脱盐水工艺简介

脱盐水工艺简介授课人：段二平,培训内容,一. 脱盐水原水制备系统1.脱盐水设计水质、水量2.脱盐水原水制备工艺流程3.原水制备各设备简介及工作原理二.脱盐水凝液制备系统1.脱盐水凝液制备工艺流程2.凝液制备各设备简介及工作原理,第一章 脱盐水原水制备系统,第一节 脱盐水设计水质、水量 1.脱盐水水源由黄河补水到大南沟水库，水库水经厂内预处理装置处理后送给脱盐水装置。 2.经过浓排水装置处理后的达标水（回用水）送至脱盐水装置。 1. 脱盐水设计水量 脱盐水装置设计供出水能力 740m3/h，除进入脱盐水装置的冷凝液全部用于精制脱盐水外，原水制备脱盐水装置产水能力 330m3/h。2. 脱盐水设计出水水质 SiO2： 20g/l； 铁 ： 20g/L； 铜： 5.0g/L； 钠： 10g/L； PH（25C ） ：6.0 左右；电导率（25C ） ： 0.2S/cm； 硬度 ：约0 mol/L,第二节 脱盐水原水制备工艺流程 原水箱 原水泵 换热器 多介质过滤器 超滤 超滤产水箱 （次钠 PAC ） 反洗 (次钠 HCl NaOH） （HCl NaOH EDTA 柠檬酸） 反洗 清洗装置 增压泵 RO保安过滤器 高压泵 反渗透 除碳器 中间水池 （阻垢剂 盐酸 还原剂 ） （HCl NaOH EDTA 柠檬酸） HCl NaOH 再生装置 清洗装置 中间水泵 混床 除盐水箱 除盐水泵 用水点,第三节 原水制备各设备简介及工作原理1. 多介质过滤器 原水制备装置共设计6台3200为多介质过滤器，同时使用分别反洗，系统总出力为490m3/h，同时运行时出力 81.6m3/h/台，运行流速 10.15m/h（1）原理：以成层状的无烟煤、砂、细碎石榴石或其他材料为床层，顶(轻,粗品材料)，低(重,细材料)。较大的颗粒在顶层去除，较小的颗粒在较深处去除。滤料装填高度为1200mm，石英砂层高：800mm；无烟煤层高：400mm。（2）特点：去除大颗粒悬浮物，满足深层净化的水质要求。滤料经过反洗可多次使用，使用寿命长等。（3）范围：水处理除浊、软化水、电渗析、反渗透的预处理，也可用于地表水、地下水除泥沙等。（4）水质指标：要求出水浊度1NTU。,（5）反洗： 反洗的目的是除去已处于饱和状态的滤层上吸附的悬浮物颗粒，恢复滤料的过滤能力。靠水力的冲刷作用，而兼靠颗粒间相互摩擦和碰撞时产生的擦洗作用，使悬浮物从滤料颗粒表面脱落下来，并被反洗水流带出滤池。本系统多介质配套反洗水箱:容积 150m3，室外放置，数量 1 台，碳钢防腐，保温。反洗水泵 2 台，1 用 1备。 水箱补水可采用原水和反渗透的浓水 。（6）加药装置：进多介质前设置了杀菌剂（NaClO）加药装置、絮凝剂（PAC）加药装置。 杀菌剂（NaClO）加药装置（PK22021），配套两台30.3L/h加药泵用于管道混合器（R-22001）前投杀菌剂，杀灭水中大部分细菌、藻类，抑制其繁殖。夏秋换季时微生物较多，需要及时调整加药量。 絮凝剂（PAC)加药装置(PK22020），配套两台30.3L/h加药泵用于管道混合器（R-22001）前投加絮凝剂，使水中杂质、颗粒、胶体等生成较大矾花，通过多介质过滤器时除去,随着原水浊度的变化及时调整加药量，控制多介质出水浊度1NTU。,多介质过滤器,2.超滤 本系统超滤膜组件采用高分子材料制成的中空纤维式的超滤膜，能有效去除大分子有机物，降低水中的 COD 及细菌含量。其截留分子量为 50,000150,000 之间。悬浮物的去除率可达 100，胶体硅及胶体铁的去除率一般可达 90，微生物的去除率一般可达 90，出水浊度可小于 0.5NTU。