态的氢氧化铁微小絮状物上，使用含铝絮凝剂
其原理相似，但因其可能有残留铝离子污染问题，并不推荐使用，除非使用高分子
聚合铝。迅速的分散和混合絮凝剂十分重要，建议采用静态混合器或将注入点设在增压泵的吸入段，通常最佳加药量为10－30mg/L，但应针对具体的项目确定加药量。
为了提高混凝剂絮体的强度进而改进它们的过滤性能，或促进胶体颗粒间的架桥，絮凝剂与混凝剂一起或单独使用，絮凝剂为可溶性的高分子有机化合物，如线性的聚丙烯酰胺，通过不同的活性功能团，它们可能表现为阳离子性、阴离子性或中性非离子性。混凝剂和絮凝剂可能直接或间接地影响RO膜，间接的影响如它们的反应产物形成沉淀并覆盖在膜面上，例如当过滤器发生沟流而使混凝剂絮体穿过滤器并发生沉淀；当使用铁或铝混凝剂，但没有立即降低pH值时，在RO阶段或因进水浓缩诱发过饱和现象，就会出现沉淀，还有在多介质滤器后加入化合物也会产生沉淀反应，最常见的是投加阻垢剂，几乎所有的阻垢剂都是荷负电的，将会与水中阳离子性的絮凝剂或助凝剂反应而污染RO膜。
当添加的聚合物本身影响膜导致通量的下降，这属于直接影响。为了消除RO/NF 膜直接和间接的影响，阴离子和非离子的絮凝剂比阳离子的絮凝剂合适，同时还须
避免过量添加。
多介质过滤器：
多介质过滤器内装石英砂、无烟煤等多种介质的滤料，上层装无烟煤，下层装石英砂，由于滤料两种滤粒径从上到下，按从大到小的顺序排列，因此该过滤器接近理想过滤器，该过滤器具有多个过滤介面，各个介面选择不同粒径的悬浮物进行吸附及过滤，降低了悬浮物的穿透率，因此该过滤器较其它类型的过滤器具有更大的截污能力，允许有更大的过滤滤速，具有产水量大的特点。
过滤器反洗时由于表面滤层及滤膜被破坏，过滤效率明显降低，所以反洗后宜采用低流速运行，以便滤膜的形成。在过滤器进出水管道上设有压力表，可显示过滤器的运行压力及进出水的压差，过滤器的反洗按照进出水压差或出水浊度来确定(当进出水压差达到时应进行反洗或浊度大于1度时)，由中间水箱水来实行过滤器的
反洗，为降低反洗强度，过滤器水反洗强度为12－15L/。氧化过滤除铁、锰，井水呈还原态，典型特点是含有二价的铁和锰。当水中含氧量超过5mg/L时，Fe2+将转化为Fe3+形成难溶解性的胶体氢氧化物颗粒。铁和锰的氧化反应如下：4Fe（HCO3）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3+8CO2
4Mn（HCO3）2+O2+2H2O→4Mn（OH）3+8CO2
由于铁的氧化在很低的pH值时就会发生，因而出现铁污染的情况要比锰污染的情况要多，即使SDI小于5，RO进水的铁含量低于L，仍会产生铁污染的问题。碱度低的进水铁离子含量要高，这是因为FeCO3的溶解度会限制Fe2+的浓度。处理这类水源的一种方法时用空气、Cl2或KMnO4氧化铁和锰，将所形成的氧化物通过介质过滤器除去，但需要主要的是，由硫化氢氧化形成的胶体硫可能难以由过滤器除去，在介质过滤器内添加氧化剂通过电子转移氧化Fe2+，即可一步同时完成氧化和过滤。锰砂就是这样一种粒状过滤介质。当原水中含Fe2+的量小于2mg/L时，可以采用这一处理方法，如原水中含更高的Fe2+的量小于2mg/L时，可以采用这一处理方法。保安过滤器（微滤）
RO系统配置保安过滤器，滤器的过滤孔径要求至少为10mm。保安过滤器是膜和高压泵的保护装置，防止可能存在的颗粒物引起的破坏，是最后一道预处理手续。推荐保安过滤器的孔径不大于5mm。MF透过液水质更好。SDI和浊度更低，明显降低了对反渗透的胶体和有机物、微生物污染负荷。由于膜在这里是污染物的绝对屏障，MF滤液的高质量可以保持稳定。即便是地表水和废水等水质波动异常频繁的水源，这种稳定性也不会改变。由于胶体污染减少，反渗透系统的清洗频率明显降低。与一些传统过滤工艺相比，MF系统操作更容易，耗时更少，占地面积小。MF膜全量过滤操作模式（也叫做死端过滤）与筒式滤器相类似，即只有料液流和滤液流（没有浓缩液流）。全量过滤方式可以实现水回收率的最大化，达到95－98％，但一般限于原水的悬浮固体含量较低的情况（比如浊度<10NTU）。在一些情况下，MF系统的原水回收率可以达到99％以上。保安过滤器选用滤芯精度为5um，在工艺中主要用
