工程名稱：廣西石埠乳業(yè)反滲透純凈水設備

設計原則和標準

設計原則

系統(tǒng)設備技術是先進的、可靠的。

保證穩(wěn)定的出水水質。

系統(tǒng)具有連續(xù)24小時運轉能力。

設備具有較好的防潮防腐能力。

設計制造標準

  進口設備的制造工藝和材料應符合美國機械工程師協(xié)會（ASME）和美國材料試驗學會（ASTM）的工業(yè)法規(guī)中涉及的標準或相當標準。

國產設備的制造及材料應符合下列標準和規(guī)程的最新版本的要求。

· GB150 《鋼制壓力容器》

· JB2932 《水處理設備制造技術條件》

· JB2880 《鋼制焊接常壓容器技術條件》

· HGJ32 《橡膠襯里化工設備》

· CJ/T 119-2000《反滲透水處理設備》

·《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》/國家質量技術監(jiān)督局（1999）

· BGJ232-82《電氣裝置安裝工程施工驗收規(guī)范》

接口法蘭及其它符合下列要求

· JB/T74-94 《管路法蘭技術條件》

· GB9845 《鋼制攪拌器形式及參數(shù)》

· JB/T 81-94《凸面板式平焊鋼制法蘭》

· JB/T 87-94《管法蘭用石棉橡膠墊片》

· GB1047 《管子和管路附件的公稱直徑》

· GB12224 《鋼制閥門一般要求》

· 計量泵采用美國石油協(xié)會標準API676及GB7783《計量泵試驗方法》

當上述規(guī)范或標準對某些專用材料不合適時，采用材料生產廠的標準

工藝系統(tǒng)描述

工藝流程

原水箱（自備）→原水泵→多介質過濾器→（阻垢劑加藥裝置）→ 5μm保安過濾器→ 高壓泵→ 反滲透裝置→產水箱（自備）。

工藝系統(tǒng)簡述

系統(tǒng)采用多介質過濾器+RO工藝，以保證系統(tǒng)產出穩(wěn)定合格的酒店用水鍋爐及直飲水。

工藝流程分為預處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)二部分。選擇適宜的預處理工藝，可以減少污堵、結垢和膜降解，從而大幅度提高系統(tǒng)性能，實現(xiàn)系統(tǒng)產水量、脫鹽率、回收率和運行費用的最優(yōu)化。

反滲透系統(tǒng)承擔了主要的脫鹽任務，為本流程的關鍵核心工藝。下面將對各部分功能分別作闡述。

預處理系統(tǒng)

預處理主要目的是去除原水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機物等妨礙后續(xù)反滲透運行的雜質；減少反滲透裝置工作時產生垢物、藻類、微生物污染及氧化劑對膜的損害，保證反滲透裝置穩(wěn)定運行和使用壽命。

針對原水的水質特點，預處理設施包括多介質過濾器。

原水箱

原水池用于儲存水處理系統(tǒng)的原水，其目的是為了調節(jié)進水流量的變化，防止進水波動影響到系統(tǒng)運行，保證后續(xù)系統(tǒng)進水量穩(wěn)定。

原水泵

原水泵用于對原水加壓，為預處理系統(tǒng)提供動力源，該泵應具有體積小，高效率，低噪音等特點。

系統(tǒng)設置2臺多級離心泵，1用1備 材質：304不銹鋼)

多介質過濾器

多介質過濾器是反滲透系統(tǒng)的主要預處理設備，濾除原水中的細小顆粒、懸浮物、膠體、有機物雜質，保證預處理出水SDI（污染指數(shù)）≤4。

多介質過濾器為水處理系統(tǒng)的預處理設備，適用于濁度在1-10NTU的進水；目的除去水中的懸浮物、顆粒和膠體，降低進水的濁度和SDI值，滿足除鹽裝置后續(xù)設備的進水要求；設備可以通過周期性的清洗來恢復它的截污能力。

