反渗透+混床除盐水系统设计方案!

环境监测实战 2020-05-21 13:16:57

一、工程概况

        本项目是锅炉补给水处理系统,水源为自来水,根据本项目的水源特点和目前化学水处理系统的工艺技术状况,将本水处理工艺系统分为三个子系统,即预处理系统、预脱盐系统、精处理系统。预处理系统主要用于去除水中的悬浮物、胶体、有机物和铁锰等离子,保证出水有机物含量及污染指数(SDI)等指标满足反渗透进水要求。预脱盐系统主要用于去除水中各种溶解固形物即盐份。精处理系统主要用于进一步去除水中各种溶解固形物即盐份,使产水满足锅炉补给水的水质要求。

预处理系统采用多介质和活性炭过滤器。

预脱盐系统采用反渗透工艺。

精处理系统采用混床工艺。

整套系统采用配套PLC+上位机控制

二、总则

2.1本技术规范书适用于锅炉补给水处理系统,它提出了该系统主要设备的功能设计、结构、性能、安装和试验、调试等方面的技术要求。

2.2预处理设施、反渗透装置及混合离子交换器等设备是化学水处理系统的核心部分,主要用于除去水中的阴、阳离子、SiO2等杂质。反渗透装置及离子交换器能否良好运行对提供优良品质的除盐水是至关重要的。我公司有责任和业主方一起充分考虑设计、制造、安装、运输、调试等各过程的影响因素,并提供最优良的系统设备。

2.3本技术规范书提出的是我公司最新的技术要求,我公司将提供的产品完全符合本技术规范书和有关工业标准的优质产品。

2.4如果我公司没有以书面形式对招标文件(技术规范书)的条文提出异议,则意味着我公司提供的系统完全符合招标文件(技术规范书)的要求。

2.5本技术规范书所使用的标准如遇与业主方所执行的标准发生矛盾时,将按较高标准执行。

三、设计和运行条件

3.1 设计条件:

3.1.1原水水质:按用户提供的水质

序号

项    目

数据mg/L

1

PH值(25℃)

7.8

2

总硬度

130.12

3

氯化物

43.4

4

硫酸盐

35.5

5

溶解性总固体

653

6

硝酸盐(N)

<0.05

7

0.23

8

0.24

9

0.87

10

124

11

9.73

12

36.07

13

21.37

14

磷酸盐

<0.05

15

溶解氧

7.9

16

悬浮物

5

17

碱度

297.768

18

暂时硬度

130.12

19

永久硬度

0

20

游离二氧化碳

9.68

21

碳酸盐

0

22

重碳酸盐

363.069

23

电导率

630us/cm

3.1.3 根据《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T12145-1999的要求,锅炉给水质量标准:

电导率(25℃):≤0.2us/cm          SiO2:≤20ug/L

硬度:-0umol/L                     PH值:8.5-9.2

3.2系统制水能力及系统选择

考虑到工程实际情况,从技术、经济及环保要求出发,化学水处理采用反渗透+混合离子交换系统。

反渗透装置:水的回收率≥75%  系统脱盐率:1年内≥98% 3年内≥95%

3.3 系统概况和相关设备

3.3.1系统流程


说明:系统中需配置的加药设备及混合离子交换器用再生系统未于显示!

3.4、系统方案说明

根据项目工艺用水技术要求。该工艺系统主要由预处理部分+反渗透除盐部分+混床提纯系统部分及自动控制部分构成。

3.4.1设计反渗透系统进水水质要求

n       SDI值:                 < 5

n       浊度                     < 1NTU(最好< 0.2NTU)

n       残余氯:                 <0.1 mg /L(控制为0.0)

n       化学耗氧量(以O2计):   <1.5 mg / L

n       Fe(总):                <0.05 mg/L

n       TOC                     < 3 ppm

n       PH    连续               2~11     短期(30min)1~12

n       最高运行温度             < 45℃

n       最大运行压力              < 4.1MPa

3.4.2预处理部分

系统原水供给:本系统采用全自动控制,要求进入本系统的原水具有稳定的流量、压力,其目的是防止进水波动对系统运行产生影响。

凝聚剂(PAC)加药:该装置的作用是为系统投加适量的凝聚剂;将原水中的悬浮物、有机物、胶体等凝聚成大颗粒的矾花;以便其在多介质过滤器中被有效地去除。

还原剂(NaHSO3)加药装置:投加还原剂NaHSO3,通过化学反应除去原水中的活性余氯,以延长活性炭的使用周期,保护反渗透膜元件。

加药系统采用一箱两泵组合式成套装置,即设一只计量箱和两台加药计量泵。计量箱、计量泵、管道、阀门、液位计及附件均组装在一个整体底盘上,成套供应。

计量箱上分别装有液位开关,当液位低时发出报警信号,提示运行人员补充药品,并和计量泵连锁。

计量泵,质量稳定可靠,无泄露。计量泵出口设三功能阀,可以对泵进行超压保护,并防止虹吸和背压。

多介质过滤器和活性炭过滤器

是反渗透系统的重要预处理装置。它的作用是通过投加混凝剂后滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质,使出水水质的污浊度≤1.0 NTU,污染指数(SDI)控制在5以下。