于截留前置管道、设备中可能泄漏的机械杂质或破裂的颗粒，确保RO进水的清洁度，
以防前级过滤器泄漏的机械杂质进入反渗透膜元件，这种颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜元件，造成大量盐份的泄漏，同时可能划伤高压泵的叶轮，保安过滤器内的滤元采用聚丙烯喷熔工艺制作，过滤微孔具有：孔形呈锥形结构;过滤效率高，可进入深层过滤;纳污容量大，使用寿命长;采用卡式结构，便于快速更换。保安过滤器的滤芯应定期更换，一般可根据进出水压差来决定。保安过滤器进出水管道上均
设有压力表，可显示保安过滤器的进出水压力及进出水压差。
阻垢剂加药装置：
经海德能公司膜软件计算，浓水侧LSI(朗格里尔指数)>0，浓水侧将发生结垢现象，因此在进入反渗透前应投加进口复合阻垢剂，经投加阻垢剂后浓水侧LSI在的条件下不发生结垢现象。加药选用计量泵为美国帕斯菲达公司产品。
反渗透装置
反渗透装置在工艺中主要去除水中大部分的阴、阳离子及有机物、热源和细菌等。以到达饮用水要求。反渗透（RO）一级脱盐系统由RO膜组件、高压泵、RO清洗装置等组成。
反渗透是一种借助选择透过（半透过）性膜的功能，以压力为推动力的膜分离技术膜元件，由反渗透膜导流布和中心管等制作而成，将多根RO元件装入不锈钢耐压壳体内，组成RO组件。本工艺脱盐系统的关键，成熟的工艺设计和合理的操作，控制及管理，直接决定着系统的正常、稳定出水。并关系到反渗透膜的使用寿命，经反渗透处理后的出水，去除了绝大部分无机盐和几乎所有的有机物，微生物（细菌、热源等）从而确保了本系统产品水的高质量、高品质。
反渗透主体设备选用美国HYDRANAUTICS公司生产的高脱盐率低压CPA3-8040芳香族聚酰胺膜元件。该膜元件属节能型低压膜，是世界上最先进的卷式RO膜元件，具有结构紧凑，产水量特别大，脱盐率高（单支膜试验数据>%），操作压力低，耐细
菌侵蚀性好，适用PH范围广（PH为3－10）的优点。配套使用的膜外壳为R8040C 30S-6W(B)玻璃钢压力容器，适用于HYDRANAUTICS公司CPA3-8040的膜元件6支装。
CPA3膜元件按7：4排列，一级二段，反渗透装置总产水量50t/h，选用玻璃钢压力容器共十一支。反渗透装置在水质分离过程中无相变，脱盐率高，体积小，易于自控运行，适应范围广，无环境污染等优点，我公司选用的CPA3低压膜不仅动力消耗小，且产水量大，且脱盐率高，三年内脱盐率可达97%以上。
反渗透配套控制系统功能：
设备配制工作仪表及监视仪表：
显示系统的运行工况（进、出水电导、进水温度、高压泵的开关、进出水流量、压力等参数）；
反渗透高压泵进口设低压保护器，当高压泵进水压力<时，高压泵自动停止工作。
反渗透高压泵出口设高压传感器，当工作压力大于某一设定值，高压泵停止运行，以防损坏后级管道及膜元件。
高压泵出口设有一进口电动慢开阀，在高压泵启动时，电动慢开阀超前3-5秒钟启动，开启时间为15-20秒，以防止反渗透装置的管道及膜元件受高压的瞬时冲击而受损。
进水、浓水、淡水阀：主要调节RO进水量、产水量、进水压力、浓水压力及回收率。
电导仪及温度表：电导仪用于监测RO进出水电导率的变化情况，温度表显示RO膜在不同温度下产水量的变化。
高压泵：增压满足RO膜元件进水压力要求。
