1、 60吨单级反渗透净水系统设计方案29电话：010-67892322 88281912 北京市大兴经济开发区科创三街十号迪昌工业园C座 60吨单级反渗透净水系统设计方案公司简介北京海德能水处理设备制造有限公司是专业从事水处理设备研制、开发、生产、销售的科技型生产制造企业，公司主要产品有移动净水设备、应急净水设备、海水淡化设备、纯净水设备、电子化工超纯水设备、酒店宾馆供纯水设备、实验室用超纯水设备、农村饮用水设备、商用投币机设备、矿泉水设备等。公司拥有先进的机械加工设备，并承揽各种非标水处理设备的制作、安装，公司年产值1.5亿元左右。海德能公司在设备加工方面严格按照ISO9001质量保证体系中的
2、有关规范实施产品控制，生产过程严格把关，所有车间人员持证上岗，保证加工质量。北京海德能水处理设备制造有限公司坐落于首都经济新技术开发中心北京亦庄，交通十分便利，地理位置优越。公司占地面积6000平方米，软硬件设施配套齐全。公司现有员工170人，其中生产人员80人，技术和研发人员30人、管理人员10人、销售人员30人、后勤保障20人。公司设计研发团队三十余人，涵盖博士、硕士、学士等多种专业学位，均拥有丰富的专业知识及水处理行业实战经验。同时与国内多家高等院校、研究所进行技术合作，如清华大学、华北设计院、国家地震局应急救援研究中心、中国核能研究所等。设计人员针对客户水源特征，严格按照膜设计软件等进
3、行系统设计，工艺合理可靠，保证产水水质及系统长期稳定运行。海德能公司以人为本、追求卓越、求真务实、勇于创新，以高技术、高质量的产品，本着“以质量求生存，以技术求发展”的宗旨，凭借雄厚的技术和不断开拓创新的精神，为用户提供最先进的技术和最满意的服务，公司声誉海内外，并且多次援助巴基斯坦、斯里兰卡、泰国等国家，在2011年成为中央抗旱物资储备应急净水设备生产单位，2012年成为中国人民解放军总装备部承制单位。 目 录1项目概况41.1进水状况41.2出水情况42设计依据和指思想42.1 设计依据42.2 设计指导思想53工艺概述54主要设备性能描述64.1预处理系统64.1.1原水箱74.1.2原
4、水增压泵74.1.3多介质过滤器74.1.4活性炭过滤器94.1.5反洗及气洗装置104.1.6加药系统114.2反渗透系统134.2.1反渗透膜概述134.2.2保安过滤器144.2.3高压泵154.2.4反渗透膜154.2.5反渗透膜壳164.2.6反渗透系统阀门164.2.7反渗透系统仪表174.2.8反渗透清洗装置184.2.10 其他配套设施194.3电气控制系统195设备配置清单及备品备件清单231项目概况1.1进水状况 本套水处理系统是专门为贵公司反渗透脱盐水处理工程设计的。以贵公司的原水水质为依据。1.2出水情况 标准产水量：60.0 m3/h（25）出水水质： 达到生活饮用水
5、卫生标准(GB5749-2006)2设计依据和指思想2.1 设计依据(1)进口设备的制造工艺和材料符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相当标准。(2)国产设备的制造工艺和材料符合下列标准和规程的最新版本的要求。a ZBG98020-90水处理设备系列型谱b GB150钢制压力容器c JB/T4709-92钢制压力容器无损检测d ZBJ98003-87水处理设备油漆、包装技术条件e JB2932-86水处理设备制造技术条件f JB2880钢制焊接常压容器技术条件g 压力容器安全技术监察规程/国家质量技术监督局（1999）(3)接口法兰及其它符合
6、下列要求。a JB/T74-94管路法兰技术条件b GB12224钢制阀门一般要求c GB1047管子和管路附件的公称通径当上述规范或标准不适于某些专用材料时，经买方认可，可采用材料生产厂的标准。2.2 设计指导思想(1) 严格执行国家有关法律法规及标准，处理出水达到相关行业标准。(2)结合现实情况，采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺。(3)工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，能适应水质、水量的变化，确保出水水质、水量稳定。(4)工艺运行过程中，便于操作管理及维修，节能、动力消耗和运行费用低。3工艺概述根据工艺流程可将本系统分为预处理系统、反渗透系统和控制系统来
