1、项目概况:
该项目是福建美固净化设备有限公司为贵公司提供的单级RO加混床的锅炉补给水除盐装置的工艺设计方案。
该项目的水处理系统,预处理系统要求采用传统的处理工艺;除盐系统采用单级反渗透(RO)+混床的处理工艺。
2、设计原则:
2.1、根据项目原水特征,结合已有的工程实例,在确保出水达标的前提下,采用成熟、可靠、技术先进的处理工艺。
2.2、系统运行要求低能耗、低费用。
2.3、系统设备全面采用实现标准化、模块化和系统化的设计方式,以便快速安装和以后系统维护。
2.4、设备选型以技术先进、经济合理、安全可靠、高效节能,*大可能地减少维修费用为原则。
2.5、自动化控制设备以及主要检测仪器、仪表选用国外先进产品或国内知名品牌。
2.6、设备、仪表、阀门及控制系统选型经过实际检验为运行可靠、稳定的产品,且关键设备元件都采用进口;整个系统设计简捷合理、易于操作。方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足设计要求,并已在多项类似工程中得到应用及检验。
3、工艺说明:
1、工艺流程的确定和工艺流程简介:
对比原水水质情况,工艺推荐选择工艺成熟、操作方便、运行操作费用低的锅炉补给化学水处理系统,采用预处理+反渗透+脱炭塔+混床工艺。
水处理系统先用原水泵将原水送入多介质过滤器的预处理系统,然后通过加阻垢剂装置投加阻垢剂,使预处理产水满足反渗透进水要求,并且防止浓水在RO膜的一侧结垢,再进反渗透除去盐分,经过脱炭塔脱除二氧化碳,*后进入混床进行深度脱盐,使产水达到设计要求。
2、主要处理单元介绍:
2.1、系统简易工艺流程:
原水箱(用户自备)→原水泵→多介质过滤器→加阻垢剂→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→除二氧化碳器→中间水箱(用户自备)→中间水泵→混床→除盐水箱(用户自备)。
2.2、预处理部分:
为确保反渗透装置运行的安全可靠性和经济性,反渗透装置的预处理十分重要。
反渗透预处理的目的是解决如下问题,以保证反渗透装置稳定运行和使用寿命。
1)防止膜面结垢(包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、
铁铝氧化物等);
2)防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵;
3)防止有机物质的污堵;
4)防止微生物的污堵;
5)防止氧化性物质对膜的氧化破坏;
6)保持反渗透装置产水量稳定。
3、工艺设备说明:
反渗透主机的进水要求:
A.污染指数 SDI≤5;
B.余氯(ppm) <0.1;
C.浊度 <1.0NTU;
D.浓水郎格利尔指数 LSI<0;
E.水温范围 5-35℃。
3.1、原水箱(用户自备):用于贮存进入本系统的原水,其目的是为了调节进水流量的变化,防止进水波动对系统运行产生影响,保证系统的进水量稳定。
原水箱设置液位控制装置,可随时监测水箱液位和控制原水泵。当原水箱低液位时,原水泵自动停止运行。
3.2、浓水收集池(用户自备):收集反渗透浓水,用这部分水可
以冲洗多介质过滤器,节省运行费用。
3.3、反洗水泵:为多介质过滤器反洗提供所需要稳定的水压力和
水流量。
系统选用一台山东博山水泵厂生产的增压泵,该泵具有运行稳定、
平稳、噪音小等优点。
3.4、原水泵:为后续设备提供正常工作所需要稳定的水压力和水
流量。
系统选用增压泵,该泵具有运行稳定、平
稳、噪音小等优点。
3.5、多介质过滤器:多介质过滤器主要利用合适级配的石英砂和无烟煤填料,去除原水中的泥沙、悬浮物、胶体等杂质,降低SDI(污染指数)值,对原水进行初步净化,达到后续设备的进水要求。
多介质过滤器。选择合适级配的填料及较低的运行滤速,以降低进水的浊度并保证过滤出水污染指数SDI15≤4。