本系统设置成 3 套出力为146.7m3/h 的超滤装置。,技术参数：中空纤维内径 0.47 mm中空纤维外径 0.9 mmPH范围 1-13工作水温 20-45 进水最大压力 2bar产水量 146.7 m3/h（套）回收率 90产水水质 SDI4过滤周期 40min 反洗总历时 1min化学清洗周期 3个月（视情况定）,超滤工作原理示意 在动力的驱使下，利用膜本身的筛分作用使物料得到净化浓缩。,膜,压力,流速,原料,产品,浓缩液,死端过滤 本系统装置采用死过滤，影响过滤的主要因素有温度、压力、料液浓度、流速、膜材质等,死过滤,UF膜的特点,化学清洗的频率低 强的亲水性，凭简单的反冲洗便可恢复透量，大大降低了化学清洗的频率良好的化学稳定性 允许广泛的化学清洗,强的亲水性能低污染、易恢复、能长期维持稳定的透量， 特别是在原水水质较差的情况下较窄的孔分布良好的截留性能和稳定的出水水质较长的使用寿命实际运行中最长寿命可达6年,表面吸附颗粒的堵塞由于传质过程而形成的表面的附着活性物质嵌入膜并生长聚集过程,透量,吸附,附着,堵塞,操作时间,改变膜材料,制作工艺,定期杀菌,超滤膜污染的成因,超滤膜污染与再生物理法 高纯水、热水等反冲洗、正洗超声清洗气、水混合冲洗化学清洗法（循环、浸泡）酸洗 在超滤跨膜压差上升15%时， 碱洗 需要化学清洗。 消毒剂加酶洗,反洗加药装置 NaCLO加药装置, 配套两台流量为1500L/H加药泵，NaOH加药装置，配套两台400L/H加药泵，HCL加药装置，配套两台400L/H加药泵，用于UF增强反洗时投加，是为了防止微生物在超滤膜表面繁殖，而影响膜的通量。化学清洗装置 清洗装置包括3m3清洗溶液箱（V-22004）（含电加热设备，116m3/h清洗水泵（P-22005），5m清洗保安过滤器（S-22002）。 化学增强反洗和化学清洗则通过化学药剂来清除胶体、有机物、无机盐等在超滤膜表面和内部形成的污堵。清洗频率提高、清洗强度增大都有利于更彻底地清除各类污染物。,超滤装置,3、5保安过滤器 每套反渗透装置配置了5m保安过滤器，以防止大颗粒物质进入反渗透膜。保安过滤器的外壳采用不锈钢，内装精度5m滤袋。当大于设定的压差（通常0.07-0.1MPa）时应当更换。,4、反渗透 反渗透装置（简称RO 装置）在除盐系统中属关键设备，装置利用膜分离技术除去水中大部分离子、SiO2 等，大幅降低TDS、减轻后除盐设备的运行负荷。RO 是将水中的一部分沿与膜垂直的方向通过膜，水中的盐类和胶体物质将在膜表面浓缩，剩余一部分水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走，在运行过程中自清洗。膜元件的水通量越大，回收率越高则其膜表面浓缩的程度越高，由于浓缩作用，膜表面处的物质溶度高于主体水流中物质浓度，产生浓差极化现象。浓差极化会使膜表面盐的浓度高，增大膜的渗透压，引起盐透过率增大，进水压力升高，产水量下降，因此在运行过程中必须采用适当的操作方法，减少浓差极化。,本系统设置了 3 套出力为 110m3/h的反渗透装置。 膜组件均采用世界上最先进的 TFC 型复合膜（薄膜复合材料），单根膜脱盐率99.5%，根据原水水质分析报告，经过反渗透膜专用计算软件计算每列反渗透，当设计温度为 25，反渗透装置的回收率为 75%时，每套反渗透装置配置 120 根美国海德能反渗透膜组件，分别安装在 20 根压力容器内，成 14：6 排列。 配套三台流量147m3/h，扬程 140m，功率75KW高压泵提升压力满足反渗透进水要求。