50噸/小時反滲透+混床鍋爐化水系統(tǒng)技術(shù)方案

1．前言

本方案涉及的流程及設(shè)備是為了滿足江西能源有限公司鍋爐補給水項目，要求如下：

1.1純水水量       ≥50m3/h      

1.2、50T/H50噸/小時反滲透+混床鍋爐化水系統(tǒng)制備的主要技術(shù)參數(shù)

1.前處理產(chǎn)水量 :   ≥67m3/h；

2.反滲透系統(tǒng):      ≥50m3/h；

3.混床系統(tǒng)：       ≥50m3/h；  

1.3產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)

         供水水量                      ≥50m3/h           

         水質(zhì)要求                      ≤10us/cm2 

         溫度：                        常溫

1.4 系統(tǒng)配置

預(yù)處理、反滲透、混床。

1.5供水方式:連續(xù)產(chǎn)出（24小時運行）。

2.  設(shè)計依據(jù)

本純水站工程項目設(shè)計依據(jù)如下：

1.原水水質(zhì)分析資料；

2.純水的品質(zhì)要求（產(chǎn)品水水質(zhì)指標(biāo)），以及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)；

3.純水的生產(chǎn)規(guī)模;

4.用戶對系統(tǒng)整體水準(zhǔn)要求。

2.1  原水水質(zhì)資料和技術(shù)指標(biāo)

表1. 原水水樣水質(zhì)分析報告（供參考）：

檢測報告表

原水：為提供檢測報告

2.2  本方案設(shè)計指標(biāo) 

1. 水量：       

   50m3/h

2. 電導(dǎo)率：

         ≤10us/cm2

3.供水溫度        

   常溫

3. 總體設(shè)計方案

3.1 系統(tǒng)組成

序號 名稱 處理量 數(shù)量 單位 備注

1 預(yù)處理部分 67 T/H 1 套

2 反滲透部分 50 T/H 1 套

3 混床部分 50 T/H 2 套 一用一備，咸潮時啟用

3.2 系統(tǒng)布局

        預(yù)處理部分、反滲透部分、混床部分集中放置在*水站。為保證補給水的水質(zhì)和水量，將整個水處理系統(tǒng)置于PLC控制下運行，并適時監(jiān)控。

3.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：控制系統(tǒng)采用分散控制，集中監(jiān)視的控制系統(tǒng)。操作站選用PLC控制器控制，組成一個高可靠性的自動運行和監(jiān)視控制的控制系統(tǒng)。       

3.450T/H鍋爐補給水設(shè)備工藝流程簡圖

自來水管網(wǎng)→原水泵→絮凝加藥→機械濾器→活性碳濾器→阻垢加藥→保安過濾器→高壓泵

→反滲透裝置→中間水箱→混床泵→混床裝置→精密濾器→除鹽水箱

4.0 工藝說明

4.1  預(yù)處理部分

目的：為反滲透裝置提供合格的進水。

4.1.1原水預(yù)處理的目的和組成

        A.反滲透系統(tǒng)進水要求：

（1）污染指數(shù)：          SDI≤4；

（2）余氯：              <0.1 ppm

（3）濁度                <1NTU

（4）供水Fe3+             ≤0.01ppm。

（5）供水水溫適宜范圍    10～30℃。

（6）碳酸鈣飽和指數(shù)      LSI：<0

B.預(yù)處理系統(tǒng)就是通過過濾、吸附、阻垢等方法使反滲透進水達到以上要求，以實現(xiàn)以下目的：

（1）防止反滲透裝置膜面結(jié)垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、鐵鋁氧化 物等）；

（2）防止膠體物質(zhì)及懸浮固體微粒對反滲透的污堵；

（3）防止有機物質(zhì)的對反滲透的污堵和降解；

（4）防止微生物對反滲透的污堵；

（5）防止氧化性物質(zhì)對反滲透膜的氧化破壞；

C.預(yù)處理系統(tǒng)的組成：包括機械濾器、活性炭濾器、阻垢加藥裝置。

4.1.2機械濾器

    機械濾器中的濾料包括多種規(guī)格的石英砂和無煙煤，用于除去原水中的懸浮物及及脫穩(wěn)后的膠體,以使出水的污染指數(shù)SDI<4達到RO進水要求。

4.1.3活性炭濾器

活性炭被廣泛應(yīng)用于生活用水及食品工業(yè)、化工等工業(yè)用水的凈化，由于活性炭的比表面積很大，其表面又布滿了平均為20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭的表面有大量的羥基和羧基等官能團，可以對各種性質(zhì)的有機物質(zhì)進行化學(xué)吸附，以及靜電引力作用，因此，活性炭還能去除水中對陰離子交換劑有害的腐殖酸、富維酸、木質(zhì)磺酸等有機物質(zhì)，還可去除象余氯一類對陰離子交換劑有害物質(zhì)，從而提高了除鹽水處理能力，防止樹脂被氧化。通常能夠去除63%—86%膠印體物質(zhì)，50%左右的鐵，以及47—60%的有機物質(zhì)。

