畢業(yè)設(shè)計原水純化工藝設(shè)計

1、中國礦業(yè)大學銀川學院本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 2015 屆）題 目 原水純化工藝設(shè)計 系 別 專業(yè)班級 學生姓名 指導(dǎo)教師 教務(wù)處制2015 年 5 月 18 日中文題目：原水純化工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計共35頁圖紙共4張完成日期：2015年4月8日答辯日期：2015年5月16日摘要純水又稱去離子水，是指以符合生活飲用水衛(wèi)生標準的水為原水，通過電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當?shù)募庸し椒?，制得的密封于容器?nèi)，且不含任何添加物，無色透明，可直接飲用的水.本設(shè)計方案是以反滲透膜技術(shù)為核心，輔以合適的前處理手段和后處理措施，設(shè)計了制取高質(zhì)量桶裝飲用純水以及去離子水的完整系統(tǒng)。整個純水系統(tǒng)各

2、設(shè)備相互補充、相輔相成，系統(tǒng)設(shè)計先進、運行可靠、操作簡單、監(jiān)控自動化程度高。關(guān)鍵詞：原水；純化水;過濾器；反滲透目錄1緒論11.1 純水的分類11.2純水的應(yīng)用11.1.1純水的應(yīng)用范圍11.2.1 純水在電子工業(yè)中的應(yīng)用21.2.2 純水在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用21.2.3 純水在能源工業(yè)中的應(yīng)用41.2.4 純水在化工工業(yè)中的應(yīng)用41.2.5 純水在其他工業(yè)中的應(yīng)用51.3 本課題的目的52 原水純化工藝流程62.1預(yù)處理62.1.1 原水箱62.1.2原水泵62.1.3 多介質(zhì)過濾器62.1.4 活性炭過濾器72.1.5精密過濾器72.2 反滲透脫鹽72.2.1 RO反滲透72.2.2 EDI

3、（Electronic Data Interchange）72.2.3 阻垢劑投加系統(tǒng)82.2.4 NaOH投加系統(tǒng)82.2.5 化學清洗系統(tǒng)82.3 后段處理部分92.3.1 純水箱92.3.2 氣液混合泵92.3.3 微濾器92.3.4 臭氧發(fā)生器92.3.5 混床92.4 控制部分93純水制備系統(tǒng)設(shè)計計算113.1前處理系統(tǒng)設(shè)計113.1.1原水箱設(shè)計113.1.2 砂濾器設(shè)計123.1.3活性炭過濾器133.1.4軟化器143.2中段143.2.1精濾143.2.2 RO反滲透153.3終端173.3.1紫外線殺菌173.3.2臭氧殺菌173.3.3終端水箱183.3.4洗瓶灌裝設(shè)備1

4、83.3.5工藝參數(shù)一覽表184.1水處理車間布置的內(nèi)容與要求204.2水處理車間布置示例215設(shè)備安全操作、維護及保養(yǎng)225.1 設(shè)備操作225.1.1 開機準備225.1.2生產(chǎn)操作225.1.3停機225.2安全常識235.2.1設(shè)備介質(zhì)特性235.2.2系統(tǒng)運行安全要點235.3設(shè)備維護及保養(yǎng)24參考文獻28致謝29附錄30附錄A30附錄B30附錄C30附錄D30中國礦業(yè)大學銀川學院畢業(yè)設(shè)計1緒論1.1 純水的分類在工業(yè)用水中，根據(jù)對水的不同要求可按其純度進行分類。（1）軟化水 一般是是指將水中的Ca2+、Mg2+等離子的含量降低或去除至一定程度的水。水在軟化過程中，硬度降低，軟化水一

5、般廣泛用于低壓工業(yè)鍋爐用水。軟化方法通常為離子交換法和藥劑軟化法。（2）純水 又稱去離子水。一般是指用物理、化學的方法將水中易于去除的強電解質(zhì)去除之外，還將水中難以去除的硅酸即二氧化碳等弱電解質(zhì)去除至一定程度的水。25時純水中的電導(dǎo)率一般為0.11S/cm，剩余含鹽量一般應(yīng)在1mg/L以下。純水制備的常用方法有離子交換、滅菌、膜分離等方法。（3）高純水 又稱“超純水”。一般是指將水中的導(dǎo)電介質(zhì)幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體即有機物均去除至極低程度的水。高純水中剩余含鹽量應(yīng)在0.1mg/L以下，25時的電導(dǎo)率在0.1S/cm以下。（4）理論水 又稱理想水，即不含任何雜質(zhì)的水，這樣的

6、水是不存在的。（5）脫鹽水（包括一級脫鹽與二級脫鹽） 一般是指用物理、化學等方法將水中易于去除的強電解質(zhì)去除至一定程度的水。在除鹽過程中亦除去了部分機械雜質(zhì)和有機物質(zhì)。脫鹽水中的剩余含鹽量一般應(yīng)在15mg/L，25時的電導(dǎo)率為110S/cm。常用的脫鹽方法有蒸餾、膜分離、離子交換或幾種方法的組合使用。將水中易于去除的強電解質(zhì)去除之外，還將水中難以去除的硅酸即二氧化碳等弱電解質(zhì)去除至一定程度的水。25時純水中的電導(dǎo)率一般為0.11S/cm，剩余含鹽量一般應(yīng)在1mg/L以下。純水制備的常用方法有離子交換、滅菌、膜分離等方法。1.2純水的應(yīng)用1.1.1純水的應(yīng)用范圍水一向被稱為工業(yè)系統(tǒng)的“血液”。隨

