20吨反渗透+EDI技术
1、规定和标准
1.1、设备制造及材料符合下列标准和规定的最新版本的要求
?GB150《钢制压力容器》
?GB2932《水处理设备制造技术条件》
?HGJ《橡胶衬里化工设备》
?《压力容器安全技术监察规程》
1.2、进口设备的制造工艺和材料符合美国机械工程师会(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。
1.3、对外接口法兰符合下列要求
?JB/T74-94《管路法兰技术条件》
?JB/T74-94《管路法兰类型》
?JB/T81-94《凸面板式平焊钢法兰》
?JB/T81-94《管法兰用石棉橡胶垫片》
1.4、衬里钢管和管件应符合下列标准的最新版本的规定要求
?HG21501《衬胶钢管和管件》
?HG20538《衬塑(PP、PE、PVC)钢管和管件》
如果上述规范或标准对某些专用材料不合适时，则可采用材料生产厂的企业或按投标方提供的设计和运行标准。
2、主要设计技术指标
2.1、公共工艺条件
※ 进水水源为：当地自来水
※ 原水流量为：≥28m3/hr，
※ 原水压力为：0.2-0.3MPa
※ 电源：380V/50HZ
※ 总功率：55kw
※ 制水间：约160m2
※ 备注：整套设备为交钥匙工程
2.2、主要设计参数
※ 设备名称：制药工艺用纯化水系统设备
※ 数量：一套
※ 纯化水生产能力为：20m3/hr
※ 纯水箱贮水能力为：60m3
※ 纯化水制备工艺：预处理+一级反渗透+EDI
※ 纯化水用途：制药用纯化水
※ 纯化水水质指标要求：电阻率≥2MΩ?cm，电导率≤0.5μs/cm。其它各项技术指标均符合制药工艺用纯化水和2000年国家药典关于纯化水的水质标准规定的要求。
2.3、对纯化水制备工艺的具体要求：
※ 技术先进，操作简便，性能可靠，水质高且稳定。
※ 制水设备的结构设计、选材和制作均满足相关规范的要求。
※ 设备操作系统微机控制全自动运行，同时也可手动控制。在多功能控制面板上，应有水处理工艺模拟流程图，能精确的显示实际运行状况，并有异常报警和自动保护功能。
※ 配备相关的监测和各种仪器仪表，如：电导率仪、流量计、进排水防震压力表、高中低液位开关等，在线液晶数显，高低压力保护开关等自动加药计量泵，计量准确达标，关键部位均设有取样阀，便于观察和操作。
※ 反渗透膜采用性能好、寿命长的进口膜，密封件应选用耐腐蚀、抗老化化抑菌性能好的材料，1.5倍工作压力下密封良好，无渗漏现象。
※ 所有与纯水接触的储水罐、阀件、管道等，都应选用污染指数小的SS304或SS316不锈钢材质制作，内壁应平整、光滑、无死角缝隙。
3、纯化水制备工艺方案的设计
3.1、工艺流程
我方根据贵方条件和要求，结合我们的成功经验，将本次纯化水制备工艺方案设计为预处理加一级反渗透加混床工艺，其工艺流程简示如下(详见工艺流程图)。
絮凝剂 阻垢剂
原水箱 原水泵 多介质过滤器 活性炭过滤器 保安过滤器
RO清洗系统
高压泵 RO装置 中间水箱 中间水泵 EDI除盐装置
纯水箱 纯水泵 紫外线杀菌器 微滤 用水点
3.2、除盐工艺的发展历程
早期离子交换除盐工艺
预处理系统……复床系统……混床系统……纯化水
早期去离子系统的设计全部采用化学再生的离子交换法，复床加混床的处理工艺，不仅运行成本高，而且对环境污染严重。
七、八十年代RO+MIE去离子工艺
预处理系统……反渗透系统……混床系统……纯化水
七、八十年代，水处理逐渐进入反渗透时代，利用膜分离技术去离子，降低系统的运行成本，延长了离子交换树脂的再生周期，减轻环境的污染。
当今的RO+EDI
预处理系统……反渗透系统……EDI……纯化水
利用离子交换树脂、离子交换膜和电流三者的作用，无须离子交换树脂的再生处理。离子交换技术从此进入崭新绿色时代。
综合上述设计，我公司特为贵公司设计了一套先进的预处理+一级反渗透+EDI纯化水制备工艺，水处理工艺流程图如前所示。
