超純水設備系統設計方案

1．序言

本計劃方案涉及到的步驟及純化水設備是為了更好地考慮貴司生產工藝流程用工業純水新項目，規定以下：

2.系統軟件合理布局

預處理一部分、二級反滲透一部分、EDI一部分、18M供電一部分集中化置放在中間水店。為確保工業純水的水體和水流量，將全部水處理裝置放置PLC控制下運作，并適度監管。

3.自動控制系統構造

自動控制系統選用分散控制，集中化監控的自動控制系統。實際操作站采用PLC控制器操縱，構成一個很高的可靠性的自啟動和監控操縱的自動控制系統。

4.生產流程示意圖

原儲水箱→原水泵→機械設備濾器→活性炭濾器→防垢加藥設備→保安人員過濾器→一級高壓水泵→一級反滲透裝置→PH調整設備→二級高壓水泵→二級反滲透裝置→純儲水箱→純水泵→UV設備→高精密濾器→EDI設備→超純水系統箱→直流變頻水泵→除TOC設備→精陽離子樹脂→高精密濾器→自來水點

5.加工工藝表明

5.1預處理一部分目地：為反滲透裝置出示達標的滲水。

5.1.1源水預處理的目地和構成

A.反滲透機器設備系統軟件滲水規定：

（1）霧霾指數：SDI≤4；

（2）高錳酸鹽指數：<0.1ppm

（3）渾濁度<1NTU

（4）供電Fe3+≤0.01ppm。

（5）供電溫度適合范疇10～30℃。

（6）碳酸氫鈣飽和狀態指數值LSI：<0

B.預處理系統軟件便是根據過慮、吸咐等方式 使反滲透滲水做到之上規定，以完成下列目地：

（1）避免 反滲透裝置膜面積垢（包含CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、鐵鋁金屬氧化物等）；

（2）避免 膠體溶液化學物質及固體顆粒對反滲透的污堵；

（3）避免 有機化學化學物質的對反滲透的污堵和溶解；

（4）避免 微生物菌種對反滲透的污堵；

（5）避免 還原性化學物質對反滲透膜的空氣氧化毀壞；

C.預處理系統的組成：包括機械濾器、活性炭濾器。

5.1.2機械濾器:機械濾器中的濾料包括多種規格的石英砂，用于除去原水中的懸浮物及及脫穩后的膠體,以使出水的污染指數SDI<4達到RO進水要求。

5.1.3活性炭濾器:活性炭被廣泛應用于生活用水及食品工業、化工等工業用水的凈化，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，可以對各種性質的有機物質進行化學吸附，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、木質磺酸等有機物質，還可去除象余氯一類對陰離子交換劑有害物質，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，50%左右的鐵，以及47—60%的有機物質。

5.1.4阻垢加藥裝置:自來水中含有一部分鈣、鎂離子等容易結垢性的物質，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，必然會加大濃水側離子的濃度；從而導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；能很好的調節由于濃縮而引起的結垢總問題。阻垢劑的投加量一般在2-5ppm左右。根據原水水質的總硬試值調節加藥量。

5.2二級反滲透部分

滲透是水從稀溶液一側通過半透膜向濃溶液一側自發流動的過程。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。當水向濃溶液流動而產生的壓力足夠用于阻止水繼續凈流入時，滲透處于平衡狀態，見圖(b)。平衡時，水從任一邊通過半透膜向另一邊流入的數量相等，即處于動態平衡狀態，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)。滲透是自發過程，而反滲透則是非自發過程。反滲透系統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。二級反滲透是對一級反滲透產水的進一步提純。

5.2.1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，特設置保安濾器作為最后的預處理手段。作為保險措施，即使多介質機械濾器過濾不徹底，也能夠保證反滲透膜不會受到嚴重污染。保安濾器內裝5um的聚丙稀微孔濾器。當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通量）。濾器結構能滿足快速更換濾芯的要求。

5.2.2高壓泵:反滲透膜分離推動力是壓力差，因此設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約能量的作用；新系統剛運行的時候對進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。本系統設置了進水低壓保護和出水高壓保護。

5.2.3反滲透本體裝置:反滲透裝置是該項目預脫鹽的心臟部分，經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。