每臺過濾器包括進出口閥， 排水閥；進出口壓力指示；人工取樣閥，PVC取樣閥。

多介質過濾器為碳鋼襯膠制作。其建造、試驗、設計按照有關標準執(zhí)行。 

根據(jù)需要為多介質過濾器提供所有必要的連接件。所有連接件均為指定設計壓力和溫度的標準法蘭。

設備的本體管道，閥門和多介質過濾器一齊提供。所有的管道帶有牢固的支吊架，以經(jīng)受水的沖擊。

多介質過濾器的底部集水形式為布水器。水帽采用專門針對反滲透預處理系統(tǒng)的進口雙流速布水器，以保證設備布水的均勻性，以提高過濾效果。

多介質過濾器的反洗膨脹空間為50%。

多介質過濾器是利用石英砂、無煙煤兩種濾料去除原水中的懸浮物，屬于普通快濾設備。

含有懸浮物顆粒流過機械過濾器的濾料層時，濾料縫隙對懸浮物起篩濾作用使懸浮物易于截留在濾料表面。當在濾料表層截留了一定量的污物形成濾膜，隨時間推移過濾器的產水量將會逐漸下降。此時需要利用逆向水流反洗濾料，使過濾器內石英砂及無煙煤層懸浮松動，從而使粘附于石英砂及無煙煤表面的截留物剝離并被水流帶走，恢復過濾功能。過濾器內裝填料，使用的雙層濾料是在過濾層上部放置較輕的大顆粒無煙煤，下部為大比重的小顆粒石英砂。石英砂濾層高度800mm，無煙煤濾層高400mm，這樣可以充分發(fā)揮整個濾層的效率、提高截污能力保證良好的過濾效果，且不會在反洗過程中出現(xiàn)亂層現(xiàn)象。

具有：

－能夠有效地去除原水中的膠體、懸浮物等。

－具有獨特的均勻布水方式，使過濾效果達到最佳，能長期滿足反滲透膜對進水SDI的要求。

－過濾器的運行周期較長。

結構形式：

設備由本體、布水裝置、集水裝置、外配管等組成。進水裝置為上進水、喇叭式布水，集水裝置為布水器集水結構；設備的本體外部配管配帶閥門并留有壓力取樣接口，便于用戶現(xiàn)場安裝和實現(xiàn)裝置正常運行。

連續(xù)運行時間：

系統(tǒng)的設計運行時間24-36小時， 隨后應對機械過濾器進行反洗；并應依據(jù)季節(jié)不同、水質的變化等調整反洗周期，確保出水濁度小于5度。

反洗流量：

反洗的目的在于使石英砂、無煙煤反向松動，并將濾層上所截留的截留物沖走，達到清潔濾層的作用，通?？刂品聪磸姸瓤刂圃?0L/m2.s左右，以無煙煤不被沖跑為宜。

反洗時間：

反洗時間的長短和填料層的截污量有關。反沖洗時間可根據(jù)反洗排水濁度而定。一般情況下反洗濁度應小于1 NTU，可根據(jù)運行情況進行適當調整。

正洗流量：

正洗流量可在50m³/h 左右。

正洗時間：

按正洗出水濁度在1 NTU，通常正洗5-10分鐘左右。

技術要求：

濾料采用無煙煤和精制石英砂。

康津反滲透系統(tǒng)

反滲透（RO）系統(tǒng)利用反向自然滲透原理，去除水中的絕大部分溶解鹽類，同時去除一些大分子和預處理未去除的小顆粒等。反滲透系統(tǒng)包括1臺5mm保安過濾器、1臺高壓泵、1套RO膜組、1套阻垢劑投加設備和1套RO清洗設備。RO膜組布置在一個不銹鋼機架上。成套設備本體上有各種閥門和各種顯示儀表，便于用戶現(xiàn)場維護和監(jiān)控。

RO系統(tǒng)水回收率在75%以上，系統(tǒng)一年內脫鹽率不小于98%。

反滲透采用1套出力70m³/h的反滲透處理膜組。單支膜的脫鹽率脫鹽率達到>99.5%。反滲透裝置配備就地控制盤，盤上安裝各種就地儀表和控制按鈕。

保安過濾器

5μ保安過濾器設置在RO本體之前，目的是防止水中的大顆粒物進入反滲透膜，損壞反滲透膜，確保RO的正常運行。保安過濾器是立式柱狀設備，內裝長40英寸的均孔、PP噴熔濾芯，過濾精度為5μm。由于水源中Cl-含量較高，過濾器本體采用不銹鋼外殼。