特  性:能够有效地去除原水中对反渗透膜组件非常敏感的胶体、悬浮物及有机物。具有独特的均匀布水方式,使过滤达到最大效果,能长期满足反渗透膜对污染指数SDI<5的要求。

多介质过滤器装填双层滤料,无烟煤和石英砂,反洗膨胀率为30-50%;对于地表水的运行周期24小时以上。可以以压差达到一定值或出水SDI大于5时,作为进行反洗的依据。

活性炭过滤器装填渗银颗粒活性炭滤料,反洗膨胀率为50-80%;一般半年更换一次活性炭颗粒。

预处理设备的反洗采用水—气擦洗,能力强、时间短、水耗低。

多介质过滤器、活性炭过滤器设备材质为钢衬胶,设备衬胶完整无针孔,能接受2000-15000伏电火花试验而不被击穿。衬胶层为一层衬里3mm,并延至外部法兰结合面。衬胶设备整体硫化。

设备进出水配带压力表;

设备本体设窥视孔,窥视镜的材质是透明的、耐腐蚀的,它的厚度能承受容器的设计压力和试验压力,窥视镜的内表面与容器的内表面平齐。

所有本体管路采用法兰连接,并考虑到检修和部件更换的便利条件,内部部件的材质均符合规定要求。

设备内部部件固定及加固,能承受水流的冲击,设备内部布水和集水装置的布水无偏流现象。

容器的人孔保证检修人员的进出和更换部件的进出。人孔配有人孔盖、垫圈、螺栓、螺母等全套部件。

多介质过滤器、活性炭过滤器设备采用PLC控制各工序运行,

3.4.3  反渗透除盐部分

阻垢剂(MDC)加药:预处理来水在进入反渗透装置之前,首先加入高效阻垢剂,以防止Ca、Mg、SiO2、Sr、Ba等物质在反渗透膜元件浓水侧产生结垢。

阻垢剂加药装置采用一箱两泵组合式成套装置,即设一台溶液箱和两台加药计量泵。

阻垢剂溶液箱上装有液位开关,当液位低时发出报警信号,提示运行人员补充药品,并和计量泵连锁。

反渗透系统:本系统的主要作用是通过以压力为推动力,进行膜分离脱盐,同时可除去水中溶解性有机物、微生物、细菌、热原、病毒等,RO法分离时不需加热,无相的变化,具有能耗少、体积小、操作简单、适应性强、自动化程度高、应用范围广等优点。

它包括下列单元设备:

n       保安过滤器

n       高压泵

n       反渗透本体装置

n       清洗装置

保安过滤器的作用是截留预处理系统中漏过的颗粒性杂质,防止其进入反渗透装置或高压泵中造成膜元件被划破,或是划伤高压泵叶轮。保安过滤器采用TP304不锈钢材质,滤芯采用高分子聚丙烯缠绕结构,绝对过滤精度为5mm,因为这种滤芯为深层过滤,截污容量大,使用寿命长。保安过滤器采用快开式启盖机构,可以快速方便的更换滤芯。

本工程共设2台保安过滤器,每二台过滤器对应1套反渗透装置。

根据计算,过滤器正常运行时滤元的表面过滤滤速为9.5m3/m2-h。

一般常用的过滤滤元参数如下:

工程过滤精度:5mm                    材质:PP

耐压:≤1.0MPa                       使用温度:≤60℃

正常出水量:2~2.5m3/h                 结构形式:线缠绕或熔喷

其它滤元材质还有PE、陶瓷等,结构形式还有折叠式等,但一般不用于水处理过程中。

保安过滤器进口管道上装设排放阀,当预处理出水水质如SDI、余氯等指标不合格时,不合格水排放。

高压泵:加入阻垢剂之后的保安过滤器出水,由高压给水泵将水升压至10~14 kg/cm2左右(运行压力根据原水水温和膜元件运行时间而略有变化,以保证装置的产水量为准),送入反渗透装置。高压给水泵多级立式不锈钢离心泵,密封形式为机械密封。每台高压泵对应一套反渗透装置,系统共设2台高压泵。