4、纯化水制备工艺设备的说明
4.1原水箱
原水箱采用PE材质，配有液位浮子开关。
4.2原水泵
原水泵采用两台(一用一备)进口立式离心泵。
4.3絮凝剂投加装置
在原水中投加絮凝剂，利用药剂中的有效成分与水中悬浮杂质起混凝反应形成絮凝状物质，以便其通过多介质过滤器滤层时得到去除。使水达到反渗透系统的进水要求。投加浓度为5PPM左右。
4.4多介质过滤器
过滤是前处理系统中相当重要的一环，主要是去除水中可见的悬浮物(>10um)。科学的设计多介质过滤器的结构，合理的选择滤料材质，是决定能否有效的滤除水中悬浮物质的关键。多介质过滤器的滤材通常用无烟煤、石英砂。
4.5活性炭过滤器
本工艺设计采用优质活性炭吸附技术，可有效的去除大部分有机物，保护反渗透膜不被污染。活性炭用木质、煤炭、果壳(核)等含碳物质，通过化学或物理活化法制成，它有非常多的微孔和巨大的表面积。优质果壳的表面积高达1000m2/g以上，因而有很强的物理吸附能力，能有效的吸附水中有机污染物，也可呈现一定的化学吸附，去除水中的余氯、氯胺等。但活性炭只能吸附一部分有机物，而且吸附有机物有一定的限度。同时需要定期更换活性炭及频繁的高温蒸汽消毒，不如采用超滤技术更为理想。
4.6阻垢剂投加装置
在活性炭过滤器的出水中投加阻垢剂，利用药剂中的有效成分与钙、镁、铁、铝、硅等离子起络合反应形成不宜沉淀的物质，达到防止这些离子在反渗透膜表面沉淀的目的。溶解好的阻垢剂通过计量泵按比例投加，所投药剂为XX新型高效阻垢剂，它被广泛用于世界各地RO系统中，它能有效防止铁胶体和碳酸钙、硫酸钙等结垢物的形成，并能抑制水中的细菌滋生，控制胶体、化学和生物等各种污染现象发生，从而延长膜的使用寿命，其投加浓度为3.5PPM左右。
4.7保安过滤器
为了防止膜元件在运行过程中被固体颗粒损害，在进入反渗透之前还设有一台5um的保安过滤器，其作用是截留来自预处理出水中大于5um的颗粒进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加压后可能击穿反渗透膜件，造成大量漏盐的情况，同时可能会划伤高压泵叶轮。滤芯采用熔喷聚丙烯滤芯，深层过滤，具有纳污量大、寿命长、易更换的优点。当过滤器进出口压力差大于设定值(通常为0.07-0.1MPa)时应当更换。经过精过滤的水再由丹麦格兰富公司的不锈钢多级高压泵进入反渗透本体。
4.8、反渗透系统
4.8.1、渗透与反渗透
反渗透实为渗透的逆过程。如果将淡水和盐水用一种只能透过水而不能透过溶质的半透膜隔开，淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，这种现象称为渗透。当渗透进行到盐水一侧的液面到某一高度而产生压头H，从而抑制制淡水进一步向盐水渗透，渗透的自然趋势被压头H所抵消而达到平衡，这一平衡压力H称之为渗透压。此时，如果向盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水分子就会从盐水一侧透过半透膜至淡水一侧(盐水一侧浓度大增，即浓缩)。这一现象称为反渗透。
4.8.2、反渗透膜
目前纯水制备工艺中的反渗透装置，多数采用TFC复合RO膜。这种膜具有三层结构：超薄聚酰胺脱盐层(膜孔径：<0.001um)，聚枫集水层及聚酯支撑层。此膜机械强度好，耐氧化，能在5.6Mpa压力下进行海水淡化，透水量0.4-0.7m3/m2?d，除盐率>99.5%。本工艺设计选用世界上最大的化学集团DOW公司生产的高脱盐率、大通量、耐污染RO膜，保证二级RO系统的脱盐率>99.5%，延长膜的使用寿命。
4.8.3、反渗透膜除盐机理
