1.1原水水源及水質(zhì)

原水水源：自來水，原水水質(zhì)檢測

 

2工藝系統(tǒng)描述工藝流程

工藝流程圖詳見見附圖，主要工藝路線如下：

 

原水→原水箱→原水泵→氧化劑加藥裝置→UF裝置→UF原水箱→RO原水泵→還原劑加藥裝置→5μm保安過濾器→阻垢劑加藥裝置→一級高壓泵→一級反滲透膜組→一級RO產(chǎn)水箱→NaOH加藥裝置→二級高壓泵→二級反滲透膜組→RO產(chǎn)水箱→RO增壓泵→TOC去除器→脫氧膜組1→EDI裝置→氮封EDI產(chǎn)水箱→超純水泵→TOC去除燈→拋光混床→終端精密過濾器→超純水使用點。

 

用水點1：純水泵1→換熱器→TOC去除器→脫氧膜組2→一級拋光混床→二級拋光混床→終端濾器→去用戶終端工藝用水點

 

用水點2：→純水泵2→TOC去除器→精濾器→去用戶其它工藝用水點

 

用水點3：→二級RO產(chǎn)水箱→去用戶其它工藝用水點  

2.2工藝系統(tǒng)簡述

工藝流程分為超濾預(yù)處理系統(tǒng)+反滲透初除鹽系統(tǒng)+EDI精除鹽系統(tǒng)+循環(huán)精處理系統(tǒng)四部分，即UF+RO+EDI+循環(huán)精處理 。各部分功能簡述如下：

 

3.2.1超濾預(yù)處理系統(tǒng)（UF）

超濾預(yù)處理系統(tǒng)作為反滲透的前處理，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(xù)反滲透運行的雜質(zhì)。原水為自來水，水溫受季節(jié)變化的影響較大。

 

預(yù)處理的設(shè)備主要包括原水箱、原水泵、板式換熱器、氧化劑加藥裝置、超濾裝置（UF）和反洗泵等。

3.2.1.1超濾裝置

預(yù)處理的主要處理裝置為超濾裝置。超濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好（出水SDI15小于3）、自動化程度高等特點。本系統(tǒng)采用超濾作為除鹽系統(tǒng)的預(yù)處理，超濾膜采用材質(zhì)為PVDF的中空纖維，其表面活化層致密，支撐層為海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故耐壓、抗污染、使用壽命長，且能長期保證產(chǎn)水水質(zhì)， 對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細菌、大分子有機物具有良好的分離能力。

 

超濾裝置采用全流過濾、頻繁反洗的全自動連續(xù)運行方式，運行30分鐘，反沖洗30秒。氣洗時間間隔為24--48小時。系統(tǒng)采用PLC控制。化學清洗頻率2～3個月，化學清洗時間10分鐘，和反滲透共用一套化學清洗系統(tǒng)。

 

l）UF主要特點

 

1）中空纖維外表面活化層孔隙率高，故纖維單位面積產(chǎn)水量大；

 

2）中空纖維強度高，采用反向沖洗和氣濟工藝，使組件可在全流過濾狀態(tài)下工作，化學清洗周期大大延長：

 

3）UF裝置操作成本低；

 

4）UF裝置操作和維護簡單。

 

2）超濾系統(tǒng)技術(shù)先進性

 

1）過濾膜采用PVDF，化學性能穩(wěn)定，耐酸堿，易清洗。

 

2）膜表面經(jīng)過親水改性，水通量大，水量衰減小。

 

3）外壓式中空纖維膜，耐壓高，壽命長。

 

4）外壓式運行方式與內(nèi)壓式膜．相比，進水條件寬，截留物不易堵塞進水流道，當原水懸浮物含量高時，不會象內(nèi)壓式那樣造成污染物濃縮并堵死在絲的中空通道中。外壓式膜即使在原水懸浮物含量較高的情況下，也能進行全流過濾，而內(nèi)壓式則**采用循環(huán)錯流過濾，水回收率低，動力消耗大。

 

5）采用氣水混合反沖洗方式，反洗效果好，性能恢復(fù)能力強。

 

6）超濾作為反滲透預(yù)處理同常規(guī)的過濾工藝相比具有以下優(yōu)點：

 

●過濾水質(zhì)顯著提高，大大延長反滲透的清洗周期，減少反滲透系統(tǒng)的投資量和運行費用

 

●只需一步處理，減少運行費用，提高效率減少了化學藥劑投加量

 