7、著高新技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)部門對水、氣、化學試劑及環(huán)境這些基礎(chǔ)條件提出了越來越高的要求。這也促進了相應(yīng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的進步，水作為一種應(yīng)用量最大、面最廣的基本材料，其發(fā)展的速度尤為迅速。當今，純水和超純水已成為現(xiàn)代工業(yè)部門必不可少的基礎(chǔ)材料之一，它們在電子、醫(yī)藥、能源、化工、汽車、機械、電鍍、電池、冶金等幾乎全部的工業(yè)及實驗室領(lǐng)域中已得到了廣泛的應(yīng)用。1.2.1 純水在電子工業(yè)中的應(yīng)用 純水在電子工業(yè)中主要用作超大規(guī)模（VLSI）和甚大規(guī)模集成電路芯片（ULSI）清洗水。自1958年世界上第一塊集成電路問世以來，尤其是最近20年來，幾乎每隔23年就有一代產(chǎn)品問世，其集成度達到0.15m以下，不斷地給人

8、類生活和現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。在集成電路的生產(chǎn)過程中有幾百道工序，其中80%以上的工序要使用高純水進行清洗。水中的各種微量雜質(zhì)（電解質(zhì)、顆粒、有機物、細菌、硅、溶解氣體）對產(chǎn)品質(zhì)量都會有重要影響，因此高品質(zhì)的純水對集成電路的生產(chǎn)直至關(guān)重要。VLSI和ULSI對水質(zhì)的要求成為當代高純水水質(zhì)的極限?？梢哉f沒有高純水就沒有現(xiàn)代電子工業(yè)。1.2.2 純水在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用純水在醫(yī)藥工業(yè)中有著十廣泛的應(yīng)用。在商品生產(chǎn)中，不論容器的洗滌，還是原料、制劑的生產(chǎn)均離不開水。水師藥物生產(chǎn)中用量最大、使用最廣的一種原料。其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到藥品質(zhì)量。一般講的制藥用水，是指藥用純水。各國的藥典對藥用的純

9、水的規(guī)定各不相同。中國藥典1995版收載有蒸餾水、注射用水和滅菌注射用水，美英等國的藥典則收載有精致用水、注射用水、滅菌注射用水、抑菌劑注射用水、滅菌吸入用水和滅菌沖洗用水。2000版的中國藥典取消了“蒸餾水”的名稱而代之“純化水”。純化水可用作配制普通藥物制劑用的溶劑或試驗用水，注射用水用作配制注射劑。根據(jù)制藥工藝所提出的水質(zhì)要求，醫(yī)藥用水可分為飲用水、純水、注射用水和滅菌注射用水。不同的水質(zhì)級別可滿足不同的工藝用途，表1-1給出了中國醫(yī)藥用水的水質(zhì)要求和用途。表1-1中國醫(yī)藥用水的水質(zhì)要求和用途水 質(zhì) 類 別水 質(zhì) 要 求純水去離子水參照中國藥典, 蒸餾水質(zhì)量標準, 電阻率0.5Mcm（導(dǎo)

10、電率2）。制藥用水對純水電阻率要求并不高，一般大于等于1Mcm即可，但對純水中的細菌、毒性物質(zhì)要求很嚴，對水的濁度、鐵、錳等金屬離子以及氯離子、二氧化硅等也有嚴格控制。水被選作包括洗滌劑、潤膚霜等大多數(shù)藥劑的溶劑，當然，水也是在嚴重疾病和致傷事故中代替自然人體體液的靜脈輸液的主要成分。在這些應(yīng)用中，任何污染物的存在都會導(dǎo)致藥物治療的負面影響，干擾藥物治療的化學效應(yīng)，甚至直至傷害病者。需要高純水的醫(yī)藥產(chǎn)品包括藥典規(guī)定的和無需醫(yī)師處方的兩大類，后者如眼藥水或隱形眼鏡清洗液。醫(yī)藥工業(yè)的各種實驗室的研究也需要較少量的高純水。此外，血液透析也需要大量的純水。在血液透析中，患者的血液流過血液透析機，和僅被

11、半透膜隔開的水貼近。血液中的污物擴散通過膜浸入水中，因此凈化了患者體內(nèi)的血液。血液透析機中使用的水通常是由經(jīng)仔細地去除可能干擾透析過程的大多數(shù)離子無知制得的。表1-2給出了AAMI血液透析用純水標準.表1-2 AAMI血液透析用純水標準序號項目單位最高容許值12345鈣鎂鈉鉀氟化物mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L2.04.070.08.00.2678910氯氯胺硝酸鹽硫酸鹽銅、鋇、鋅mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L0.50.12.0100.0各0.11112131415鋁砷、鉛、銀鎘鉻硒g/Lg/Lg/Lg/Lg/L10.0各5.01.014.090.016171819汞懸浮顆

12、粒細菌電阻率25g/Lm個/mLMcm0.25.0小于等于100大于等于120鹽透過率25%若采用RO法，鹽透過率不應(yīng)超過該設(shè)備開始實驗時鹽透過量的兩倍1.2.3 純水在能源工業(yè)中的應(yīng)用能源工業(yè)如火電廠和核電公司在電能生產(chǎn)的過程中需要用大量的高純水作為鍋爐的供水，因此電力公司也是高純水的主要用戶。電廠鍋爐的補給水有著較嚴格的質(zhì)量標準，不合格的水進入水汽循環(huán)系統(tǒng)，將有可能導(dǎo)致熱力設(shè)備結(jié)垢、腐蝕、過熱器和汽輪機的積鹽等各種危害。隨著高參數(shù)、大容量火電機組的迅速發(fā)展，對高壓鍋爐和超高壓鍋爐的補給水水質(zhì)提出了更高的要求。1.2.4 純水在化工工業(yè)中的應(yīng)用純水、超純水在化學工業(yè)中的應(yīng)用也十分廣泛。化學工

