工业纯水制备的概述纯水工艺毕业论文.doc

目 录1、工业纯水制备的概述11.1、纯水的应用11.1.1、纯水的应用范围11.1.2、纯水的分类21.1.3、纯水在医药工业中的应用31.2 本课题的目的42、工业纯水的制备技术及工艺52.1、反渗透52.2、EDI62.3、水处理系统工艺流程62.4水处理工艺设计概论73、 纯水制备系统设计计算123.1、前处理系统设计123.1.1、原水箱设计123.1.2、砂滤器设计123.1.3、活性炭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173.3.4、洗瓶灌装设备184、实验室平面布置图184.1、水处理车间布置的内容与要求184.2、水处理车间布置示例195、设备安全操作、维护及保养225.1设备操作和安全常识225.1.1设备操作225.1.1.1开机准备225.1.1.2生产操作225.1.1.3停机225.1.2安全常识235.1.2.1设备介质特性235.1.2.2系统运行安全要点235.2设备维护及保养25参考文献28致谢291、工业纯水制备的概述1.1、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）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。 （2）纯水在医药工业中的应用纯水在医药工艺中有着十分广泛的应用。在药品生产中，不论容器的洗涤，还是原料、制剂的生产均离不开水。水是药物生产中用量最大、使用最广的一种原谅，其质量好坏直接关系到药品质量。一般所讲的制药用水，是指要用纯水。各国的药典对药用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制水、注射用水、灭菌注射用水、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“纯净水”，定义为“本品为蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他事宜的方法制得供药用的水，不含任何附加剂”。纯化水可用作配置普通药物制剂用的溶剂或试验用水，注射用水用作配置注射剂。 （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。 （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，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。 （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需的蒸汽质量。二氧化硅的沉淀和涡轮机叶片的腐蚀不是问题，比较而言，返回管线中冷凝液的酸性腐蚀才是最重要的。这涉及去除水中的碳酸氢盐和碳酸盐的碱度，避免这些化合物在锅炉中的解离，以及产生的二氧化碳进入冷凝管线。在这些工业过程中，提高锅炉用水的纯度是十分必要的。1.1.2、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。软化水 一般是是指将水中的Ca2+、Mg2+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。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。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。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。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。1.1.3、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）。