东大化工实习纯水工段

2.2纯水工段
2.2.1目的
生产出电导率≤0.5μs/cm 二氧化硅≤0.1ppm 水量2*30m³/h 反渗透透脱盐率≥97% 的高纯水，供后续工段使用。

2.2.2工艺原理
原水通过砂滤器、软化装置、保安过滤器等除去其中的三价铁离子和碳酸盐，降低钙离子和镁离子的含量。

2.2.3工艺流程
本系统根据功能可分为三个分系统，即预处理系统、RC、脱盐系统、离子交换精脱盐系统。

预处理系统包括原水箱、原水泵、锰砂过滤器、软化器等，用于去除水中的悬浮物、胶体，降低原水硬度，为后续的脱盐处理提供条件：RO 脱盐系统包括保安过滤器、RO高压泵、RO膜组等，能脱除水中97%以上的盐分，保障后续系统的进水要求：精脱盐系统包括脱碳塔装置、复床、混床离子交换装置等，作为精处理系统它的主要作用是保障出水水质指标，产出合格的高纯水。

2.2.4系统辅助流程
2.2.4.1 过滤器反洗系统
由反洗水泵等构成，用于定时去处锰砂过滤器截留的污物。

2.2.4.2 软化器再生装置
主要由盐水、酸、稀释水流量计、射流器等组成。

他的主要作用是对氢床、钠床树脂失效后进行再生，以满足降低硬度的要求。

2.2.4.3 阻垢剂加药装置
2台X30加药泵，向软化器出水投加阻垢剂减缓膜表面的结构趋势。

加药浓度为3.6mol/L，可依据现场实际情况进行调整。

2.2.4.4 RO清洗系统
主要设备包括 5 μ过滤器、清水箱、清洗水泵等。

随着系统运行时间的增加，进入RO膜组微量难熔盐、微生物、有机和无机杂质颗粒会不可避免的污堵RO膜表面，造成RO膜组的产水量下降、脱盐率下降等情况。

为此需要RO清洗系统，在必要时对RO装置进行化学清洗。

2.2.4.5 混床再生系统
主要由酸碱储罐、酸碱喷射器、再生水泵等组成。

它的主要作用是对复床、混床树脂失效后进行酸碱再生，以满足外供高纯水的品质。

2.2.4.6 仪表与自控系统
工艺系统控制原则：a.系统采用就地控制：b.反渗透内部出PLC程序控制启停步骤。

系统报警：a.高压泵进口低压报警：b.高压泵出口高压报警。

2.2.4.7反渗透系统
a.RO启停顺序由程序控制。

b.RO高压泵金水设低压力开关，低于0.05MPa报警，停泵：出口设高压力开关，高于1.8MOa报警，高压泵停泵。

c.RO装置设就地盘一块，就地显示6个压力、4个流量、4个电导。

d.RO装置设就地控制盘一块，可现场操作RO装置上的泵。

2.2.4 开车前工艺设备检查
系统开车前，检查系统设备是否已处于完好备用状态，水、气、电是否通畅，并检查以下项目：
MCC柜已合闸上电
现场各控制柜已上电
各种仪表已经校验准确，并投入使用
各加药装置药液已配制
原水箱液位处于高液位
各水箱出水阀门已打开
原水增压泵、原水泵、高压泵、中间水泵、反洗水泵进水阀门已打开。

2.2.5工艺设备原理及工艺参数
2.2.5.1 曝气氧化塔
包括一台直径1800曝气氧化塔装在原水箱上面，经锰砂氢床水自上而下曝气氧化塔流入原水箱。

工艺原理：由于我公司地下水含有亚铁离子易使树脂中毒。

曝气氧化塔本体中装有鲍尔环填料，引一次水至填料层上部，使一次水通过填料层时形成许多小股水流或水滴。

空气通过鼓风机自填料层下部鼓入，于下淋的水接触后，空气中氧气将水中亚铁离子氧化成三价铁离子，形成三价铁化合物沉淀。

2.2.5.2锰砂过滤器
工艺原理：锰砂过滤器是将水中溶解状态的二价铁氧化成不溶解的三价铁化合物，过滤去除原水中大部分铁离子，同时截流水中大部分的悬浮物、颗粒型物质。

锰砂过滤器操作步骤
1.准备工作
开启曝气氧化塔风机，开原水增压泵进出口阀门，开启原水增压泵，进行曝气，确认原水溶液位＞40%时，可以开启原水泵，运行锰砂过滤器。