多介质过滤器工作一段时间后,其进出口压差增大,需要进行反洗,以恢复滤料的过滤效果,反洗周期为3-7天。反洗时采用气水反冲洗,因为在多介质过滤器的运行过程中,其滤料表面粘附了大量悬浮物和胶体等杂质,互相粘结的杂质甚至会造成滤料结成泥球,这些杂质仅仅用水进行冲洗很难去除。当采用空气擦洗时,气体在水中分散成微小气泡,带动滤料互相摩擦,同时借助水的作用,则能够将泥球打散并使粘附于滤料表面的杂质剥落下来,然后用水冲走,从而提高过滤器的反洗效果。反洗过程及时间:**步:松层5min、第二步:排水3min、第三步:气擦洗5min、第四步:气水反洗5min、第五步:反洗20min、第六步:正洗10min。
反洗以压力参数设置来控制反冲洗周期,当运行到进水与出口压力差达到0.5~07kg/cm2时即停止运行进行反冲洗。反洗水强度应使滤层膨胀15~25%。反洗时送入压缩空气,擦洗滤料,其强度为18~25升/秒•米2。
3.6、罗茨风机(多介质过滤器与混床共用):系统设置一台罗茨风机,在多介质过滤器反洗时使用,同时在混床再生时使用。
3.7、加阻垢剂:系统采用加入一定量的阻垢剂,防止RO膜元件在选择透过淡水的同时,其浓水侧的溶解固形物如:硫酸盐、碳酸盐、二氧化硅等因为浓缩而在RO膜表面结垢,影响RO膜的性能。
本公司建议系统中加入美国生产的反渗透专用高效阻垢剂,该类阻垢剂在反渗透浓水侧LSI指数达到2.8,也不会发生硬度离子由于浓缩而结垢。
加阻垢剂装置由计量泵和加药箱组成,计量泵为美国米顿罗公司
生产的计量泵,该泵运行平稳、稳定,计量准确。
3.8、保安过滤器:为了保证反渗透膜元件不被悬浮物颗粒所伤害,系统设置保安过滤器,过滤精度为5.0μm,内装聚丙烯滤芯,外壳为不锈钢结构。
当滤器进出口压差达到0.8kg/cm2时需要更换滤器内滤芯。在正常工作条件下,滤芯可维持8-12个月以上的使用寿命。
3.9、反渗透主机预脱盐部分:
反渗透装置是系统预脱盐的核心部分,经过反渗透处理的水可以去除绝大部分的无机盐类和几乎全部的有机物、微生物和胶体。
反渗透脱盐原理:反渗透(RO)是借助于选择透过(半透过)性膜的功能,以压力差为推动力的膜分离技术,当系统中所加的压力大于溶液渗透压时,水分子不断地透过膜,经过产水流道流入中心管,然后在出水端流出,进水中的杂质,如:离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧,然后在浓水端流出,从而达到分离、脱盐的目的。
反渗透脱盐部分由高压泵、反渗透装置、反渗透清洗装置等组成。膜压力容器选用国产设备,高压泵、反渗透膜元件、压力保护开关等选用进口产品。
3.9.1、反渗透设备选型:
反渗透装置是系统预脱盐的核心,经过反渗透处理的水,可除去
绝大部分的无机盐类和几乎全部的有机物、微生物和胶体。
反渗透装置由高压泵、机架、反渗透膜及膜管组成,并配有相关
的流量计、电导率仪、压力表、取样装置和相关的控制元件。
3.9.2、高压泵:
为了克服RO膜的渗透压,需要外界给RO膜提供压力,这个压力就是RO膜正常工作所需要的压力,这个压力是由高压泵提供的。本系统选用丹麦格兰富生产的高压泵,该泵具有体积小,效率高、噪声低等特点。
随着系统长期运行,任何反渗透膜为了达到产水量的要求其工作压力都要上升。为了确保三年时间内产水量能得到满足,本系统在高压泵型号的选择上已充分考虑。
3.9.3、反渗透膜:
反渗透装置膜元件选用代表当今国际*高水准的美国陶氏化学公司提供的聚酰胺复合膜,该元件由三层薄膜复合,表面层为芳香族聚酰胺材质,厚度约为2000埃,并由一层微孔聚砜层支撑,可承受高压力,对机械张力及化学侵蚀具较好抵抗性,该元件具有相对较大的产水通量,对NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%以上的脱除率。
反渗透装置配置2×108支BW30-400膜元件。