止回阀：主要用于停机后，防止RO压力管中的回压而损坏高压泵及泵前低压管道件。
清洗系统：反渗透清洗系统由清洗水箱、清洗水泵、清洗过滤器组成，在系统中主要用于反渗装置膜元件的清洗，当反渗透装置运行流量、含盐量或压力下降10%
时应配套相应的药剂进行清洗，反渗透装置的清洗形式为分段清洗。
反渗透清洗系统
清洗装置由清洗水箱、清洗水泵、精密过滤器等组装而成，用以满足反渗透装
置的循环清洗及药剂的过滤，清洗水箱满足反渗透装置一次清洗用的药剂量。
紫外线杀菌消毒系统
用于调节水量和均匀水质，使污水能比较均匀进入后续处理单元。调节池内设置预曝气系统，可提高整个系统的抗冲击性，及减少污水在厌氧状态下的恶臭味，同时可减少后续处理单元的设计规模，调节池底部应设有排泄管，顶部应设置人孔，池壁应设置爬梯和溢水管。污水池内设置潜污泵，用以将污水提升送至后续处理单元。（池顶设排气孔）
主要设备技术参数
1、原水箱（（自备）可自备水池）
材质：
规格：2×4×
数量：1个
工作压力：常压
试验压力：24小时满水试验
2、原水泵
材质：铸铁
数量：2台（一用一备）
型号：CH20-40
流量：25 m3/h
扬程：35m
功率：4KW
产地：杭州南方
3.多介质过滤器
材质：SUS304不锈钢
数量：一台
外形尺寸：φ2000
工作压力；≤
工作温度: 0-55℃
滤料: 优质活性炭
5、保安过滤器
材质：SS304
数量：一台
型号：STB20-30
外形尺寸：φ400mm
过滤精度：5um
6、清洗水箱一台
材质：PE
数量：1台
工作压力：常压
试验压力：24小时满水试验有效容积：10m3
7、清洗泵
型号：TD65-22/2
数量：一台
流量：40m3/h
扬程：20m
功率：
产地：杭州
8、高压泵一台
材质：不锈钢
型号：CDL20-12
流量：253/h
扬程：
功率：
品牌：杭州南方泵
9、反渗透装置
正常出力：20/h
设计回收率：80%
数量：一套
反渗透膜元件
材质：复合膜
型号：BW30-400
脱盐率：99%
数量：20
品牌：美国DOW
反渗透配套压力容器
型号：R8040C30E-5W(B)数量：4
材料：FRP
品牌：乐普ROPV
阻垢剂投加装置
溶药箱
材质：PE
有效容积：1000L
数量：一个
计量泵
型号：X068
数量：一台
额定流量：
最大压力：
电机功率：92W
生产厂商：美国帕斯菲达
10、纯水箱（自备）
材质：SS304
数量：一台
有效容积：20m3
电器控制说明
净化水处理自进水至出水采用全自动控制。具体控制内容如下：
(1) 原水箱设置液位控制装置，高液位自动运行；低液位停泵。
(2)主要机泵均交替使用，互用互备，以达到保证正常运行的目的。
(3) 各类电器设备的启动、关闭和切换均自动按程序实行联动，同时在控制柜的面板上设有自动、手动转换开关，必要时可切换成手动控制。
(4) 各类电器设备均设置电路短路和过载体装置，同时设置指示灯，显示各电器设备的工作状态。
防腐措施
本工艺中，主体设备材质为钢结构，均作深度防腐。内外表面采用机械除锈处
理后，内外表面采用衬塑防腐。所有连接管道、管件等采用ABS、UPVC等材质，能耐酸、碱、盐的腐蚀，其余一些钢制配件均采用环氧漆防腐。
工艺特点
（1）处理水质有保证，处理水的生化、理化指标均达到或超过国家饮用水水质标准。
（2）系统易开车、易维护。
提升泵、过滤泵均设计用二台，一用一备，以保证单一故障时不间断供水。
活性碳吸附罐后出水设取样口一个，随时可检测出水水质。
过滤器反洗采用原水泵配合多路阀省水省电，省初期投资。
全系统具有自动、手动两种控制方式，在自动情况下无需人员操作，只负责巡视。自动控制的设计理念是最大限度地节省能源。
消毒池消毒设备使用高效率紫外线杀菌器。
第五章设备投资估算表