蒸馏水应符合中国药典标准 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、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 本课题的目的本系统设计思路主要针对本院实情，需要生产饮用纯净水、实验用去离子水和制药厂用水三类使用标准不同的用水。创新点在于设置共用的前置反渗透处理设备，出水旁路再设置一台生产去离子混床，达到一套系统两个用途的生产目的。主要流程为：预处理多介质过滤、活性炭过滤、精密过滤、通过二级反渗透脱盐处理，生产饮用纯净水，产量为2.0m3/h，产水电导率:10s/cm；分流出水通过混床进一步脱盐处理，生产去离子水，出水电阻率:1M.CM。再分流出水通过粗、精混床，生产制药厂用水，出水电导率：1.3s/cm。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。2、工业纯水的制备技术及工艺2.1、反渗透 基本原理当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。 RO反渗透膜RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。 RO反渗透膜孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。 一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5s/cm（RO膜过滤后出水电导=进水电导除盐率，一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上，5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的，可以采用2级反渗透，再经过简单的处理，水电导能小于1s/cm）, 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M .cm，超过国家实验室一级用水标准（GB 668292）。 目前的主要困难是研制价格便宜、稳定、长期受压无损的反渗透膜 。中国从21世纪初开始掌握自主反渗透膜生产技术，在国家的大力支持下，将该计划列入国家计委高新技术产业化重点发展专项计划，由国家海洋局下的杭州水处理研究开发中心的子公司杭州北斗星膜制品有限公司承担并研发成功。目前反渗透膜市场95为进口膜，国产膜只占据了5%左右的市场，中国的反渗透技术还有很长的路要走。应用范围太空水、纯净水、蒸馏水等制备； 酒类制造及降度用水； 医药、电子等行业用水的前期制备； 化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备； 锅炉补给水除盐软水； 海水、苦咸水淡化； 造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。2.2、EDIEDI是电渗析与离子交换有机结合形成的新型膜分离技术，它既保留了电渗析可连续脱盐及离子交换树脂可深度脱盐的优点，又克服了电渗析浓差极化所造成的不良影响及离子交换树脂需用酸、碱再生的麻烦和造成的环境污染。与传统的离子交换树脂相比，EDI具有树脂用量少，占地面积小，不用酸碱再生，无废酸、废碱排放，产水水质好，容易实现自动化等特点。我们将EDI装在双级反渗透器（TFC膜）的后面，在高纯水装备中，脱盐率可达99%，能除细菌和热原，水的电阻率能达17M cm（25）。将EDI和RO联用可省去一般制水系统中的复床和混床，若要达到电阻率18M cm（25）以上，可在末端增加一级不再生的精混。2.3、水处理系统工艺流程根据水质情况，设计水处理系统工艺流程如下：1、主系统原水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器精密过滤器二级反渗透纯水箱增压泵混床实验水箱辅助系统絮凝剂注入系统絮凝剂溶解计量箱计量泵多介质过滤器进口母管阻垢剂注入系统阻垢剂溶解计量箱计量泵精密过滤器进口母管氢氧化钠注入系统氢氧化钠溶解计量箱计量泵二级反渗透进口母管膜清洗系统清洗溶液箱清洗泵精滤器膜组件清洗接口 加药（絮凝剂）原水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器 反冲泵 二级反渗透加药（氢氧化钠）加药（阻垢剂）纯水箱一级反渗透精滤器清洗系统臭氧发生器灌装微滤器气液混合泵 精混床实验水箱粗混床增压泵2.4水处理工艺设计概论本水处理系统设计由预处理、反渗透脱盐、终端处理三大部分组成。