,反渗透膜原理,测试步骤 1记录测试温度。在试验开始至结束的测试时间内，系统温度变化不应超过 1。 2排除过滤池中的空气压力。根据滤池的种类，在给水球阀开启的情况下，或打开滤池上方的排气阀，或拧松滤池夹套螺纹，充分排气后关闭排气阀或拧紧滤池夹套螺纹。 3用带有刻度的500ml量筒接取滤过水以测量透过滤膜的水量。 4全开球阀，测量从球阀全开到接满100ml和500ml注1水样的所需时间并记录。 5五分钟后，再次测量收集100ml和500ml水样的所需时间，十分钟及十五分钟后再分别进行同样测量。 6如果接取100ml水样所需的时间超过60秒，则意味着约90%的滤膜面积被堵塞，此时已无需再进行实验。 7再次测量水温以确保与实验开始时的水温变化不超过1。 8实验结束并打开滤池后，最好将实验后的滤膜保存好，以备以后参考。,污染密度指数SDI的测定方法,计算公式 SDI P30/Tt 100（1-Ti/Tf）/Tt式中： SDI污染密度指数 P30在30psi给水压力下的滤膜堵塞百分数 Tt总测试时间，单位为分钟 通常Tt为15分钟，但如果在15分钟内即有75%的滤膜面积被 堵塞注2，测试时间就需缩短 Ti 第一次取样所需时间 Tf 15分钟（或更短时间）以后取样所需时间 注1 接取500ml水样所需时间大约为接取100ml水所需时间的5倍。如果接取500ml所需时间远大于5倍，则在计算SDI时，应采用接取100ml所用的时间。 注2 为了精确测量SDI值，P30应不超过75%，如果P30超过75%应重新试验并在较短时间内获取Tf值。,反渗透加药装置 HCL、阻垢剂、还原剂加药装置 HCL加药装置，通过向RO进水投加盐酸，调节RO产水的PH值6.5-7.5，目的是要使反渗透避免有结垢倾向。 阻垢剂加药装置，用于反渗透进口前投加一定量的阻垢剂，抑制溶解在水中的难溶盐类，在反渗透元件浓水侧产生沉淀。 还原剂加药装置，用于反渗透进口保安过滤器前投加NaHSO3来还原水中残留的氧化性物质，控制反渗透进水余氯小于0.1ppm，控制ORP 100-150之间。,RO膜污染原因、现象及处理方法,1、污染原因： 反渗透膜和超滤装置在使用过程中，由于各种因素的影响，不可避免地会有结垢现象或受污染，只不过是程度不同而已。清洗系统的作用就是当反渗透膜或超滤膜出现结垢现象或受污染而导致性能下降，就必须根据情况采用相应化学药品进行清洗处理。无机盐积垢 碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、 污染物 氟化钙、硅化物 、金属氧化物积垢 、铁、錳、鋁等金属之氢氧化物、胶体积垢 、悬浮固体物积垢 、生物积垢 、有机物积垢,管堵塞易产生的现象,膜管堵塞,低去除率,低产水量,膜损坏变形,高压差,2、化学清洗,.何时该清洗 ？ 产水量低于正常值 1015%脱盐率降低 90%以下膜管压差过大 10%,进水压力: 15kgf/cm2(1.47MPa),排水压力-正常: 14.5kgf/cm2(1.42MPa) 异常: 13.5kgf/cm2(1.32MPa）以下,3、冲洗 在RO装置停运时，用产品水自动冲洗、冲掉RO装置内的残留水，使膜完全浸泡在淡水中，可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤，去污除垢，使装置和RO膜得到有效保养。4、化学清洗装置 5m3RO清洗水箱（V-22006）、150m3/h清洗水泵（P-22009）、5m清洗保安过滤器（S-22004）组成。用来对反渗透系统进行化学清洗。