净水纯水方案设计培训讲义

1净水、纯水方案设计2设计条件反渗透设计EDI设计目录3设计条件4设计条件水量注意甲方所需的产水水量原水水质主要水质指标理化指标：pH值、碱度、硬度、色度、浊度、电导率(总溶解性固体)、SiO25设计条件阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Mn2+、NH4+、Ba2+、Sr2+阴离子：CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、F-说明：如果原水水质较差、存在污染还需要注意原水中的CODCr、BOD5、细菌总数、大肠菌群数等相关生化指标。6设计条件碱度水中碳酸根、碳酸氢根、CO2含量直接影响出水电导率以及二级反渗透系统的二级进水加碱量水温对于反渗透系统温度越高，出水含盐量越高，压力越低7设计条件出水水质饮用净水CJ94-1999：TDS＜500mg/L瓶装饮用水：电导率＜10μs/cm制药用纯水：电导率＜2μs/cm工业用脱盐水：电导率＜5μs/cm8设计条件说明：以上数值为国家标准或行业内公认数值，需根据甲方要求最终确定其系统产水水质指标。9设计条件根据出水要求选择工艺一级反渗透工艺，电导率可达到10~20μs/cm本工艺可用于饮用净水的生产或出水水质要求不高的工业用净水的生产二级反渗透工艺，电导率可达到1~2μs/cm本工艺可用于瓶装饮用水、工业用脱盐水(水质要求小于5μs/cm者)、医药用纯水的生产10设计条件二级反渗透+EDI工艺，出水电阻率最高可达到15MΩ·cm（仅指进口产品）本工艺可用于出水电阻率要求达到15MΩ·cm的电子、医药等行业反渗透+二级混床或二级反渗透+EDI，出水电阻率最高可达到18MΩ·cm本工艺可用于出水电阻率要求达到18MΩ·cm的电子、医药等行业11设计条件工艺选择，一方面根据出水水质要求，另一方面根据原水水质的具体情况而定12反渗透系统13一级反渗透系统流程原水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器净水泵一级反渗透保安过滤器用水点高压泵净水箱絮凝剂阻垢剂14二级反渗透系统流程原水箱原水泵多介质过滤器活性炭过滤器高压泵一级反渗透保安过滤器二级反渗透终端过滤器高压泵纯水泵纯水箱紫外线杀菌用水点pH调节絮凝剂阻垢剂15二级反渗透系统流程说明：此为二级反渗透系统用于医药纯水制备的典型流程，用于工业脱盐水制备可以考虑不使用后段的杀菌、过滤等步骤。16膜的排列——级与段级：经过高压泵加压为一级，增加级数可以提高出水水质段：相同排列方式、位置、工作状态的膜组件为一段增加段数可以提高回收率，流道长度↑→回收率↑反渗透系统17反渗透系统一级一段18反渗透系统一级多段19二级反渗透系统20海德能公司反渗透膜常用型号ESPA2-4040膜型号膜元件直径4英寸膜元件长度40英寸1英寸=25.4mm说明：此为海德能公司反渗透膜型号，其8寸膜经常省略后半部“-8040”字样。反渗透系统21海德能公司常用的反渗透膜ESPA：超低压膜元件CAP：低压膜元件SWC：海水淡化膜元件LFC2：低污染膜元件，多用于二级反渗透的第二级（制药行业用纯化水）反渗透系统22科氏公司反渗透膜常用型号TFC8832HR-575膜型号高脱盐率反渗透膜有效膜面积说明：此为科氏公司反渗透膜型号，其有效膜面积为575ft2的反渗透膜比较特殊为1.5m长，其他公司以及科氏公司的其它反渗透膜均为1m长。反渗透系统23科氏公司常用的反渗透膜HR：高脱盐率反渗透膜ULP：超低压反渗透膜SS：海水淡化反渗透膜FR：抗污染反渗透膜反渗透系统24陶氏公司反渗透膜常用型号BW30(LE)-400膜型号FT30系列膜片低压有效膜面积说明：此为陶氏公司反渗透膜型号，其4寸膜的命名用“4040”字样代替有效膜面积。反渗透系统25陶氏公司常用的反渗透膜TW：自来水元件BW：苦咸水元件SW：海水膜元件FR：抗污染膜元件反渗透系统26反渗透系统反渗透膜设计产水量3m3/h以下系统采用4英寸反渗透膜4英寸反渗透膜单支估算用设计产水量：250L/h产水量4m3/h以上系统采用8英寸反渗透膜8英寸反渗透膜单支估算用设计产水量：1.0m3/h27反渗透系统说明：此数值为估算时使用或使用膜计算软件后用此数值进行校核，实际的数值需要根据进水水质和出水水质，以及工作条件进行相关调整。28膜支数估算二级膜数＝系统产水量÷单支膜产水量一级膜数＝一级产水量÷单支膜产水量一级产水量＝系统产水量（二级产水量）÷二级回收率反渗透系统29例：系统产水量：8m3/h选用8寸反渗透膜二级膜数：8m3/h÷1m3/h＝8支一级产水：8m3/h÷85%＝9.4m3/h一级膜数：9.4m3/h÷1m3/h＝9.4支≈10支反渗透系统30膜壳4寸反渗透膜规格：1~4芯8寸反渗透膜规格：2~6芯材质：不锈钢（国产）玻璃钢（进口、国产）反渗透系统31反渗透系统回收率单支膜（1m长）回收率15%回收率计算85%72.25%浓水100%15%85%×15%＝12.75%淡水15%＋12.75%＝27.75%32反渗透系统说明：在进行计算时要特别注意回收率，反渗透系统第一级的回收率只有在大中型系统且进水水质较好时才能达到，如果系统较小、进水水质恶劣，都需要降低回收率；二级反渗透系统的第二级可以适当提高回收率。