反渗透膜对各种盐的水溶液具有脱除离子的性能。该机理表明，在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，膜的表面选择性的吸附了一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价态愈高的离子被排斥愈远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜的毛细管作用流出纯水而达到除盐目的。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液就会泄漏过膜，其中一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更少。RO膜的孔径<1.0nm，RO膜能滤除最少细菌之一的绿脓杆菌(3000X10-10m);也能滤除各种病毒，如流感病毒(800 X10-10m),脑膜炎病毒(200 X10-10m);甚至还能滤除热原(10-500 X10-10m)。
4.9、中间水箱
原水箱采用PE材质，配有液位浮子开关。
4.10、中间水泵
中间水泵采用一台进口立式离心泵。
4.11、EDI除盐装置
EDI除盐装置应用电再生离子交换去离子除盐工艺，取代传统的需要酸碱再生的混合离子交换树脂去离子除盐工艺。通过离子交换树脂及选择性离子交换膜，在电场作用下达到高效去离子除盐效果。下面是EDI的简介。
4.11.1、EDI的工作原理
1、预处理水进入EDI系统，90%-95%的水流入树脂/膜内部，而另一小部分沿膜板外侧流动，以洗去透出膜外的离子。
2、树脂截留水中的可溶性离子。
3、被截留的离子在电场作用下，阴、阳离子分别向正极、负极方向迁移，离子透过阳、阴离子交换膜、排出树脂/膜之外。
4、浓缩了的离子从废水流路中排出。
5、除去离子后的纯化水从树脂/膜内流出。
4.11.2、EDI的工艺特性
1、无须酸碱再生
离子交换对除去水中的可溶性盐最为有效。但是，迄今为止的离子交换(IE)绝大多数都需要频繁地对离子对脂进行酸碱再生，费时费事，更加之强酸、强碱的使用，增加废液处理负担不利于劳动保护及生态平衡，令人厌烦的同时成本也随之增加。我公司引进开发世界上最先进的电去离子(EDI)连续除盐技术，利用离子交换树脂、离子交换膜和电流三者的作用，无须离子交换树脂的再生处理。离子交换技术从此进入崭新绿色时代。
2、水质稳定
普通的离子交换系统，随着离子交换树脂床的运行，树脂的交换容量渐渐降低。因而刚再生的树脂可以得到较高的水质，而在以后的使用中，水质就会逐渐下降。
EDI技术是通过电流的作用，连续的使树脂截留的离子迁移出离子交换膜外，因则不存在树脂交换容量降低的问题，去离子水水质连续而稳定。
3、能24小时连续供水，树脂再生时自然要中断供水，EDI系统无需树脂再生，自然也不会中断去离子水的供应。
4、运行成本低
不需要酸、碱再生剂及其保管运输费用。树脂本身不被消耗，完全不需要更换或添加新树脂。需要的压力在普通的自来水压力范围之内。
5、使用寿命长达3年以上。体积小、移动方便。水的利用率高。采用EDI技术制取超纯水，水的利用率高达95%。
4.12、纯水箱
一般情况下，只要根据水的化验指标及用户对水质的要求，对于一个有经验的水处理商来说，确定出科学的纯水制备工艺流程，就能制备出即可达到所需化学指标，又能满足物理质量标准的纯水。但问题常常出现在纯水的储存和分配环节。实践证明，如果出现水质不合格情况，多数出现在纯水在储存及分配过程中重染细菌。科学的设计纯水储存和分配二环节，是保证纯水不受二次污染的重要环节。为此，我们设计真正的大循环供水方式，用户使用的每一滴纯水都是经过精处理过的新鲜纯水。
4.13、纯水泵
纯水泵采用一台进口立式离心泵。
4.14、紫外杀菌器(UV)
使用紫外线杀菌器的主要目的在于降低水中微生物的含量。UV一般安装在纯水箱中或RO\UF\MF(膜滤)之前，以便能连续提供合格的水源于上述设备，有效地防止微生物的繁殖。本工艺设计将紫外杀菌器置于纯水箱之后，消除微生物在纯水储存过程中进行繁殖的可能性。UV杀菌有下列之优点：