A、预处理部分：原水预处理的主要作用：防止胶体物质污染堵塞；防止有机物污染堵塞；防止强氧化剂对反渗透膜的氧化损伤；前处理系统出水指标：浊度：0.5NTU污染指数（FI）：3朗格利尔指数：0.5（1）、原水箱贮存中转，供后道预处理使用。（2）、原水泵原水泵的主要作用是对原水增压到0.3Mpa左右供后道使用，本原水泵选用南方特种泵，叶轮为304不锈钢材料，该泵外型漂亮，体积小，效率较高，噪音低。反冲泵可作为多介质过滤器、活性炭过滤器反洗时用。（3）、多介质过滤器多介质过滤器的设计应充分考虑反洗周期、流量及强度，如反洗不彻底，会导致上层滤层结块，影响过滤效果。反洗周期以过滤器进出水压差来确定，反洗应使滤层膨胀20%左右，强度为18-20升/秒米2，和压缩空气混合反洗效果最佳，并能节约反洗用水。本系统配置一台600的不锈钢过滤器，内装优质无烟煤和精致石英砂，运行流速为11m/h，产水量为3.5m3/h。（4）、活性炭过滤器活性炭过滤器的工作是通过碳床来完成的，组成碳床的活性炭颗粒有非常多微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理能力。水通过碳床，水中的有机污染物、余氯被活性炭有效吸附，从而防止反渗透膜被污染及氧化损伤，延长膜的使用寿命。本系统配置一台600的不锈钢过滤器，内装8-12目优质颗粒果壳活性炭，活性炭滤层高度为1.2米，活性炭过滤器具有大流量反洗功能。（5）、精密过滤器精滤器的作用主要是拦截有可能从活性炭过滤器漏出的细小颗粒，以防止损伤高压泵机械密封和划伤反渗透膜表面。B、反渗透部分一级反渗透：（1）、高压泵本系统选用1台南方多级不锈钢高压泵，该泵制作精良，外型美观，体积小，效率较高，噪音低，性价比较高。仿GRUNDFOS泵。（2）、反渗透装置a 、反渗透装置构成一级反渗透装置的作用是对原水进行脱盐、能去除水中大部分无机盐、有机物、微生物等，反渗透装置由高压泵、反渗透膜组件、控制监测仪表等组成。良好的前处理措施，可以使反渗透膜获得相对较高的产水量，单支膜元件脱盐率不小于99.5%。反渗透装置长期运行的脱盐率可达98%，反渗透装置正常运行压力在1.2MPa左右，装置回收率为70%。b、反渗透膜的选型本系统选用美国海德能公司ESPA2聚酰胺复合膜，单支膜脱盐率99.6%。该反渗透膜的脱盐率高，产水量大，性能稳定，在国际水处理行业运用极其广泛，而且它的耐PH值范围可从2-10，便于化学清洗处理。c、反渗透膜外壳本反渗透装置的膜压力容器选用不锈钢外壳，该外壳内外精抛光处理，内壁光滑，没有死角，不易长菌，且拆装反渗透膜简易方便。C、二级反渗透：1）、高压泵本系统选用1台南方多级不锈钢高压泵，该泵制作精良，外型美观，体积小，效率较高，噪音低，性价比较高。仿GRUNDFOS泵。2）、反渗透装置（a）反渗透装置构成二级反渗透脱盐装置的作用是对一级反渗透装置产水进行二级脱盐，保证产水达到纯净水技术指标。反渗透装置由高压泵、反渗透膜组件、控制监测仪表等组成。经一级反渗透脱盐后，可以使二级反渗透膜获得相对较高的产水量，单支膜元件脱盐率不小于99.5%。反渗透装置长期运行的脱盐率可达98%，反渗透装置正常运行压力在1.0MPa左右，二级反渗透脱盐装置产水进入纯水箱，浓水水质较好不需排放，可回流至一级反渗透脱盐装置进水管路，提高水的利用率。该装置回收率为80%。（b）反渗透膜的选型本系统选用美国海德能公司ESPA2聚酰胺复合膜，单支膜脱盐率99.6%。该反渗透膜的脱盐率高，产水量大，性能稳定，在国际水处理行业运用极其广泛，而且它的耐PH值范围可从2-10，便于化学清洗处理。（c）反渗透膜外壳本反渗透装置的膜压力容器选用不锈钢外壳，该外壳内外精抛光处理，内壁光滑，没有死角，不易长菌，且拆装反渗透膜简易方便。3）、阻垢剂投加系统反渗透装置在长时间运行后，会在膜表面逐渐形成结垢物，严重时对产水量影响较大，为降低反渗透膜结垢的倾向，减少化学清洗的次数，固本系统设置了阻垢剂投加系统，选用进口美国阻垢剂MDC系列。本系统的计量泵选用德国普罗敏特公司（大连）产品，另配50L计量箱1只。