1、水处理设计计算手册超滤反渗透完整版水处理技术手册(内部资料，务需外传)编辑： 审核： *水务有限公司贰零二一年一月一.常用管道的允许流速介质管道种类允许流速（M/S）盐溶液12.4污水压力管0.9浓酸0.51稀酸12浓碱液0.51稀碱液12水离心泵进水管0.51离心泵出水管及压力水管23虹吸管0.81二.流速、流量与管道直径的关系Q = (D2)2 V3600Q-流量(单位：m3/h)D-管道直径(单位：m)V-水流速(单位：m/s)3600-单位换算系数(单位：s/h)三.原水箱设计规则1.预处理采用全自动表头出力为1吨及1吨以下系统可按预处理每小时处理量的80100；出力为1吨以上系统可按
2、预处理每小时处理量的5080；2.预处理不采用全自动表头，且反冲从原水箱抽水;原水箱可按照预处理每小时处理量12倍选型；3.预处理不采用全自动表头，且反冲不从原水箱抽水;原水箱可按照预处理每小时处理量的50100；4.对于大型设备，修筑原水池时，原水池的容量一般按原水2个小时处理量来选择。四.管道与流量的关系参考数据表 V Q DD=mm V=m/s Q=T/ H0.511.522.533.54150.30.641.01.271.591.912.22.5200.61.131.72.262.833.394.04.5250.91.772.63.534.425.306.27.1321.42.894.
3、35.797.248.6810.111.6402.34.526.89.0411.3113.5615.818.1 503.57.0710.614.1317.6721.2024.728.3656.011.9417.923.8829.8635.8241.847.8809.018.0927.136.1745.2454.2663.372.310014.128.2642.456.5270.6984.7898.9113.012522.144.1666.288.31110.45132.47154.5176.615031.863.5995.4127.17159.04190.76222.5254.320056.5
4、113.04169.6226.08282.74339.12395.6452.222571.5143.07214.6286.13357.85429.20500.7572.325088.3176.63264.9353.25441.79529.88618.2706.5300127.2254.34381.5508.68635.9763.02890.21017.4350173.1346.2519.3692.4865.51038.61211.61384.7400226.1452.2678.2904.31130.41356.51582.61808.6五.管道内外径的关系管材通经英寸值PVC管外径不锈钢外径管
5、材通经英寸值PVC管外径不锈钢外径DN151/22018DN1004110108DN203/42525DN1255140133DN2513232DN1506160159DN321+1/44038DN2008200219DN401+1/25045DN25010250273DN5026357DN30012315325DN652+1/27576DN35014355377DN8039089DN40016400425六.原水泵设计规则1.如果客户使用原水箱原水泵扬程范围为：30 50 m；流量就高不就低；超出量不超过20；2.如果客户不使用原水箱若原水供水水压满足35kg的压力可不设原水加压泵；若原水供
6、水水压低于2kg则必须设置加压泵，使后续设备的供水压力达到35kg；3.泵的操作台数：在不设变频器的情况下，需要连续运行的水泵一般一用一备，但供水量超过150T/H以上时，可设两用一备或三用一备，尤其在作电厂项目时，一定要考虑备用； 七.絮凝剂、助凝剂加药设计规则（可参照exsell表格）1.常用絮凝剂有：硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、硫酸亚铁、氯化铁、聚合铁(PFS)。在目前的水处理设计中，各种混凝剂的加药量可参考数据如下：硫酸亚铁40100mg/L; 三氯化铁2560mg/L；硫酸铝3580 mg/L；聚合铝510 mg/L。实际运行中还要进行混凝试验后予以确认。 常用助凝剂有：用于调节P