5.2.3.1系統設備選型: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合，分別是最上面的超薄脫鹽層（厚度約為0.2μm聚銑胺材質）、中間的聚楓內夾層和最下面的聚酯支撐網層。該組件膜面積400平方英尺，產水通量大，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專用于卷式RO組件的WAVE300P-6型壓力膜管，該壓力膜管是增強FRP材質，具有抗腐蝕性，耐壓300psi,管內壁光滑裝卸方便等特點。每個壓力膜管可安裝6支膜組件。

5.2.3.2反滲透裝置工藝設計

整套系統反滲透膜裝置安置在一個機架上，并配置控制系統，在進水水溫25℃時二級反滲透產水量22.0T/H，每根膜組件最大的回收率15℅計算，一級反滲透裝置需配膜組件8根，WAVE300P-2壓力膜管4根；二級反滲透裝置需配膜組件6根，WAVE300P-5壓力膜管3根；一級反滲透組合排列形式為2-1-1排列，二級反滲透組合排列形式為2-1。反滲透每支壓力膜管產水側設有取樣囗，方便取樣。

5.2.3.3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，系統自動恢復到沖洗啟動前的狀態。

5.2.3.4就地儀表配置:反滲透裝置設置二次儀表顯示裝置，就地顯示產水量、電導率等重要參數。系統設置高、低壓保護開關，保證反滲透系統安全可靠運行。

5.2.4反滲透純水箱:反滲透產品水送入PE材質的水箱。該水箱設置高低液位控制裝置能控制泵的聯鎖，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。

5.2.5反滲透化學清洗裝置:無論預處理過程多么完善，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、產水量下降，當這些變化超過原始值的15%時，就要用化學藥品進行清洗。為此，除日常運行中進行的低壓沖洗外，還需進行定期化學清洗，有時還需進行殺菌處理。

5.3EDI一部分

5.3.1TOC脫除器

TOC脫除器選用的是185nm的紫外線，它可以開啟將有機化合物分子結構融合在一起的化合鍵。因而，這一光波長的紫外線可以毀壞水里的有機物、活性氧、氯和氯胺。毀壞造成后造成的化學物質用事后的EDI裝置脫除。另外，它也具備一定的抑菌作用。

5.3.2EDI裝置

EDI是持續電再造除鹽裝置的英文簡寫，是電解法、滲析及離子交換緊密結合的深層除鹽裝置，由給排水室、濃水室和電級室構成。給排水房間內填裝基本混和離子交換環氧樹脂，給排水室和濃水室中間配有陽離子交換膜和陰離子交換膜。給排水室中的陰（陽）正離子在兩邊電級功效下持續根據裝置里的陰（陽）離子膜進到濃水室；H2O在直流電源能的功效下可轉化成H+和OH-，使給排水室中的混和離子交換環氧樹脂常常處在再造情況，因此有深度除鹽工作能力。因而EDI在接電源情況下能夠 不斷制成純凈水，其中填的離子交換環氧樹脂無需強酸強堿再造。

5.3.3超純水系統箱EDI商品水送進儲水箱。該儲水箱設定高矮液位儀操縱裝置能操縱泵的互鎖，另外配置氮封裝置避免 空氣中浮塵顆粒物和病菌進到儲水箱。

5.418M供電一部分EDI產水電阻率最大在17MΩ.cm上下，為做到自來水規范，在終端設備提升了精混床用于提高水體。

5.4.1TOC脫除器TOC脫除器選用的是185nm的紫外線，它可以開啟將有機化合物分子結構融合在一起的化合鍵。因而，這一光波長的紫外線可以毀壞水里的有機物、活性氧、氯和氯胺。毀壞造成后造成的化學物質用事后的精混床脫除。另外，它也具備一定的抑菌作用。

5.4.2精混床精混床是以陽、陰二種離子交換環氧樹脂按一定占比混和后填裝于同一交換機中，等同于一個多級別的除鹽系統軟件。在其中經H型強酸堿性陽環氧樹脂與水里陽離子交換后產生的H+，和經OH型強偏堿陰環氧樹脂與水里陰離子交換后產生的OH-緊密結合，產生電離度不大的水，使互換全過程中產生的H+和OH-不可以累積，進而清除了反離子對互換全過程的影響，使離子交換反映徹底,因而，混床出水量水體好。