4）、NaOH投加系统因反渗透膜对CO2截留率低，且一级反渗透脱盐装置产水pH值小于6.0，在此条件下，CO2溶解度较高，使一级反渗透装置产水中含有较高的CO2，经二级反渗透装置处理后，产水pH值和电导率达不到技术指标，因此二级反渗透装置进水需要进行pH值调节。在二级反渗透进水处注入NaOH溶液，调节进水的pH值至7.0左右。这样，一方面CO2和OH-反应生成HCO3-，反渗透对HCO3-有很高的去除率，使产水电导率指标得到了保证，另一方面，调整进水pH值在7.0左右，使反渗透处在最佳工作条件，同时使产水的pH值符合要求。5）、化学清洗系统无论预处理多么完善。反渗透装置运行较长时间后，总会出现产水量下降，脱盐率下降和压差上升等现象，这是由于水中的污染物在膜面结垢引起的，需用化学药剂进行循环清洗。在化学清洗箱中配制好一定浓度的化学药剂，然后切换相应的阀门，就可对某台需清洗的设备进行化学清洗。清洗系统由清洗溶液箱、清洗泵、管阀件等组成。本系统反渗透装置的给水采用较为合理的预处理，膜的化学清洗的频率将大大减少。D、后段处理部分（1）、纯水箱纯水箱的主要作用是贮存反渗透的产水，其中一部分水供混床使用生产实验用水，另一部分通过气液混合泵冲入臭氧生产纯净水；（2）、气液混合泵气液混合泵的主要作用是把纯水箱的水和臭氧完全混合，供后道灌装使用，该泵选用南方泵业产品，泵叶轮为304不锈钢材料，该泵外型漂亮，体积小，效率较高，噪音低。（3）、微滤器微滤器的主要作用是去除纯水中残留的微小颗粒以及细菌。因微滤器的过滤孔径为0.22微米，比细菌要小的多。该微滤器外壳采用304不锈钢制作，滤芯为耐臭氧滤芯。（4）、臭氧发生器臭氧发生器的主要作用是杀菌、保鲜。便于纯水的储存。（5）、混床为了使产水符合实验用水，电阻长时间达到1M.CM，（实际最高可达5M.CM）满足用户的使用要求，必须在反渗透后加混床处理。混床床身采用透明有机玻璃材料，耐酸碱，而且能方便观察交换树脂的颜色变化，极大方便再生工作。树脂采用混床专用型阴阳树脂，由于之前反渗透已脱除98%的离子，此时的混床交换负荷非常小，因此再生周期将大大延长，降低了再生费用。E、控制部分本水处理系统的控制分手动及PLC控制两部分：（一）、手动部分1、多介质过滤器、活性炭过滤器反洗时阀门切换采用手动操作；2、反渗透主机的化学清洗采用手动；3、混床的再生过程采用手动操作。（二）、自动部分1、原水箱进水采用浮球液位控制；2、投加药剂与RO主机联动，自动投加；3、反渗透主机系统采用PLC程序控制，与纯水箱液位实现连锁，当纯水箱达设定高液位时，反渗透主机自动执行关机程序，反之则开机，并设置如下功能：A、低压断水保护； B、开机自动膜面冲洗；C、混床出口采用自动高压防爆装置，以免误操作引起局部压力过高，损坏交换柱3、 纯水制备系统设计计算3.1、前处理系统设计3.1.1、原水箱设计以城市自来水为原水生产纯净水时，有时由于水压不足需设贮水箱（池）调节水量，以便加压泵吸取，在设计中考虑预处理水量的大小，可按11.5h的生产水量计算调节水箱以地下水自备水源生产纯净水或矿泉水，调节池主要作用是调节水量，可按24h的生产水量计算调节水箱（池）。原水调节箱容积计算和选型。1、已知：某纯净水厂以尝试自来水为原水，生产水量Q=2m3/h，试求原水箱容积和选型。2、设计计算：（1）选储备时间 T=1h（2）水箱容积 V=QT=21=2（m3）查表可知选用PT2000L型PE塑胶水箱，尺寸 1300mm1820mm，立式柱形平底，进水设浮球阀，底部设排污阀，内设低液位控制报警器，水位低时原水泵停止，系统保护。3.1.2、砂滤器设计在纯净水生产中，粗滤主要是去除水中少量悬浮物（浊度在10度以下）以及部分细菌，由于水量较小，常用压力过滤器，又常称为机械过滤器或称多介质过滤器。钢制压力过滤器计算1、已知：某自来水水浊度在35度，水量为6m3/h，试设计粗滤设备。2、设计计算：选用1台钢制压力过滤器，内凃防腐材料，每台产水量为Q=6m3/h，滤速取v=8m/h，则过滤器直径为：D= 0.489(m)，取D=490mm实际滤速为v= = =37.8（m/h）滤料选用粒径0.51.0mm的石英砂，厚度1000mm，需滤料1.9m3。