采用超濾系統(tǒng)作為反滲透的預(yù)處理，系統(tǒng)可適應(yīng)較大范圍的進水水質(zhì)變化，濁度小于50的情況下均可使用，且產(chǎn)水水質(zhì)較好，產(chǎn)水SDI15值小于3。超濾的采用可以更有效地保護反滲透裝置，使反滲透膜免受污染，使用壽命可從3年延長至5年，甚至更長時間；同時可提高反滲透膜的設(shè)計水通量，即在產(chǎn)水量不變的前提下可減少膜的使用數(shù)量，從而減少反滲透裝置的設(shè)備投資。超濾裝置的運行工況：

 

l）設(shè)計溫度：25℃

 

2）設(shè)計進水量：30 m3／h／套

 

3）設(shè)計產(chǎn)水量：28m3／h／套

 

4）系統(tǒng)回收率：≥95％（三年內(nèi)）

 

5）組件清洗周期：2～6個月／次

3.2.2反滲透初除鹽系統(tǒng)（RO）

反滲透初除鹽系統(tǒng)承擔了主要的脫鹽任務(wù)。反滲透系統(tǒng)設(shè)備包括超濾產(chǎn)水箱、UF水增壓泵、還原劑加藥裝置、阻垢劑加藥裝置、NaOH加藥裝置、5μm保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組等。

3.2.2.1還原劑加藥裝置

在反滲透高壓泵前加入還原劑，用以還原水中的氧化劑，如剩余氯［CI］，使水中的剩余氯［CD＜0.1mg／L，使RO進水滿足RO裝置的進水要求。

3.2.2.2阻垢劑加藥裝置

阻垢劑加藥系統(tǒng)在反滲透進水中加入阻垢劑，防止反滲透濃水中碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結(jié)垢，堵塞反滲透膜。從而損壞膜元件的應(yīng)用特性，因此在進入膜元件之前設(shè)置了阻垢劑投加裝置。阻垢劑是一種有機化合物質(zhì)，除了能在朗格利爾指數(shù)（ LSI）=2.6情況下運行之外，還能阻止SO2-的結(jié)垢，它的主要作用是相對增加水中結(jié)垢物質(zhì)的溶解性，以防止碳酸鈣、硫酸鈣等物質(zhì)對膜的阻礙，同時它也可以降低鐵離子堵塞膜的微孔。

 

 

本系統(tǒng)推薦使用進口復(fù)合阻垢劑，它具有：

 

1）抑制析出作用。

 

2) 分散作用。

 

3）晶格扭曲作用。

 

4) 絡(luò)合作用。

3.2.2.3NaOH加藥裝置

在二級反滲透高壓泵前加入NaOH，用以調(diào)節(jié)其進水pH值，不僅可以提高RO裝置對鹽離子和TOC的脫除，而且能使RO產(chǎn)水的pH值滿足IONPURE的EDI裝置進水要求。

3.2.2.4反滲透裝置

反滲透系統(tǒng)主要去除水中溶解鹽類，同時去除一些有機大分子，前階段未去除的小顆粒等。包括5μm保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置、反滲透清洗系統(tǒng)等。本工程中，擬采用陶氏公司的BW30－400型反滲透膜，單根膜脫鹽率可大于 99. 7％。

 

預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)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(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進入后續(xù)設(shè)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(yǎng)。

 

反滲透膜經(jīng)過長期運行后，會積累某些難以沖洗的污垢，如有機物、無機鹽結(jié)垢等，造成反滲透膜性能下降。這類污垢**使用化學藥品進行清洗才能去除，以恢復(fù)反滲透膜的性能。化學清洗使用反滲透清洗裝置進行，裝置包括一臺清洗液箱、清洗過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表。當膜組件受污染時，可以用它進行RO系統(tǒng)的化學清洗。反滲透裝置的運行工況：

 

1）設(shè)計溫度：25℃

 

2）設(shè)計進水量：56m3／h

 

3）設(shè)計產(chǎn)水量：

 

一級反滲透產(chǎn)水量：48m3／h

 

二級反滲透產(chǎn)水量：38.5m3／h

 

4) 系統(tǒng)回收率

 

一級反滲透回收率：≥75％（三年內(nèi)）

 

二級反滲透回收率：≥80％（三年內(nèi)）

 

5）系統(tǒng)脫鹽率: ≥ 97％（三年內(nèi)）

 

6）組件清洗周期：3～6個月／次

3.2.3EDI精除鹽系統(tǒng)

EDI精除鹽系統(tǒng)主要功能是為了進一步去除水中的離子。EDI精除鹽系統(tǒng)設(shè)備主要包括RO產(chǎn)水箱、RO水增壓泵、紫外光殺菌器、脫氧膜裝置、EDI裝置等。