1、利用紫外线照射杀死细菌，不加任何化学物质，保证水的纯度。
2、可以连续杀灭水中的细菌，而且杀菌效果没有选择性(几乎对任何菌类都有效)，效率>99.9%。
3、杀菌利用电力，相当安全及经济。
4、维修容易，只需更换灯管即可。
波长为254nm附近的杀菌效果最佳。
4.15、微滤
配置一台0.22μm等级的微滤装置。
5、控制系统说明
5.1、概述
预处理系统(原水泵、絮凝剂投加装置、多介质过滤器、活性炭过滤器、阻垢剂投加装置)和RO清洗系统为手动控制，RO系统和EDI系统为自动控制。
5.2、控制系统结构
控制系统的结构方式为：集中PLC控制+面板工艺仿真显示。
5.3、反渗透系统控制
反渗透装置设置一台就地仪表和操作盘，在就地盘上可读出反渗透的有关工艺参数，如流量、电导率、压力等。不仅通过PLC可直接自动控制反渗透装置的运行，而且能在就地操作盘上现场启停反渗透进水高压泵和相关的进水阀门。同时反渗透装置还设有产品水侧压力过高自动泄压保护等功能。
5.4、高压泵的保护系统
每套反渗透装置的高压泵进出口均装有低压保护开发和高压保护开关。当供水量不足，使高压泵入口的水压低于某一设定值(一般为0.1MPa)，低压保护开关会自动发出信号停止高压泵，保护高压泵不在空转情况下工作。当因其它原因或误操作，使高压泵的出口压力超过设定值时，高压泵出口高压保护开关会自动延时切断供电，保护高压泵的运行安全。
5.5、反渗透的启停保护
当反渗透投入运行时，为了防止高压泵突然起动升压，产生对反渗透膜元件的高压冲击，损坏反渗透膜，在高压泵出口至反渗透膜组件之间设置一个慢开电动阀门，由PLC控制缓慢打开阀门，使膜元件逐渐升压至运行压力。
6、主要材料设备的技术规范
纯化水制备系统材料、设备的技术规范如下表：
序号 设备名称及技术规范
01 原水进管： 1根(甲方备)
规格： DN80
进水压力： 0.2-0.3MPa
流量： ≥28m3/hr
材质： 不锈钢，带DN80阀门及法兰
02 原水箱
型号： JPT-20000
数量： 1个
容积： 20 m3
规格： Φ2800×3600
形式： 垂直圆筒
材质： PE
附件： 入口阀门、液位开关等
03 原水泵
型号： CR32-3-2
数量： 2台
流量： 28m3/hr
扬程： 40米
功率： 5.5KW 三相、380V、50HZ
材质： 不锈钢
04 絮凝剂投加装置： 1 套
型号： WA-01-I
计量箱 1台
形式： 垂直圆筒
规格： φ510×1000
容积： 180L
材质： PE
计量泵 1台
型号; 100X068
流量： 10.72L/hr
功率： 92W
05 多介质过滤器1台
型号： φ1900
形式： 垂直圆筒
流量： 28m3/hr
直径： 1900mm
直边： 1500mm
滤料： 无烟煤500mm，石英砂500mm
工作压力： 0.6MPa
设备本体材质： 不锈钢304
运行方式： 手动
进出水压力表： 各一块，0-0.6MPa
取样阀： 2套
06 活性炭过滤器1台
型号： φ1900
形式： 垂直圆筒
流量： 28m3/hr
直径： 1900mm
直边： 1500mm
滤料： 活性炭700mm，石英砂300mm
工作压力： 0.6MPa
设备本体材质： 不锈钢
运行方式： 手动
出水压力表： 一块，0-0.6MPa
出水取样阀： 1套
07 阻垢剂投加装置： 1 套
型号： WA-01-I
计量箱 1台
形式： 垂直圆筒
规格： φ510×1000
容积： 180L
材质： PE
计量泵 1台
型号; 100X068
流量： 10.72L/hr
功率： 92W
08 保安过滤器： 1台
型号： YS18-40
规格： Φ450×1250
设备出力： 28m3/hr
工作压力 0.7MPa
