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天津工业大学环境工程课程设计题目:脱盐水站设计姓名学院专业指导教师职称2014年10月24日目录第一章脱盐水站设计任务和要求概述••••••••••••••••••••••••••••••••11.1编制依据•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11.2技术规范和要求•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11.3案例介绍•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21.4深井水水质指标•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21.5水质分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••3第二章脱盐技术工艺比选及分析••••••••••••••••••••••••••••••••42.1电渗析法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42.2蒸馏法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42.3离子交换法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42.4反渗透法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52.5简单工艺流程图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••52.6工艺介绍••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6第三章设计计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••83.1取水设备有关计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••83.2预处理设备有关计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••83.3反渗透装置设计有关计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••83.4反渗透清洗装置有关计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9第四章设计图纸•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••114.1脱盐水站水量平衡设计图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11参考文献••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12附件1脱盐水站工艺管道仪表流程图••••••••••••••••••••••••••••••12附件2脱盐水站平面设置图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12附件3脱盐水站设备清单•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12谢辞•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12天津工业大学环境工程课程设计11第一章脱盐水站设计任务和要求1.1编制依据表1-11.2技术规范和要求1.2.1设计原则根据脱盐水站的产水水量和产水水质的要求，本着工艺设备先进、可靠、最大限度地提高系统的性能价格比的原则进行设计。1.2.2标准和规范表1-2国家法律法规序号相关法律法规备注1《中华人民共和国合同法》2《中华人民共和国建筑法》3其他相关法律表1-3工程规范及标准1.3案例介绍某国际花卉养殖基地主要养殖国际名贵花卉，其市场主要分布在东南亚，日本以及韩国，所养花卉比较娇贵，每天需要用超纯水配置营养液进行浇灌，要求超纯水中的电导率不大于10μs/cm，硼不得大于1mg/l，该养殖场每天需要超纯水150m3/h，原水为地下井水。1.4深井水水质指标表1-4深井水水质指标分析项目指标分析项目指标阳离子K+0.6mg/lPH8.21Na+221.3mg/lSiO215.9mg/lCa2+13.5mg/l总矿化度830.7mg/lMg2+5.5mg/l固形物605mg/l序号123项目工程名称建设规模质量标准内容脱盐水站设计2400m2合格序号名称备注1《给排水手册》2《东丽膜产品技术手册》天津工业大学环境工程课程设计22NH4+0.05mg/l总硬度56.1mg/l总计240.9mg/l永久硬度0阴离子Cl-86.9mg/l暂时硬度56.1mg/lSO42-35.5mg/l负硬度314.2mg/lHCO3-451.5mg/l总碱度370.3mg/lCO32-0.0mg/l总酸度2.5mg/lNO-30.74mg/l游离CO22.2mg/l总计573.9mg/lCODMn1.19mg/lFe2+色度5度Fe3+浊度1NTUAl0.01mg/l肉眼可见物无Zn0.02mg/l嗅、味无Cu0.02mg/lHg0.0001mg/lMn0.07mg/lTCr0.002mg/lTFe0.03mg/lCr6+0.004mg/lLi0.01mg/lAs0.008mg/lSr0.17mg/lPb0.005mg/lBa0.061mg/lCd0.001mg/lNi0.01mg/lCN-0.001mg/lNO-20.002mg/l酚0.002mg/lF-5.58mg/lI-0.05mg/lBr-0.1mg/lPO43-0.47mg/lH3BO32.01mg/lAg0.005mg/lCoMoSe0.001mg/lH2SiO320.7mg/l1.5水质分析由表1-1可知原水COD较低，总硬度较低，总碱度较低，浊度色度较低，水质天津工业大学环境工程课程设计33较为良好。