工业纯水制备.doc

题目：水站纯水制备系统排放水回收改造工程设计

一 关键词
预处理、反渗透系统、水质、排放水改造、回收水

二 背景
人们的生活离不开水，工业生产同样离不开水，当前中国经济的持续发展正面临严重的水荒威胁、环境污染和水资源的紧缺，所以企业完全拥有节约水资源的能力和义务。

三 概况
离子交换器（除旧复床）的排放水和反渗透系统的高低排放水与原水混合后送入预处理系统的第一道过滤设备（砂滤器） 炭滤器 反渗透系统 离子交换器，合格水送储水水箱。

四 预处理水质要求
砂滤器进水的原水来自①地表水②地下水两种（达到生活饮用水标准）后的水源，当原水悬浮物含量小于500mg/L时，宜采用过滤或接触凝聚（即加入混凝剂）后，经水泵或管道直接进入过滤设备）过滤。当原水悬浮物含量大于500mg/L时，采用混凝沉淀澄清过滤处理，本系统对混凝剂采用碱氯化铝（PAC），其化学式为［Al2（OH）nCl6-n］m，式中n≤5，m≤10，是当前国内外使用比较广泛的一种。以铝灰或铝矿物作原料，采用酸或碱溶法制的，由原料和生产工艺不同，产品规格也不一样，它对各种水质适应性较强，混凝过程中最优PH值范围较广，对低温效果也较好絮粒，形成较快且颗粒大而重，投加后原水碱度降低较少，投量也较少（投量：国家建设部制定的产品质量暂行标准规定：在20℃时，密度（p）≥1.2g/cm3.Al2O3 10%盐基度为5%—8%，PH值在3.5~4.5,水不溶物≤1%）。

五 助凝剂:
国内常用的助凝剂:当原水污染严重时,原水加氯用以破坏对混凝作用有干扰的有机物质，同时也可用于帮助亚铁离子（Fe2+）氯化成高铁离子，促进亚铁混凝结出絮粒。
对于以上要求的整个投加设计，本系统的预处理部分采用自动投加混凝剂的方法（流动电流法）不同的原水水位，其流动电流与混凝剂加注率有密切关系，同时自己备变频调速，调冲程活塞加药泵，测污染指数设备不定时检测污染指数、控制沉淀水浊度等。
以上要求均属于预处理系统的第一部分，即砂滤器处理

1 砂滤器处理后的出水水质：经过混凝、沉淀、澄清处理后的水浊度已降到10NTU，要进一步提高则需要采用过滤法来除去细小的颗粒和细菌，根据水量大水的不同，有多种不同形成的过滤装置，本系统所用的滤料是石英砂煤双层滤料，这样过滤出的水浊度可达3NTU。

2 炭滤器处理：即是活性炭吸附器，炭滤器的进水是面碳滤器的出水容器内盛装活性炭，活性炭是用木质，煤质，果壳（核）等含碳物质通过高温下隔绝空气碳化，再进行活化制成，它有非常多的微孔和巨大的比表面积，因而具有很强的物理吸附能力，能有效地吸附水中的有机污染物和有毒致癌物质卤代甲烷（THM）及多环芳烃（PAH），此外，在活性炭活化过程中活性炭表面的非结晶部位上形成一些含氯官能团，如羧基（-COOH）羟基（-OH）羰基（7C2O），这些基团使活性炭具有化学吸附和催化氧化还原的性能，能有效去除水中一些金属离子。

五 反渗透进出水质要求

1 碳滤器处理后流出的水，作为反渗透前得要过滤器而本反渗透系统所采用的是中空纤维式膜组件结构是一级二段形成，第一段采用三组串联和第二段并联组合，但第一段的浓水作为第二段组件的进水，第一段和第二段的淡水同理组混合后作为原水进下一处理设备工序，即复合床（阳床）第二段的浓水直接经过排放管道向外排放。