33仪器仪表流量计压力表电导率仪主机架反渗透系统34反渗透系统控制方式手动控制自动快冲洗控制附加配置：电磁阀全自动控制（自动快冲洗控制，自动加碱控制，）附加配置：电磁阀，pH探头、传感器1个，自动控制计量泵1台若附加触摸屏：流量计、电导率仪可输出4~20mA信号35反渗透系统清洗系统设备组成清洗水泵清洗用保安过滤器清洗水箱36清洗水泵选型流量：每支8“压力容器流量：7~9m3/h每支4“压力容器流量：2~2.3m3/h例：Q=单支压力容器流量×2说明：此处的2指的是一段的压力容器数。扬程：30~40m反渗透系统高压泵37清洗用保安过滤器处理能力：同清洗泵流量过滤精度：5μm滤芯材质：PP喷熔滤桶材质：304不锈钢数量：1台反渗透系统38清洗水箱选型容积：每支4“膜需配0.01m3药液每支8“膜需配0.04m3药液清洗水箱容积＝单支膜所需药液量×膜支数＋余量材质：PE、UPVC或碳钢防腐反渗透系统39反渗透系统电控系统电控柜PLC控制器PLC保护（熔断器，阻容吸收器）水泵保护（断路器，交流接触器，热继电器）指示灯、按钮40反渗透系统系统管道低压部分（预处理部分）小系统可采用UPVC管材大系统可采用碳钢防腐以及其它满足要求经济合算的管材高压部分（反渗透部分）可采用不锈钢管材41反渗透系统阀门整个二级反渗透系统需各种阀门约30个左右止回阀（泵出水侧，二级浓水回流，约6个）截止阀（需流量调节处，约8个）球阀电磁阀42EDI系统43EDI系统EDI:Electro-De-Ionization电连续去除离子技术电：清洁技术连续：高效去除离子：纯水制备EDI是电渗析和混床的完美结合44EDI系统EDI系统工作原理EDI：电渗析与离子交换两者内在的合成一体的结合，又称为填充床电渗析器EDI有效弥补电渗析和混床两种技术的不足：离子通道：减弱了电渗析器的极化现象，提高了电渗析的极限电流；电渗析电再生：利用极化得到的离子进行再生，树脂一边工作一边再生；混床45EDI系统浓水极室原水原水原水极水淡水极室淡室淡室淡室浓室浓室阴极阳极46EDI系统47EDI系统电去离子是电渗析与离子交换有机结合形成的一种新型膜分离技术。它既保留了电渗析可以连续脱盐和离子交换树脂可以深度脱盐的优点，又克服了电渗析不能深度脱盐以及浓度极化所造成的不良影响和离子交换树脂需用酸碱再生的麻烦和造成的环境污染。EDI可以使去离子过程长时间连续运行，并能获得高质量的纯水，因此在高纯水制备上有着广阔的应用前景。48EDI系统EDI系统组成EDI膜堆EDI电源供水泵：包括淡水供水泵，浓水供水泵仪表：流量计、压力表、电导率表49EDI系统EDI系统出水水质影响因素进水水质（≤30μs/cm）电源电流强度压力流量压差50EDI系统设计要素确定EDI系统处理水量EDI系统处理水量=产水水量÷EDI系统回收率EDI系统回收率约为70%~90%51EDI系统系统回收率系统回收率取决于进水硬度系统回收率通过产水背压进行调节回收率参考值如果进水硬度0.1ppm，回收率90％如果进水硬度0.5ppm，回收率85％如果进水硬度1.0ppm，回收率80％52EDI系统回收率确定回收率＝产水水量/淡水进水水量浓水循环情况下适于大系统回收率按85-90％计算比较合适浓水直排情况下适于小系统回收率按65-90％计算比较合适53EDI系统设计要素膜堆的最大进水压力6bar产水量：大膜堆：最大产水量1200L/h；小膜堆：最大产水量600L/h；产水背压：一般在0.2～0.3bar比较合适54EDI系统极水确保极水排放管路畅通，并不得有背压极水通过浓水补充极水水量一般在1－2LPM，最小不得小于1LPM在再生过程中应该增大极水流量55EDI系统浓水进水膜堆的浓水进水压力比淡水进水压力低0.5～1.0bar浓水进水流量占进水流量的10~20%56EDI系统浓水排放方式浓水直排适用于较小系统，浓水经管道循环强调装高位放空阀浓水经过水箱循环适用于较大系统，处理膜堆污染很方便57EDI系统系统主要有4套管路淡水管路浓水循环管路极水管路再生循环管路58EDI系统管路材质非金属材料是首选适合的材料包括：UPVC、CPVC、PP、PVDF等不锈钢管道在不锈钢管道和膜堆之间至少应留出600mm的非金属管道。这是为了保证在膜堆和不锈钢管道之间留有足够的安全距离以防电击。59EDI系统电控系统手动控制自动控制淡水产水管路设置合格水/不合格水的转向阀门，由在线电阻率仪的继电器控制其切换其他管路一般不需要设置电磁阀门或者压力保护装置60EDI系统阀门膜堆淡水进水——隔膜阀膜堆产水——隔膜阀膜堆浓水进水——隔膜阀膜堆极水进水——隔膜阀泵出口——单向阀浓水循环——球阀其他——球阀