2. 设备制水
a 正洗（当该过滤器一段时间不用，又投运时，需要进行正洗已下）
开原水泵，确认压力在≤0.3MPa之间：
开正水排水阀：
开进水阀：
当出水浊度小鱼1度时正洗合格。

b 制水
开出水阀：同时慢慢关正洗排水阀：
开始制水：
系统运行巡检。

3.目的：当锰砂过滤器运行一段时间后，压降会升高，反洗的目的在于使锰砂反向松动，冰将滤层上截留物冲走，达到清洁滤层的作用。

4.运行方式：两台过滤器开一备一运行，互为备用。

当其中一台退出运行进行反洗时，另一台出力20 m³/h，流速11.3m³/h，依据季节不同、水质的变化等调整反洗周期，当软化器进行再生时对锰砂过滤器进行反洗。

2.2.5.3 加药装置
加药装置由计量箱和计量泵组成。

目的：向软化器出水投加阻垢剂减缓膜表面的结垢趋势。

计量箱用于溶解和稀释药品：计量泵用于定量想水中投加药液，药液配制需人工进行。

设计投加量（有效浓度）
阻垢剂浓度4mg/L，则单反渗透运行时阻垢剂的投加量为0.17~0.20L/l（暂按1升水投加药剂3mol。

2.2.6软化装置
软化器分氢床和钠床，砂滤器产水首先经过氢床除掉水中的碳酸盐硬度和部分非碳酸盐硬度，并将碱度转换为二氧化碳。

氢床产水进入钠床，除掉水中的非碳酸盐硬度。

除去原水中的钙和镁离子，降低了原水的硬度，从而进一步降低反渗透结垢倾向，控制钙和镁离子浓度。

弱酸H-Na串联离子交换出台适用于金水碱度较高，水中碳酸盐硬度高，飞碳酸盐硬度较小的场合。

2.2.6.1 工艺原理
水通过氢床、钠床进行离子交换后，水中的钙镁离子被置换称氢离子和钠离子，从而除去水中的硬度，也降低了碱度。

氢离子交换失效后，用盐酸溶液再生：钠离子交换失效后，用食盐溶液进行再生。

以出水硬度升高作为氢离子和钠离子
交换的运行终点。

水经过阮华床后，大大的降低了反渗透的结垢倾向，有利于反渗透系统安全稳定运行。

2.2.6.2 软换床通用操作步骤
a 正洗（当该软化床一段时间不用，又投运时，需要进行正洗一下）
开氢床正洗排水阀
开氢床进水阀
冲洗一段时间后，开钠床正洗排水阀
b 制水
确认保安过滤器进口阀门打开
开出水阀
同时慢慢关钠床正洗排水阀
打开保安过滤器上部排水阀
开始制水
系统运行巡检
2.2.6.3 反渗透（RO）系统
反渗透（RO）系统利用反向自然渗透原理，主要去除水中溶解盐类，同时去除一些大分子和预处理未去除的小颗粒等。

其功能是对经过预处理的产水进行脱盐。

本系统包括2台564881保安过滤器、2台高压泵、2套RO膜组。

RO膜组布置在一个机架上。

成套设备本体上有各种阀门，便于用户现场维护。

RO系统水回收率不小于75%，系统脱盐率不小于97%。

工程采用两套处理为30㎡/h的一级反渗透处理膜组，每套有6支8040-6W 压力容器按4：2方式排列，所有压力容器安装在一个机架上：每个压力容器内装有6支美国DOW公司生产的BW30-365反渗透膜元件，共计36支膜。

单支膜的脱盐率达到99.5%.
2.2.6.4 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，送坏反渗透膜，确保RO的正常运行。

保安过滤器是立式柱状设备，内装35支长40英寸的均孔、PP喷融滤芯，过滤精度为5μm
工艺原理：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，云新阻力逐渐上升，当运行2~3个月以上时，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。

2.2.6.5反渗透膜组（RO）
a .RO是利用半透膜透水不透盐的特性，去除水中的各种盐分。

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分，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的浓缩程度越高，由于浓度作用，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，为提高给谁的压力也需要消耗更多的能量。

b. 膜的污染：
膜的污染由微熔盐结晶、胶体物质、微生物和细菌滋生等原因而引起。

膜表面上的浓差极化现象造成膜面的盐类浓度大于主体水流中的浓度，过大的盐浓度造成微熔盐结晶的沉淀在膜表面；胶体物质的扩散系数盐类小得多，在膜表面浓聚的胶体物质不及扩散而沉积，是造成膜污染的主要原因；微生物和细菌会以有机物胶体为养分，在膜表面滋生，滋生的菌斑会严重影响膜的性能，造成难以恢复的膜性能下降。

