原水纯化工艺设计

中国矿业大学银川学院本 科 毕 业 设 计（ 2015 届）题 目 原水纯化工艺设计 系 别 专业班级 学生姓名 指导教师 教务处制2015 年 5 月 18 日中文题目：原水纯化工艺设计毕业设计共 35 页图纸共 4 张完成日期：2015 年 4 月 8 日答辩日期：2015 年 5 月 16 日摘要纯水又称去离子水，是指以符合生活饮用水卫生标准的水为原水，通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法，制得的密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用的水.本设计方案是以反渗透膜技术为核心，辅以合适的前处理手段和后处理措施，设计了制取高质量桶装饮用纯水以及去离子水的完整系统。整个纯水系统各设备相互补充、相辅相成，系统设计先进、运行可靠、操作简单、监控自动化程度高。关键词：原水；纯化水;过滤器；反渗透目录1 绪论 .11.1 纯水的分类 .11.2 纯水的应用 .11.1.1 纯水的应用范围 .11.2.1 纯水在电子工业中的应用 .21.2.2 纯水在医药工业中的应用 .21.2.3 纯水在能源工业中的应用 .41.2.4 纯水在化工工业中的应用 .41.2.5 纯水在其他工业中的应用 .51.3 本课题的目的 .52 原水纯化工艺流程 .62.1 预处理 .62.1.1 原水箱 .62.1.2 原水泵 .62.1.3 多介质过滤器 .62.1.4 活性炭过滤器 .72.1.5 精密过滤器 .72.2 反渗透脱盐 .72.2.1 RO 反渗透 .72.2.2 EDI（Electronic Data Interchange） .72.2.3 阻垢剂投加系统 .82.2.4 NaOH 投加系统 .82.2.5 化学清洗系统 .82.3 后段处理部分 .92.3.1 纯水箱 .92.3.2 气液混合泵 .92.3.3 微滤器 .92.3.4 臭氧发生器 .92.3.5 混床 .92.4 控制部分 .93 纯水制备系统设计计算 .113.1 前处理系统设计 .113.1.1 原水箱设计 .113.1.2 砂滤器设计 .123.1.3 活性炭过滤器 .133.1.4 软化器 .143.2 中段 .143.2.1 精滤 .143.2.2 RO 反渗透 .153.3 终端 .173.3.1 紫外线杀菌 .173.3.2 臭氧杀菌 .173.3.3 终端水箱 .183.3.4 洗瓶灌装设备 .183.3.5 工艺参数一览表 .184.1 水处理车间布置的内容与要求 .204.2 水处理车间布置示例 .215 设备安全操作、维护及保养 .225.1 设备操作 .225.1.1 开机准备 .225.1.2 生产操作 .225.1.3 停机 .225.2 安全常识 .235.2.1 设备介质特性 .235.2.2 系统运行安全要点 .235.3 设备维护及保养 .24参考文献 .28致谢 .29附录 .30附录 A.30附录 B .30附录 C .30附录 D.30中国矿业大学银川学院毕业设计11 绪论1.1 纯水的分类在工业用水中，根据对水的不同要求可按其纯度进行分类。（1）软化水 一般是是指将水中的 Ca2+、Mg 2+等离子的含量降低或去除至一定程度的水。水在软化过程中，硬度降低，软化水一般广泛用于低压工业锅炉用水。软化方法通常为离子交换法和药剂软化法。（2）纯水 又称去离子水。一般是指用物理、化学的方法将水中易于去除的强电解质去除之外，还将水中难以去除的硅酸即二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。25时纯水中的电导率一般为 0.11S/cm，剩余含盐量一般应在 1mg/L 以下。纯水制备的常用方法有离子交换、灭菌、膜分离等方法。（3）高纯水 又称“ 超纯水” 。一般是指将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体即有机物均去除至极低程度的水。高纯水中剩余含盐量应在 0.1mg/L 以下，25时的电导率在 0.1S/cm以下。（4）理论水 又称理想水，即不含任何杂质的水，这样的水是不存在的。（5）脱盐水（包括一级脱盐与二级脱盐） 一般是指用物理、化学等方法将水中易于去除的强电解质去除至一定程度的水。在除盐过程中亦除去了部分机械杂质和有机物质。脱盐水中的剩余含盐量一般应在 15mg/L，25 时的电导率为 110S/cm。常用的脱盐方法有蒸馏、膜分离、离子交换或几种方法的组合使用。将水中易于去除的强电解质去除之外，还将水中难以去除的硅酸即二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。25时纯水中的电导率一般为 0.11S/cm，剩余含盐量一般应在 1mg/L 以下。纯水制备的常用方法有离子交换、灭菌、膜分离等方法。1.2 纯水的应用1.1.1 纯水的应用范围水一向被称为工业系统的“血液” 。随着高新技术的发展，工业部门对水、气、化学试剂及环境这些基础条件提出了越来越高的要求。这也促进了相应产业和技术的进步，水作为一种应用量最大、面最广的基本材料，其发展的速度尤为迅速。