4.1.4阻垢加藥裝置

自來水中含有一部分鈣、鎂離子等容易結(jié)垢性的物質(zhì)，此類離子在水中的溶解性相對比較小，而反滲透部分對離子的攔截比較充分，必然會加大濃水側(cè)離子的濃度；從而導(dǎo)致影響整個反滲透膜的進水通道。阻垢劑是一種增大難溶解性離子溶解度的一種化學(xué)藥品，通常對鈣、鎂離子的溶解度能增加3倍左右；能很好的調(diào)節(jié)由于濃縮而引起的結(jié)垢總問題。

阻垢劑的投加量一般在2-5ppm左右。根據(jù)原水水質(zhì)的總硬試值調(diào)節(jié)加藥量。

4.2  反滲透部分

滲透是水從稀溶液一側(cè)通過半透膜向濃溶液一側(cè)自發(fā)流動的過程。半透膜只允許水通過，而阻止溶解固形物(鹽)的通過，見圖 (a)。 濃溶液隨著水的流人而不斷被稀釋。當(dāng)水向濃溶液流動而產(chǎn)生的壓力足夠用于阻止水繼續(xù)凈流入時，滲透處于平衡狀態(tài)，見圖 (b)。平衡時，水從任一邊通過半透膜向另一邊流入的數(shù)量相等，即處于動態(tài)平衡狀態(tài)，而此時壓力p稱為溶液的滲透壓(注意：半透膜一邊是純水，另一邊是鹽溶液)。

　　當(dāng)在濃溶液上有外加壓力，且該壓力大于滲透壓時，濃溶液中的水就會通過半透膜流向稀溶液，使得濃溶液的濃度更大，這一過程就是滲透的相反過程，稱為反滲透，見圖 (c)。

　　滲透是自發(fā)過程，而反滲透則是非自發(fā)過程。反滲透系統(tǒng)正是利用反滲透的原理，將需要處理的高含鹽水用高壓泵加壓，迫使水透過反滲透膜，以達到脫除鹽份的目的。

4.2.1保安濾器

為防止水中及管道中的微粒進入高壓泵和RO膜組件，特設(shè)置保安濾器作為zui后的預(yù)處理手段。作為保險措施，即使多介質(zhì)機械濾器過濾不*，也能夠保證反滲透膜不會受到嚴重污染。

保安濾器內(nèi)裝5um的聚丙稀微孔濾器。當(dāng)濾器進出囗壓差大于0.05-0.1Mpa時需更換濾芯（由于被過濾的介質(zhì)直接進入到微孔濾膜的空隙中，因此很難通過酸堿清洗恢復(fù)通量）。濾器結(jié)構(gòu)能滿足快速更換濾芯的要求。

4.2.2高壓泵

反滲透膜分離推動力是壓力差，因此設(shè)置高壓泵使反滲透的進水達到一定的壓力，讓反滲透過程得以進行。即克服滲透壓使水分子透過反滲透膜到淡水層。高壓泵采用變頻器設(shè)置加、減速時間減緩高壓泵啟動時膜的沖擊，變頻器還能進一步起到節(jié)約能量的作用；新系統(tǒng)剛運行的時候?qū)M水的壓力要求比使用一段時間之后對進水的壓力要求要低。采用變頻裝置能更好的控制高壓泵的壓力與進水流量之前的變化。本系統(tǒng)設(shè)置了進水低壓保護和出水高壓保護。

4.2.3反滲透本體裝置

反滲透裝置是該項目預(yù)脫鹽的心臟部分，經(jīng)反滲透處理的水能去除絕大部分無機鹽、有機物、微生物及細菌等。

4.2.3.1系統(tǒng)設(shè)備選型

膜組件選用美國陶氏公司BW30-400卷式組件。該組件由三層的薄膜復(fù)合，分別是zui上面的超薄脫鹽層（厚度約為0.2µm聚銑胺材質(zhì)）、中間的聚楓內(nèi)夾層和zui下面的聚酯支撐網(wǎng)層。該組件膜面積400平方英尺，產(chǎn)水通量大，對無機鹽具有99.5℅的脫除率。

壓力膜管選用加拿大海德信公司于卷式RO組件的WAVE 300P-6型壓力膜管，該壓力膜管是增強FRP材質(zhì)，具有抗腐蝕性，耐壓300psi,管內(nèi)壁光滑裝卸方便等特點。每個壓力膜管可安裝6支膜組件。