13、業(yè)中也常常需要涉及鍋爐用水，純水的應(yīng)用可以保證鍋爐及整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。除了鍋爐補給水以外，化學工業(yè)生產(chǎn)中的工藝用水也需要純水，通常水量較大。在精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，反應(yīng)用水、洗滌用水、結(jié)晶用水等對水質(zhì)要求高，需要大量的純水。這些工藝用水對水質(zhì)要求通常為15Mcm，單機制水能力也較小，通常為120t/h。在離子膜法制堿工藝中的許多工序都需用無離子水，如電解工段離子膜堿濃度的調(diào)節(jié)，過濾二精工段樹脂的再生，高純酸工段高純鹽酸的生產(chǎn)等。在化工高純材料，如電子工業(yè)用MOS級試劑高絕緣性能的微粉及納米級化工材料的生產(chǎn)工藝中需要用18Mcm的超純水。1.2.5 純水在其他工業(yè)中的應(yīng)用純水在輕工業(yè)如造紙廠、

14、食品加工廠中也有著廣泛的應(yīng)用。在只講和造紙廠、化學加工工廠、食品加工系統(tǒng)中需要用鍋爐來生產(chǎn)僅供加熱的蒸汽。在這些應(yīng)用中，所需蒸汽的質(zhì)量不同于電廠所需的蒸汽質(zhì)量。二氧化硅的沉淀和渦輪機葉片的腐蝕不是問題，比較而言，返回管線中冷凝液的酸性腐蝕才是最重要的。這涉及去除水中的碳酸氫鹽和碳酸鹽的堿度，避免這些化合物在鍋爐中的解離，以及產(chǎn)生的二氧化碳進入冷凝管線。在這些工業(yè)過程中，提高鍋爐用水的純度是十分必要的。1.3 本課題的目的本系統(tǒng)設(shè)計思路:生產(chǎn)飲用純凈水和制藥廠用水兩類使用標準不同的用水，創(chuàng)新點在于設(shè)置共用的前置反滲透處理設(shè)備，出水旁路再設(shè)置一臺生產(chǎn)去離子混床，達到一套系統(tǒng)兩個用途的生產(chǎn)目的。2

15、原水純化工藝流程本水處理系統(tǒng)設(shè)計由預(yù)處理、反滲透脫鹽、終端處理三大部分組成。2.1預(yù)處理圖2-1工藝流程框圖2.1.1 原水箱 貯存中轉(zhuǎn)，供后道預(yù)處理使用。2.1.2原水泵原水泵的主要作用是對原水增壓到0.3Mpa左右供后道使用，本原水泵選用南方特種泵，葉輪為304不銹鋼材料，該泵外型漂亮，體積小，效率較高，噪音低。反沖泵可作為多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器反洗時用。2.1.3 多介質(zhì)過濾器多介質(zhì)過濾器的設(shè)計應(yīng)充分考慮反洗周期、流量及強度，如反洗不徹底，會導(dǎo)致上層濾層結(jié)塊，影響過濾效果。反洗周期以過濾器進出水壓差來確定，反洗應(yīng)使濾層膨脹20%左右，強度為18-20L/s.m2，和壓縮空氣混合反洗效

16、果最佳，并能節(jié)約反洗用水。本系統(tǒng)配置一臺600的不銹鋼過濾器，內(nèi)裝優(yōu)質(zhì)無煙煤和精致石英砂，運行流速為11m/h，產(chǎn)水量為3.5m3/h。2.1.4 活性炭過濾器活性炭過濾器的工作是通過碳床來完成的，組成碳床的活性炭顆粒有非常多微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理能力。水通過碳床，水中的有機污染物、余氯被活性炭有效吸附，從而防止反滲透膜被污染及氧化損傷，延長膜的使用壽命。本系統(tǒng)配置一臺600的不銹鋼過濾器，內(nèi)裝8-12目優(yōu)質(zhì)顆粒果殼活性炭，活性炭濾層高度為1.2米，活性炭過濾器具有大流量反洗功能。2.1.5精密過濾器精濾器的作用主要是攔截有可能從活性炭過濾器漏出的細小顆粒，以 防止損傷高壓泵機械

17、密封和劃傷反滲透膜表面。2.2 反滲透脫鹽2.2.1 RO反滲透RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)是利用壓力差為動力的膜分離過濾技術(shù), RO反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而原水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區(qū)分開來。 一般性的自來水經(jīng)過RO膜過濾后的純水電導(dǎo)率5s/cm， 符合國家實驗室三級用水標準。再經(jīng)過原子級離子交換柱循環(huán)過濾，出水電阻率可以達到18.2M .cm，超過國家實驗室一級用水標準（GB 668292）。 2.2.2 EDI（E

18、lectronic Data Interchange）EDI是電滲析與離子交換有機結(jié)合形成的新型膜分離技術(shù)，它既保留了電滲析可連續(xù)脫鹽及離子交換樹脂可深度脫鹽的優(yōu)點，又克服了電滲析濃差極化所造成的不良影響及離子交換樹脂需用酸、堿再生的麻煩和造成的環(huán)境污染。與傳統(tǒng)的離子交換樹脂相比，EDI具有樹脂用量少，占地面積小，不用酸堿再生，無廢酸、廢堿排放，產(chǎn)水水質(zhì)好，容易實現(xiàn)自動化等特點。將EDI裝在雙級反滲透器（TFC膜）的后面，在高純水裝備中，脫鹽率可達99%，能除細菌和熱原，水的電阻率能達17M cm（25）。將EDI和RO聯(lián)用可省去一般制水系統(tǒng)中的復(fù)床和混床，若要達到電阻率18M cm（25）以