RO系统的运行中应控制好膜通量、膜元件的回收率。

因为膜通量和回收率过高可能造成膜的污染速度过高和需要频繁的化学清洗。

c.反渗透膜进水要求：
2.2.6.6反渗透系统运行要点及工艺参数
反渗透系统的回收率为75%。

较低的系统回收率易于防止结垢和膜污染。

控制盐的透过量：盐透过量与膜两侧的浓度差和温度有关。

因此控制系统回收率在75%左右，水温保持在20-25℃左右，最大不得大于30℃。

正常云新中在RO出水量下降10%以上，压降增加15%以上，脱盐率明显下降等情况下，需要对系统进行化学清洗。

为了保证系统长时间的安全运行，做好预处理的运行规范，尽量保持RO半年至一年清洗一次。

清洗方向与运行的方向相同，不允许反向清洗，以免发生膜卷伸出而损坏膜元件。

调试过程中要求进水压力不得大于 1.8MPa，且只限于对装置进行耐压实验。

操作压力控制：应在满足产水量与水质的前提下，尽量取低的压力值。

排放量控制：由于水温、操作压力等因素的变化，使装置的产水量发生相应的变化，这时应对排放量进行调整，控制排放量与产水量之间比为1：3.
装置不得长时间停运，每天至少运行2小时，如果停机72小时以上，应用化学清洗系统向组件内充装浓度为2%的亚硫酸氢钠溶液以实施保护。

RO装置每天开机都应在进水压力小鱼0.5MPa的条件下冲洗5~10分钟。

操作工人应每小时对运行参数进行记录，主要内容为：
进水：电导率、压力
产水：电导、产水量
二段进水：压力
浓水：流量、压力
保留RO系统操作记录，保证数据真实’完整和连续，便于分析查找故障原因。

当RO系统发生脱盐率严重下降时，应依据一下原因进行逐项分析，确认原因及时处理：
浓差极化造成膜表面的发生污染和结垢，使膜表面变的粗糙，系统脱盐率下降。

元件之间的连接件“0”型圈密封失效。

膜口袋粘结线破裂。

膜被硬颗粒划破。

膜元件压降过大而产生的膜卷伸出损坏。

2.2.6.7 反渗透（RO）清洗系统
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膜透过两下降和脱盐率降低，因此，为了回复RO膜的透过两和脱盐性功能，需要对RO定期进行化学清洗。

膜的清洗周期受其本身材质性能参数、运行条件（如温度、压力等）的影响，清洗周期为3月/次及以上可认为正常。

本RO系统配有一套化学清洗装置，包括具有防腐性的溶液药计量箱、清洗过滤器、清洗泵及练级管道、软管组成。

其化学清洗泵的流量为30m3/h，杨程为30m，化学药箱的容积为2000L，保安过滤器的流量为40m3/h。

化学清洗采用人工配液、人工连接软管、人工控制清洗过程的方式。

2.2.6.8 脱碳器的装置
包括一台直径1800脱碳器，脱碳器装在中间水箱上面，反渗透产水自上而下经脱碳器流入中间水箱。

a 工艺原理
由于反渗透产水为酸性，含有大量二氧化碳，如果不对其进行脱出，会给后面的阴床增加很多负担。

该脱碳器是一种技术成熟鼓风机式除碳器，它在设备本体中装入多心球填料，引水至填料层上部，使它通过填料层时形成许多小股水流或水滴。

空气通过鼓风机自填料层下部鼓入，与下淋的水解除后，自上部逸出，这样，水中的游离二氧化碳同空气中的二氧化碳相接触，虽然达不到平衡状态，但通常能降到5ppm 以下。

注意事项：注意鼓风机的运行状况，每隔一段时间清洗一下空滤清器（视周围空气的质量而定）。

每次大修时检查一下填料鲍尔环的情况，如果较脏及时清
洗。

2.2.6.9 复床装置
工艺原理：它是由一个强酸性阳离子交换器和一个强碱性阴离子交换器组成。

在该系统中，原水在强酸交换器中经离子交换后，除去了水中所有的阳离子，被交换下的与水中的阴离子结合成相应的酸，水进入强碱交换器后，以酸形势存在的阴离子与强碱树脂进行交换反映，除去水中所有的阴离子。

整套床装置包括两台阳床、两台阴床，一套酸碱再生系统（和混床系统公用），酸碱再生系统包括一台算流量计、一台碱流量计、两个射流器及两个树脂捕捉器等。

2.2.6.10 混床装置
工艺原理: 所谓混床就是阴‘阳树脂按一定比例均匀混合装在同一个交换器中，水通过混床就能完成许多阴、阳离子交换过称，经H离子交换锁产生的H 离子和经OH离子交换所产生的OH离子都不会累积起来，而是马上互相中和生成水，这就使交换反映进行的十分彻底，出水质很好。

混床应保证出水电导率≤0.5μs/cm，二氧化硅≤0.2μg/L.硬度≈0。

整套混床装置包括两台混床及一套酸碱再生系统（与复床共用）。

2.2.6.11污水的处理。

系统再升废水可分两路排放，其中砂滤器反洗废排至厂区污水管网里，其余再生废水回收到第一次盐水滤液池，经过一系列处理后供化盐使用。

2.2.7常见异常情况、原因分析及解决措施
2.2.8工艺控制指标。