4.2.3.2反滲透裝置工藝設(shè)計

整套系統(tǒng)反滲透膜裝置安置在一個機架上，并配置控制系統(tǒng)，在進水水溫25℃時反滲透產(chǎn)水量50/H，每根膜組件zui大的回收率15℅計算，反滲透裝置需配膜組件54根， WAVE 300P-6壓力膜管9根；反滲透組合排列形式為6-3排列。

反滲透每支壓力膜管產(chǎn)水側(cè)設(shè)有取樣囗，方便取樣。

4.2.3.3 自動低壓沖洗裝置

反滲透在運行的過程中，濃縮過程和濃差極化將導(dǎo)致膜表面所接觸原水的固含量濃度遠遠大于原水的本體濃度。因此配備自動低壓沖洗裝置在停機后、開機前對反滲透膜進行定時的低壓沖洗，將附于膜表面的少量污染物沖走。沖洗完成后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到?jīng)_洗啟動前的狀態(tài)。

4.2.3.4就地儀表配置

反滲透裝置設(shè)置二次儀表顯示裝置，就地顯示產(chǎn)水量、電導(dǎo)率等重要參數(shù)。系統(tǒng)設(shè)置高、低壓保護開關(guān)，保證反滲透系統(tǒng)安全可靠運行。

4.2.4反滲透中間水箱

反滲透產(chǎn)品水送入PE材質(zhì)的水箱。該水箱設(shè)置高低液位控制裝置能控制泵的聯(lián)鎖，同時配備空氣呼吸器防止大氣中塵埃顆粒和細菌進入水箱。

4.2.5反滲透化學(xué)清洗裝置

    無論預(yù)處理過程多么完善，在長期運行過程中，反滲透膜面上總會日積月累水中存在的各種污染物。從而使裝置的性能下降，如組件進出囗壓差升高、脫鹽率下降、產(chǎn)水量下降，當(dāng)這些變化超過原始值的15%時，就要用化學(xué)藥品進行清洗。為此，除日常運行中進行的低壓沖洗外，還需進行定期化學(xué)清洗，有時還需進行殺菌處理。

   本系統(tǒng)配置的化學(xué)清洗裝置，其組成和流程如下：

   清洗液水箱——泵——精密濾器——流量計——反滲透裝置

化學(xué)清洗準(zhǔn)則

A、裝置的產(chǎn)水量比初次或上一次清洗后下降5～10℅時；

B、裝置的鹽透過率比初次或上一次清洗后提高一倍時；

C、裝置各段的壓力差或壓力差的差值為初次或上一次清洗后的1～1.5倍時；

D、裝置運行3-4個月時；

E、裝置在長期停止運行前用NaHSO3溶液保護。

4.2.6混床裝置

混床裝置一用一備，在自來水出現(xiàn)咸潮時使用。當(dāng)是除鹽水箱液位低于中間液位時，系統(tǒng)自動啟動。當(dāng)除鹽水箱液位達到高液位時，系統(tǒng)自動停止。

當(dāng)一臺混床樹脂失效時，及刻啟動備用混床，當(dāng)備用混床沖洗出水達到用水要求時，進入到制水程序，而失效混床采用報式通知再生程序。

5.  工藝控制設(shè)計說明

5.1 控制系統(tǒng)概述

 根據(jù)本系統(tǒng)的規(guī)模及設(shè)備分布的具體情況，決定采用目前工業(yè)過程控制中zui常用的集中分散型控制系統(tǒng)。它又稱分級控制系統(tǒng)，是一種分布式控制系統(tǒng)，具有控制分散，信息集中管理的特點。本系統(tǒng)分上位操作站，下位控制站兩級。上位操作站由一臺主控制箱作為監(jiān)控站。下位控制站的設(shè)置是根據(jù)優(yōu)化控制，合理布局的原則視具體情況而定的，同時為方便系統(tǒng)在實施階段或運行階段進行必須的調(diào)整及擴展，控制站考慮了一定的余量。

5.2 控制系統(tǒng)功能簡介

5.2.1 上位操作站

主要完成系統(tǒng)中各操作站的監(jiān)視參數(shù)設(shè)置,設(shè)備運行等操作功能，具有清晰的生產(chǎn)設(shè)備運行情況，可在流程圖上對現(xiàn)場設(shè)備進行遠方手動操作，實現(xiàn)遠程控制。生產(chǎn)過程的電導(dǎo)率可以在線顯示。

5.2.2  可編程控制器PLC

  各控制站都采用以微處理器為基礎(chǔ)的可編程控制器PLC，它具有高可靠性，編程方便，易于使用，與其它裝置配置方便等特點，各生產(chǎn)過程的程序、數(shù)據(jù)都存儲PLC的CPU里獨立運行，工作人員可通過計算機操作站來監(jiān)視其運行。PLC具有很強的運算功能，能完成復(fù)雜的操作，可配合操作員通過對整個生產(chǎn)過程的運行參數(shù)和狀態(tài)進行集中監(jiān)控，以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的程控，運行，遠操等過程。各控制執(zhí)行機構(gòu)均配制行程開關(guān)。