7、进行设备性能描述。反渗透系统是一个整体，每一个处理工艺都是互相联系的，一环扣一环。前一个处理工艺的效果可能影响下一个处理工艺，甚至整个处理工艺的最终水质。预处理系统是对原水进行处理，使其满足反渗透系统的进水要求。它由：原水箱、原水泵、多介质机械过滤器、活性炭过滤器、加药系统装置等组成。反渗透系统是本套水处理系统的主要除盐装置，它采用北京海德能公司生产的CPA3-8040型反渗透膜元件，其单支膜稳定脱盐率99%。反渗透系统采用全自动控制。它由保安过滤器、反渗透装置、产水箱、清洗装置组成。控制单元是整套系统的指挥中心，它的功能越完善，设计越合理对设备越有益处，具体表现在:保证系统的正常运行、减少整
8、套设备的故障发生、提高经济效益、减轻劳动强度、避免人工误操作、降低产品成本、保证产品质量等。本套水处理系统采用集中PLC对整套系统进行控制。本工艺方案是根据贵方要求，以系统运行可靠、经济合理为原则，采用相关设计标准和规范，结合我公司多年工程经验。设备具有安装方便、使用方便、操作方便、维护方便；运行稳定、节能、环保、自动化程度高。具体工艺流程图如下：主工艺流程原水箱-原水泵-多介质过滤器-活性炭过滤器-阻垢剂-RO装置-除盐水箱-除盐水泵多介质过滤器反洗-反洗水池-反洗水泵-多介质过滤器-活性炭过滤器-排放反渗透清洗清洗水箱-清洗水泵-清洗清滤器-RO组件-排放4主要设备性能描述4.1预处理系统
9、预处理的目的是使原水经过初步的处理，主要是去除水中各种悬浮物、胶体，以及达到后续反渗透水处理设备进水要求。常规反渗透预处理的目的有： 防止氧化性物质对膜的氧化破坏 防止膜表面上污染，即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵元件水流通道 防止膜表面上结垢 确保膜免受机械和化学损伤，以使膜有良好的性能和足够长的使用寿命 保证RO装置稳定运行及延长使用寿命目前常用的预处理工艺主要有：混凝沉淀、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、离子交换软化或加药阻垢、温度与PH值的调节、保安过滤。特殊的预处理工艺还需降低水中金属离子的含量（如铁、锰、铜等）、微生物杀菌、二氧化硅的去除等。本方案针对客户水质状
10、况依次设计了“原水箱+絮凝剂投加系统+杀菌剂投加系统+原水泵+多介质过滤器+活性炭过滤器+絮凝剂投加系统+阻垢剂投加系统”的处理工艺。这些工艺分别有以下特点或作用。4.1.1原水箱除盐水系统要求进水流量、压力稳定，避免系统的波动。原水箱用来提供足够的进水流量和压力及保证系统的平稳运行。原水箱采用组合式，内设液位控制器，与厂房外的综合泵房原水加压泵进行连锁.与水泵联动。技术参数：数量：1台单台有效容积：100m3工作压力：常压工作温度：1035环境温度：-3640附件：电缆液位 4.1.2原水增压泵为预处理系统的正常运行提供流量及压力。技术参数： 数量：1台流量：80m3/h 扬程：33m 材质
11、：铸铁 功率：15KW 厂家：南方泵业 4.1.3多介质过滤器多介质过滤器滤除原水中的细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质，对后续系统进行保护，改善设备的运行工况，保证预处理出水满足超滤进水的要求。工艺原理：多介质过滤器是利用精制石英砂和无烟煤去除原水中的悬浮物，属于普通快滤设备。含有悬浮物颗粒的水流过石英砂的滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于截留在滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内石英砂层悬浮松动，从而使粘附于石英砂表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。精制无烟煤滤料采用优质
12、无烟煤为原料，经精选、破碎、和两次筛分而成，外观光泽好，呈球状，机械强度高，抗压性能好，化学性能稳定，不含有毒物质，耐磨损，在酸性、中性、碱性水中均不溶解，另外无烟煤颗粒表面粗糙，有良好的吸附能力，孔隙率大(50%)，有较高的含污能力，因质轻，所需反冲洗强度较低，可节省大量反冲洗水量及电能。 无烟煤滤料同石英砂滤料配合使用是我国目前推广的双层快速滤池和三层滤池、滤罐过滤的最佳材料。是提高滤速增加单位面积出水量和成倍提高截污能力，降低工程造价和减少占地面积最有效的途径。当过滤器使用一段时间后，滤料达到载留饱合，即污染物过多最终穿透滤层使出水水质恶化。具体表现在，滤水量减少，前后压差升高。这时，为