配水系统采用小阻力配水，上设25多缝滤帽，缝宽在0.250.4mm，滤帽布置数50个/m2， 开孔比1.5%，本过滤器需滤帽数n=50S=50()2=50()23.14=10(个)原水进水管和清水出水管采用Dg80钢管，并设同规格的阀门2个。反冲洗进水和排水采用Dg100钢管，设同规格的阀门2个。底部设Dg50排污管和阀门。反冲洗强度q=6L/(sm2)，则反冲洗水量Q洗=q=()23.146=1.13L/s=4.1m3/h，反洗阻力一般不大于20m，选用IS100-80-125离心清水泵一台两辆100m3/h，扬程20m。压力式玻璃钢过滤罐多路阀控制设计。1.已知：某纯净水生产商以城市自来水为原水，纯净水生产水量要求3m3/h，试计算砂过滤器。2.设计计算：由于纯净水生产后续工艺反渗透原水利用率一般在75%左右，因此，预处理设备流量Q=3/0.75=4m3/h采用压力式玻璃钢过滤罐，滤速按15m/h,则罐体直径为：D=0.583（m），则D=600mm。进水与反冲洗阀采用AUTO TROL 180/440多路阀，全自动运行。滤料选用精制石英砂粒径0.95mm，滤层高度1000mm，需滤料0.28m3。3.1.3、活性炭活性炭吸附装置与粗滤基本相同，滤速范围较大，一般820m/h。冲洗强度89L/(sm2)。钢制压力式活性炭过滤器计算1、已知：同砂滤器，试设计活性炭吸附装置。2、设计计算：选用1台钢制压力式活性炭过滤器，每台产水量为Q=6m3/h，滤速取v=15m/h，则过滤器直径为： D=0.36（m），取D=360mm实际滤速为：v=58.97(m/h)粒径13mm果核壳活性炭，进出水管Dg80 APS管，反冲洗进出水管Dg100 APS管，采用小阻力配水系统，上设25多缝滤帽，滤帽数n=50S=500()2=50()23.14=5（个）反冲洗强度按q=9L/(sm2)，则反洗水量：Q洗=SQ=()23.149=10.2（L/s）=37(m3/h)小于粗滤反洗水流量可与粗滤共用反洗泵，但要控制好流量，以免活性炭流失。3.1.4、软化器在纯净水生产中为了防止钙、镁盐在反渗透膜表面结垢，一般采用例子交换预软化，可以起到保护RO膜，延长其使用寿命的作用。离子交换剂用量计算。1、已知：水处理量Q=6m3/h，原水总硬度H0=10m mol/L，例子交换剂的全交换容量E全（重）=4.5mmol/g（干），离子交换剂的含水率P=50%，离子交换剂的表现密度=0.8g/ml，工作周期T=10h。2、设计计算。（1）以容量法单位表示全容量E全（容）= E全（重）（1-P）湿视=4.5（1-0.5）0.8=1.8mmol/ml(湿)=1800mol/m3(湿)（2）工作交换容量E工工作交换容量E工取交换容量E全的60%即E工=0.6E全=0.61800=1080（mol/m3）（3）一个工作周期应除去的硬度值E=QTH0=6 10 10=600（mol）（4）所需树脂的容积W=0.56（m3）3.2、中段3.2.1、精滤水在进入反渗透或电渗析前必须经过微孔过滤器，即精滤，又称保安过滤器，一般采用孔径1-20m的滤芯，目前最常用的事5m过滤器。PE烧结管过滤器计算。1、已知：某反渗透器为2m3/h。试计算和选用精密过滤器。2、设计计算：选用内径10，外径20的PE烧结管，每根长1m，正常通量为0.2m3/(hm)则工需烧结管：n=2/0.2=10（根）选用100聚丙烯硬塑料管式压力容器10根烧结管安装在内，承压力0.5MPa，当过滤器阻力大于0.05MPa时可对PE管进行酸洗或更换。3.2.2、RO反渗透反渗透除盐装置的正确设计与否，直接关系到膜元件（组件）的使用寿命。在设计反渗透除盐装置时应充分考虑如下因素。根据用户需要，确定反渗透装置的处理、系统回收率、系统脱盐率。通过技术经济比较，选择合理的膜类型和膜构型。根据已知条件，计算所需膜元件（组件）的数量。测算膜组件合理的排列组合，尽量使各段膜元件的出力和压降相当。选择合适的高压给水泵，确定合适的安装位置。合理选择连接管道，如材质应耐腐蚀、耐高压。合理选择与水接触的就地仪表及探测敏感元件。确定集中控制盘与就地控制盘的内容。合理选择使用阀门的类型，如球阀、蝶阀、截止阀、针型阀等。确定高压给水泵的启动方式。制定反渗透装置本体进水与出水和外部的连接方式与要求。有关RO膜元件（组件）的供应商从实践中总结出来的设计导则，应该很好的遵循。