5.2.3 電導(dǎo)率等顯示

現(xiàn)場配備電導(dǎo)率儀表，以便重要電導(dǎo)率指標(biāo)能夠在水處理車間和控制室同時顯示。

5.3系統(tǒng)水處理控制介紹

    依據(jù)水處理的工藝過程，本控制系統(tǒng)對各個工藝單元進行直接協(xié)調(diào)、管理、控制。系統(tǒng)監(jiān)控對象由以下單元組成：

5.3.1 預(yù)處理部分控制

預(yù)處理部分以原水箱為連續(xù)運行控制點。

當(dāng)原水箱液位處于較低限位置,低液位開關(guān)向PLC輸入開關(guān)信號, PLC即控制原水進水電磁閥開啟；當(dāng)原水箱液位處于低限位置,低液位開關(guān)向PLC輸入開關(guān)信號, PLC即控制預(yù)處理部分停止；當(dāng)水箱液位處于高限位置,高液位開關(guān)向PLC輸入開關(guān)量信號, 原水進水電磁閥關(guān)閉。

5.3.1.1  機械濾器

濾器的運行、反洗步驟手動閥門實現(xiàn)，當(dāng)運行時壓差較大時，由手動閥門按順序進行反洗操作，反洗結(jié)束后投入運行。當(dāng)反滲水箱液位達到高位時，濾料清洗才能開始，這樣可以保證后續(xù)反滲透裝置的連續(xù)供水。   

5.3.1.2  活性炭濾器

濾器的運行、反洗步驟手動閥門實現(xiàn)，當(dāng)運行時壓差較大時，由手動閥門按順序進行反洗操作，反洗結(jié)束后投入運行。當(dāng)反滲水箱液位達到高位時，濾料清洗才能開始，這樣可以保證后續(xù)反滲透裝置的連續(xù)供水。

5.3.2 反滲透部分

5.3.2.1.自動運行控制：

反滲透自動運行通過反滲透中間水箱的液位來進行。

當(dāng)反滲透中間水箱液位處于較低限位置,較低液位開關(guān)向PLC輸入開關(guān)信號, PLC即控制高壓泵開始運行；當(dāng)水箱液位處于高限位置,高液位開關(guān)向PLC輸入開關(guān)量信號, 反滲透高壓泵停止運行。

5.3.2.2.反滲透的控制配置

反滲透進水側(cè)設(shè)有電導(dǎo)率檢測儀表，將電導(dǎo)率值的模擬量信號輸入PLC，并在顯示器上顯示參數(shù)。反滲透產(chǎn)水側(cè)設(shè)有電導(dǎo)率檢測儀，將產(chǎn)水電導(dǎo)率值的模擬量信號輸入PLC，并在顯示器上顯示參數(shù)。

    反滲透高壓泵進水設(shè)置低壓保護開關(guān)，當(dāng)壓力小于0.1-0.15Mpa時，控制高壓泵停止運行，反滲透裝置進入低壓沖洗狀態(tài)，并在顯示器上顯示報警。當(dāng)壓力大于0.1-0.15時高壓泵即起動，反滲透裝置投入運行。    

    反滲透高壓泵出水側(cè)管路設(shè)壓力開關(guān)，當(dāng)壓力大于某一設(shè)定值時，PLC輸出開關(guān)信號，停止高壓泵運行，并在顯示器上顯示、報警。

    反滲透濃水側(cè)設(shè)一電動快沖洗閥門，在高壓泵運行前和高壓泵停止后，接受PLC輸出的開關(guān)量信號，自動進入低壓沖洗狀態(tài)。

5.4 主要控制設(shè)備

1、系統(tǒng)PLC選用韓國LG系列可編程控制器，各類I/O包含10%備用點。

2流量計選用浮子流量計。

3、壓力開關(guān)選用中國臺灣凡宜進口產(chǎn)品或相當(dāng)產(chǎn)品。

4、電導(dǎo)率儀選用上海HONSET公司或相當(dāng)產(chǎn)品。

5.5  系統(tǒng)設(shè)備布置

控制臺布置在*水站控制室內(nèi)。

    車間內(nèi)電纜采用橋架架空或穿線管，控制室內(nèi)電纜敷設(shè)走電纜溝。

氣動閥的氣源通過環(huán)繞車間的氣源母管引到電磁閥柜，從電-氣轉(zhuǎn)換柜到氣動 閥的氣管路采用增強軟管。