19、上，可在末端增加一級不再生的精混。2.2.3 阻垢劑投加系統(tǒng)反滲透裝置在長時間運行后，會在膜表面逐漸形成結(jié)垢物，嚴重時對產(chǎn)水量影響較大，為降低反滲透膜結(jié)垢的傾向，減少化學清洗的次數(shù)，固本系統(tǒng)設(shè)置了阻垢劑投加系統(tǒng)，選用進口美國阻垢劑MDC系列。本系統(tǒng)的計量泵選用德國普羅敏特公司（大連）產(chǎn)品，另配50L計量箱1只。2.2.4 NaOH投加系統(tǒng)因反滲透膜對CO2截留率低，且一級反滲透脫鹽裝置產(chǎn)水pH值小于6.0，在此條件下，CO2溶解度較高，使一級反滲透裝置產(chǎn)水中含有較高的CO2，經(jīng)二級反滲透裝置處理后，產(chǎn)水pH值和電導(dǎo)率達不到技術(shù)指標，因此二級反滲透裝置進水需要進行pH值調(diào)節(jié)。在二級反滲透進水處注

20、入NaOH溶液，調(diào)節(jié)進水的pH值至7.0左右。這樣，一方面CO2和OH-反應(yīng)生成HCO3-，反滲透對HCO3-有很高的去除率，使產(chǎn)水電導(dǎo)率指標得到了保證，另一方面，調(diào)整進水pH值在7.0左右，使反滲透處在最佳工作條件，同時使產(chǎn)水的pH值符合要求。2.2.5 化學清洗系統(tǒng)無論預(yù)處理多么完善。反滲透裝置運行較長時間后，總會出現(xiàn)產(chǎn)水量下降，脫鹽率下降和壓差上升等現(xiàn)象，這是由于水中的污染物在膜面結(jié)垢引起的，需用化學藥劑進行循環(huán)清洗。在化學清洗箱中配制好一定濃度的化學藥劑，然后切換相應(yīng)的閥門，就可對某臺需清洗的設(shè)備進行化學清洗。清洗系統(tǒng)由清洗溶液箱、清洗泵、管閥件等組成。本系統(tǒng)反滲透裝置的給水采用較為合

21、理的預(yù)處理，膜的化學清洗的頻率將大大減少。2.3 后段處理部分2.3.1 純水箱純水箱的主要作用是貯存反滲透的產(chǎn)水，其中一部分水供混床使用生產(chǎn)實驗用水，另一部分通過氣液混合泵沖入臭氧生產(chǎn)純凈水.2.3.2 氣液混合泵氣液混合泵的主要作用是把純水箱的水和臭氧完全混合，供后道灌裝使用，該泵選用南方泵業(yè)產(chǎn)品，泵葉輪為304不銹鋼材料，該泵外型漂亮，體積小，效率較高，噪音低。2.3.3 微濾器微濾器的主要作用是去除純水中殘留的微小顆粒以及細菌。因微濾器的過濾孔徑為0.22微米，比細菌要小的多。該微濾器外殼采用304不銹鋼制作，濾芯為耐臭氧濾芯。2.3.4 臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生器的主要作用是殺菌、保鮮。便

22、于純水的儲存。2.3.5 混床為了使產(chǎn)水符合實驗用水，電阻長時間達到1M.CM，（實際最高可達5M.CM）滿足用戶的使用要求，必須在反滲透后加混床處理?；齑泊采聿捎猛该饔袡C玻璃材料，耐酸堿，而且能方便觀察交換樹脂的顏色變化，極大方便再生工作。樹脂采用混床專用型陰陽樹脂，由于之前反滲透已脫除98%的離子，此時的混床交換負荷非常小，因此再生周期將大大延長，降低了再生費用。2.4 控制部分本水處理系統(tǒng)的控制分手動及PLC7（可編程序控制器）控制兩部分： （1）手動部分 多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器反洗時閥門切換采用手動操作； 反滲透主機的化學清洗采用手動； 混床的再生過程采用手動操作。（2）自動部分

23、原水箱進水采用浮球液位控制； 投加藥劑與RO主機聯(lián)動，自動投加； 反滲透主機系統(tǒng)采用PLC程序控制，與純水箱液位實現(xiàn)連鎖，當純水箱達設(shè)定高液位時，反滲透主機自動執(zhí)行關(guān)機程序，反之則開機，并設(shè)置如下功能：a低壓斷水保護； b 開機自動膜面沖洗；c 混床出口采用自動高壓防爆裝置，以免誤操作引起局部壓力過高，損壞交換柱303 純水制備系統(tǒng)設(shè)計計算3.1前處理系統(tǒng)設(shè)計3.1.1原水箱設(shè)計以城市自來水為原水生產(chǎn)純凈水時，有時由于水壓不足需設(shè)貯水箱（池）調(diào)節(jié)水量，以便加壓泵吸取，在設(shè)計中考慮預(yù)處理水量的大小，可按11.5h的生產(chǎn)水量計算調(diào)節(jié)水箱以地下水自備水源生產(chǎn)純凈水或礦泉水，調(diào)節(jié)池主要作用是調(diào)節(jié)水量，

24、可按24h的生產(chǎn)水量計算調(diào)節(jié)水箱（池）。設(shè)計條件：（1）某純凈水廠以嘗試自來水為原水，生產(chǎn)水量Q=6m3/h（2）儲備時間 T=1h 水箱容積 V=QT=32=6（m3）表3-1 PE 塑料水箱（水塔）規(guī)格尺寸表型號容量/T等級底部直徑/mm垂直高度/mm口徑/mm總高/mm重量/kg參考壁厚、重量PL2000.25407503709104.82.1/5.5PL3000.3A710760450920102.5/70.3B73.5/8.5PL5000.5A8559004501100153.5/100.5B105/13PL8000.8特厚96010404501280205/150.8A184/14

