2t/h单级反渗透设备

设计方案

项目名称：2t/h单级反渗透设备           

设计单位：*****水处理设备有限公司

联系人：                               

设计日期：2016年12月

目   录

1项目概况

1.1进水状况

1.2出水情况

2设计依据和指思想

2.1 设计依据

2.2 设计指导思想

3工艺概述

4主要设备性能描述

4.1预处理系统

4.1.1原水箱

4.1.2原水增压泵

4.1.3石英砂过滤器

4.1.4活性炭过滤器

4.1.5阻垢剂投加系统

4.2反渗透系统

4.2.1反渗透膜概述

4.2.2保安过滤器

4.2.3高压泵

4.2.4反渗透膜

4.2.5电导率仪

4.2.6流量计

4.2.7 压力表

4.2.8进水电磁阀

4.2.9冲洗电磁阀

4.2.10压力保护装置

4.2.11膜的清洗系统

4.3其他配套装置

4.3.1纯水箱

4.3.2臭氧发生器

4.3.3管件、管阀

4.3.4机架

4.3.5控制系统

5设备配置清单

1项目概况

1.1进水状况

   水源：市政自来水或达到市政自来水水质的水源。

   进水流量：4.0 m³/h

1.2出水情况

   标准产水量：2.0 m³/h（25℃）

   出水水质：达到国家《饮用净水水质标准》（CJ94-2005）的标准。

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

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，以达到生活饮用水水质标准的地下水做为原水水源而编制的。

根据贵方的要求，本系统采用“预处理+单级反渗透”水处理工艺，该方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足要求，并已在多项类似工程中得到应用及检验。

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：

4主要设备性能描述

4.1预处理系统

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。

本方案针对市政自来水水质状况依次设计了“原水箱+原水泵+石英砂过滤器+活性炭过滤器+阻垢剂添加”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

用水贮存原水，对后续用水量起到缓解的作用。建议容积：3000 L(此项由用户自备)。

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： 型号：CHL4-40

数量：1台

流量：4m³/h

                      扬程：30m

功率：0.75kw

4.1.3石英砂过滤器

内装精选酸洗石英砂。当水从上流经滤层时，水中部分的固体悬浮物质进入上层滤料形成小孔眼，受到机械阻留作用被滤料的表面层所截流。同时，这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥作用，就好象在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤水中的悬浮物质，这种过滤作用不仅滤层表面有，而当水进入中间滤层也有这种截留作用，此外，由于滤料彼此之间紧密地排列，水中的悬浮物颗粒流经滤料中那些弯弯曲曲的孔道时，就有更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触，于是，水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与凝絮体相互粘附，使水进一步得到净化。过滤器通过定期反洗可实现再生。过滤器通过定期反洗可实现再生。过滤器通过润新手动多路阀进行转换位置实现运行-反洗-正洗。

选型如下：处理水量：4m³/h

滤桶：Ф500×H1800mm

罐体材质：玻璃钢

滤料：酸洗砂  250KG

附件：手动多路球阀、上、下布水器等

4.1.4活性炭过滤器

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SDI<5，TOC<2.0ppm。过滤器通过定期反洗可实现再生。过滤器通过润新手动多路阀进行转换位置实现运行-反洗-正洗。

选型如下：

处理水量：4m³/h

滤桶：Ф500×H1800mm

罐体材质：玻璃钢

滤料：优质果壳炭 100KG

附件：手动多路球阀、上、下布水器等

4.1.5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。

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 ：DFD-02-07-L

        流量：2L/h

        功率：30w

加药箱：100L，配液位开关

材质：PE

4.2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5μm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***公司CPA2-4040膜元件共8支，分别装在四支压力容器内，以1：1方式排列。高压泵采用304L不锈钢材质，膜壳采用不锈钢钢膜壳，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；装置配置合理运行可靠。

制水能力：2m³/h

脱盐率：≥98%(三年内)

总回收率：50%，

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分子由高浓度侧向低浓度侧进行逆向渗透。

（1）反渗透膜过滤属于横流过滤的范畴

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：

ü  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；

ü  水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；

ü  不用大量的化学药剂和酸碱再生处理；

ü  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；

ü  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；

ü  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；

ü  设备占地面积少，需要的空间也小；

ü  运行维护和设备维修工作量极少。

4.2.2保安过滤器

原水中可能含有前处理流失的滤料或经砂滤滤器未过滤除掉的大于5μm的污染物颗粒，为除去此类污染物质，本系统设计了保安精滤器。

数量：1台，

型号：HDF-5-20，本体

设计出力： 4m³/h，

滤芯材质：PPF  熔喷树脂纤维,

滤芯孔径：5μm

滤芯尺寸：20″  

滤芯数量：5支

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。本系统反渗透入口设有1台不锈钢立式多级高压泵，电机功率1.5kw。