13、了保证过滤出水水质，必须对滤料进行冲洗，直到出水合格为止。滤水帽采用ABS水帽，强度大、压差小、反洗效果好。结构形式：设备由本体、布水装置、集水装置、反洗布气管道、外配管及仪表取样装置等组成。进水装置为上进水、挡板布水，集水装置为穹形多孔板加承托层结构；设备的本体外部配管配带阀门并留有压力取样接口，便于用户现场安装和实现装置正常运行。多介质过滤器具有如下特点：采用不锈钢罐体，具有使用年限长、抗磨损、耐腐蚀性优良等特点；布水装置采用水槽式结构，布水均匀，压力损失小；集水装置采用多级级配结构，可有效避免漏砂、水帽损坏等等缺陷；石英砂滤料采用精制石英砂，石英砂在酸性、碱性、中性溶液中进行了化学稳定性
14、试验；连续运行时间：系统的设计运行时间12-24小时, 随后应对多介质过滤器进行反洗；并需要依据季节不同、水质的变化等调整反洗周期，确保出水浊度小于1度。反洗流量：反洗的目的在于使活性炭和石英砂的反向松动, 并将滤层上所截留的截留物冲走，达到清洁滤层的作用,设置反洗强度7L/m2.s左右,以不被冲跑为宜。反洗时间： 反洗时间的长短和填料层的截污量有关。反冲洗时间可根据反洗排水浊度而定。一般情况下反洗浊度应小于1NTU，且时间10-15分钟，可根据运行情况进行适当调整。正洗流量：正洗流量可在80m3/h 左右。正洗时间： 通常正洗10-20分钟左右。本系统采用直径为3500mm的多介质过滤器1台
15、。单台出力76m3/h技术参数：规格：3500mm罐体材质：碳钢衬胶 数量：1台单台出力 ：76m3/h单台填料高度:无烟煤/500mm 石英砂/700mm 配套阀门及压力表4.1.4活性炭过滤器 活性炭具有二重性，一是机械过滤；二是吸咐。它能有效地吸咐水中的余氯、有机物、胶体微粒、小分子量的有机化合物以及添加剂、去除异味。此外在活性炭活化过程中，其表面的非结晶部位形成一些含氧官能团，如：羧基（-COOH）、羟基（-OH）等。具有还原性能有效去除水中的一些重金属。在水质预处理系统中，活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机
16、物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用，还具有降低COD的作用。可以进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI5，TOC2.0ppm。当过滤器使用一段时间后，滤料达到载留饱合，即污染物过多最终穿透滤层使出水水质恶化。具体表现在，滤水量减少，前后压差升高。这时，为了保证过滤出水水质，必须对滤料进行冲洗，直到出水合格为止。滤水帽采用ABS水帽，强度大、压差小、反洗效果好。本系统设置1台直径3500mm的立式活性炭过滤器，运行出力76m3/h/台，当过滤器在进出口压差达到一定值或出水SDI大于4时，则应退出使用进行反洗。技术参数：规格：3500 罐体材质：碳钢衬胶
17、数量：1台单台出力 ：76m3/h单台填料高度:活性炭/800mm 石英砂/400mm 配套阀门及压力表4.1.5反洗及气洗装置多介质过滤器和活性碳过滤器运行一段时间后，由于截留水中的悬浮物质等物质，滤层空隙逐渐被污堵，过流水头损失不断增大，而且随着污染物的积累，有利于细菌的滋生，对过滤器系统本身以及后面的RO系统都有相当大的破坏作用，所以定时的反洗对于系统的整体运行时具有重要作用。所谓“反洗”就是进水方向恰好与正常给水方向相反，目的在于使活性炭和石英砂的反向松动, 并将滤层上所截留的截留物冲走，达到清洁滤层的作用。反洗的水源可以是反渗透设备的原水或浓缩水，反洗时应尽量避免频繁的启停，因为滤速
18、的突然剧烈变化，可能导致沉积颗粒物穿透滤层。反洗的通常控制反洗强度控制在7-10L/m2.s左右,以不被冲跑为宜。反洗的目的是清除滤层中积累的污物，以恢复滤层的截污能力，它是过滤器运行的一个重要步骤。为了使反洗的效果良好，在反洗时还通常通入压缩空气。普通过滤器的运行流速约810mh，当运行到水流通过滤层的压力降达到允许极限时，停止过滤运行，开始反洗。此时将过滤器内的水排放到滤层的上缘为止，然后送入强度为1825L(m2s)的压缩空气，吹洗35min后，在继续供给空气的情况下，向过滤器内送入反洗水，其强度应使滤层膨胀率约达4050。最后，用水正洗直至出水合格，方可开始正式过滤运行。这种过滤器，除