25、0.8B145/17PL10001特厚108011404501400255.9/291A203.4/171B174.2/20PL15001.5120012504501530305.3/30PL20002133014204501680404.7/40PL30003149016006601900657.8/80PL500051840187065022001208.5/125PL8000822602060600250020010/200PL1000010A22402490650280026513/255B25011/260PL150001527302830650330042014/390PL2000

26、020A27303460650385060015.2/560B56020/700PL3000030A313039006504360100017/940B96019/1100PL4000040320050006005700146020.8/1330PL5000050320063006007000172022.7/1720錐形PL -1000L1107013201610224.2/22錐形PL -1500L1500L11001000450150040產(chǎn)品型號容量上外徑下外徑高度邊寬總高重量噸桶大口1200*10001200*1000116026查表可知選用PT3000L型PE塑膠水箱2個，尺寸 1

27、490mm1900mm，立式柱形平底，進水設(shè)浮球閥，底部設(shè)排污閥，內(nèi)設(shè)低液位控制報警器，水位低時原水泵停止，系統(tǒng)保護。3.1.2 砂濾器設(shè)計在純凈水生產(chǎn)中，粗濾主要是去除水中少量懸浮物（濁度在10度以下）以及部分細菌，由于水量較小，常用壓力過濾器，又常稱為機械過濾器或稱多介質(zhì)過濾器。1設(shè)計條件：自來水水濁度在35度（濁度是指水中懸浮物對光線透過時所發(fā)生的阻礙程度。水中的懸浮物一般是泥土、砂粒、微細的有機物和無機物、浮游生物、微生物和膠體物質(zhì)等。），水量為4.5m3/h。由于純凈水生產(chǎn)后續(xù)工藝反滲透原水利用率一般在75%左右，則Q=4.5/0.75=6m3/h（1）選用1臺鋼制壓力過濾器，內(nèi)凃防

28、腐材料，每臺產(chǎn)水量為Q=6m3/h，濾速取v=8m/h，則過濾器直徑為：D= 0.0.489(m)，取D=490mm實際濾速為v= = =37.8（m/h）濾料選用粒徑0.51.0mm的石英砂，厚度1000mm，需濾料1.9m3。配水系統(tǒng)采用小阻力配水，上設(shè)25多縫濾帽，縫寬在0.250.4mm，濾帽布置數(shù)50個/m2， 開孔比1.5%，本過濾器需濾帽數(shù)n=50S=50()2=50()23.14=10(個)原水進水管和清水出水管采用Dg80鋼管，并設(shè)同規(guī)格的閥門2個。反沖洗進水和排水采用Dg100鋼管，設(shè)同規(guī)格的閥門2個。底部設(shè)Dg50排污管和閥門。反沖洗強度q=6L/(sm2)，則反沖洗水量

29、Q洗=q=()23.146=1.13L/s=4.1m3/h，反洗阻力一般不大于20m，選用IS100-80-125離心清水泵一臺兩輛100m3/h，揚程20m。（2）壓力式玻璃鋼過濾罐多路閥控制設(shè)計10。預(yù)處理設(shè)備流量Q=6m3/h采用壓力式玻璃鋼過濾罐，濾速按15m/h,則罐體直徑為：D=0.714（m），則D=800mm。進水與反沖洗閥采用AUTO TROL 180/440多路閥，全自動運行。濾料選用精制石英砂粒徑0.95mm，濾層高度1000mm，需濾料0.28m3。3.1.3活性炭過濾器活性炭吸附裝置與粗濾基本相同，濾速范圍較大，一般820m/h。沖洗強度89L/(sm2)。設(shè)計條件：

30、同砂濾器，試設(shè)計活性炭吸附裝置。選用1臺鋼制壓力式活性炭過濾器，每臺產(chǎn)水量為Q=6m3/h，濾速取v=15m/h，則過濾器直徑為：D=0.36（m），取D=360mm實際濾速為：v=58.97(m/h)粒徑13mm果核殼活性炭，進出水管Dg80 APS管，反沖洗進出水管Dg100 APS管，采用小阻力配水系統(tǒng)，上設(shè)25多縫濾帽，濾帽數(shù) n=50S=500()2=50()23.14=5（個）反沖洗強度按q=9L/(sm2)， 則 反洗水量：Q洗=SQ=()23.149=10.2（L/s）=37(m3/h)小于粗濾反洗水流量可與粗濾共用反洗泵，但要控制好流量，以免活性炭流失。3.1.4軟化器在純凈

31、水生產(chǎn)中為了防止鈣、鎂鹽在反滲透膜表面結(jié)垢，一般采用離子交換預(yù)軟化，可以起到保護RO膜，延長其使用壽命的作用。離子交換劑用量計算2設(shè)計條件：水處理量Q=6m3/h，原水總硬度H0=10m mol/L，離子交換劑的全交換容量E全（重）=4.5mmol/g（干），離子交換劑的含水率P=50%，離子交換劑的表現(xiàn)密度=0.8g/ml，工作周期T=10h。 （1）以容量法單位表示全容量E全（容）= E全（重）（1-P）濕視=4.5（1-0.5）0.8=1.8mmol/ml(濕)=1800mol/m3(濕) （2）工作交換容量E工工作交換容量E工取交換容量E全的60%即 E工=0.6E全=0.61800=

32、1080（mol/m3）（3）一個工作周期應(yīng)除去的硬度值 E=QTH0=6 10 10=600（mol）（4）所需樹脂的容積 W=0.56（m3）3.2中段3.2.1精濾水在進入反滲透或電滲析前必須經(jīng)過微孔過濾器，即精濾，又稱保安過濾器，一般采用孔徑1-20m的濾芯，目前最常用的事5m過濾器。PE燒結(jié)管過濾器計算。（1）已知：某反滲透器為6m3/h。試計算和選用精密過濾器。（2）設(shè)計計算：選用內(nèi)徑10，外徑20的PE燒結(jié)管，每根長1m，正常通量為0.2m3/(hm)則工需燒結(jié)管：n=6/0.2=30（根）選用100聚丙烯硬塑料管式壓力容器30根燒結(jié)管安裝在內(nèi)，承壓力0.5MPa，當過濾器阻力大