保安過濾器屬于精密過濾器，其工作原理是利用PP濾芯5μm的孔隙進行機械過濾。水中殘存的微量懸浮顆粒、膠體、微生物等，被截留或吸附在濾芯表面和孔隙中。隨著制水時間的增長，濾芯因截留物的污染，運行阻力逐漸上升，當運行至進出口水壓差達0.2Mpa時，更換濾芯。

保安過濾器的主要優(yōu)點是效率高、阻力小、便于更換。

高壓泵

高壓泵為反滲透膜組提供足夠的進水壓力，維持反滲透膜的正常運行。反滲透裝置運行時，高壓泵同時啟動。高壓泵采用丹麥格蘭富公司生產的不銹鋼立式高壓泵。該泵具有以下主要特點：

快裝式軸封

快裝式軸封提高了可靠性并使維修更加方便。

軸封方案

快裝式密封具有多種材料選擇，并且可以采用密封沖洗，雙端面密封及磁力 -40 .C - +180 .C。

耐用的軸承

耐磨材料及多種選擇材料延長了軸承的壽命。

電機

電機具有低噪音、高效率的特點。

高壓泵及附件的材料均采用不銹鋼。具有體積小，效率高，噪聲低，維護量小，節(jié)省能源的特點。采用EPDM密封，耐腐蝕性高。

1)高壓泵出口裝設慢開門裝置（控制閥門開啟速度）和壓力開關，以防膜組件受高壓水的沖擊延時，并在壓力高時報警及停泵。

2)高壓泵進口裝壓力開關，壓力低時報警及停泵。

3)高壓泵采用SS304。

4)密封裝置采用防腐材料、機械密封。

反滲透裝置

反滲透裝置的核心部件是反滲透膜元件，反滲透膜元件是利用半透膜透水不透鹽的特性，去除水中的各種鹽份。在RO的原水側加壓，使原水中的一部分純水沿與膜垂直的方向透過膜，水中的鹽類和膠體物質在膜表面濃縮，剩余部分原水沿與膜平行的方向將濃縮的物質帶走。透過水中僅殘余少量鹽份，收集利用透過水，即達到了脫鹽的目的。

膜元件的水通量越大，回收率越高則其膜表面濃縮的程度越高，由于濃縮作用，膜表面的物質濃度與主體水流中物質濃度不同，產生濃差極化現(xiàn)象。濃差極化會使膜表面鹽的濃度增大，膜的滲透壓增大，鹽的透過率也增大，為提高給水的壓力而需要消耗更多的能量。

預處理產水進入反滲透膜組，在壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜，經(jīng)收集后成為產品水，通過產水管道進入后續(xù)設備；水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。

在反滲透裝置停運時，自動沖洗3-5分鐘，以去除沉積在膜表面的污垢，使裝置和反滲透膜得到有效保養(yǎng)。

反滲透裝置的運行工況：

1)  設計溫度：                       20-25℃

2)  設計總進水量：                   100m³/h

3)  設計產水量：                     70m³/h

4)  系統(tǒng)回收率：                     ≥75%（三年內）

5)  系統(tǒng)脫鹽率：                     ≥98%（一年內）

反滲透膜元件

反滲透膜元件的選型應根據(jù)進水的含鹽量和進水受污染的程度來選擇透水量大、脫鹽率高、化學穩(wěn)定性好、抗污染性能好及機械強度高的膜元件，反滲透膜采用沃頓公司產品，并遵循其相應設計導則及設計軟件，膜通量不大于18LMH。