19、了可以按照水通过滤层的压力降来确定是否需要清洗外，也可按照一定的运行时间，来进行清洗。其允许的运行周期，应通过调整试验求得。过滤器不应经常在滤料将要失效的时候才进行清洗，应稍提前进行，否则滤层不易清洗干净，长此下去会使滤料产生结块。一般容许压力降约为0.5bar。反洗时间的长短和填料层的截污量有关。反冲洗时间可根据反洗排水浊度而定。一般情况下反洗浊度应小于1NTU，且时间不少于5分钟，可根据运行情况进行适当调整。本套水处理系统中对石英砂过滤器及活性炭过滤器采用浓水反洗+气洗，反洗强度为7-10L/m2s，反洗时间为10-15min，滤层膨胀率为50%。气洗强度为1825L(m2s)，气洗时间3
20、5min。反洗泵为间断运行，设置1台反洗泵，一用一备。反洗泵技术参数： 型号：TD125-24/4 数量：1台流量：120m3/h 扬程：24m 功率：15KW4.1.6加药系统a絮凝剂投加系统因为在前面系统中投加了强氧化性的杀菌剂，而氧化剂会对反渗透膜造成严重损害，为此需在膜前加入絮凝剂。同时之后配备PH/ORP检测仪一台，防止水质氧化性超标。絮凝剂添加系统由计量箱、计量泵及相应的管路组成。絮凝剂投加浓度：510ppm计量泵 ：RD 流量：10L/h 功率：40w加药箱：200L，配液位开关材质：PEb阻垢剂投加系统用于防止反渗透膜受难溶盐结垢的污染。反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流
21、向另一端，水分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧，而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中取走，留在原水中的含盐量逐步增多，即原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水源中Ca2、Mg2、Ba2、Sr2、SiO2、SO42-、HCO3-等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。添加阻垢剂可以延缓盐晶体成长来推迟沉淀过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来。故采用此方法可防止反渗透的结垢污染，且该方法较易
22、实现自动化控制，设备简单、成本较低。另外使用阻垢剂还可以减低钡、锶沉淀。本系统建议选用北京海德能公司生产的HY-510阻垢剂，该系列药剂是一种分散型阻垢剂，其作用如下：阻垢效能高，在不加酸的条件下，原水LSI指数最大允许值为2.8，在此范围内可有效地控制无机物结垢。主要成分为含磷小分子有机物，在水中性质稳定，不易分解产生具有微生物营养的正磷酸盐营养物，排放后也不会对环境产生污染。为优秀的分散剂，可控制铁、铝及重金属污染，也可以对堵塞膜微孔的铁胶体和细小颗粒起到分散作用。阻垢剂添加系统由计量箱、计量泵及相应的管路组成。阻垢剂投加浓度：3ppm计量泵 ：RD-06-07-X 流量：6L/h 功率：
23、40w加药箱：200L，配液位开关材质：PE4.2反渗透系统经过预处理单元处理后的原水，经过精滤器进一步滤除水中大于5m的微粒，然后进入高压泵，经高压泵增压后进入逆渗透膜组件，由于RO膜的选择透过性能，水在高压下可以透过RO膜进入淡水侧，而各种盐份则随高压水流冲出，使水一分为二，从而达到盐与水分离的目的。反渗透膜选用北京海德能公司聚酰胺复合膜，其中系统中用66支CPA3-8040膜元件，分别装在一壳六芯的压力容器内，高压泵采用304L不锈钢材质，膜壳采用玻璃钢膜壳，装置设有精密过滤器、压力保护器、反渗透(RO)控制器、压力显示计，流量显示计，进出水口设有进水电磁阀、停机保护冲洗电磁阀；装置配置