5、常用的清洗液 HCl、NaOH、柠檬酸、三聚磷酸钠、EDTA四钠盐、三聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠,反渗透装置,5、除碳器,本系统设置2台2500 碳钢衬胶除碳器，装填25多面空心球层高2000mm的填料。 水从除碳器的上部进入，经配水设备淋下，通过填料层后，从下部进入水箱。在除碳器中，由于填料的阻挡作用，从上面流下来的水流被分散成许多小股或水滴状，从底部鼓入的空气与水有非常大的接触面积，而空气中的二氧化碳的分压力又很低，这样，就将从水中解吸出来的二氧化碳很快带走。水通过鼓风除碳，可将二氧化碳的含量降至5mg/L以下，提高混床制水周期。因为二氧化碳的去除必须首先使其转变为可交换碳酸氢根、碳酸根离子，才能被阴离子树脂交换而除去。在转变、变换过程中，二氧化碳转变为碳酸氢根、碳酸根离子，为控制步骤，当流速高，离子交换、保护层薄时将导致二氧化碳直接穿透混床进入除盐水箱，引起出水水质不合格。,在真空除碳过程中，水中其它溶解气体(如氧气)也同时被除去，这是鼓风除碳所不能做到的。,6、混床 混合离子交换器（简称混床），是将阴、阳两种离子交换树脂按一定比例混合，放在同一个交换器内。由于混床中阴、阳树脂紧密接触，均匀混合，被处理的水由上向下流经树脂层制取成品水。均匀混合的树脂层中，阳树脂与阴树脂紧密地交错排列，每一对阳树脂与阴树脂颗粒似于一组复床，混床就似无数组串联运行的复床。所以在水通过此交换器时，阴、阳树脂同时与水中阴、阳离子发生反应，将水中阴、阳离子分别交换成OH-和H+，而OH-和H+反应则生成H2O，很少形成阳离子或阴离子交换时的反离子，使交换反应进行的十分彻底，因而能制取纯度相当高的成品水。交换器内填充强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂（0017）和强碱性苯乙烯系型阴离子交换树脂（2017）。,本系统设置混床 3 台，2用1备，每台直径 2200mm；混合离子交换器出力 165m3/h/台，装填 0017MB 阳树脂层高 500mm、2017MB 阴树脂层高 1000mm，此混床出水水质要求达到SiO2： 20g/l；钠： 10g/L； 电导率（25C ） ： 0.2S/cm； 混床上部进水装置采用十字支管式、下部集水装置采用多孔板集水式。中排装置及碱液分配装置采用支管开孔式外包两层涤纶网，表网为 16 目底网为 50 目。为防止交叉污染母支管设置在同一高度并由母管直接通往体外排放。,混合床结构,混合床是圆柱型密闭容器。其内部有进水装置、排水装置、中部有再生时排再生废液的中间排水装置等。为了便于阳、阴树脂分层，混合床中阳树脂与阴树脂的湿真密度差应大于0.150.20gcm3。国内混合床采用的阳、阴树脂的体积比为1：2。,经过混床处理后的水质，一般电导率小于0.2Scm，pH接近中性，含硅量(以SiO2计)在20gL以下。,混合床结构示意图,混床工作原理：离子交换如同化学反应一样，服从当量定律，且是可逆反应，离子交换技术就是基于等当量交换与可逆反应来进行交换与再生的；离子交换中的等当量性、可逆性、选择性是我们进行水质软化的基本设计依据。 水的软化过程中，离子交换反应就是阳离子交换树脂上的可交换离子（H+、Na+）与水中的钙、镁离子之间的交换反应。2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+ 当树脂饱和后，可用酸、碱进行再生，恢复其交换能力。