工程名称：广西石埠乳业反渗透纯净水设备

设计原则和标准

设计原则

系统设备技术是先进的、可靠的。

保证稳定的出水水质。

系统具有连续24小时运转能力。

设备具有较好的防潮防腐能力。

设计制造标准

  进口设备的制造工艺和材料应符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相当标准。

国产设备的制造及材料应符合下列标准和规程的最新版本的要求。

· GB150 《钢制压力容器》

· JB2932 《水处理设备制造技术条件》

· JB2880 《钢制焊接常压容器技术条件》

· HGJ32 《橡胶衬里化工设备》

· CJ/T 119-2000《反渗透水处理设备》

·《压力容器安全技术监察规程》/国家质量技术监督局（1999）

· BGJ232-82《电气装置安装工程施工验收规范》

接口法兰及其它符合下列要求

· JB/T74-94 《管路法兰技术条件》

· GB9845 《钢制搅拌器形式及参数》

· JB/T 81-94《凸面板式平焊钢制法兰》

· JB/T 87-94《管法兰用石棉橡胶垫片》

· GB1047 《管子和管路附件的公称直径》

· GB12224 《钢制阀门一般要求》

· 计量泵采用美国石油协会标准API676及GB7783《计量泵试验方法》

当上述规范或标准对某些专用材料不合适时，采用材料生产厂的标准

工艺系统描述

工艺流程

原水箱（自备）→原水泵→多介质过滤器→（阻垢剂加药装置）→ 5µm保安过滤器→ 高压泵→ 反渗透装置→产水箱（自备）。

工艺系统简述

系统采用多介质过滤器+RO工艺，以保证系统产出稳定合格的酒店用水锅炉及直饮水。

工艺流程分为预处理系统、反渗透系统二部分。选择适宜的预处理工艺，可以减少污堵、结垢和膜降解，从而大幅度提高系统性能，实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用的最优化。

反渗透系统承担了主要的脱盐任务，为本流程的关键核心工艺。下面将对各部分功能分别作阐述。

预处理系统

预处理主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质；减少反渗透装置工作时产生垢物、藻类、微生物污染及氧化剂对膜的损害，保证反渗透装置稳定运行和使用寿命。

针对原水的水质特点，预处理设施包括多介质过滤器。

原水箱

原水池用于储存水处理系统的原水，其目的是为了调节进水流量的变化，防止进水波动影响到系统运行，保证后续系统进水量稳定。

原水泵

原水泵用于对原水加压，为预处理系统提供动力源，该泵应具有体积小，高效率，低噪音等特点。

系统设置2台多级离心泵，1用1备 材质：304不锈钢)

多介质过滤器

多介质过滤器是反渗透系统的主要预处理设备，滤除原水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物杂质，保证预处理出水SDI（污染指数）≤4。

多介质过滤器为水处理系统的预处理设备，适用于浊度在1-10NTU的进水；目的除去水中的悬浮物、颗粒和胶体，降低进水的浊度和SDI值，满足除盐装置后续设备的进水要求；设备可以通过周期性的清洗来恢复它的截污能力。

每台过滤器包括进出口阀， 排水阀；进出口压力指示；人工取样阀，PVC取样阀。

多介质过滤器为碳钢衬胶制作。其建造、试验、设计按照有关标准执行。 

根据需要为多介质过滤器提供所有必要的连接件。所有连接件均为指定设计压力和温度的标准法兰。

设备的本体管道，阀门和多介质过滤器一齐提供。所有的管道带有牢固的支吊架，以经受水的冲击。

多介质过滤器的底部集水形式为布水器。水帽采用专门针对反渗透预处理系统的进口双流速布水器，以保证设备布水的均匀性，以提高过滤效果。

多介质过滤器的反洗膨胀空间为50%。

多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤两种滤料去除原水中的悬浮物，属于普通快滤设备。

含有悬浮物颗粒流过机械过滤器的滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于截留在滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜，随时间推移过滤器的产水量将会逐渐下降。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内石英砂及无烟煤层悬浮松动，从而使粘附于石英砂及无烟煤表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。过滤器内装填料，使用的双层滤料是在过滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤，下部为大比重的小颗粒石英砂。石英砂滤层高度800mm，无烟煤滤层高400mm，这样可以充分发挥整个滤层的效率、提高截污能力保证良好的过滤效果，且不会在反洗过程中出现乱层现象。

具有：

－能够有效地去除原水中的胶体、悬浮物等。

－具有独特的均匀布水方式，使过滤效果达到最佳，能长期满足反渗透膜对进水SDI的要求。

－过滤器的运行周期较长。

结构形式：

设备由本体、布水装置、集水装置、外配管等组成。进水装置为上进水、喇叭式布水，集水装置为布水器集水结构；设备的本体外部配管配带阀门并留有压力取样接口，便于用户现场安装和实现装置正常运行。