膜组件的排列组合产水量2m3/h的反渗透膜组件的排列组合计算。收率为75%，经计算共需组件20个，每个组件内装4个DOW公司生产的BW30-400型膜元件，试计算膜组件的排列组合。设计计算。根据下表，可得：第一段所需膜组件数62/3=10.04第二段所需膜组件数61/3=6.122故可采用4-2排列。 不同膜元件规格所具有的膜表面积膜元件类型膜表面积/ft2膜元件类型膜表面积/ft2440(长)80840(长)325460(长)120860(长)525美国海德能公司反渗透膜元件的设计导则不同水源的透水量及其变化水源SDI透水量/gal/(ft2d)每年透水量下降%地表水247.39.9井水24.47.3RO渗透水12.34.4每年透盐率的增加量膜类型透盐率每年增加量CA膜1733超低压复合膜317复合膜317海水膜317每个压力容器组建的最大给水流量和最小浓水流量膜元件直径最大给水流量/（m3/h）最小浓水流量/(m3/h)43.6(16gal/min)0.7(3gal/min)68.8(30gal/min)1.6（7gal/min)817.0(75gal/min)2.7（12gal/min)浓水中难溶盐过饱和度极限值难溶盐过饱和度/%CaSO4230SrSO4800BaSO46000SiO2100LSISDSI极限值不加阻垢剂时浓水中LSISDSI值-0.2加SHMP时浓水中中LSISDSI值0.5加有机阻垢剂是浓水中LSISDSI值1.83.3终端3.3.1、紫外线杀菌在纯净水和矿泉水生产中当采用紫外线杀菌消毒时，可直接根据水量选择杀菌器，下表为北京华意适高商贸有限责任公司经销的加拿大产紫外线杀菌器的技术参数供参考。紫外线杀菌器的技术参数型号产水流量/(m3/h)灯管功率/W总长/mm进出口尺寸S-61.36297003/4S-81.82327751S-122.72399051S-153.40409301S-204.545012251S-255.68809301S-4510.22120122523.3.2、臭氧杀菌在纯净水与矿泉水中臭氧浓度达0.32mg/L时，在0.51min内就可以致死细菌。在设计中需合理掌握四个因素，即Q（流量）、A（接触面积）、V（流速）和t（时间）。一般可采用喷射器混合或钛板空气，利用纯净水箱进行接触杀菌。纯净水箱容积一般按1h以上的生产水量设计，就能满足A、v、t三个因素的要求。纯净水臭氧杀菌装置选择计算。1、已知：某纯净水厂，产水量为3m3/h，试设计杀菌装置，2、设计计算：采用臭氧杀菌，利用引射器（射流器）将臭氧混合并引入纯净水箱。臭氧投加量按q=1mg/L，则需臭氧量为Q03=Q q=13=3（g/h）。选用沈阳宝迪凯尔臭氧技术有限公司CT-5臭氧发生器一套，该型号臭氧发生器技术参数为：O3 产量5g/h。O3浓度2.8%（质量分数）， O3流量2L/min，最大压力0.6MPa，整机功率100W。3.3.3、终端水箱纯净水和矿泉水终端水箱，一般采用食品级不锈钢水箱，利用臭氧消毒时不可使用塑料水箱。水箱容积按水处理生产水量与灌装线水量调节容量设计，一般按生产水量的11.5h水量设计。3.3.4、洗瓶灌装设备纯净水和矿泉水终端水箱，可按生产水量和用户要求直接选用灌装机。纯净水洗瓶灌装设备选择计算。1、已知：纯净水生产水量3m3/h，试选择5gal桶的灌装线，2、设计计算据1gal=3.785L，5gal=53.785L=18.925L考虑洗瓶等耗水量，按每桶20L设计，则3000/20=150（桶/h）选用惠州市惠城区惠盛净水设备厂生产的HXG-150型全自动桶装灌装机一台，该机具有消毒液冲洗-净水冲洗-成品水冲洗-滴干-灌装-封盖等工位，整机功率1.75k W。4、实验室平面布置图4.1、水处理车间布置的内容与要求一、吹处理车间布置的内容1、吹处理车间一般安装有预处理、中段处理、终端处理及灌装等设备，及其附属设施，包括水泵、清洗、控制化验等设备仪器。2、净水车间设有给水、排水、电路等管线和沟槽。3、净水车间应有通风、采光、取暖、空气净化、杀菌等设施。4、净水车间应有清洗液、工业盐以及纯净水桶和成品水的移动和暂存空间。5、净水车间必须设有工作人员更衣、清洗、消毒的空间和设施。二、布置原则1、水处理设备布置尽量按工艺流程一字形成或L形排列，便于管理和减少占用空间。