RO裝置各段給水及濃水進出水總管上設有足夠的接口及閥門，以便清洗時與清洗液進出管相連。

RO裝置產品水管上裝設防爆膜及壓力開關。

RO濃水排水須裝流量控制閥，以控制水的回收率。

RO裝置設有程序啟停裝置，停用后能延時自動沖洗。RO裝置配全套電動切斷閥，現(xiàn)場設置一套就地儀表操作箱，在就地箱上可讀出有關工藝參數(shù)，同時可進行相關閥門的就地手動控制及遠程切換。

RO膜組件安裝在組合架上，RO組合架的設計應滿足其廠址的抗震烈度要求和組件的膨脹要求。組合架上配備全部管道閥門及接頭，包括所有的支架、緊固件、夾具及其它附件。

反滲透膜

反滲透裝置膜元件選用沃頓公司生產的聚酰胺復合膜，該元件由三層薄膜復合，表面層為芳香族聚酰胺材質，厚度約為2000埃，并由一層微孔聚砜層支撐，可承受高壓力，對機械張力及化學侵蝕具較好抵抗性，該元件具有相對較大的產水通量，對NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%以上的脫除率。

反滲透裝置配置70支LP22-8040膜元件，產水≥70m³/h，回收率≥75%。

隨著系統(tǒng)長期運行，任何反滲透膜的性能（產水量、脫鹽率等）必將因時間的推移而衰減。為了確保三年時間內無論產水量和脫鹽率均能得到滿足，本系統(tǒng)在膜品種的選擇、膜元件的數(shù)量上都已充分考慮。

進水水質指標:

RO壓力膜管

膜壓力容器采用專用于卷式RO組件的壓力膜管。選取可裝5支膜元件的，耐壓300psi，長度約5.6米。壓力膜管選用FRP材質膜管，內壁光滑不易生菌，并防腐。

本系統(tǒng)配置12根FRP壓力容器內，成7：5排列，每支膜管裝膜元件5支。

反滲透清洗裝置

在運行中，RO膜不可避免的受到一些微量的無機物垢、膠體、微生物、金屬氧化物等的污染或阻塞。這些物質沉積在膜表面上，將會越積越多，從而引起RO膜透過量下降和脫鹽率降低。因此，為了恢復RO膜的透過量和脫鹽性能，需要對RO定期地進行化學清洗。

本RO系統(tǒng)配有一套康津化學清洗裝置，包括具有防腐性的溶藥箱、清洗過濾器（5mm保安過濾器）、清洗泵及連接管路組成。其化學清洗泵的流量為12m³/h，揚程為0.30MPa，化學藥箱的容積為500L，保安過濾器的流量為12m³/h?；瘜W清洗采用人工配液、人工控制清洗過程的方式。

產水箱

反滲透產水帶有一定的壓力，自行進入產水箱暫存，其作用是保證反滲透膜的產水側承受較低的壓力，避免反滲透膜受到背壓而導致?lián)p壞，同時緩沖由于后級供水系統(tǒng)啟停時造成的壓力波動。

加藥裝置

加藥裝置為反滲透系統(tǒng)阻垢劑加藥裝置。

反滲透設置一套加藥單元，投加阻垢劑。加藥點設在反滲透入口管道上。

加藥裝置設計有計量箱、過濾器、計量泵、壓力表、逆止閥、閥門、管道、附件等。

藥品計量箱的容積滿足一晝夜的藥品用量。計量泵進口設濾網(wǎng)、逆止閥等，行程0～110％可調，出力為最大加藥量的1.25 倍。在最大行程（相對行程為 110％）點的計量精度不低于1％。

計量泵采用美國米頓羅產品。計量泵設置1臺。

水泵

本系統(tǒng)所需水泵有：原水泵、高壓泵、清洗水泵。水泵的流量、揚程、材質及數(shù)量應滿足水處理用水運行的要求。

1）水泵加工符合國家相關標準及相應廠標。

2）水泵性能滿足設計及使用要求，并保證運行安全可靠、密封性能好、啟動系統(tǒng)可靠，葉輪無卡澀、無異聲。

3）所供水泵運行安全、平穩(wěn)、可靠，噪聲符合設計要求，距離水泵1米處噪音低于85dB。

4）水泵涂漆及質量符合機電部標準，無脫漆、凹坑、鼓包、硬器刮痕等外部損傷。

5）耐腐蝕泵的材質，在使用的介質、溫度、工作條件下，保證使用不出現(xiàn)腐蝕情況。

6）水泵在工作時充分考慮并聯(lián)運行的可能，保證各泵并聯(lián)運行時揚程統(tǒng)一，流量不變。

管路系統(tǒng)及綜合材料

多介質過濾器采用UPVC管；反滲透高壓部分采用316不銹鋼管；反滲透低壓部分采用UPVC管；輔助管路（清洗/排放等管路）采用UPVC管道；各加藥管線采用UPVC管道。