连续运行时间：

系统的设计运行时间24-36小时， 随后应对机械过滤器进行反洗；并应依据季节不同、水质的变化等调整反洗周期，确保出水浊度小于5度。

反洗流量：

反洗的目的在于使石英砂、无烟煤反向松动，并将滤层上所截留的截留物冲走，达到清洁滤层的作用，通常控制反洗强度控制在10L/m2.s左右，以无烟煤不被冲跑为宜。

反洗时间：

反洗时间的长短和填料层的截污量有关。反冲洗时间可根据反洗排水浊度而定。一般情况下反洗浊度应小于1 NTU，可根据运行情况进行适当调整。

正洗流量：

正洗流量可在50m³/h 左右。

正洗时间：

按正洗出水浊度在1 NTU，通常正洗5-10分钟左右。

技术要求：

滤料采用无烟煤和精制石英砂。

庄闲和游戏反渗透系统

反渗透（RO）系统利用反向自然渗透原理，去除水中的绝大部分溶解盐类，同时去除一些大分子和预处理未去除的小颗粒等。反渗透系统包括1台5mm保安过滤器、1台高压泵、1套RO膜组、1套阻垢剂投加设备和1套RO清洗设备。RO膜组布置在一个不锈钢机架上。成套设备本体上有各种阀门和各种显示仪表，便于用户现场维护和监控。

RO系统水回收率在75%以上，系统一年内脱盐率不小于98%。

反渗透采用1套出力70m³/h的反渗透处理膜组。单支膜的脱盐率脱盐率达到>99.5%。反渗透装置配备就地控制盘，盘上安装各种就地仪表和控制按钮。

保安过滤器

5μ保安过滤器设置在RO本体之前，目的是防止水中的大颗粒物进入反渗透膜，损坏反渗透膜，确保RO的正常运行。保安过滤器是立式柱状设备，内装长40英寸的均孔、PP喷熔滤芯，过滤精度为5μm。由于水源中Cl-含量较高，过滤器本体采用不锈钢外壳。

保安过滤器属于精密过滤器，其工作原理是利用PP滤芯5μm的孔隙进行机械过滤。水中残存的微量悬浮颗粒、胶体、微生物等，被截留或吸附在滤芯表面和孔隙中。随着制水时间的增长，滤芯因截留物的污染，运行阻力逐渐上升，当运行至进出口水压差达0.2Mpa时，更换滤芯。

保安过滤器的主要优点是效率高、阻力小、便于更换。

高压泵

高压泵为反渗透膜组提供足够的进水压力，维持反渗透膜的正常运行。反渗透装置运行时，高压泵同时启动。高压泵采用丹麦格兰富公司生产的不锈钢立式高压泵。该泵具有以下主要特点：

快装式轴封

快装式轴封提高了可靠性并使维修更加方便。

轴封方案

快装式密封具有多种材料选择，并且可以采用密封冲洗，双端面密封及磁力 -40 .C - +180 .C。

耐用的轴承

耐磨材料及多种选择材料延长了轴承的寿命。

电机

电机具有低噪音、高效率的特点。

高压泵及附件的材料均采用不锈钢。具有体积小，效率高，噪声低，维护量小，节省能源的特点。采用EPDM密封，耐腐蚀性高。

1)高压泵出口装设慢开门装置（控制阀门开启速度）和压力开关，以防膜组件受高压水的冲击延时，并在压力高时报警及停泵。

2)高压泵进口装压力开关，压力低时报警及停泵。

3)高压泵采用SS304。

4)密封装置采用防腐材料、机械密封。

反渗透装置

反渗透装置的核心部件是反渗透膜元件，反渗透膜元件是利用半透膜透水不透盐的特性，去除水中的各种盐份。在RO的原水侧加压，使原水中的一部分纯水沿与膜垂直的方向透过膜，水中的盐类和胶体物质在膜表面浓缩，剩余部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走。透过水中仅残余少量盐份，收集利用透过水，即达到了脱盐的目的。

膜元件的水通量越大，回收率越高则其膜表面浓缩的程度越高，由于浓缩作用，膜表面的物质浓度与主体水流中物质浓度不同，产生浓差极化现象。浓差极化会使膜表面盐的浓度增大，膜的渗透压增大，盐的透过率也增大，为提高给水的压力而需要消耗更多的能量。

预处理产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。

在反渗透装置停运时，自动冲洗3-5分钟，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。

反渗透装置的运行工况：

1)  设计温度：                       20-25℃

2)  设计总进水量：                   100m³/h

3)  设计产水量：                     70m³/h

4)  系统回收率：                     ≥75%（三年内）

5)  系统脱盐率：                     ≥98%（一年内）

反渗透膜元件

反渗透膜元件的选型应根据进水的含盐量和进水受污染的程度来选择透水量大、脱盐率高、化学稳定性好、抗污染性能好及机械强度高的膜元件，反渗透膜采用沃顿公司产品，并遵循其相应设计导则及设计软件，膜通量不大于18LMH。