2、操作阀门，控制仪表尽量集中，并面向外侧，以便操作。3、给水及工艺管线按工艺流程走向排列力求管线短，附件少，避免迂回。管线布置不得影响设备的起吊、检修。4、地面上要设排水沟，排水沟要充分考虑最大排水量的情况，考虑清洗房面、地面的排水量。5、所有表面、地面、墙面、天花板都应可以用水冲洗，地面还应有防酸作用，最好使用环氧树脂材料，如用瓷砖应用防酸材料接缝。6、四壁应设紫外线杀菌灯管，并要求能照到每个角落以防止霉菌生长。7、车间内要有值班检修通道和空间，如设备离墙应不小于500mm的空间。8、配电盘应与水处理设备保持设当距离，或布置在单独的房间，就地控制盘应有防水措施，灯具要防水、厂房上方的吊灯必须设有防爆装置，以免玻璃碎了直接掉在生长线上。9、车间设有可供小型汽车出入的大门，主巡回通道净距一般不小于2m，相邻两台设备净距不宜小于0.4m。10、灌装线设备要有较大的操作空间，出入桶口要有桶瓶流转的空间，且出桶口尽量离大门或暂存处近些，以便外运。4.2、水处理车间布置示例B厂水处理车间布置L形5、设备安全操作、维护及保养5.1设备操作和安全常识5.1.1设备操作5.1.1.1开机准备系统放气(1)开总进水阀，砂滤器排气阀及上进水阀，并打开增压泵，当有水从砂滤器排气阀溢出时，说明介质过滤器已完成排气，这时，打开砂滤器出水阀，关闭排气阀。(2)打开活性碳过滤器排气阀和进水阀，当有水从排气阀溢出时，即打开碳滤器出水阀，并关闭排气阀。(3) 开高压泵排气阀排气，完成各级放气工作后，设备即可进入工作状态。5.1.1.2生产操作先打开总电源开关。依据预处理操作,打开阀,观察原水流量及压力，如果流量及压力不能满足要求，再打开增压泵，调节原水流量，使流量在3T/h左右，待水从蜂房过滤器排污阀流出时,打开高压泵前后阀门和浓水阀、淡水阀,此时打开高压泵开关，调节浓水阀门，使高压泵压力保持在0.81MPa,淡水流量在2T/h。统计淡水流量与浓水流量,使其总和与总进水量保持平衡。淡水流入淡水箱,浓水则排放出去,由主机出来的水已满足饮用纯水标准,一级出水电导率在10s/cm左右.一级出水经二级膜后，再经紫外杀菌器和臭氧发生器杀菌后罐装饮用。5.1.1.3停机（1）正常停机关闭增压泵；关掉砂滤器进水阀；关原水阀；关总进水阀和总电源。（2）非正常停机：如遇紧急情况，例如突然停电、停水或突遇一些无法估计的事件发生，首先关总电源。原水泵，然后再关所有阀门和水源。5.1.2安全常识5.1.2.1设备介质特性石英砂的机械强度大，相对密度为2.65左右，稳定性好。活性炭的内表面积大，吸附能力强，水处理效果好。5.1.2.2系统运行安全要点（1）设备在第一次使用时必须在砂滤、碳滤、蜂房过滤器冲洗后，才能正式生产。（2）在开机前,要确保本系统和其他设备都接通，并进入准运状态。（3）设备运行过程中，应经常观察设备是否运行正常，发现问题或出现故障时立即关机，及时维修。（4）在操作时，应先打开阀门，然后打开泵，以免损坏泵。 工作结束时，应先关闭泵，然后关闭相应阀门，确保泵不出故障。（5）操作人员必须严格按操作步骤进行操作。（6）系统在日常运行过程中，用户每天应根据运行记录表作必要的运行记录，以作为我公司日后对系统维护及维修的依据。（7）设备在规定时间内须对各部件进行维护，包括滤芯的更换，树脂的再生，反渗透膜的清洗等操作。 (8)反渗透设备不可长期停机。 若短期停机，介质过滤器等预处理系统每天应进行冲洗，并关掉所有阀门，保持有水状态。若停机较长，应向膜内灌注专用溶液，防止细菌侵入。(9)必须保证混床中有一定的水垫层，以保证树脂的使用寿命。(10)、常用备件更换周期滤芯约1个月更换一次；活性碳处理水量是其体积约6000倍时需更换一次；反渗透膜自动清洗周期：每运行6小时冲洗一次；化学药剂清洗，产水3个月到半年清洗一次；备注：因无法控制操作人员的操作方法、原水性能、产品水量，上述提供的设备维护周期仅供参考，详细情况应根据各部件污染状况而定。注意事项：1.由于无法控制用户的使用方法和使用条件，我公司不承担由于使用本样本的信息和数据所造成的后果以及对产品的安全性和适用性的保证，无论单独使用还是与其他产品配合使用，建议用户自己进行实验以决定其安全性以及是否适用于用户的特定使用目的。2. 由于技术改进及产品的更新换代，所有资料都可以随时改变，恕不另行通知。