第二章脱盐技术工艺比选及分析2.1脱盐概述脱盐简单地说就是去除水中的阴阳离子。脱盐的方法有电渗析、蒸馏、离子交换、反渗透等。下面将介绍对比几种方法，以确定我们所要选的工艺。2.2电渗析法2.2.1简单介绍电渗析过程是电解质离子透过选择性离子交换膜从溶液中部分分离子,如水中的硅、硼以及有机粒子等。由于电渗析对水中电解质的去除是靠外加电场来完成的，所以电解质浓度越高，电流密度就越大，淡化一吨水的成本就越高。从节能的角度考虑，采用电渗析法有一个较为适宜的浓度范围。电渗析技术最大的市场是苦咸水淡化。2.2.2工艺优点出水量大、脱盐率高、维修费用低；小型电渗析装置投资少、见效快、易操作、适应范围广。2.2.3工艺缺点不能去除不带电荷的粒子，且其经济效果随原水样中含盐量的增加而显著降低。对水质要求较严格、需对原水进行预处理，耗电量大。2.3蒸馏法2.3.1简单介绍蒸馏法包括多效蒸发、多级闪蒸和压汽蒸馏。蒸馏法得到的产品水一般水质较高，蒸馏法的突出特点是它可以利用低位余热，尤其是多级闪蒸。蒸馏法是最早采用的脱盐技术，由于它是一个相变过程，所以能耗较高。但随着技术的进步，天津工业大学环境工程课程设计44蒸馏法脱盐的成本在逐渐降低。2.3.2工艺优点包括多效蒸发、多级闪蒸和压汽蒸馏。其中多级闪蒸技术最为成熟，整体性好，运行安全性高，结构简单，适合于大型和超大型淡化装置。2.3.3工艺缺点能耗较高；设备的操作弹性小，是设计值的80％～110％，不适应于造水量要求可变的场合；其工程投资高，为反渗透法的2倍。2.4离子交换法2.4.1简单介绍离子交换法是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。2.4.2工艺优点可以选择性除去阳离子或阴离子，或者选择同时除去阳离子和阴离子，设备投资小。更换树脂的费用也稍低2.4.3工艺缺点需要经常做树脂的再生，化料使用量大，同时带来再生废水的处理问题。2.5反渗透法2.5.1简单介绍反渗透过程是在一定的压力下溶液中的溶剂透过半透膜的过程。在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，能耗较低。反渗透法的去除范围广泛，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机物杂质。具有较高的除盐率和水的回收率。反渗透是发展最迅速的膜分离技术，利用反渗透技术脱盐的经济型正日益明显。2.5.2工艺优点对水体中有机物和无机物的去除能力比较强；无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广，自动化程度高，出水质量好、更为经济2.5.3工艺缺点RO膜易于污染和结垢，需要用化学品进行清洗，这些化学品的存在可能造成回收水有毒，对预处理要求较高。2.6简单工艺流程图天津工业大学环境工程课程设计55根据以上分析设定初步流程为：原水预处理+反渗透工艺图2-1为简易的脱盐水站工艺流程图2-1脱盐水站工艺流程图2.7工艺介绍2.7.1取水系统由于原水为深井水，采用低压泵抽取。2.7.2预处理系统预处理部分由多介质过滤器、活性炭过滤器，保安过滤器、水箱、自动投药设备及滤器反冲洗设备组成。多介质过滤器：多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，天津工业大学环境工程课程设计66纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。过滤介质为双层滤料。分别为无烟煤和石英砂。上层为无烟煤，下层为石英砂。活性炭过滤器：吸附过滤器缸体采用水力模拟长径设计，并采用粒径合理，比表面积大于1000㎡/g的高效活性碳，使其既有上层特效过滤又有下层高效吸附等功能，大大提高产水净化程度和碳的使用寿命。经活性碳吸附过滤器处理后水质余氯含量：≤0.1PPM。活性碳对水体中异味、有机物、胶体、铁及余氯等性能卓著；活性碳对于降低水体的浊度、色度，净化水质，减少对后续系统的污染等也有很好的作用。水箱：暂时的储水容器，进水箱前投加杀菌剂DBNPA（2,2-二溴-3-氰基丙酰胺），除去水箱及在进入反渗透装置前滋生的细菌、微生物，减小对膜的污染。保安过滤器：精密过滤器又称保安过滤器，一般设置在压力容器之前，其作用为阻挡大于5µm颗粒杂质进入反渗透系统，来满足后续工序对进水的要求；有时也设置在整个水处理系统的末端，防止细小微粒进入成品水。自动投药设备：浓水在进入保安过滤器之前加入阻垢剂与还原剂NaHSO3，调节透系统进水为酸性,从而保护高压泵和反渗透膜。反冲洗设备：操作时，水流经底部排水系统反向通过滤池，以冲洗掉滤料中的堵塞物质，并减少产生水头损失的因素。2.7.3反渗透系统：反渗透系统由低压泵、高压泵、二级反渗透装置、纯水箱及反冲洗装置组成。RO清洗装置包括清洗箱、保安过滤器和清洗泵等，阀门的开启状态可反馈到监控计算机。监控计算机根据累计的运行流量决定反洗时间，一台反洗时另一台工作，保证不问断供水。第三章设计计算3.1取水设备有关计算：低压泵：按双介质过滤器和活性炭过滤器操作压力均为0.2MPa，则扬程H=2*0.2*102=40.8m，取40m3.2预处理设备计算：多介质过滤器：V=Q/u=210/15=14m3，r=(14/3.14)1/2≈2.5m，Φ=5m滤器反洗泵：反洗10min，反洗强度q=12L