3.2.3.1脫氧膜裝置1

脫氧膜裝置采用脫氧膜2級串聯(lián)，配置真空泵，以抽真空和氮氣吹掃同時進行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，裝置出力32m3／h,，滿足系統(tǒng)出水溶解氧＜5ppb的要求。

3.2.3.2EDI裝置

EDI技術(shù)是將電滲析和離子交換相結(jié)合的除鹽新工藝，該設(shè)備取電滲析和混床離子交換兩者之長，彌補對方之短，即可利用離子交換做深度處理，且不用藥劑進行再生，利用電離產(chǎn)生的H+和OH-，達到再生樹脂的目的。 

 

 

IONPURE裝置主要技術(shù)參數(shù)：

 

l）設(shè)計進水量：30.5 m3／h

 

2）設(shè)計產(chǎn)水量：29.0 m3／h

 

3）回收率：≥90－95％

 

4）產(chǎn)水電阻率：≥16MΩ.cm

 

EDI的如下特點：

 

1）可連續(xù)生產(chǎn)符合用戶要求的合格超純水，產(chǎn)水穩(wěn)定;

 

2）無需化學藥品進行再生，沒有化學物排放，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品;

 

3）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，制水成本低;

 

4）出廠前完成裝置調(diào)試，現(xiàn)場安裝調(diào)試簡單;

 

5）運行操作簡單，勞動強度極低，培訓容易

 

6）模塊化組合，便于系統(tǒng)水量的調(diào)整;

 

7）運行電壓低能耗小。

3.2.4循環(huán)精處理系統(tǒng)

循環(huán)精處理系統(tǒng)主要功能是為了保證系統(tǒng)出水的水質(zhì)、水量的穩(wěn)定性以及各項指標在通常狀態(tài)下滿足業(yè)主要求，本系統(tǒng)水量循環(huán)比例為1.5。系統(tǒng)設(shè)備主要包括氮封EDI產(chǎn)水箱、純水泵、電加熱器、TOC去除器、拋光混床、樹脂捕捉器、終端精密過濾器和終端超濾等。

3.2.4.1脫氧膜裝置2

脫氧膜裝置采用脫氧膜2級串聯(lián)，配置真空泵，以抽真空和氮氣吹掃同時進行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，裝置出力 23.0 m3／h，溶解氧去除率 99.96％， CO2去除率92.30％。滿足系統(tǒng)出水溶解氧＜5ppb的要求。

3.2.4.2TO去除器

TOC去除器的主要功能是利用185μm 波長紫外線將水光解成氫氧根離子和氫離子，氫氧根離子能氧化和裂解有機物，使其被氧化形成碳酸氫根離子后，被后續(xù)混床去除。TOC去除器出力23.0m3／h，TOC可減少到5ppb以下。

3.2.4.3拋光混床

設(shè)置拋光混床是為了進一步去除超純水循環(huán)系統(tǒng)中可能引入的微量離子，保證出水電阻率 ＞ 18.1MΩ.cm，以滿足用戶要求。拋光混床內(nèi)裝填的樹脂為超純水級樹脂，失效后無需再生，直接更換。更換周期約為6～8個月。

3.2.4.4終端精過濾

本系統(tǒng)采用精密過濾器及濾芯組件，此過濾器能有效截留超純水中的微細顆粒，保證出水水質(zhì)。

3系統(tǒng)控制與電氣3.1控制系統(tǒng)概述

系統(tǒng)中的控制對象主要是開關(guān)量，涉及到的控制對象除了開關(guān)閥以外，主要是泵設(shè)備的控制。也就是說系統(tǒng)是一個以開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)；所以本控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（PLC）完成電氣和儀表部分的自動控制，同時可顯示工藝過程中的主要監(jiān)測指標以及系統(tǒng)運行狀態(tài)。

 

根據(jù)系統(tǒng)特點，把工藝流程分為預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、循環(huán)精處理四部分。采用PLC集中控制。

3.2PLC控制原理

PLC即可編程邏輯控制器，它根據(jù)編制的程序以及采得的數(shù)據(jù)信息進行邏輯運算，并將運算結(jié)果通過信號輸出到執(zhí)行機構(gòu)來控制系統(tǒng)設(shè)備的運行。

 

 

采集的數(shù)據(jù)信號（如流量、液位、閥門和馬達的反饋信號等）通過開關(guān)量輸入、模擬量輸入等卡件傳送至中央處理器CPU，CPU經(jīng)過邏輯運算，將運算結(jié)果通過開關(guān)量輸出、模擬量輸出等卡件以及配合的外圍電路，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)（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(xiàn)可編程控制。