系統(tǒng)控制與電氣

控制系統(tǒng)概述

系統(tǒng)中的控制對象主要是開關量，涉及到的控制對象除了開關閥以外，主要是泵設備的控制。也就是說系統(tǒng)是一個以開關量控制為主的系統(tǒng)；所以本控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)完成反滲透部分的電氣和儀表控制，同時可顯示工藝過程中的主要監(jiān)測指標以及系統(tǒng)運行狀態(tài)。

根據(jù)系統(tǒng)特點，把工藝流程分為預處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)二部分，采用PLC方式實現(xiàn)反滲透的自動控制。反滲透系統(tǒng)可現(xiàn)場集中控制，可進行自動與手動運行方式的切換。

PLC控制原理

PLC即可編程邏輯控制器，它根據(jù)編制的程序以及采得的數(shù)據(jù)信息進行邏輯運算，并將運算結果通過信號輸出到執(zhí)行機構來控制系統(tǒng)設備的運行。

采集的數(shù)據(jù)信號（如液位、閥門和水泵的反饋信號等）通過開關量輸入、模擬量輸入等卡件傳送至中央處理器CPU，CPU經(jīng)過邏輯運算，將運算結果通過開關量輸出、模擬量輸出等卡件以及配合的外圍電路，驅動執(zhí)行機構（如閥門、馬達等），用戶將編制的程序下傳至CPU，CPU按用戶指令進行運算，實現(xiàn)可編程控制。

主要控制回路

水泵控制

原水泵根據(jù)相應的水箱液位控制啟停，同時聯(lián)鎖整個系統(tǒng)設備的啟停。

RO裝置的高壓泵進出口裝有低壓和高壓保護開關。當供水量不足使高壓泵入口的水壓低于某一設定值（通常為0.1Mpa）, 會自動發(fā)出信號停止高壓泵運行, 保護高壓泵不在空轉情況下工作。 當系統(tǒng)因其它的原因或誤操作， 使高壓泵的出口壓力超過某設定值時（通常為2.0Mpa）， 高壓泵出口壓力保護會自動切斷高壓泵供電，同時停運相應的RO裝置，保護系統(tǒng)設備不受損害。

加藥控制

對于配比加藥的控制，本系統(tǒng)是根據(jù)對應反滲透裝置的啟停控制對應計量泵的啟停，從而實現(xiàn)定量投加。

反滲透系統(tǒng)(RO)控制

RO系統(tǒng)的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程均可由PLC實現(xiàn)自動控制。同時，RO系統(tǒng)還設置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出RO的有關工藝參數(shù)，如電導率、壓力等；以及能在就地操作盤上啟停RO進水高壓泵及相關的自動閥門。

反滲透（RO）啟停保護

當RO投入運行時,為了防止高壓泵突然啟動升壓，產生對RO膜元件的高壓沖擊破壞反滲透膜，在RO裝置的高壓泵出口至RO膜組件間設置一個慢開閥門，由可編程序控制器(PLC)控制打開閥門，使反滲透膜元件逐漸升壓至一定的壓力。