数量：1台，

型号：CDL4-16

流量： 4m³/h

扬程： 129m

电机功率：3Kw

材质：SUS304不锈钢

4.2.4反渗透膜

反渗透膜采用***公司生产的CPA2-4040聚酰胺复合膜，单根膜脱盐率为99.3%。本套反渗透采用一级二段设计，采用4支压力容器，成1：1排列，每支压力容器内装2支膜，共用8支膜。

数量：8支

型号：CPA2-4040

单支回收率：15%

材质：TFC  芳香族聚酰胺

产地： ***公司　

反渗透膜壳采用不锈钢压力容器，一壳二芯，共4支，采用1：1排列。

数量：4支

型号：ESP2-4040（一壳二芯）

4.2.5电导率仪 

可实现水质在线电导率显示。对系统调试、运行及维护提供有效数据。

      数量：1只

      型号：CM-230

4.2.6流量计

系统通过流量指示计来监测产水/浓水的流量，为调整系统正常运行提供参考依据，该部件选用国产面板式流量计及其配套部件。

数量：2只

型号：LZM-25Z

量程：2—20 GPM

材质：有机玻璃

4.2.7压力表

本单元中装置压力表，置于原水泵后、保安过滤器前、膜组件进口处、浓水排放处，分别用于监测膜组件的进水压力、段间压力及浓缩水压力，为调整逆渗透系统正常运行及设备调试提供信息。

数量：4块，

量程：0—1Mpa, 2块

      0—3Mpa, 2块

材质：不锈钢充油，

4.2.8进水电磁阀

   该阀在RO主机的进水管道上，当系统开机时，先于系统高压泵开启。当主机停止运行时，进水电磁阀会自动关闭。

         数量：1只，

可承载压力：0.1---16bar,

线圈电压：220V

阀体材质：铜

弹簧材质：不锈钢

4.2.9冲洗电磁阀

该阀与浓水调节阀并联于RO主机的浓水管道上，当系统开机时，先于系统高压泵开启，可以对反渗透膜进行低压冲洗，当增压泵转速达到额定值后，电磁阀缓慢关闭，使作用于RO膜上的水压缓慢上升，保证RO膜不受压力突变损害。

数量：1只，

可承载压力：0.1---16bar

线圈电压：220V DC

阀体材质：铜

弹簧材质：不锈钢

4.2.10压力保护装置

 压力保护装置的功能是在逆渗透系统供水水压低于设定值及进入膜组件的水压高于设定值时发出报警信号，使系统停机。当压力恢复到设定值时，发出启动信号，系统自动开机运行。

低压保护器：AKY-106

高压保护器：AKY-120

数量：      各1只

产地：      国产

4.2.11膜的清洗系统

即使RO给水的预处理以及RO系统本身的设计及运行均符合要求，膜仍然会受污染，如果进水条件好且系统运行合理，一般半年至一年才清洗一次。一般出现以下情况，应进行清洗：

①    产水量降低10-15%

②    压降增高10-15%

③    产品水水质降低10-15%，脱盐率降低10-15%

其他异常现象，经过分析需要清洗。清洗应该设置专门的清洗系统，系统包括：清洗水箱、清洗泵、5µm过滤器。

        清洗水箱：500L,PE

清洗泵：CHL4-40

数量：1台

流量：4m³/h

       功率：0.75kw

清洗保安过滤器：数量：1台，

型号：HDF-5-20，本体

滤芯：5μm 20″，PPF ，5支

4.3其他配套装置

4.3.1纯水箱

用于贮存纯水。

容积：2000L

材质：不锈钢（带液位开关）

4.3.2臭氧发生器

采用臭氧发生器加入臭氧杀菌工艺。臭氧具有不稳定性和强氧化性，具有四大功能：灭菌、氧化、脱色、除味。杀菌具有广谱、高效的特点。同时臭氧溶于水后稳定性较差，极易还原成氧气，氧气溶水后，形成富氧水，保证了水的新鲜甘甜，提高了水的活性。

型号：SJ-4g

数量：1台

4.3.3管件、管阀

台湾产UPVC管件。

4.3.4机架

数量：1只，SS304不锈钢材质

4.3.5控制系统

本系统根据高压、低压、液位、复位、开关等输入信号的变化改变进水阀、高压泵、冲洗阀等执行元件相对应的输出信号，达到自动控制一个标准的RO系统，实现高/低压保护、液位控制、开机/满水/累积自动冲洗等功能。

5设备配置清单