7、H值的石灰(CaO)或纯碱(Na2CO3)；作为氧化剂的氯(Cl2)或漂白粉(CaOCl2)；作为絮凝物加固剂的水玻璃(Na2OxSiO2yH2O)；用作高分子吸附剂的聚丙烯酰氨(PAM)等。一般来说，阳离子型适用于PH较低的水质，阴离子型适用于PH较高的水质，非离子型受PH影响很小；PAM有一定的毒性，饮用水中单体丙烯酰胺的最高允许浓度为0.25ug/L；它不能提高除铁和除有机物的效果。电厂项目中，通常选用聚丙烯酰氨(PAM)作助凝剂，其加药浓度为13ppm，配比浓度为0.1%-0.5%。实际运行中还要进行混凝试验后予以确认。八.机械过滤器设计规则 A 过滤器的滤速过滤器的形式滤速（m/h）
8、混凝澄清直流混凝正常滤速强制滤速细砂过滤68单层滤料单流8101014610双流1518双层滤料10141418三层滤料18202025B 过滤器滤料级配及反洗强度表项目过滤器型式滤料反洗强度 L/M2.S种类粒径mm层高mm水反洗空气擦洗空气水重力式滤池单层滤料无烟煤0.81.570010石英砂0.51.270015大理石0.51.270015双层滤料普通快滤池无烟煤石英砂0.81.80.51.2400500400500131610151010接触滤池无烟煤石英砂1.21.80.51.04006004006001517压力式滤器细砂过滤石英砂0.30.560080010122733单层滤料石
9、英砂0.51.21200121520无烟煤0.51.21200101210双层滤料石英砂0.51.280013161015810无烟煤0.81.8400注：1 表中所列为反洗水温20度的数据，水温每增减1度，反洗强度相应增减1%。2反洗时间根据过滤器（池）的形式和预处理方式而定，一般510min。3重力式过滤器是水流对大气敞开，它流经滤料是靠其自身重力来完成的；4压力式过滤器是水流在压力作用下，流经装在压力容器内的滤料，并以比进水压力稍低的压力流出压力容器。C 过滤器的罐体直径计算公式：R = SQR Q / ( V ) SQR-开平方R-过滤器半径（单位：m）Q-设备处理水量（单位：m3/h
10、）V-设计流速（单位：m/h，通常按V=8m/h计算）九. 活性炭过滤器设计参数活性炭床的水流速度v515m/h，一般不大于15m/h；活性炭床的层高H10002000mm，一般不低于1000mm；滤料：当处理饮用水时多采用木质碳，如椰壳碳、桔壳碳、山核桃碳等；当处理工业水时多采用煤质碳，粒径一般为23mm；反洗方式：采用空气和水联合反洗，反洗强度为0.5m3/(.S),反洗时间为1015min（或反洗流速2030m/h，反洗时间410min，36d反洗一次），滤层膨胀率为3050）。使用寿命一般为23年，饱和碳去再生或更换，目前有的厂每年更换50。罐体直径计算公式同机械过滤器的计算公式。十.
11、反洗水泵设计规则反冲水泵的流量的确定主要需考虑过滤器截面积和反洗强度两个因素，原则上在没有空气擦洗时，流量较大，若设置了罗茨风机进行空气擦洗，则反洗流量会缩小1/3,具体计算公式如下：Q = KS3.6Q-流量(单位：m3/h)K-滤料的反洗强度（单位：L/m2s）S-罐体截面积(单位：m2)3.6-比例常数(单位：s/hm3/L)反洗时间一般为510min。反洗水泵的台数一般的情况下，一台即可，但是在罐体数量较多、反洗频率又大时，建议备用一台。十一.罗茨鼓风机的选择罗茨鼓风机的选择主要取决于排出压力及风量。过滤器的气洗压力一般为5070Kpa;气洗强度参照滤料的反洗强度。风量的计算公式为：Q
12、 = KS10-360Q-流量(单位：m3/min)K-反洗强度(单位：L/m2s)(参见表一)S-罐体截面积(单位：m2)60-单位换算系数(单位：s/min)10-3-单位换算系数(单位：m3/L)十二.5um精密过滤器的参考数据1.250mm长滤芯 每根滤芯可过0.5吨/小时；2.500mm长滤芯 每根滤芯可过1.0吨/小时；3.1000mm长滤芯 每根滤芯可过1.5-2吨/小时。十三.阻垢加药的设计清力公司的阻垢剂PTP-0100，加药量一般为2-4ppm，可根据原水水质报告，在设计软件上计算出加药量，实际添加量一般在设计值上加0.5-1ppm。可按下公式计算加药箱中应加入浓缩液的体积