33、于0.05MPa時可對PE管進行酸洗或更換。3.2.2 RO反滲透（1）反滲透組件：產(chǎn)水能力6m3/h，總脫鹽率98，水回收率75.考慮本項目的水質(zhì)特點、設(shè)備的節(jié)能、運行壓力、膜的透過率、膜的脫鹽率、出水含鹽率等因素，反滲透組件選擇美國海德能公司ESPAL-4040型卷式膜，共12只，3-2-1排列。裝置上設(shè)流量計、電導(dǎo)儀、壓力表、高低壓開關(guān)。（2）有關(guān)膜組件參數(shù)表3-2不同膜元件規(guī)格所具有的膜表面積不同膜元件規(guī)格所具有的膜表面積膜元件類型膜表面積/ft2膜元件類型膜表面積/ft2440(長)80840(長)325460(長)120860(長)525（3）RO高壓泵：高壓泵的作用是為反滲透本體

34、裝置提供足夠的進水壓力，保證反滲透膜的正常運行。選用CDLF16-6型立式多級離心泵，流量Q=6m3/h，揚程為160m（4）RO清洗系統(tǒng)：清洗水箱、水泵：水箱為PE-200L一只，水泵為離心泵CHL4-40臥式不銹鋼泵，Q=4m3/h，揚程H=30m。表3-3美國海德能公司反滲透膜元件的設(shè)計導(dǎo)則美國海德能公司反滲透膜元件的設(shè)計導(dǎo)則不同水源的透水量及其變化水源SDI透水量/gal/(ft2d)每年透水量下降%地表水248147.39.9井水214184.47.3RO滲透水120302.34.4每年透鹽率的增加量膜類型透鹽率每年增加量CA膜1733超低壓復(fù)合膜317復(fù)合膜317海水膜317每個壓

35、力容器組建的最大給水流量和最小濃水流量膜元件直徑最大給水流量/（m3/h）最小濃水流量/(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)濃水中難溶鹽過飽和度極限值難溶鹽過飽和度/%CaSO4230SrSO4800BaSO46000SiO2100LSISDSI極限值不加阻垢劑時濃水中LSISDSI值-0.2加SHMP時濃水中中LSISDSI值0.5加有機阻垢劑是濃水中LSISDSI值1.8選用8 40ESPAL,3.3終端3.3.1紫外線殺菌在純凈水和礦泉水生產(chǎn)

36、中當采用紫外線殺菌消毒時，可直接根據(jù)水量選擇殺菌器，下表為北京華意適高商貿(mào)有限責任公司經(jīng)銷的加拿大產(chǎn)紫外線殺菌器的技術(shù)參數(shù)供參考。表3-4紫外線殺菌器的技術(shù)參數(shù)紫外線殺菌器的技術(shù)參數(shù)型號產(chǎn)水流量/(m3/h)燈管功率/W總長/mm進出口尺寸S-61.36297003/4S-81.82327751S-122.72399051S-153.40409301S-204.545012251S-255.68809301S-4510.22120122523.3.2臭氧殺菌在純凈水與礦泉水中臭氧濃度達0.32mg/L時，在0.51min內(nèi)就可以致死細菌。在設(shè)計中需合理掌握四個因素，即Q（流量）、A（接觸面積）

37、、V（流速）和t（時間）。一般可采用噴射器混合或鈦板空氣，利用純凈水箱進行接觸殺菌。純凈水箱容積一般按1h以上的生產(chǎn)水量設(shè)計，就能滿足A、v、t三個因素的要求。純凈水臭氧殺菌裝置選擇計算。（1）已知：某純凈水廠，產(chǎn)水量為6m3/h，試設(shè)計殺菌裝置，（2）設(shè)計計算：采用臭氧殺菌，利用引射器（射流器）將臭氧混合并引入純凈水箱。臭氧投加量按q=1mg/L，則需臭氧量為Q03=Q q=16=6（g/h）。選用廣州佳環(huán)電器科技有限公司YT-015臭氧發(fā)生器一套，該型號臭氧發(fā)生器技術(shù)參數(shù)為：O3 產(chǎn)量10g/h，整機功率680W。3.3.3終端水箱純凈水和礦泉水終端水箱，一般采用食品級不銹鋼水箱，利用臭氧

38、消毒時不可使用塑料水箱。水箱容積按水處理生產(chǎn)水量與灌裝線水量調(diào)節(jié)容量設(shè)計，一般按生產(chǎn)水量的11.5h水量設(shè)計。3.3.4洗瓶灌裝設(shè)備純凈水和礦泉水終端水箱，可按生產(chǎn)水量和用戶要求直接選用灌裝機。純凈水洗瓶灌裝設(shè)備選擇計算。（1）已知：純凈水生產(chǎn)水量6m3/h，試選擇5gal桶的灌裝線，（2）設(shè)計計算據(jù)1gal=3.785L，5gal=53.785L=18.925L考慮洗瓶等耗水量，按每桶20L設(shè)計，則6000/20=300（桶/h）選用山東川一水處理設(shè)備有限公司生產(chǎn)的桶裝全自動灌裝機300桶/h一臺。3.3.5工藝參數(shù)一覽表表3-5工藝參數(shù)一覽表序號項目數(shù)值單位備注1原水箱2（1490mm19