在RO停止使用時，應對RO膜組件自動沖洗3-5min左右，以避免濃水中的高濃度鹽類在RO膜表面沉積結垢而影響膜的性能。

控制系統(tǒng)配置

硬件

控制系統(tǒng)硬件組成包括1套可編程控制器（PLC）.PLC采用性能可靠、廣泛應用于工業(yè)控制領域的產品。

軟件

控制軟件能為系統(tǒng)的運行和保護提供可靠的工作程序。

PLC應用軟件:運行于PLC，實現(xiàn)各種控制功能。

控制系統(tǒng)功能

整個控制包括一套PLC、和各種檢測與執(zhí)行裝置，由控制電纜連結成一個整體，由控制軟件實現(xiàn)自動功能。

數(shù)據(jù)采集

采集反滲透系統(tǒng)各個裝置的重要工藝參數(shù)、設備運行狀態(tài)等重要數(shù)據(jù)。

聯(lián)鎖、報警

對非正常的工藝參數(shù)和設備的運行狀態(tài)實施報警，出現(xiàn)危險和異常狀態(tài)時對設備進行聯(lián)鎖保護，如系統(tǒng)中的液位與相應的泵及閥門設備的聯(lián)鎖，高壓泵與進、出口壓力的聯(lián)鎖。。

手動控制

反滲透系統(tǒng)可以實現(xiàn)手動和自動的切換，在非正常運行狀態(tài)下，對每臺泵設備和控制閥可以進行手動控制。

電儀控制一體化

電氣設備和工藝過程的控制由一個控制系統(tǒng)完成，提高系統(tǒng)的完整性和可靠性。

儀表

儀表選型

現(xiàn)場儀表的選型原則是滿足工藝要求、質量可靠。

電氣

供配電

水處理站用電設備電壓等級為AC380/220V。

防雷與接地

防雷：根據(jù)有關規(guī)程、規(guī)范，接入全廠避雷系統(tǒng)。

接地：根據(jù)有關規(guī)程、規(guī)范、所有需要保護接地的電氣設備均可靠接入相應的接地系統(tǒng)。主要包括配電裝置、PLC裝置、機電設備、控制盤柜等。

裝置設計、制造原則和標準

保安過濾器

1)  過濾器結構應滿足快速更換濾元的要求。

2)  進入過濾器的頂部設排氣口。

3)  過濾器的濾元過濾精度要求： 5μm

RO高壓泵

1)  高壓泵出口設慢開門裝置（控制閥門開啟速度）和壓力開關（為進口產品），以防膜組件受高壓水的沖擊，系統(tǒng)壓力高時報警和停泵。

2)  高壓泵進口裝壓力開關，壓力低時報警及停泵。

3)  高壓泵及其出口管路的材質采用不銹鋼。

4)  密封方式考慮耐腐蝕，機械密封。  

RO膜組

1)   RO膜元件的設計通量不大于各膜元件制造廠商《導則》規(guī)定的最大通量值，并選擇合理的設計通量，保證膜元件正常運行和合理的清洗周期。

2)   RO裝置的給水加藥種類及加藥點，化學清洗液的選擇應根據(jù)給水水質和所選用反滲透裝置膜組件的特性確定。

3)   RO裝置各段給水及濃水進出水管上設有接口及閥門，以便清洗時與清洗液進出管相連。

4)   RO裝置的設計避免膜元件承受反壓。

5)   RO裝置濃水排放裝流量控制閥，以控制RO的回收率。

6)   RO裝置設有程序啟停裝置，停用后能延時自動沖洗。

7)   RO裝置產品水管和濃水管設取樣點，取樣的數(shù)量及位置能有效的診斷并確定系統(tǒng)的缺陷。

8)   RO膜組件安裝在組合架上，組合架上配備全部管道及接頭，還包括所有的支架、緊固件、夾具及其它附件。

9)   RO組合架的設計應滿足使用地的抗震列度要求和組件的膨脹要求。

10)  RO系統(tǒng)所配儀器、儀表的性能、配置點及數(shù)量等將滿足本系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行之需要。

化學藥品加藥裝置

1)   各類藥品計量箱的容積應滿足一晝夜的藥品用量。

2)   加藥計量泵進口設濾網(wǎng)。

RO反滲透裝置化學清洗系統(tǒng)

化學清洗系統(tǒng)包括清洗箱、清洗泵、保安過濾器及和RO裝置連接的閥門。

清洗系統(tǒng)的材質能適用于所用的清洗液。