工程名稱：廣西石埠乳業反滲透純凈水設備

設計原則和標準

設計原則

系統設備技術是先進的、可靠的。

保證穩定的出水水質。

系統具有連續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會（ASME）和美國材料試驗學會（ASTM）的工業法規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察規程》/國家質量技術監督局（1999）

· BGJ232-82《電氣裝置安裝工程施工驗收規范》

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》

· 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會標準API676及GB7783《計量泵試驗方法》

當上述規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）。

工藝系統簡述

系統采用多介質過濾器+RO工藝，以保證系統產出穩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、反滲透系統二部分。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性能，實現系統產水量、脫鹽率、回收率和運行費用的最優化。

反滲透系統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

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的原水，其目的是為了調節進水流量的變化，防止進水波動影響到系統運行，保證后續系統進水量穩定。

原水泵

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

系統設置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）≤4。

多介質過濾器為水處理系統的預處理設備，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行。 

根據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亂層現象。

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，便于用戶現場安裝和實現裝置正常運行。

連續運行時間：

系統的設計運行時間24-36小時， 隨后應對機械過濾器進行反洗；并應依據季節不同、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，通常控制反洗強度控制在10L/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

反滲透（RO）系統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，便于用戶現場維護和監控。

RO系統水回收率在75%以上，系統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，經收集后成為產品水，通過產水管道進入后續設備；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。

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)  系統回收率：                     ≥75%（三年內）

5)  系統脫鹽率：                     ≥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，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，本系統在膜品種的選擇、膜元件的數量上都已充分考慮。

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。化學清洗采用人工配液、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損壞，同時緩沖由于后級供水系統啟停時造成的壓力波動。

加藥裝置

加藥裝置為反滲透系統阻垢劑加藥裝置。

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、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、啟動系統可靠，葉輪無卡澀、無異聲。

3）所供水泵運行安全、平穩、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，保證使用不出現腐蝕情況。

6）水泵在工作時充分考慮并聯運行的可能，保證各泵并聯運行時揚程統一，流量不變。

管路系統及綜合材料

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。

系統控制與電氣

控制系統概述

系統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。也就是說系統是一個以開關量控制為主的系統；所以本控制系統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測指標以及系統運行狀態。

根據系統特點，把工藝流程分為預處理系統、反滲透系統二部分，采用PLC方式實現反滲透的自動控制。反滲透系統可現場集中控制，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，它根據編制的程序以及采得的數據信息進行邏輯運算，并將運算結果通過信號輸出到執行機構來控制系統設備的運行。

采集的數據信號（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，實現可編程控制。

主要控制回路

水泵控制

原水泵根據相應的水箱液位控制啟停，同時聯鎖整個系統設備的啟停。

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，保護系統設備不受損害。

加藥控制

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

反滲透系統(RO)控制

RO系統的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程均可由PLC實現自動控制。同時，RO系統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，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。

控制系統配置

硬件

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

軟件

控制軟件能為系統的運行和保護提供可靠的工作程序。

PLC應用軟件:運行于PLC，實現各種控制功能。

控制系統功能

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

數據采集

采集反滲透系統各個裝置的重要工藝參數、設備運行狀態等重要數據。

聯鎖、報警

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

手動控制

反滲透系統可以實現手動和自動的切換，在非正常運行狀態下，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完成，提高系統的完整性和可靠性。

儀表

儀表選型

現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：根據有關規程、規范，接入全廠避雷系統。

接地：根據有關規程、規范、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。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，取樣的數量及位置能有效的診斷并確定系統的缺陷。

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系統所配儀器、儀表的性能、配置點及數量等將滿足本系統的安全、穩定、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。

RO反滲透裝置化學清洗系統

化學清洗系統包括清洗箱、清洗泵、保安過濾器及和RO裝置連接的閥門。

清洗系統的材質能適用于所用的清洗液。