设备运行工况： >0.4m3/hr/10”长滤芯
控制方法： 根据压差更换滤芯
设备壳体材料： SUS304内衬塑料
设备滤芯材料： 熔喷聚丙烯
滤芯规格： 40”、5υm
滤芯数量： 18支
进、出水压力表： 2块 压力：0-0.6MPa
09 反渗透系统： 一套
型号： JRO-22000
系统出力： 22 m3/hr
系统脱盐率： >99%
水利用率： 75%
尺寸： 4500×1800×1800
组装： 由以下材料设备组成：
高压泵
型号： CR32-9
数量： 1台
流量： 28 m3/hr
扬程： 146m
功率： 18.5Kw
反渗透膜
数量： 24根
型号： CPA3-8040
规格： Φ8”×40”
材料： 聚酰胺复合膜
压力容器： 6支(Φ8”×160”)
排列方式： 4：2
材质： 不锈钢
工作压力： 1.8MPa
最大压力： 300psi
连接管道 SUS304不锈钢
仪器仪表 1套
反渗透清洗系统：
清洗泵： 1台
型号： ICB50-32-125
流量： 12.5m3/h
扬程： 20m
功率： 1.5Kw
清洗药箱： 1个
容积： 500L
材质： PE
工作压力： 常压
细过滤器： 1台
型号： YS8-30
规格： Φ300×950
设备出力： 12.5m3/hr
工作压力 0.7MPa
设备运行工况： >0.4m3/hr/10”长滤芯
控制方法： 根据压差更换滤芯
设备壳体材料： SUS304
设备滤芯材料： 熔喷聚丙烯
滤芯规格： 30”、5υm
滤芯数量： 8支
进、出水压力表： 2块 压力：0-0.6MPa
10 中间水箱
型号： JPT-20000
数量： 1个
容积： 20 m3
规格： Φ2800×3600
形式： 垂直圆筒
材质： PE
附件： 液位开关等
11 中间水泵
型号： CRN20-4
数量： 1台
流量： 22m3/hr
扬程： 45米
功率： 5.5KW,三相、380V、50HZ
材质： 不锈钢
12 EDI除盐装置：1套
1、整机
型号：IPLX3005
设备出力：20m3/hr/套
工作电压：三相380V
功率： 12KW
本体外形尺寸：2000×1000×1500
2、EDI元件
型号：LXM30X
数量：5块
3、直流电源：
型号：400VDC/6A
数量：5台
仪表控制箱
数量：1台
4、电导仪：
型号：200CR
数量：1台
电导传感器
型号：240-217
数量：2台
信号电缆
型号：1010-79
数量：2根
5、流量计
型号：DFM350
量程：2500-25000l/h
数量：1台
型号：DFM350
量程：600-6000l/h
数量：5台
型号：DFM185(带极限开关)
量程：60-600l/h
数量：5台
6、充油压力表：
型号：0-10bar
数量：4只
电接点压力表
型号： 0-10bar
数量：1只
13 纯化水水箱
数量： 1个
型号： GS-60000
规格： Φ3600×7000
容积： 60000L
材质： 卫生级玻璃钢
配置： 卫生清洗器和呼吸器
10 纯化水泵
数量： 1台
型号： CRN20-4
流量： 22m3/hr
扬程： 45m
功率： 5.5KW 三相、380V、50HZ
11 UV杀菌器
数量： 1台
流量： 20m3/hr
功率： 600W
输入/输出径： 2”S.S.法兰
杀菌腔体材质： SS316
紫外线剂量： >30000uw秒/cm2
微过滤器： 1台
型号： YS12-40
规格： Φ400×1250
设备出力： 20m3/hr
工作压力 0.7MPa
设备运行工况： >0.4m3/hr/10”长滤芯
控制方法： 根据压差更换滤芯
设备壳体材料： SUS304
设备滤芯材料： 熔喷聚丙烯
滤芯规格： 40”、0.22υm
滤芯数量： 12支
进、出水压力表： 2块 压力：0-0.6MPa
12 连接管道、阀门：1批