RO装置各段给水及浓水进出水总管上设有足够的接口及阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连。

RO装置产品水管上装设防爆膜及压力开关。

RO浓水排水须装流量控制阀，以控制水的回收率。

RO装置设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗。RO装置配全套电动切断阀，现场设置一套就地仪表操作箱，在就地箱上可读出有关工艺参数，同时可进行相关阀门的就地手动控制及远程切换。

RO膜组件安装在组合架上，RO组合架的设计应满足其厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。组合架上配备全部管道阀门及接头，包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件。

反渗透膜

反渗透装置膜元件选用沃顿公司生产的聚酰胺复合膜，该元件由三层薄膜复合，表面层为芳香族聚酰胺材质，厚度约为2000埃，并由一层微孔聚砜层支撑，可承受高压力，对机械张力及化学侵蚀具较好抵抗性，该元件具有相对较大的产水通量，对NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%以上的脱除率。

反渗透装置配置70支LP22-8040膜元件，产水≥70m³/h，回收率≥75%。

随着系统长期运行，任何反渗透膜的性能（产水量、脱盐率等）必将因时间的推移而衰减。为了确保三年时间内无论产水量和脱盐率均能得到满足，本系统在膜品种的选择、膜元件的数量上都已充分考虑。

进水水质指标:

RO压力膜管

膜压力容器采用专用于卷式RO组件的压力膜管。选取可装5支膜元件的，耐压300psi，长度约5.6米。压力膜管选用FRP材质膜管，内壁光滑不易生菌，并防腐。

本系统配置12根FRP压力容器内，成7：5排列，每支膜管装膜元件5支。

反渗透清洗装置

在运行中，RO膜不可避免的受到一些微量的无机物垢、胶体、微生物、金属氧化物等的污染或阻塞。这些物质沉积在膜表面上，将会越积越多，从而引起RO膜透过量下降和脱盐率降低。因此，为了恢复RO膜的透过量和脱盐性能，需要对RO定期地进行化学清洗。

本RO系统配有一套庄闲和游戏化学清洗装置，包括具有防腐性的溶药箱、清洗过滤器（5mm保安过滤器）、清洗泵及连接管路组成。其化学清洗泵的流量为12m³/h，扬程为0.30MPa，化学药箱的容积为500L，保安过滤器的流量为12m³/h。化学清洗采用人工配液、人工控制清洗过程的方式。

产水箱

反渗透产水带有一定的压力，自行进入产水箱暂存，其作用是保证反渗透膜的产水侧承受较低的压力，避免反渗透膜受到背压而导致损坏，同时缓冲由于后级供水系统启停时造成的压力波动。

加药装置

加药装置为反渗透系统阻垢剂加药装置。

反渗透设置一套加药单元，投加阻垢剂。加药点设在反渗透入口管道上。

加药装置设计有计量箱、过滤器、计量泵、压力表、逆止阀、阀门、管道、附件等。

药品计量箱的容积满足一昼夜的药品用量。计量泵进口设滤网、逆止阀等，行程0～110％可调，出力为最大加药量的1.25 倍。在最大行程（相对行程为 110％）点的计量精度不低于1％。

计量泵采用美国米顿罗产品。计量泵设置1台。

水泵

本系统所需水泵有：原水泵、高压泵、清洗水泵。水泵的流量、扬程、材质及数量应满足水处理用水运行的要求。

1）水泵加工符合国家相关标准及相应厂标。

2）水泵性能满足设计及使用要求，并保证运行安全可靠、密封性能好、启动系统可靠，叶轮无卡涩、无异声。

3）所供水泵运行安全、平稳、可靠，噪声符合设计要求，距离水泵1米处噪音低于85dB。

4）水泵涂漆及质量符合机电部标准，无脱漆、凹坑、鼓包、硬器刮痕等外部损伤。

5）耐腐蚀泵的材质，在使用的介质、温度、工作条件下，保证使用不出现腐蚀情况。

6）水泵在工作时充分考虑并联运行的可能，保证各泵并联运行时扬程统一，流量不变。

管路系统及综合材料

多介质过滤器采用UPVC管；反渗透高压部分采用316不锈钢管；反渗透低压部分采用UPVC管；辅助管路（清洗/排放等管路）采用UPVC管道；各加药管线采用UPVC管道。

系统控制与电气

控制系统概述

系统中的控制对象主要是开关量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制。也就是说系统是一个以开关量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器(PLC)完成反渗透部分的电气和仪表控制，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。