随着系统长期运行,任何反渗透膜的性能(产水量、脱盐率等)必将因时间的推移而衰减。为了确保三年时间内无论产水量和脱盐率均能得到满足,本系统在膜品种的选择、膜元件的数量上都已充分考虑。
3.9.4、RO压力膜管:
膜压力容器采用专用于卷式RO组件的FRP压力膜管。选取可装6支膜元件的,耐压300psi,长度约6.4米,内壁光滑不易生菌,并防腐。
3.9.5、反渗透工艺设计:
单套RO主机系统配置110支BW30-400膜元件,安装在22支5芯压力容器中,采用6556排列方式。
反渗透装置设置反渗透产水低压冲洗(浓水置换)功能,及时除去无机盐、细菌等杂质,防止其在膜表面的沉积,能够在污染层粘附膜表面前得以松动并被冲出,降低膜元件的清洗频率,减缓膜元件的产水量、脱盐率等性能参数的衰减。在反渗透装置开、停机及运行中每隔4小时,由PLC控制启动冲洗功能,每次冲洗5分钟。
3.9.6、反渗透辅助配置:
反渗透浓水侧配置电动球阀,开机时自动打开,进行低压冲洗;停机(或系统连续运行4小时)时自动打开,进行浓水置换,冲走反渗透膜表面的污染物,将压力管中的浓水置换成反渗透产水,使RO膜在停机时浸泡在淡水中,防止浓水在膜面沉淀结垢,延长RO膜的使用寿命。
3.9.7、反渗透清洗装置:
反渗透的预处理越完善,膜元件清洗周期就越长,清洗也越容易。但要保证反渗透膜元件完全不被污染是不现实的。因而当膜元件因运行累积而造成污染时,反渗透的进出口压差上升,产水量下降,脱盐率下降。为了确保反渗透长期稳定运行,设置的反渗透化学清洗装置是必要的。本系统设置一套化学清洗装置,兼作反渗透浓水置换装置。
3.10、除二氧化碳器脱炭塔:反渗透产水进入锄二氧化碳器,使
产水与空气充分接触,除去水中的二氧化碳,减轻后续混床的负
担,延长离子交换树脂的使用寿命,提高产水水质。
3.11、中间水箱(用户自备):脱除二氧化碳的反渗透产水进入中间水池贮存。
3.12、混床除盐部分:
混床除盐部分由中间水泵、混合离子交换器、树脂捕捉器、混床再生系统组成。
3.12.1、中间水泵:为后续设备提供正常工作所需要稳定的水压
力和水流量。
系统选用山东博山水泵厂生产的增压泵,该泵具有运行稳定、
平稳、噪音小等优点。
3.12.2、再生水泵:为混床再生时射流吸收酸碱时使用。
3.12.3、混合离子交换器:经过反渗透装置处理的水仍达不到工艺用水的纯度要求,故在反渗透装置之后增设混和离子交换器,进一步提高系统产水水质。
混和离子交换器简称混床,它是将阴阳离子交换树脂放在同一交换器内,并且在运行时将它们混合均匀的化学除盐设备。混床内阴阳离子交换树脂处于均匀混合状态,互相接触、相互排列,因此每一对毗邻的阴阳树脂都可看作一级复床,整个混床由许多级这样的复床连续叠加而成,据推算,一台混床包含的复床级数可达1000-2000。在混床中经阳树脂交换生成的H+离子和阴树脂交换生成的OH-离子立即得到中和,不存在反离子的干扰,因此离子交换反应进行的十分彻底,出水纯度很高。其具有如下特点:(1)出水纯度高;(2)出水水质稳定;(3)交换终点明显;(4)间断运行对出水水质影响较小。
混和离子交换器以反渗透系统出水为进水。内填均粒度的001×7MB强酸阳离子交换树脂和201×7MB强碱阴离子交换树脂。每台混合离子交换器配置电阻率仪,以出水电阻率参数值来控制树脂再生周期。当一台混合离子交换器出水电阻率值小于设定值时即停止运行,进行再生,同时备用混床投入运行。
3.12.4、树脂捕捉器:在各混合离子交换器的出水管安装树脂捕捉器一台,设反洗水管便于排空树脂捕捉器中的树脂。
3.12.5、再生装置:系统配置与系统配套的混合离子交换器再生装置,由酸碱贮罐各一台、酸碱计量箱各一台、水射器二套、罗茨风机(与多介质过滤器共用)一台组成。
3.13、除盐水箱:混合离子交换器产水进入除盐水箱。
3.14、加氨调节PH值装置:系统设置加氨调节PH值装置,使除盐水的PH值达到要求。
3.15、除盐水泵:系统设置除盐水泵供水。