2 反渗透膜文件对水中的离子具有选择透过性，固而在反渗透浓水和产水侧存在差渗透压差，这样就必须要有外界的压力来克服渗透压差才能够使反渗透装置正常工作并达到列设计要求，外界压力是通过高压泵来提供，所选用RO膜对水质的适应能力强，尤其是水温和PH值（进水PH为2~11范围）但本系统对PH值的控制是浮动，主要是利于反渗透的保护，通常是由季节和水源水质的情况而进行调控并作好相应的数据记录。目前，最佳PH值为6~6.6之间。在进水的常规水温下不影响其处理效果，水经过RO膜，经过筛分和理可除去各种大颗粒（≥20цm）有机物，各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌（3000×10m-10）,也能除去各种病毒，如流感病毒（800×10m-10），脑膜炎病毒（200×10m-10），还能滤除热源（10~50×10m-10）
膜的选择透过性，严格讲，膜的脱盐率对水中不同盐是不同的，对不同盐有不同的脱盐规律；
1 对电解质：离子价数越高或同价离子水合半径越大者，脱除效果越好，如：Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Li+＞Na+＞K+＞Po43-＞So42-＞Hco3＞Cl-＞Br-＞I-
2 对有机物：分子量越大脱除效果越好，小分子量有机物脱除效果不好，解离的比不解离的脱除效果好。
3 对水中溶解气体：如CO2，NH3，N2，H2S，Cl2等去除效果很差，几乎100%通过膜进入产品水中，故处理除气工作交给下一级——脱气塔，去除。
反渗透的产水一般主要成分是Na+，Cl-，Hco3-及Co2由于含量高，用此产水PH值低，呈酸性有一定的腐蚀倾向，在反渗透产水作为复床原水，而在产水进入复床之前，本系统要求每周为一个周期对产中反渗透产水进行含盐量的检测（如下表）
纯水站含盐量临测记录表（每周一次）

含盐量(ppm)

1#膜产水
2#膜产水
3#膜产水
4#膜产水
5#膜产水
阳床进水
9月27日
19.01
15.26
15.23
7.84
9.37
14.13
10月 4日
18.47
15.15
17.15
8.25
9.86
15.60
10月11日
19.20
15.68
17.13
7.59
9.06
14.15
10月18日
18.15
14.54
16.67
6.91
8.05
13.29
10月25日
19.60
15.8
18.29
7.85
9.17
14.52

上表的含盐量属于正常使用周期范围，如含盐量急剧上升，则要对整层反渗透膜进行清洗，清洗后含盐量若不下降，如下表：

含盐量(ppm)

1#膜产水
2#膜产水
3#膜产水
4#膜产水
5#膜产水
阳床进水
8月 9 日
28.05
28.21
17.31
34.60
30.22
27.63
8月16日
28.93
29.15
17.85
35.93
31.20
28.60
8月23日
27.40
24.92
25.64
22.47
22.24
24.58
8月30日
28.80
28.72
16.64
34.74
29.93
27.82
9月 7 日
28.59
29.24
18.58
39.86
31.93
29.47

则需更换组件膜。

六 复床除盐
复床是指水依次通过装有氢型阳交换器（阳床）和装有氢氧型阴交换器（阴床）的系统，通过复床可将水中各种矿物盐除去，为了获取较好的除盐效果，阳床内应装载强酸性阳树脂，阴床内应装强碱性阴树脂。
水中常含Ca2+，Mg2+，K+，Na+等阳离子和HCO3，SO4，Cl-等阴离子，还含有H2cO3和H2siO3等电解质，水流经阳床时，发生如下交换反应：

Ca 2（CHO3） R2 Ca 2H2CO3
Mg 2CL R2 Mg 2HCL
2RH + +
2Na SO4 2R Na H2SO4
2K 2RK
阳床出水中含有与进水中强酸性阴离子含量相当的强酸H2SO4和HCl，还含有弱酸性H2CO3和H2CO3，包括进水中原有的CO2和交换生成的与进水相当的部分水源继续流向阴床，交换反应如下：