3.3設(shè)備控制原理

3.3.1水泵控制

 

原水泵、超濾反洗泵、UF水增壓泵、RO水增壓泵、EDI水增壓泵等均根據(jù)相應(yīng)的水箱液位控制后停，同時聯(lián)鎖整個系統(tǒng)設(shè)備的啟停。

 

RO裝置的高壓泵進出口均裝有低壓和高壓保護開關(guān)。當供水量不足使高壓泵入口的水壓低于某一設(shè)定值（通常為 0.1MPa）；會自動發(fā)出信號停止高壓泵運行，保護高壓泵不在無水情況下工作。當系統(tǒng)因其它的原因或誤操作，使高壓泵的出口壓力超過某設(shè)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(yīng)的RO裝置，保護系統(tǒng)設(shè)備不受損害。

3.3.2加藥控制

對于配比加藥的控制，本系統(tǒng)是根據(jù)對應(yīng)反滲透裝置的啟停控制對應(yīng)計量泵的啟停，從而實現(xiàn)定量投加。

 

氧化劑、還原劑、阻垢劑計量泵和對應(yīng)的工藝流程泵聯(lián)鎖啟停。

3.3.3超濾控制

超濾裝置的啟動、運行、反洗、氣洗、正洗、停機備用等過程均可由PLC實現(xiàn)自動控制。同時，設(shè)置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出其有關(guān)工藝參數(shù)，以及能在就地操作盤上操作相關(guān)的水泵和自動閥門。對重要參數(shù)如流量等設(shè)有在線檢測儀表，并設(shè)定有超限報警功能。

3.3.4反滲透系統(tǒng)( RO）控制

RO系統(tǒng)的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程均可由PLC實現(xiàn)自動控制。同時，RO系統(tǒng)還設(shè)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有關(guān)工藝參數(shù)，如電導(dǎo)率、流量、pH值、壓力等；以及能在就地操作盤上啟停RO進水高壓泵及相關(guān)的自動閥門。對重要參數(shù)如流量、電導(dǎo)率、pH值、壓力等設(shè)有在線檢測儀表，并設(shè)定有超限報警功能。

3.3.5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(chǎn)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(shè)置一個漫開閥門，由可編程序控制器（PL）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(yīng)用原水對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(jié)垢而影響膜的性能。

3.3.6 EDI裝置的控制

EDI裝置的啟動、運行、停機備用等過程均可由 PLC實現(xiàn)自動控制，同時， EDI裝置還設(shè)置一塊就地儀表盤和操作盤。對 EDI系統(tǒng)的重要參數(shù)如電阻率、流量等設(shè)在線檢測儀表，并設(shè)定有超限報警功能；可在就地操作盤調(diào)節(jié)整流器電流、濃水泵及相關(guān)的自動閥門。

3.4控制系統(tǒng)配置

3.4.1硬件

 

控制系統(tǒng)硬件組成包括1套可編程控制器（PLC）和1臺程控柜構(gòu)成的控制系統(tǒng)。PLC采用性能可靠、廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的產(chǎn)品。

3.4.2軟件

我公司在大量實踐運用的基礎(chǔ)上開發(fā)的控制軟件，能為系統(tǒng)的運行和保護提供可靠的工作程序。

 

 

（1）PLC應(yīng)用軟件：運行于PLC，實現(xiàn)各種控制功能。

 

（2）監(jiān)控軟件：基于WINDOWS9X／NT平臺，功能強、使用簡單、運用可靠的軟件。 作為人機界面，用于操作、調(diào)試人員監(jiān)視裝置運行狀態(tài)、控制現(xiàn)場設(shè)備的接口。

3.5儀表

3.5.1概述

 

現(xiàn)場儀包括溫度、壓力、液位、流量、在線分析儀表和控制閥等。分析儀表有電導(dǎo)率、pH表等檢測儀表

3.5.2儀表選型

現(xiàn)場儀表的選型原則是滿足工藝要求、質(zhì)量可靠。

3.6電氣

3.6.1供配電

 

超純水站用電設(shè)備電壓等級為380／220VAC。設(shè)低壓配電柜即MCC柜，向超純水工藝系統(tǒng)動力設(shè)備供電。

3.6.2電氣設(shè)備控制

電機采用自動／手動兩種操作方式。集控操作在PLC相統(tǒng)一進行，控制由PLC實現(xiàn)。控制室上位機用于監(jiān)控電氣設(shè)備的運行狀態(tài)、參數(shù)、電氣設(shè)備故障報警等。