5.4.3終端設備膜過濾裝置0.22μ過濾裝置是用以阻攔純凈水中細微顆粒物特，以肯定考慮應用點對商品水里顆粒的規定。設定0.22μ高精密過濾裝置開展深層解決，去除水里固態細顆粒物，過濾芯過慮精密度（直徑）0.22μm，可合理去除水里飄浮顆粒物，應用的過濾芯具備很多固定不動不規律直徑（公稱壓力直徑0.22μm），屬微孔板膜過濾，因膜直徑固定不動，可確保過慮的精密度和可信性。過濾裝置內裝20支40英寸長，0.22μm的聚丙烯pp微孔板過濾芯，負荷率為25T/H。過濾裝置構造能考慮迅速拆換過濾芯的規定。

6.加工工藝操縱設計理念

6.1自動控制系統簡述

依據本系統軟件的經營規模及機器設備遍布的詳細情況，決策選用現階段工業生產過程管理中最常見的集中化分散型自動控制系統。它又被稱為等級分類自動控制系統，是一種分布式系統自動控制系統，具備操縱分散化，信息內容規范化管理的特性。本系統軟件分上位操作站，上下位控制站二級。上位操作站由一臺主控制柜做為監管站。上下位控制站的設定是依據提升操縱，布局合理的標準視詳細情況而定的，另外為便捷系統軟件在執行環節或運作環節開展務必的調節及拓展，控制站考慮到了一定的容量。

6.2自動控制系統作用介紹

6.2.1上位操作站關鍵進行系統軟件中各實際操作站的監控基本參數,機器設備運作等實際操作作用，具備清楚的生產線設備運作狀況，可在流程表上對當場機器設備開展遠處手動式實際操作，完成遠程操作。加工過程的電阻率及導電率能夠 線上顯示信息。

6.2.2可編程控制器PLC各控制站都選用以微控制器為基本的可編程控制器PLC，它具備很高的可靠性，程序編寫便捷，便于應用，與其他裝置配備便捷等特性，各加工過程的程序流程、數據信息都儲存PLC的CPU里單獨運作，工作員可根據計算機知識站來監控其運作。PLC具備較強的計算作用，能進行繁雜的實際操作，可相互配合操作工根據對全部加工過程的運作主要參數和情況開展集中化監管，以完成對全部系統軟件的程序控制，運作，遠操等全過程。各操縱執行器均配置限位開關。

6.2.3導電率、電阻率等顯示信息當場配置導電率儀表盤，電阻率儀表盤，便于關鍵導電率、電阻率等指標值可以在污水處理生產車間和主控室另外顯示信息。

5.3  EDI部分

5.3.1 TOC脫除器

TOC脫除器采用的是185nm的紫外光，它能夠打開將有機物分子結合在一起的化合鍵。因此，這一波長的紫外光能夠破壞水中的有機化合物、臭氧、氯和氯胺。破壞產生后產生的物質用后續的EDI裝置脫除。同時，它也具有一定的殺菌作用。

5.3.2 EDI裝置

EDI是連續電再生除鹽裝置的英文縮寫，是電解、滲析及離子交換相結合的深度脫鹽裝置，由給水室、濃水室和電極室組成。給水室內裝填常規混合離子交換樹脂，給水室和濃水室之間裝有陽離子交換膜和陰離子交換膜。給水室中的陰（陽）離子在兩端電極作用下不斷通過裝置里的陰（陽）離子膜進入濃水室；H2O在直流電能的作用下可分解成H+和OH-，使給水室中的混合離子交換樹脂經常處于再生狀態，因而有深度除鹽能力。因此EDI在通電狀態下可以不斷地制出純水，其內填的離子交換樹脂不用酸堿再生。