管道材质：UPVC、SS304不锈钢
13 自动控制及仪表：1套
可编程控制器
内部元器件
8、用电功率统计表
序号 名 称 数量 单台功率 计算数量 计算功率
1 原 水 泵 2台 5.5KW 1台 5.5KW
2 加药装置 2套 0.1KW 2套 0.2KW
3 高 压 泵 1台 18.5KW 1台 18.5KW
4 反渗透清洗泵 1台 1.5KW 1台 1.5KW
5 中间水泵 1台 5.5KW 1台 5.5KW
6 纯水泵 1台 5.5KW 1台 5.5KW
7 EDI除盐装置 1套 12KW 12KW 12KW
8 控制系统 1套 1KW 1KW 1KW
9 紫外线杀菌 1台 0.6KW 1台 0.6KW
合 计 50.3KW
按10%备用量考虑总负荷 55KW
9、供货范围
为了确保系统的稳定运行及使用寿命，我公司提供一个完整的系统设备，包括预处理、反渗透及后处理的设备、附件及单元系统内的管路、阀门和仪表，共分三个单元供货，即：
9.1、预处理单元
包括原水箱、原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器、加药装置及其管路系统(始于原水箱前1米处)。
9.2反渗透单元
包括保安过滤器、高压泵、反渗透膜组件、化学清洗系统及单元内所有管道、阀门、仪表、控制设备及其它附件。
9.3纯化水单元
中间水箱、中间水泵、EDI装置、纯化水水箱、纯化水泵、紫外线杀菌器、0.22u微过滤器及单元内所有管道、阀门、仪表、控制设备及其它件附件。管道安装至微滤出水一米处。
设备技术资料
主要相关设备的技术资料附后
2.0m3/h二级反渗透纯化水制备系统
序号 工艺设备名称 单位 数量
01 JPT-2000型原水箱，Φ1200×2008，PE材质，2m3 个 1
02 CR3-7原水泵Q=4m3/h，H=40m N=1.1KW 台 1
03 Φ750×1810多介质过滤，FRP罐体内衬防腐层，全自动 台 1
04 Φ750×1810活性炭过滤，FRP罐体内衬防腐层，全自动 台 1
05 Φ600×1750软化过滤，不锈钢罐体内衬防腐层，全自动 台 1
06 5u保安过滤一台，5DC2，Φ220×800，SUS304 台 1
07 二级反渗透系统
1、一级RO膜：ESPA2-4040型RO膜
2、二级RO膜：ESPA2-4040型RO膜 根
根 12
8
3、不锈钢压力容器Φ4”×80” 根 10
4、一级高压泵，CRN5-22,Q=5.0m3/h,N=4.0KW,H=125m
5、二级高压泵，CRN3-25,Q=3.0m3/h,N=2.2KW,H=120m 台
台 1
1
6、电导率仪：8850-1P 台 2
7、电磁阀：DN40 套 2
8、流量计：0-10GPM及0-10GPM 支 4
9、高低压力开关JC230及JC202 套 2
10、压力表 块 6
11、自动加碱系统：P036-398TI型自动加药泵，0.48-1.6L/h 套 1
12、清洗系统一套：CHI4-20型格兰富清洗泵，100升PE药箱 套 1
13、架体及连接管道阀门等 套 1
08 纯水箱：GS-2000型，SS316L材质，Φ1300×2200，2m3 个 1
09 CRN3-10中间水泵 Q=3.0m3/h，H=50m,N=0.75KW 台 1
10 UV-3.0紫外杀菌器，波长=254nm，Q=3.0m3/h 台 1
11 臭氧发生器：SOZ-10C，3.5g，采用文丘里混合器 套 1
12 单元设备之间连接管道、阀门
1、S304不锈钢材质：非纯化水管道
2、S316L不锈钢材质：纯水管道 批 1
13 自动控制及仪器仪表：
1、PLC：OMRIUN
2、人机截面对话系统：9”彩显
3、电器元件：进口 套 1
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