H2SO4 R2SO4
2HCL 2RCL
2ROH + + 2H2O
2H2CO3 2RHCO3
2H2SiO3 2RHSiO3

阴树脂中交换出的OH-+H+——H2O，这样水中的阴阳离子基本被除去，从而得到纯净的除盐水。
在每天的实际操作中，平均每天3次，要将本系统中的阳床中的水溶液排出（2.0~3.0 m3下面按2.5计算）后，才将阳床工作中处理的水送到阴床，其后阴床中隔夜浸泡的水同样也要排出(正向冲洗至电阻率上升至2.0ΩM,按正常冲洗要排掉2m3左右)后,阴床产水才送往下一个工作系统单位。而当今水资源的溃乏，为从水资源和企业长期的经济节约考量，可以把①反渗透低压冲洗隔夜浸泡膜的水（1 m3），②阳、阴床正向冲洗排出的水（除再生处理排出的再生溶液，因该部分溶液中含有大量的Na+、Ca2+、Mg2+、K+、CL-、HCO3-等离子）经过蓄储水箱后在预处理的入口处与自来水源一起送往1#砂滤器，从而进行循环处理，在不影响企业用水水质的前提下，同时节约经济和水资源。反渗透浓水与再生处理（含次日冲洗）水溶液必须排放至污水处理系统外，其它像反渗透高、低压冲洗（平均每天3次），阴、阳床冲洗的水溶液都可再次利用为原水。整套排放水回收的流程如下：

阴、阳复床排水
储水水箱 升压泵（原装） 砂滤器（原装）
反渗透高、低压
七 排放水回收再利用改造设计

主要技术条件及参数要求

1．条件要求：阴、阳床复床排水及渗透高低压排放水，水质要求在前面的几个部分已作具体分析，符合回收水质

2．参数设计：
①储水水箱：2700mm（长）×1600 mm（宽）×1400mm（高）= 6 m3
水箱材质：塑料板（PE），厚度为
②升水泵：原复床送水泵2台（11KW/ｈ）

③
Ф76 mm 2个
三通（90 º）12个 Ф63 mm 6个
Ф40 mm 4个

管道(PVC)及
附件 Ф63 mm 8个
弯头（90 º）20个

Ф40 mm 12个

口径Ф63 mm需27 m
管道长度L=41m
口径Ф40 mm需14 m

阀门：10个（其中进入砂滤器的一个是单向阍），水箱水位指示灯1个

3 设计图

单向进水阀门

砂滤器
进阳床

新 旧
阴 （阴） 原装泵

1
床 阳 11KW/h
（排水） 床 2 2
（排水） 水位
指示灯

出 出
口 口 进

出
RO（产水）

RO（排水）

4 运行管理

每天整套系统至少要制3次，每次根据冲洗阳、阴床、本企业及系统用水要求，加上前面已分析各部分水质的情况，排放水（除反渗透浓水排放）均符合水质要求，故要进行回收利用，即：①新复床阴柱和②旧复床阴、阳的排放直接排至蓄储水箱，③储蓄水箱水位必须高于2/3溶积以上，然后开启升水泵抽出经单向进水阀送至砂滤器，同时注意：a、水箱水位指示灯亮后，必须立即停止升水泵运行，防止抽入空气后下次运行时设备运行不稳定。b、升水泵①和②要交叉运行，即如果水泵①在传输RO的产水至阳床时，只能用水泵②来抽取储水箱里的水（同时小心水阀的切换），反之，水泵②送RO产水，水泵①抽取水箱水。c、刚再生处理的复床系统排水及次日第一次冲洗的水必须排放至污水处理池，不能直接回收至水箱循环使用。d、反渗透系统用柠檬酸或乙二胺四乙酸钠刚处理的水也不能直接回收利用，同样须排至污水池。

八 意义
从本企业经济利益上考量，平均每天按3次计算，（2.5 m3+2）×3=13.5 m3， 3次/每天低压冲洗的量5 m3/h×1/4h×3=3.75m3，及隔夜浸泡1 m3,每天共计回收13.5 m3+1 m3+3.75 m3=18.25m3，则每年可节约用水18.25m3×30×12=6570m3，直接节约经济6570×3.8元/m3=24966元，同时从社会资源考虑,如果每个企业都充分节约和利用，那就可以大大地减轻水资源的供给压力。

文献
1、《工业用水处理技术》第二版，叶婴齐主编
2、工作中水站的记录资料

6