一用一备软化水设备应用工艺解析

一用一备软化水设备应用工艺解析

预处理系统

工业供水处理包括多道工序，通常把电渗析、反渗透、离子交换等处理工艺做为主要工序，为了保证这些主要工序能安全、高效、经济地运行，需要将原水处理到这些水处理装置所允许的进水水质指标。工程中，我们常把进入主要工序前的水质净化、预软化或水质调整，称为水质预处理，简称预处理。预处理的主要对象是机械杂质、胶体、二氧化硅、微生物、有机物和余氯等对后续处理装置产生不利影响的物质。预处理的好坏直接影响电渗析、反渗透、离子交换等主要处理工艺的技术经济效果和长期安全运行，它是工业给水处理中非常重要的一环。在本方案以下文中所用“进水”一词，均系指符合后续水处理装置水质要求的进水，同时还考虑到经预处理后所导致的水质及其组分的变化和由此带来的影响。

本方案设计预处理系统由加药装置、供水泵、活性炭过滤器等设备组成。根据给排水设计相关要求，本系统要求总进水量为50.0m3/h。为了解决使反渗透膜特别敏感的悬浮物、胶体污染，保证反渗透进水浊度≤1.0NTU,采用一台Φ2600mm的机械过滤器，流速控制在8-10m/h左右，此设备正常出力：48.0m3/h，可有效除去水中大部分悬浮物、胶体和颗粒状机械杂质，保证RO系统进水的污染指数(SDI)≤4。正常情况下，当进出口压差达到一定值时或SDI 大于4时,说明滤料受污染，须停止设备运行并对其进行反冲洗。本设备在设计上反冲洗时采用气水擦洗的方法进行反冲洗，气源采用外部的压缩空气。反冲洗可有效的排除滤层中的沉渣、悬浮物等，并防止滤料板结，使其充分恢复截污能力。采用一台Φ2600mm的活性炭过滤器，流速控制在8-10m/h左右，此设备正常出力：48.0m3/h，可以有效吸附自来水中的有机物、余Cl2和有害物质，降低COD含量，防止余氯对复合膜的氧化。

阻垢剂加药单元的作用是在预处理后的原水进入反渗透之前，加入高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢。反渗透

的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端，水分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧，而无机盐离子则被截留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中取走，留在原水中的含盐量逐步增大，即原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水源中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3-、SO42-、SiO2等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。判断水结垢的标准是：

a)对于碳酸盐垢以朗格利尔指数(LSI)为基准：当LSIO时结垢;

b)对于硫酸盐垢，是以饱和指数来确定的，水中阳阴离子的浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。

当饱和指数小于1时不结垢，反之就会出现结垢。

本系统设计采用的阻垢剂，加药量约3-4mg/L。它可以提高水中的难溶盐的饱和度，能有效防止反渗透浓水侧产生结垢。该部分有专用加药箱和进口电磁隔膜计量泵及连接管道组成。其中加药箱采用进口PE原料，滚塑一次成型。内外光滑，不渗漏，不生青苔、不结垢、桶内宜清洗，具有良好的卫生性和耐腐蚀性。

反渗透脱盐系统

过滤精度为5μm保安过滤器设置此处的主要目的是截留膜前水中的颗粒、胶体、悬浮物，以防止大颗粒物进入反渗透膜并影响膜的使用性能。保安过滤器的外壳采用不锈钢，内装精度5μm的滤芯。在正常工作情况下，滤芯可维持3～6个月左右的使用寿命(因原水水质而异)，当大于设定的压差(通常为0.2MPa)时应当更换。本系统选用Φ400mm的保安过滤器一台。

反渗透是60年代发展起来的一项新的膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。要了解

反渗透法除盐原理，先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象，当两种含有不同浓度盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融和到均等为止。然而要完成这一过程需要很长时间，这个过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使水向相反方向渗透，而盐分剩下。由此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是反渗透除盐原理。

反渗透膜组件是目前水处理领域中最主要的脱盐装置。反渗透膜的孔径非常小，一般在0.2-1.0nm;而水中的各种离子的直径约为几纳米，病毒、细菌的直径为几十至几万纳米。因此反渗透膜能有效去除水中的无机盐、细菌、病毒、色素、热源、离子及农药、化肥、清洁剂、胶体物质等污染物。所以反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。

反渗透装置中反渗透主体设备采用美国陶氏化学公司原装进

口的BW30-400-FR系列低压抗污染芳香族聚酰胺复合膜，该膜元件是陶氏化学公司采用专利技术进行了化学及物理改性，提高在高微生物污堵条件下的性能，不仅在产水量方面，而且在可清洗性方面，均具有了卓越的高效率。该组件由三层薄膜复合，表面层为芳香聚酰胺材质，厚度为200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有较好抵抗性，该组件具有较大的膜面积，较大的产水量，对NaCl、CaCl2、MgCl2具有99.5%的稳定脱盐率。

本方案中，经预处理后合格的水进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层，经收集管道集中后，通往产水管再注入水箱。反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管，排出系统之外。系统的进水、产水和浓

水管道上都装有一系列的控制阀门、监测仪表及程控操作系统,它们将保证设备能长期保质、保量的系统化运行。

每套反渗透系统采用15支BW30-400-FR膜元件，装在5根

Ф220×3000mm压力容器中，压力容器采用3-2排列，在25℃时的工作压力为1.55Mpa 产水量为15.0m3/h,回收率为75%，脱盐率≥97%。

高压泵是反渗透装置的动力源，为使反渗透装置处于良好的运行状况下，高压泵进出口设置压力开关;当高压泵进口压力低于限定值(缺水P≤0.05Mpa)或高压泵出口压力高于限定值时，则压力开关将讯号送至PLC程控系统并报警，高压泵自动停止运行，从而确保反渗透系统运行的安全。

GMP二级反渗透深度脱盐系统

二级反渗透系统采用3支BW30-400膜元件，装在1根

Ф220×3000压力容器中，在25℃时的工作压力为1.55Mpa 产水量为3.0m3/h,回收率为75%，脱盐率≥97%。

紫外线杀菌系统

紫外线杀菌器以不锈钢卫生级材质内外抛光，增加高反射和光滑面之紫外线杀菌器，提供254波长以及3000uwSecs/cm2以上之强度即可杀死99.9%细菌，它采用高效率内照式，并采用高穿透率石英管，提高杀菌效果. 利用紫外线的特有性质把水中的细菌、病毒、酵母、霉菌及藻类、生物杀死，由于不需添加任何化学药品及不需加热或冷却，就能达到消毒效果，故目前已广泛用于制药、化妆品等对水质要求较高的行业。经紫外线杀菌器杀菌消毒后的水通过0.22微米的微孔过滤器，以截留被紫外线杀菌器杀死细菌尸体等物质，确保用水点的安全。

钠离子交换器软化水系统