39、00mm）個2砂濾器罐體直徑490mm3砂濾器水帽數(shù)10個4活性炭過濾器罐體直徑360mm5活性炭過濾器水帽數(shù)5個6軟水器填料0.56m27燒結(jié)管30根8反滲透膜8 40ESPAL型號9臭氧量6g/h4 實驗室平面布置圖4.1水處理車間布置的內(nèi)容與要求（1）吹處理車間布置的內(nèi)容 吹處理車間一般安裝有預(yù)處理、中段處理、終端處理及灌裝等設(shè)備，及其附屬設(shè)施，包括水泵、清洗、控制化驗等設(shè)備儀器。 凈水車間設(shè)有給水、排水、電路等管線和溝槽。 凈水車間應(yīng)有通風、采光、取暖、空氣凈化、殺菌等設(shè)施。 凈水車間應(yīng)有清洗液、工業(yè)鹽以及純凈水桶和成品水的移動和暫存空間。 凈水車間必須設(shè)有工作人員更衣、清洗、消毒的空

40、間和設(shè)施。（2）布置原則 水處理設(shè)備布置盡量按工藝流程一字形成或L形排列，便于管理和減少占用空間。 操作閥門，控制儀表盡量集中，并面向外側(cè)，以便操作。 給水及工藝管線按工藝流程走向排列力求管線短，附件少，避免迂回。管線布置不得影響設(shè)備的起吊、檢修。 地面上要設(shè)排水溝，排水溝要充分考慮最大排水量的情況，考慮清洗房面、地面的排水量。 所有表面、地面、墻面、天花板都應(yīng)可以用水沖洗，地面還應(yīng)有防酸作用，最好使用環(huán)氧樹脂材料，如用瓷磚應(yīng)用防酸材料接縫。 四壁應(yīng)設(shè)紫外線殺菌燈管，并要求能照到每個角落以防止霉菌生長。 車間內(nèi)要有值班檢修通道和空間，如設(shè)備離墻應(yīng)不小于500mm的空間。 配電盤應(yīng)與水處理設(shè)備保

41、持設(shè)當距離，或布置在單獨的房間，就地控制盤應(yīng)有防水措施，燈具要防水、廠房上方的吊燈必須設(shè)有防爆裝置，以免玻璃碎了直接掉在生長線上。 車間設(shè)有可供小型汽車出入的大門，主巡回通道凈距一般不小于2m，相鄰兩臺設(shè)備凈距不宜小于0.4m。 灌裝線設(shè)備要有較大的操作空間，出入桶口要有桶瓶流轉(zhuǎn)的空間，且出桶口盡量離大門或暫存處近些，以便外運。4.2水處理車間布置示例B廠水處理車間布置L形見附錄D中國礦業(yè)大學銀川學院畢業(yè)設(shè)計5設(shè)備安全操作、維護及保養(yǎng)5.1 設(shè)備操作5.1.1 開機準備系統(tǒng)放氣(1)開總進水閥，砂濾器排氣閥及上進水閥，并打開增壓泵，當有水從砂濾器排氣閥溢出時，說明介質(zhì)過濾器已完成排氣，這時，打

42、開砂濾器出水閥，關(guān)閉排氣閥。(2)打開活性碳過濾器排氣閥和進水閥，當有水從排氣閥溢出時，即打開碳濾器出水閥，并關(guān)閉排氣閥。(3) 開高壓泵排氣閥排氣，完成各級放氣工作后，設(shè)備即可進入工作狀態(tài)。5.1.2生產(chǎn)操作先打開總電源開關(guān)。依據(jù)預(yù)處理操作,打開閥,觀察原水流量及壓力，如果流量及壓力不能滿足要求，再打開增壓泵，調(diào)節(jié)原水流量，使流量在6T/h左右，待水多介質(zhì)過濾器排污閥流出時,打開高壓泵前后閥門和濃水閥、淡水閥,此時打開高壓泵開關(guān)，調(diào)節(jié)濃水閥門，使高壓泵壓力保持在0.81MPa,淡水流量在4.5T/h。統(tǒng)計淡水流量與濃水流量,使其總和與總進水量保持平衡。淡水流入淡水箱,濃水則排放出去,由主機出

43、來的水已滿足飲用純水標準,一級出水電導(dǎo)率在10s/cm左右.一級出水經(jīng)二級膜后，再經(jīng)紫外殺菌器和臭氧發(fā)生器殺菌后罐裝飲用。5.1.3停機（1）正常停機關(guān)閉增壓泵；關(guān)掉砂濾器進水閥；關(guān)原水閥；關(guān)總進水閥和總電源。（2）非正常停機：如遇緊急情況，例如突然停電、停水或突遇一些無法估計的事件發(fā)生，首先關(guān)總電源。原水泵，然后再關(guān)所有閥門和水源。5.2安全常識5.2.1設(shè)備介質(zhì)特性石英砂的機械強度大，相對密度為2.65左右，穩(wěn)定性好。活性炭的內(nèi)表面積大，吸附能力強，水處理效果好。5.2.2系統(tǒng)運行安全要點（1）設(shè)備在第一次使用時必須在砂濾、碳濾、鵝卵石過濾器沖洗后，才能正式生產(chǎn)。（2）在開機前,要確保本系

44、統(tǒng)和其他設(shè)備都接通，并進入準運狀態(tài)。（3）設(shè)備運行過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察設(shè)備是否運行正常，發(fā)現(xiàn)問題或出現(xiàn)故障時立即關(guān)機，及時維修。（4）在操作時，應(yīng)先打開閥門，然后打開泵，以免損壞泵。 工作結(jié)束時，應(yīng)先關(guān)閉泵，然后關(guān)閉相應(yīng)閥門，確保泵不出故障。（5）操作人員必須嚴格按操作步驟進行操作。（6）系統(tǒng)在日常運行過程中，用戶每天應(yīng)根據(jù)運行記錄表作必要的運行記錄，以作為我公司日后對系統(tǒng)維護及維修的依據(jù)。（7）設(shè)備在規(guī)定時間內(nèi)須對各部件進行維護，包括濾芯的更換，樹脂的再生，反滲透的清洗等操作。（8）反滲透設(shè)備不可長期停機。 若短期停機，介質(zhì)過濾器等預(yù)處理系統(tǒng)每天應(yīng)進行沖洗，并關(guān)掉所有閥門，保持有水狀態(tài)。若停機