,3、混床的再生过程,本系统再生系统设置了30m3酸碱储罐各一座，1m3酸、碱计量箱各一座，流量为30m3/h再生水泵两台。 离子交换器运行至终点时，出水水质不能满足精制用水的要求，这时就要停止工作。为了恢复交换器内树脂的交换能力，必须专门配制药剂溶液进行处理，使其重新恢复为要求的型态，此处理过程称为再生（或还原）。 因此，在树脂失效后，必须再生才能再使用。化学再生是交换的逆过程。根据离子交换平衡式： RAB RBA，如果显著增加离子浓度，在浓差作用下，大量离子向树脂内扩散，而树脂内的则向溶液扩散。反应向左进行，从而达到树脂再生的目的。,（1）再生剂的种类 对于不同性质的原水和不同类型的树脂，应采用不同的再生剂。选择的再生剂既要有利于再生液的回收利用，又要求再生效率高，洗脱速度快，价廉易得。 一般对强酸性阳离子树脂用HCl或H2SO4等强酸及NaCl、Na2SO4再生；对弱酸性阳离子树脂用HCl、H2SO4再生；对强碱性阴离子树脂用NaOH等强碱及NaCl再生；对弱碱性阴离子树脂用NaOH 、Na2CO3、NaHCO3等再生。 其中的HCl、H2SO4、NaCl、Na2SO4、NaOH和Na2CO3、NaHCO3等统称为再生剂。用再生剂配制的一定浓度的溶液叫再生液。,（2）再生剂用量 树脂的交换和再生均按等当量进行。理论上，1eq的再生剂可以恢复树脂1eq的交换容量，但实际上再生剂的用量要比理论值大得多，通常为25倍。再生剂用量越多，再生效率越高。但当再生剂用量增加到一定值后(如，当再生剂用量增大到4倍于理论量后)，再生效率随再生剂用量增长不大。因此再生剂用量过高既不经济也无必要。交换剂的再生程度也只能恢复到原来的60%80%左右。 再生剂利用率不高的原因是，失效的树脂已转变成Na型和Mg型，根据选择性顺序，用Na+将它们交换下来是十分困难的。为此，必须提高NaCl 溶液的浓度，使树脂层中离子的供给速度大大超过交换速度。由于离子交换区域十分扩散，不能形成一定的交换带，要达到一定的再生程度，就需要有较多量的再生液流经交换器，因而使再生剂的利用效率降低。,再生剂的用量一般用再生水平和比耗来表示。 再生水平是指一定体积树脂所需再生剂的质量（以纯度100%计算），单位用g/L 树脂或kg/m3 树脂表示。 比耗是再生剂用量与树脂工作交换容量理论量相比的倍数，即再生效率的倒数。如果再生剂用量与工作交换容量相等，则比耗为1。（3）再生剂的浓度：当再生剂用量一定时，适当增加再生剂浓度，可以提高再生效率。但再生剂浓度太高，会缩短再生液与树脂的接触时间，反而降低再生效率，因此存在最佳浓度值。本装置使用硫酸、和液碱再生，浓度分别为硫酸1%-2%，液碱3%-4%。,当再生剂浓度增至一定程度时，再生效果反而下降的原因是：再生水平和再生流速一定时，再生液的浓度愈高，体积愈小，再生剂与树脂接触时间愈短，因此很难达到交换平衡。同时也影响它在树脂层中的均匀分配。再生液浓度高，溶液中的反离子对树脂表面的双电层产生压缩作用，不利于再生反应进行。再生液浓度高，溶液中产生的再生产物含量也随之增高，反离子的干扰作用较为严重，使再生反应受到阻碍。 再生液浓度过低，可能造成再生反应不彻底，同时增加了再生操作的时间和自用水耗，这也是不利的。,第二章 脱盐水凝液制备系统,该系统的主要作用是完成对透平冷凝液和工艺冷凝液的精制处理，它包括冷凝液换热器、活性炭过滤器、阳床、精制混床、混床再生系统等。 冬季：透平冷凝液正常 326.8m3h，最大 350.94m3/h-工艺冷凝液正常 107.8m3/h，最大 132.6 m3/h。 