当今，纯水和超纯水已成为现代工业部门必不可少的基础材料之中国矿业大学银川学院毕业设计2一，它们在电子、医药、能源、化工、汽车、机械、电镀、电池、冶金等几乎全部的工业及实验室领域中已得到了广泛的应用。1.2.1 纯水在电子工业中的应用纯水在电子工业中主要用作超大规模（VLSI）和甚大规模集成电路芯片（ULSI）清洗水。自 1958 年世界上第一块集成电路问世以来，尤其是最近 20年来，几乎每隔 23 年就有一代产品问世，其集成度达到 0.15m 以下，不断地给人类生活和现代科学技术的发展产生深远的影响。在集成电路的生产过程中有几百道工序，其中 80%以上的工序要使用高纯水进行清洗。水中的各种微量杂质（电解质、颗粒、有机物、细菌、硅、溶解气体）对产品质量都会有重要影响，因此高品质的纯水对集成电路的生产直至关重要。VLSI 和 ULSI 对水质的要求成为当代高纯水水质的极限。可以说没有高纯水就没有现代电子工业。1.2.2 纯水在医药工业中的应用纯水在医药工业中有着十广泛的应用。在商品生产中，不论容器的洗涤，还是原料、制剂的生产均离不开水。水师药物生产中用量最大、使用最广的一种原料。其质量好坏直接关系到药品质量。一般讲的制药用水，是指药用纯水。各国的药典对药用的纯水的规定各不相同。中国药典 1995 版收载有蒸馏水、注射用水和灭菌注射用水，美英等国的药典则收载有精致用水、注射用水、灭菌注射用水、抑菌剂注射用水、灭菌吸入用水和灭菌冲洗用水。2000 版的中国药典取消了“ 蒸馏水” 的名称而代之 “纯化水”。纯化水可用作配制普通药物制剂用的溶剂或试验用水，注射用水用作配制注射剂。根据制药工艺所提出的水质要求，医药用水可分为饮用水、纯水、注射用水和灭菌注射用水。不同的水质级别可满足不同的工艺用途，表 1-1 给出了中国医药用水的水质要求和用途。表 1-1 中国医药用水的水质要求和用途水 质 类 别 水 质 要 求纯水 去离子水参照中国药典, 蒸馏水质量标准, 电阻率0.5Mcm（导电率 2） 。制药用水对纯水电阻率要求并不高，一般大于等于 1Mcm即可，但对纯水中的细菌、毒性物质要求很严，对水的浊度、铁、锰等金属离子以及氯离子中国矿业大学银川学院毕业设计3、二氧化硅等也有严格控制。水被选作包括洗涤剂、润肤霜等大多数药剂的溶剂，当然，水也是在严重疾病和致伤事故中代替自然人体体液的静脉输液的主要成分。在这些应用中，任何污染物的存在都会导致药物治疗的负面影响，干扰药物治疗的化学效应，甚至直至伤害病者。需要高纯水的医药产品包括药典规定的和无需医师处方的两大类，后者如眼药水或隐形眼镜清洗液。医药工业的各种实验室的研究也需要较少量的高纯水。此外，血液透析也需要大量的纯水。在血液透析中，患者的血液流过血液透析机，和仅被半透膜隔开的水贴近。血液中的污物扩散通过膜浸入水中，因此净化了患者体内的血液。血液透析机中使用的水通常是由经仔细地去除可能干扰透析过程的大多数离子无知制得的。表 1-2 给出了 AAMI 血液透析用纯水标准.表 1-2 AAMI 血液透析用纯水标准中国矿业大学银川学院毕业设计4序号 项目 单位 最高容许值12345钙镁钠钾氟化物mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L2.04.070.08.00.2678910氯氯胺硝酸盐硫酸盐铜、钡、锌mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L0.50.12.0100.0各 0.11112131415铝砷、铅、银镉铬硒g/Lg/Lg/Lg/Lg/L10.0各 5.01.014.090.016171819汞悬浮颗粒细菌电阻率 25g/Lm个/mLMcm0.25.0小于等于 100大于等于 120 盐透过率 25 %若采用 RO 法，盐透过率不应超过该设备开始实验时盐透过量的两倍1.2.3 纯水在能源工业中的应用能源工业如火电厂和核电公司在电能生产的过程中需要用大量的高纯水作为锅炉的供水，因此电力公司也是高纯水的主要用户。电厂锅炉的补给水有着较严格的质量标准，不合格的水进入水汽循环系统，将有可能导致热力设备结垢、腐蚀、过热器和汽轮机的积盐等各种危害。随着高参数、大容量火电机组的迅速发展，对高压锅炉和超高压锅炉的补给水水质提出了更高的要求。1.2.4 纯水在化工工业中的应用纯水、超纯水在化学工业中的应用也十分广泛。化学工业中也常常需要涉及锅炉用水，纯水的应用可以保证锅炉及整个系统的正常运转。除了锅炉补给水以外，化学工业生产中的工艺用水也需要纯水，通常水量较大。在精细化工产品的生产中，反应用水、洗涤用水、结晶用水等对水质要求高，需要大量的纯水。这些工艺用水对水质要求通常为 15Mcm ，单机制水能力也较小，中国矿业大学银川学院毕业设计5通常为 120t/h。在离子膜法制碱工艺中的许多工序都需用无离子水，如电解工段离子膜碱浓度的调节，过滤二精工段树脂的再生，高纯酸工段高纯盐酸的生产等。在化工高纯材料，如电子工业用 MOS 级试剂高绝缘性能的微粉及纳米级化工材料的生产工艺中需要用 18Mcm的超纯水。1.2.5 纯水在其他工业中的应用纯水在轻工业如造纸厂、食品加工厂中也有着广泛的应用。在只讲和造纸厂、化学加工工厂、食品加工系统中需要用锅炉来生产仅供加热的蒸汽。在这些应用中，所需蒸汽的质量不同于电厂所