在高压泵入口处装设低压压力控制器,当泵入口压力低于0.05 MPa时,压力控制器动作,使高压泵停止运行,避免气蚀现象的产生,保证高压泵的安全。高压泵出口装设高压压力控制器,当泵出口压力高于2.0 MPa时,压力控制器动作,使高压泵停止运行,防止泵出口憋压影响高压泵的运行安全。

高压给水泵出口装设电动慢开门,当高压泵启动时,电动慢开门同时缓慢开启,以避免启动时产生瞬间高压力水对膜元件造成冲击损坏(即水锤现象)。电动慢开门选用进口不锈钢阀门,其开启时间为25秒钟左右。

高压泵为进入反渗透膜元件的原水提供足够的压力,以克服渗透压和运行阻力,满足装置达到额定的流量。

反渗透本体设备 

本工程共设1套反渗透装置,每列装置都能单独运行,也可以并联同时运行,每套的技术指标如下:

l       系统脱盐率:       ≥98%(一年内)

                                     ≥97%(三年内)

每套反渗透装置均采用一级二段式,9:4排列,每根压力容器内装6只膜元件,

每套反渗透装置的一段给水和浓水排放管上分别设稳流阀,通过调节这二个阀门的开度,控制装置的产水量和回收率;反渗透产品水出口装设止回阀,防止反向压力对反渗透膜元件造成损坏;

系统中设有自动冲洗系统。当系统停车后,自动打开冲洗排水阀延时5-6min对膜组件进行表面冲洗,将膜组件内的浓水冲走,以防止浓水在停运时在反渗透膜表面结垢。

每套反渗透装置的压力容器、膜元件、管道、阀门、仪表及附件均组装在一个整体滑架上,占地面积小,结构紧凑,滑架和管道的设计满足当地的抗震烈度要求。

装置中的高压管道、阀门及附件采用不锈钢材质,低压管道、阀门及附件采用UPVC材质,在总产品水管道和每根压力容器的产水处均装有取样阀,以取样检测各位置的产水水质;在一段给水管、二段给水管和浓水排放管上也装设取样阀,根据给水、浓水和产品水的水质分析可判断反渗透在运行过程中是否有异常现象比如污染或结垢的存在和趋势,并可具体分析出污染或结垢的位置,判断出是哪一段或哪根容器甚至是哪只膜元件有异常或故障现象,以便于针对性地处理。

在每套装置的一段给水、二段给水、浓水排放管道上分别装设清洗接口和阀门,在产品水管道上装设清洗回流管和阀门,当装置清洗时可以和清洗装置分别连接,根据污染或结垢状况的不同分别对一段膜元件、二段膜元件进行相应的化学清洗。

反渗透清洗装置 系统设反渗透膜元件清洗装置1套,当系统运行1年或当膜元件受到污染后可进行化学清洗,使之恢复原有性能。反渗透膜的化学清洗是根据膜受到的不同污染情况而选择相应的清洗药剂。大致来说,清洗分为酸性清洗或碱性清洗两大类,酸性清洗主要是除去膜表面的氧化铁、Ca、Mg垢类,碱性清洗则主要应用于有机物污染的清洗。

清洗装置组装在一个滑架上,并留有清洗接口。反渗透本体上一段、二段、浓水管道上也留有清洗接口,并配有可拆卸管道,可以和清洗装置方便连接。

淡水箱、淡水泵:反渗透产水带有一定的压力,可以自行进入淡水箱暂存;其作用是使反渗透膜的产水侧承受较低的压力,避免反渗透膜受到背压而导致不可恢复的损坏;同时可通过淡水箱的液位来控制反渗透装置的启、停运行。 

3.4.4混床部分

原水经预处理和反渗透系统的初步除盐,水中尚存有一定量的阴/阳离子。必须通过混床才能对水质的电阻率进行提高,它的原理是利用阴、阳树脂的交换特性对水中的阴、阳离子进行同时交换,所以混合离子交换是水质提纯的主要设备。为了满足用水小于1μs/cm(25℃)的要求,本工艺采用混床进一步除盐。

混床树脂失效后,采用盐酸溶液和氢氧化钠溶液进行再生,恢复阴、阳树脂的交换能力。因混合床的再生比较复杂,为了提高混合床的运行周期,确保混合床树脂的再生纯度,本系统中混合床所装树脂为进口三层床专用树脂。



转自公众号:环保易交易




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