13、：U = ( QaV ) ( 81000浓X )U-应加入浓缩液的体积(单位：L)Q-反渗透给水流量，(单位：m3/h)a-加药剂量(单位：ppm，g/T)V-加药箱有效容积(单位：L)-阻垢剂浓缩液密度(单位：Kg/L)(浓=1.45，标=1.08)X-加药计量泵实际工作出力(单位：L/h)1000-单位换算系数(单位：g/Kg)8-浓缩倍数十四. 反渗透系统的设计反渗透系统因为投资较高，一般不考虑备用， 但是针对50T/H以上的系统一般设计为23套独立的装置，出水总量满足供水即可。系统的回收率为75，脱盐率按选用膜元件的性能确定，浓水原则上应该无压力排放，但为了降低运行费用，我司建议将浓水
14、收集至反洗水箱，用来反洗机械过滤器，反洗水箱容量的确定看具体系统的大小，满足过滤器的1-2次用量即可。膜元件的选择以膜供应厂家提供的选型原则为准，在进行软件模拟后确定。高压泵的选择要考虑3年后的增压，故要在软件模拟数据之上加23kg。 十五.反渗透清洗系统的选择1.清洗泵的选择清洗泵的大小根据下表的流量和压力再加上管路和滤芯的压力损失来选择，水泵的材质必须是316不锈钢或非金属聚酯复合材料。 在高流量循环期间每支压力容器推荐清洗流量清洗压力元件直径(in)每支压力容器的流量值psigbargpmm3/h20601.54.02.5350.71.220601.54.048101.82.320601
15、.54.0616203.64.520601.54.0830406.09.120601.54.0835458.010.22.清洗药箱的选择混合循环清洗水箱可以是聚丙烯或玻璃钢(FRP)，清洗水箱应有盖子和温度表计，提高清洗温度有利于提高清洗效率。一个确定清洗箱大小的大致原则是将空的压力容器的体积加上清洗液循环管路的体积而得。3.清洗过滤器的选择清洗系统的过滤器安装在清洗水泵的出口，为一次性使用，使用周期为34个月，故清洗过滤器的出水量可比正常出水量高23倍，单支过滤芯的出水量可比保安过滤器的滤芯出水量增加一倍，过滤器的规格按装填滤芯数量选择。滤芯出水量选型表格如下：250mm长滤芯 每根滤芯可过
16、水1吨/小时；500mm长滤芯 每根滤芯可过水 2吨/小时；1000mm长滤芯 每根滤芯可过水 4吨/小时。十六.中间水箱的有效容量设计规则对单元制系统，应为每套水处理设备出力的25min贮水量，且最小不应少于2M3；对于母管制系统，总有效容量应为水处理设备出力的1530min的贮水量。十七.鼓风填料式除碳器的设计A 鼓风填料式除碳器的直径 根据设计处理水量由下表确定： 设备直径mm处理水量m3/h空气耗量m3/h60016.833650480030.0600900100046.89361404110056.411281692125073.214642196140091.81836275416
17、00120.0240036001800151.8303645542000187.2374456162200226.8453668042500293.4586888022800367.87356110343200480.6961214418技术条件淋水密度：60 m3/m2.h；填料：D25*25*3mm拉希瓷环；进水碳酸硬度：7.5mmol/L；出水残余CO25mg/L；汽水比：2030 m3/ m3注：上表仅供参考，选型时要看供货厂家提供的数据及选择的填料而定。B 鼓风填料式除碳器的填料高度的确定 因为水温会影响二氧化碳在水中溶解度（见下表），所以应根据除碳器直径按设计处理水温及进水中二氧化
18、碳量按下表确定填料层高度。不同温度时二氧化碳的溶解度（0.1Mpa）水温05101520253035404550CO2溶解度g/ m333472774231919711689145012501106974862762鼓风填料式除碳器填料高度进水温度进水中CO2含量mg/L67114165222287360443填料层高度m152.503.153.154.004.004.004.00202530352.00 2.503.153.152.503.153.151.602.002.502.502.002.502.50401.602.002.00十八.混床的运行设计及再生工艺过程技术数据流速：一级混床的