5.2设备维护及保养为了保证本装置的使用效果以及您的利益，请给予必须的维护及保养。砂滤器应经常进行反冲洗，可安排在班前或班后，反冲洗水流量较大，但切记以不把滤料冲掉为度。若砂滤器反冲洗完，出水指标仍不能达到要求时,则应对活性碳过滤器进行反冲洗,但应使反冲洗水流由小到大以不将碳粒冲走。酸、碱箱的使用和维护本系统设有酸、碱箱，其主要作用是再生时用，材料为PVC，亦可为其它材料，为保持清洁，应定期进行清洗,在再生配液时,必须先将水箱清洗干净.再生结束须将水箱中剩余酸碱排净，以备下次使用。砂滤器、炭滤器反冲洗关闭进水阀，打开下排水阀，使水降到视镜位置，关掉下排水阀，此时，打开压缩空气进口阀及排气阀，将压缩空气从底部送入，松动滤层3-5分钟，气体从排气阀排出。缓慢的打开反冲洗进水阀，水从底部进入筒体，当水从排气阀溢出时，关掉排气阀，打开上排阀，水即排放掉，流量逐渐增加，最后保持一定的反洗强度，使滤层膨胀10%左右。保持2-3分钟，关闭压缩空气进口阀8，并加大反洗流量，使滤层膨胀40%左右，保持1-2分钟，然后关闭反洗进水阀4及上排阀3。但应注意的是，反洗是不应有跑砂现象，若遇到反冼时间超过规定时间，而出水仍然不清的异常现象时，应检修设备，而不应尽量加大反洗速度，以免损坏设备。、反冲洗完成后，一般还要进行不少于十分钟的正洗。正洗时，打开进水阀2及正洗排水阀5，水由上住下冲洗，正洗流速5米/时，至出水透明时，即关闭排水阀，打开出水阀，投入正常运行。（碳滤器反冲与其相似）洗膜随着运转时间增加，膜表面将附着沉淀物，影响出水量，导致脱盐率明显降低，电导率偏高，产水量逐渐下降等症状时，必须进行清洗反渗透膜元件。一般是膜运行3个月左右，为保持水质，必须进行洗膜了，当电导率上升10%时，产水量下降10%时，膜就要清洗了。一般情况下，膜正常运行2年后，性能下降，不能符合使用要求，必须进行更换。A、冼反渗透膜组件：1）、清洗液的配制：采用纯水配制，在酸箱中加入一定的纯水，加入柠檬酸调节PH值，使其PH值在2左右。2）、关闭高压泵进口阀门，打开出口阀门，先打开高压泵开关，调节浓水阀门，使其压力保证在4-12KG之间，并进行适当的调整，使洗膜后的溶液一部分经浓水阀门排放出去，另一部分经阀门回流至清洗箱中循环使用，以达到节省清洗液的目的。（在进行清洗过程中，应适时地对清洗液进行PH值的测量，并进行调整，保证PH值维持在2左右，以确保清洗的效果）。洗膜后应进行冲洗。系统恢复至正常开机状态，用纯水冲洗反渗透系统，冲洗膜的水经浓水阀门全部排放出去，应反复冲洗，保证化学清洗液全部被排出，直至出水澄清，水的PH值达到中性。B、洗膜时的注意事项(1) 配制清洗溶液：一般使用反渗透产品水（至少是软化水），配制成专用溶液，并调节至所需温度：3040。(2) 反渗透进水入口处最大压力为60psi；单只膜元件最大压降1015psi；以防止膜卷突出，将置换出的水排入下水道。(3) 将最初2%已污染的化学清洗溶液排入下水道。(4) 低流量循环循环时间约为515分钟，每根压力容器流量为11.4升/分钟,尽量减少冲洗下来的污染物对进水管的阻塞。（5） 中等流量的循环：循环时间约为515分钟，每根压力容器为22.7升/分钟。（6） 大流量循环循环时间3060分钟，每根压力容器流量为30.337.9升/分钟。（7）浸泡轻度污染可浸泡12小时；严重污染的需浸泡过夜。（8）冲洗使用反渗透产品水冲洗，并将水排入下水道，反复冲洗，直至清洗液全部排出，出水澄清为止。混床的使用和维护（1）、本系统设为初混床。它是制备高纯水工艺中关键的低压密封设备。它由有机玻璃制成，体内装有花板布水帽，并混合装有一定比例的阴、阳交换树脂，它们的主要作用是当纯水流过树脂层时，水中主要的阴、阳离子，与树脂中的阴、阳交换基团发生置换反应，用以降低水中的含盐量，可为客户提供符合国家标准的工业用高纯水。系统中设有中排管装置，以方便树脂再生。（2）、在粗混床工作一段时间后，树脂的交换能力被水中的盐类阳阴离子所饱和时，离子交换树脂不再发生置换反应，离子交换器出口水质发生明显的变化，此时离子交换器就应停止运行，从而对离子交换树脂进行再生处理，以恢复树脂的交换能力。阳树脂用盐酸（硫酸）溶液再生，阴树脂用氢氧化钠溶液再生。 （3）、混床（阴、阳树脂混合交换器）的树脂再生a、再生液的配制：再生采用树脂体积4倍的