6.3系統污水處理控制詳細介紹根據污水處理的加工工藝全過程，本控制對系統每個加工工藝模塊開展立即融洽、管理方法、控制。監視系統目標由下列模塊構成：

6.3.1預備處理一部分控制預備處理一部分以原水箱為持續運行控制點。當原水箱液位處在較下限部位,低液位電源開關向PLC鍵入電源開關數據信號,PLC即控制源水進水電磁閥打開；當原水箱液位處在下限部位,低液位電源開關向PLC鍵入電源開關數據信號,PLC即控制預備處理一部分終止；當水箱液位處在高限部位,高液位電源開關向PLC鍵入開關量數據信號,源水進水電磁閥關掉。

6.3.1.1機械設備過濾裝置過濾裝置的運行、軟化器流程由PLC控制的氣動調節閥完成，當運行時長大了于預設值，由PLC控制氣動調節閥按序開展全自動軟化器實際操作，軟化器完畢后資金投入運行。過濾裝置各閘閥的運行情況能夠 在顯示屏上顯示信息。僅有在反滲水箱液位做到上位時，過濾材料清理才可以剛開始，那樣能夠 確保事后反滲透設備的持續供電。

6.3.1.2活性碳過濾裝置活性碳過濾裝置設定運行及軟化器流程由PLC控制的氣動調節閥全自動實際操作，依據運行時間主要參數由PLC控制氣動調節閥按序開展全自動軟化器實際操作，軟化器完畢后資金投入運行。各活性炭過濾裝置閘閥的運行情況能夠 在顯示屏上顯示信息。僅有在反滲水箱液位做到上位時，過濾材料清理才可以剛開始，那樣能夠 確保事后反滲透設備的持續供電。

6.3.2反滲透一部分

6.3.2.1.全自動運行控制：

反滲透全自動運行根據反滲透純水箱的液位來開展。

當反滲透正中間水箱液位處在較下限部位,較低液位電源開關向PLC鍵入電源開關數據信號,PLC即控制高壓泵剛開始運行；當水箱液位處在高限部位,高液位電源開關向PLC鍵入開關量數據信號,反滲透高壓泵終止運行，鍵入的數據信號將在CRT上顯示信息。

6.3.2.2.反滲透的控制配備

反滲透滲水側設立導電率測量儀表，將導電率值的模擬量輸入數據信號鍵入PLC，并在顯示屏上顯示信息主要參數。反滲透產水側設立導電率檢查儀，將產水導電率值的模擬量輸入數據信號鍵入PLC，并在顯示屏上顯示信息主要參數。

反滲透高壓泵滲水設定底壓過載保護器，當工作壓力低于0.1-0.15Mpa時，控制高壓泵終止運行，反滲透設備進到底壓清洗情況，并在顯示屏上顯示信息警報。當工作壓力超過0.1-0.15時高壓泵即啟動，反滲透設備資金投入運行。

反滲透高壓泵出水量側管道設壓力控制器，當工作壓力超過某一預設值時，PLC輸出電源開關數據信號，終止高壓泵運行，并在顯示屏上顯示信息、警報。

反滲透濃水側設一電動式快沖洗閥門，在高壓泵運行前和高壓泵終止后，接納PLC輸出的開關量數據信號，全自動進到底壓清洗情況。

6.3.4EDI除鹽系統軟件

EDI持續除鹽系統軟件的由PLC控制完成全自動運行，當氮封水箱液位小于正中間液位時，EDI開機啟動。當氮封水箱液位做到高液位時，EDI系統軟件終止。

為避免 EDI系統軟件空燒，系統配置了流水維護，當無流水根據時，系統軟件全自動斷開相對開關電源。

UV設備的打開關掉追隨相對EDI系統軟件。

純水箱內配有工作壓力撥動開關，當水箱內出現負壓力時，系統軟件會馬上打開閥門，并警報和提醒警報的緣故。

6.4關鍵控制機器設備

1、系統軟件PLC采用美國geS5系列可編程控制器控制器，各種I/O包括10%預留點。

2、蒸汽流量計采用浮子流量計。

3、壓力控制器采用中國臺灣凡宜進口商品或非常商品。

4、導電率、電阻率儀采用英國+GF+或非常商品。

6.51噸/時二級反滲透+EDI純化水設備系統軟件機器設備布局

控制臺布局在中間水店控制房間內。

生產車間內電纜線選用電纜橋架空架或電線管，控制房間內電纜敷設走纜溝