夏季：透平冷凝液正常 333.91 m3/h，最大 350.7m3/h-工艺冷凝液正常 97.8m3/h，最大 117.6 m3/h。 为满足透平冷凝液和工艺进入混床的温度（低于45）要求，透平冷凝液和工艺冷凝液分别进入板式换热器，与脱盐水换热，降低冷凝液度后分别进入透平凝液水箱和工艺凝液水箱。在冷凝水泵提升的作用下分别进入各自活性炭过滤器，滤除冷凝液及管路中的铁锈、少量悬浮物及少量有机物后，进入各自阳床，阳床产水共同进入精制混床，制得满足锅炉补给水水质要求的纯水，进除盐水箱储存，由除盐水泵外供。 冷凝液设水箱 2 台，1 台贮存换热后透平冷凝液，有效容积 400m3，另一台有效容积 200m3贮存工艺冷凝液。透平冷凝液水泵设 3 台，2用1备，流量为180m3/h。工艺冷凝液水泵设 2 台，1开1备，流量为135m3/h，反洗水泵两台，流量为200m3/h。,工艺流程,透平换热器 透平凝液水箱 透平凝液泵 透平活性炭 透平阳床 工艺换热器 工艺凝液水箱 工艺凝液泵 工艺活性炭 工艺阳床 共用一套反洗装置（透平凝液水箱） 酸碱储罐 再生计量箱 再生泵 精制混床 除盐水箱 除盐水泵 用水点,换热器：板式换热器是由固定压紧板、活动压紧板、上梁、下梁、尾柱和夹紧螺栓组成。固定夹紧板和活动压紧板间夹紧若干板片。板式换热器，是可以灵活装卸的，换热板片为波纹形状的高效换热器，它具有传热效率高，结构紧凑，适应性强，操作方便使用安全可靠、一次性投资及操作费用较低等优点。数量：透平凝液1台 350m3/h 工艺凝液1台135m3/h 要求换热温度在45度以下。,设备简介,设备简介,1、透平活性炭 本系统采用透平冷凝液活性炭过滤器6台，可同时运行可单独运行，总处理量351m3/h。技术参数： 设备台数 6台 流量 58.5m3/h设备直径 2500mm 设计压力 0.2-0.4Mpa工作温度 5-40运行压差 0.02 MPa活性炭高度 2000mm,2、工艺活性炭 工艺凝液活性炭过滤器2台，可同时运行，也可单独运行，总处理量132.6m3/h。技术参数：设备台数 2台设备直径 2800mm工作温度 5-40流量 66.3m3/h设计压力 0.2-0.4 Mpa活性炭高度 2000 mm运行压差 0.02 MPa,工作原理,活性炭过滤器是利用颗粒活性炭进一步去除机械过滤器出水中的残存的余氯、有机物、悬浮物的杂质，为后续的阳床处理处理提供良好条件。 活性炭过滤器主要利用含碳量高、分子量大、比表面积大的活性炭有机絮凝体对水中杂质进行物理吸附，达到水质要求，当水流通过活性炭的孔隙时，各种悬浮颗粒、有机物等在范德华力的作用下被吸附在活性炭孔隙中；同时，吸附于活性炭表面的氯（次氯酸）在炭表面发生化学反应，被还原成氯离子，从而有效地去除了氯，确保出水余氯量小于0.1ppm，满足阳床的运行条件。随时间推移活性炭的孔隙内和颗粒之间的截留物逐渐增加，使滤器的前后压差随之升高，直至失效。在通常情况下，根据过滤器的前后压差，利用逆向水流反洗滤料，使大部分吸附于活性炭孔隙中的截留物剥离并被水流带走，恢复吸附功能；当活性炭达到饱和吸附容量彻底失效时，应对活性炭再生或更换活性炭，以满足生产需要。,1)活性炭:以煤，木炭或果核为原料以焦油为粘合剂制成颗粒状吸附过滤材料。 利用吸咐性能去除杂质使液体得到净化，活性炭过滤器的作用是有效去除水中低分子有机物、游离氯，同时去除水中异味、色度和臭味。 活性炭具有一种强烈的“物理吸附”和“化学吸附”的作用，可将某些有机化合物吸附而达到去除效果，利用这个原理，就能很快而有效地去凝液中的有机物质、臭味以及色度等，使水质获得直接而迅速的改善。吸附是一个物理过程 ：1、