19、设计运行流速为4060m/H，二级混床的设计运行流速为6080 m/H；填料：常规情况下树脂装填高度为0017MB 600mm，2017MB 1200mm；再生工艺过程技术数据：再生工艺过程技术数据操作步骤工艺参数两步法同时法小反洗流速m/h时间min终点10151520树脂分层明显10151520树脂分层明显再生阳树脂再生进酸流速m/h进酸浓度用酸量kg顶压水流速m/h时间min5235视进酸情况定523阴树脂再生进碱流速m/h进碱浓度用碱量kg托碱水流速m/h时间min511.55视进碱情况定511.5对流情况顶压水流速m/h托碱水流速m/h5555终点硬度0umol/LHsiO350ug
20、/L硬度0umol/LHsiO350ug/L混脂风压Mpa时间min风量m3/m2.min终点0.10.5352.3混脂均匀0.10.5352.3混脂均匀正洗流速m/h时间min10155101015510终点HsiO320/L 电导率0.2us/cm运行流速m/h4060终点指标硬度0umol/L HsiO320/L电导率0.2us/cm注： 混床用酸碱量见下表混床再生比耗与出水质量关系再生剂耗量kg/m3（树脂）出水电导率us/cmH2SO3HCLNaOH型树脂型树脂243162130113198132106921628149320.070.1670.250.340.100.250.400
21、.40十九.混床再生周期及耗酸碱量的计算1.阳离子交换的再生周期计算公式为：h阳 = ( E阳V阳 ) ( P阳Q )h阳-阳树脂再生周期（单位：h）E阳-阳树脂工作交换容量（mol/L）（约为1mol/L）V阳-阳树脂量（L）P阳-处理水中阳离子的含量（mol/L）Q-处理水流量（m3/h）2.阴离子交换的再生周期计算公式为：h阴 = ( E阴V阴 ) ( N阴Q )h阴-阴离子再生周期（单位：h）E阴-阴树脂工作交换容量（mol/L）（约为0.5mol/L）V阴-阴树脂量（L）N阴-处理水中阴离子和CO2的含量总和（mol/L）Q-处理水流量（m3/h）阴阳树脂的再生周期短的为混床的再生周
22、期。直径为800mm-1200mm的混床，阴阳树脂的装填高度为800mm、400mm；直径为1500mm-3200mm的混床，阴阳树脂的装填高度为1200mm、600mm。3.再生阳树脂一次消耗盐酸溶液量的计算公式：mHCl = E阳V阳MnHCl30%mHCl-再生一次的消耗HCl的量（g）E阳-阳树脂工作交换容量（mol/L）（约为1mol/L）V阳-阳树脂量（L）M-摩尔当量(g/mol)(HCl摩尔当量是36.5 g/mol)nHCl-HCl的再生比耗（HCl的再生比耗一般为5）30%-HCl的浓度按30%计算4.每年耗酸量的计算公式：mHCl年 = Q产P阳MnHCl30%24350
23、mHCl年-一年(按350天计算)消耗HCl的量（单位：g）Q产-系统总产水量(单位：m3/h)P阳-处理水中阳离子的含量（mol/L）5.再生一次阴树脂消耗碱溶液量的计算公式：mNaOH = E阴V阴MnNaOH30%mNaOH-再生一次的消耗NaOH的量（单位：g）E阴-阴树脂工作交换容量（mol/L）（约为0.5mol/L）V阴-阴树脂量（L）M-摩尔当量(g/mol)(NaOH摩尔当量是40 g/mol)nNaOH-NaOH的再生比耗（NaOH的再生比耗一般为6）30%-NaOH的浓度按30%计算6.每年耗碱量的计算公式：mNaOH年 = Q产N阴MnNaOH30%24350mHCl年-一年(按350天计算)消耗NaOH的量（单位：g）Q产-系统总产水量(单位：m3/h)N阴-处理水中阴离子和CO2的含量总和（mol/L）或可参照excel表格混床程式。二十.各类交换床常用运行流速交换床类型运行流速M/H备注钠离子交换床顺流床