24、合理运行可靠。制水能力：60m3/h脱盐率：98%(三年内)回收率：70-75% 4.2.1反渗透膜概述反渗透是采用膜法分离的水处理技术，其原理是在压力作用下，透过反渗透膜的水成为纯水；水中的杂质被反渗透膜截留并被带出。利用反渗透技术可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。反渗透膜元件的主要脱盐部分的机理类似于半透膜，能对水中的离子具有选择透过性，如下图所示：自然状态下，半透膜(反渗透膜)选择透过溶剂(水)由低浓度侧向高浓度侧进行自然渗透，在形成一定的渗透压差下达到自然渗透平衡；当在高浓度侧施加外界压力时，高浓度侧的溶剂克服自然渗透压和自然液位高度差而使水
25、分子由高浓度侧向低浓度侧进行逆向渗透。反渗透膜分离系统的运行方式与传统的过滤系统完全不同。传统的过滤系统在运行时，水全部通过过滤器的滤层，在截污能力降低到一定限度时，依靠设备的反冲洗操作将截留下来的污染物从滤层中除掉。而反渗透系统在运行时则是原水中的一部分水流沿与膜表面垂直的方向透过膜，同时另外未透过的部分水流则沿着与膜表面平行的方向流过，在工艺上属于横流过滤的范畴。下图是膜元件在运行过程中的过滤、渗透过程：（2）反渗透膜过滤的优点反渗透水处理技术基本上是属于物理方法，它的除盐过程在诸多方面具有传统水处理方法所没有的下述优点： 反渗透是在室温条件下，采用无相变的物理方法得以使水淡化、纯化； 水
26、的处理仅依靠水的压力作为推动力，其能耗在许多处理方法中最低； 不用大量的化学药剂和酸碱再生处理； 无化学废液及废酸碱排放，无废酸碱的中和处理过程，无环境污染； 系统简单，操作方便，产品水水质稳定，二级反渗透可取得质量高的纯水； 适应于较大范围的原水水质，既适用于苦咸水、海水以至污水的处理，又适应于低含盐量的淡水处理； 设备占地面积少，需要的空间也小； 运行维护和设备维修工作量极少。4.2.2保安过滤器为防止膜元件在运行过程中被固体颗粒损害，在进入反渗透之前设有5mm的保安过滤器，其作用是截留来自预处理出水中大于5mm的颗粒进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加压后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐
27、的情况，同时可能会划伤高压泵的叶轮。本系统保安过滤器采用熔喷聚丙烯滤芯，深层过滤，具有纳污量大、寿命长、易更换的优点。当过滤器进出口压差大于设定值（通常为0.07-0.1Mpa）时应当更换。 保安过滤器 数量: 1台型号: HDF-45-40外形尺寸: 700*1000mm过滤孔径： 5m滤芯数量: 45支滤芯尺寸: 40配套：压力表、排气阀等 4.2.3高压泵为反渗透膜组提供足够的进水压力，维持反渗透膜的正常运行。反渗透入口设有不锈钢立式多级高压泵。由于功率较高，水泵配变频器，以减少突然启动带来的冲击。高压泵 型号： CDL120-70-2数量： 1台 流量： 80m3/h扬程： 145.5
28、m电机功率：75Kw材质： SS304产地： 南方特种泵4.2.4反渗透膜经过预处理单元处理后的原水，经过高压泵增压后进入反渗透膜组件，由于RO膜的选择透过性能，水在高压下可以透过RO膜进入淡水侧，而各种盐份则随高压水流冲出排出，使水一分为二，从而达到盐与水分离的目的。 反渗透是整个脱盐系统的执行机构，其作用是脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。反渗透膜采用海德能公司生产的CPA3-8040聚酰胺复合膜，此反渗透膜的长度为1016mm，直径200mm，膜面积400平方英尺（37.16m2），单根膜脱盐率为99.5%。 反渗透 型号： CPA3-8040数量： 66支（单套）稳定脱盐率:
29、 99.5%单支膜回收率: 15%材质: 聚酰胺复合膜产地： 北京海德能4.2.5反渗透膜壳装载RO膜。用瑞沃克公司生产的玻璃钢压力容器，一壳六芯。反渗透压力容器 型号: 8040-6W (一壳六芯)数量： 11支（单套）排列方式： 7:4承压: 600Psi材 质： 玻璃钢产地： 瑞沃克4.2.6反渗透系统阀门a) 进水电动碟阀该阀串联在RO主机的进水管道上，电动慢开阀缓慢开启，以防止反渗透提升泵启动时产生水锤对膜造成损坏。 规格： DN125 1个材质： 不锈钢厂商： 大宇合力b) 调节阀门用于调节系统压力及回流水量，使系统工作处于最佳状态。规格： DN80 1个厂商： 大宇合力c) 自动冲洗电动阀门反渗透装置开机前，用预处理水自动进行低压冲洗；停机后，自动启动冲洗泵，用反渗透淡水进行低压冲洗。型号: DN80数量： 1个材质: SUS