根据系统特点，把工艺流程分为预处理系统、反渗透系统二部分，采用PLC方式实现反渗透的自动控制。反渗透系统可现场集中控制，可进行自动与手动运行方式的切换。

PLC控制原理

PLC即可编程逻辑控制器，它根据编制的程序以及采得的数据信息进行逻辑运算，并将运算结果通过信号输出到执行机构来控制系统设备的运行。

采集的数据信号（如液位、阀门和水泵的反馈信号等）通过开关量输入、模拟量输入等卡件传送至中央处理器CPU，CPU经过逻辑运算，将运算结果通过开关量输出、模拟量输出等卡件以及配合的外围电路，驱动执行机构（如阀门、马达等），用户将编制的程序下传至CPU，CPU按用户指令进行运算，实现可编程控制。

主要控制回路

水泵控制

原水泵根据相应的水箱液位控制启停，同时联锁整个系统设备的启停。

RO装置的高压泵进出口装有低压和高压保护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为0.1Mpa）, 会自动发出信号停止高压泵运行, 保护高压泵不在空转情况下工作。 当系统因其它的原因或误操作， 使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为2.0Mpa）， 高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。

加药控制

对于配比加药的控制，本系统是根据对应反渗透装置的启停控制对应计量泵的启停，从而实现定量投加。

反渗透系统(RO)控制

RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO的有关工艺参数，如电导率、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。

反渗透（RO）启停保护

当RO投入运行时,为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至RO膜组件间设置一个慢开阀门，由可编程序控制器(PLC)控制打开阀门，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。

在RO停止使用时，应对RO膜组件自动冲洗3-5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能。

控制系统配置

硬件

控制系统硬件组成包括1套可编程控制器（PLC）.PLC采用性能可靠、广泛应用于工业控制领域的产品。

软件

控制软件能为系统的运行和保护提供可靠的工作程序。

PLC应用软件:运行于PLC，实现各种控制功能。

控制系统功能

整个控制包括一套PLC、和各种检测与执行装置，由控制电缆连结成一个整体，由控制软件实现自动功能。

数据采集

采集反渗透系统各个装置的重要工艺参数、设备运行状态等重要数据。

联锁、报警

对非正常的工艺参数和设备的运行状态实施报警，出现危险和异常状态时对设备进行联锁保护，如系统中的液位与相应的泵及阀门设备的联锁，高压泵与进、出口压力的联锁。。

手动控制

反渗透系统可以实现手动和自动的切换，在非正常运行状态下，对每台泵设备和控制阀可以进行手动控制。

电仪控制一体化

电气设备和工艺过程的控制由一个控制系统完成，提高系统的完整性和可靠性。

仪表

仪表选型

现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠。

电气

供配电

水处理站用电设备电压等级为AC380/220V。

防雷与接地

防雷：根据有关规程、规范，接入全厂避雷系统。

接地：根据有关规程、规范、所有需要保护接地的电气设备均可靠接入相应的接地系统。主要包括配电装置、PLC装置、机电设备、控制盘柜等。

装置设计、制造原则和标准

保安过滤器

1)  过滤器结构应满足快速更换滤元的要求。

2)  进入过滤器的顶部设排气口。

3)  过滤器的滤元过滤精度要求： 5μm

RO高压泵

1)  高压泵出口设慢开门装置（控制阀门开启速度）和压力开关（为进口产品），以防膜组件受高压水的冲击，系统压力高时报警和停泵。

2)  高压泵进口装压力开关，压力低时报警及停泵。

3)  高压泵及其出口管路的材质采用不锈钢。

4)  密封方式考虑耐腐蚀，机械密封。  

RO膜组

1)   RO膜元件的设计通量不大于各膜元件制造厂商《导则》规定的最大通量值，并选择合理的设计通量，保证膜元件正常运行和合理的清洗周期。

2)   RO装置的给水加药种类及加药点，化学清洗液的选择应根据给水水质和所选用反渗透装置膜组件的特性确定。

3)   RO装置各段给水及浓水进出水管上设有接口及阀门，以便清洗时与清洗液进出管相连。

4)   RO装置的设计避免膜元件承受反压。

5)   RO装置浓水排放装流量控制阀，以控制RO的回收率。

6)   RO装置设有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗。

7)   RO装置产品水管和浓水管设取样点，取样的数量及位置能有效的诊断并确定系统的缺陷。

8)   RO膜组件安装在组合架上，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件。

9)   RO组合架的设计应满足使用地的抗震列度要求和组件的膨胀要求。

10)  RO系统所配仪器、仪表的性能、配置点及数量等将满足本系统的安全、稳定、可靠运行之需要。

化学药品加药装置

1)   各类药品计量箱的容积应满足一昼夜的药品用量。

2)   加药计量泵进口设滤网。

RO反渗透装置化学清洗系统

化学清洗系统包括清洗箱、清洗泵、保安过滤器及和RO装置连接的阀门。

清洗系统的材质能适用于所用的清洗液。