45、較長，應(yīng)向膜內(nèi)灌注專用溶液，防止細菌侵入。（9）必須保證混床中有一定的水墊層，以保證樹脂的使用壽命。（10）常用備件更換周期 濾芯約1個月更換一次； 活性碳處理水量是其體積約6000倍時需更換一次； 反滲透膜自動清洗周期：每運行6小時沖洗一次；化學藥劑清洗，產(chǎn)水3個月到半年清洗一次； 備注：因無法控制操作人員的操作方法、原水性能、產(chǎn)品水量，上述提供的設(shè)備維護周期僅供參考，詳細情況應(yīng)根據(jù)各部件污染狀況而定。5.3設(shè)備維護及保養(yǎng)為了保證本裝置的使用效果以及利益，給予必須的維護及保養(yǎng)。（1）砂濾器應(yīng)經(jīng)常進行反沖洗，可安排在班前或班后，反沖洗水流量較大，但切記以不把濾料沖掉為度。（2）若砂濾器反沖洗完

46、，出水指標仍不能達到要求時,則應(yīng)對活性碳過濾器進行反沖洗,但應(yīng)使反沖洗水流由小到大以不將碳粒沖走。（3）酸、堿箱的使用和維護本系統(tǒng)設(shè)有酸、堿箱，其主要作用是再生時用，材料為PVC，亦可為其它材料，為保持清潔，應(yīng)定期進行清洗,在再生配液時,必須先將水箱清洗干凈.再生結(jié)束須將水箱中剩余酸堿排凈，以備下次使用。（4）砂濾器、炭濾器反沖洗 關(guān)閉進水閥，打開下排水閥，使水降到視鏡位置，關(guān)掉下排水閥，此時，打開壓縮空氣進口閥及排氣閥，將壓縮空氣從底部送入，松動濾層3-5分鐘，氣體從排氣閥排出。 緩慢的打開反沖洗進水閥，水從底部進入筒體，當水從排氣閥溢出時，關(guān)掉排氣閥，打開上排閥，水即排放掉，流量逐漸增加，

47、最后保持一定的反洗強度，使濾層膨脹10%左右。保持2-3分鐘，關(guān)閉壓縮空氣進口閥，并加大反洗流量，使濾層膨脹40%左右，保持1-2分鐘，然后關(guān)閉反洗進水閥及上排閥。但應(yīng)注意的是，反洗是不應(yīng)有跑砂現(xiàn)象，若遇到反冼時間超過規(guī)定時間，而出水仍然不清的異?，F(xiàn)象時，應(yīng)檢修設(shè)備，而不應(yīng)盡量加大反洗速度，以免損壞設(shè)備。 反沖洗完成后，一般還要進行不少于十分鐘的正洗。正洗時，打開進水閥及正洗排水閥，水由上住下沖洗，正洗流速6米/時，至出水透明時，即關(guān)閉排水閥，打開出水閥，投入正常運行。（碳濾器反沖與其相似）（5）洗膜隨著運轉(zhuǎn)時間增加，膜表面將附著沉淀物，影響出水量，導(dǎo)致脫鹽率明顯降低，電導(dǎo)率偏高，產(chǎn)水量逐漸下

48、降等癥狀時，必須進行清洗反滲透膜元件。一般是膜運行3個月左右，為保持水質(zhì)，必須進行洗膜了，當電導(dǎo)率上升10%時，產(chǎn)水量下降10%時，膜就要清洗了。一般情況下，膜正常運行2年后，性能下降，不能符合使用要求，必須進行更換。冼反滲透膜組件：a清洗液的配制：采用純水配制，在酸箱中加入一定的純水，加入檸檬酸調(diào)節(jié)PH值，使其PH值在2左右。b關(guān)閉高壓泵進口閥門，打開出口閥門，先打開高壓泵開關(guān)，調(diào)節(jié)濃水閥門，使其壓力保證在4-12Kg之間，并進行適當?shù)恼{(diào)整，使洗膜后的溶液一部分經(jīng)濃水閥門排放出去，另一部分經(jīng)閥門回流至清洗箱中循環(huán)使用，以達到節(jié)省清洗液的目的。（在進行清洗過程中，應(yīng)適時地對清洗液進行PH值的測

49、量，并進行調(diào)整，保證PH值維持在2左右，以確保清洗的效果）。洗膜后應(yīng)進行沖洗。系統(tǒng)恢復(fù)至正常開機狀態(tài)，用純水沖洗反滲透系統(tǒng)，沖洗膜的水經(jīng)濃水閥門全部排放出去，應(yīng)反復(fù)沖洗，保證化學清洗液全部被排出，直至出水澄清，水的PH值達到中性。洗膜時的注意事項a 配制清洗溶液：一般使用反滲透產(chǎn)品水（至少是軟化水），配制成專用溶液，并調(diào)節(jié)至所需溫度：3040。b 反滲透進水入口處最大壓力為60pa；單只膜元件最大壓降1015pa；以防止膜卷突出，將置換出的水排入下水道。c 將最初2%已污染的化學清洗溶液排入下水道。d 低流量循環(huán)循環(huán)時間約為515分鐘，每根壓力容器流量為11.4升/分鐘,盡量減少沖洗下來的污染物對進水管的阻塞。 e 中等流量的循環(huán)：循環(huán)時間約為515分鐘，每根壓力容器為22.7升/分鐘。f 大流量循環(huán)循環(huán)時間3060分鐘，每根