水处理设计手册

1、水处理技术手册（ 内部资料，务需外传 ）编辑：郭新 程娇审核：陈宪平 罗红亮东营禹龙水务有限公司贰零零三年十一月一. 常用管道的允许流速 4二. 流速、流量与管道直径的关系 4三. 原水箱设计规则4四管道与流量的关系参考数据表 5五. 管道内外径的关系5六. 原水泵设计规则6七. 絮凝剂、助凝剂加药设计规则（可参照 exsell表格）6八. 机械过滤器设计规则7九. 活性炭过滤器设计参数9十.反洗水泵设计规则9十一.罗茨鼓风机的选择 10十二.5um精密过滤器的参考数据 10十三.阻垢加药的设计10十四.反渗透系统的设计 11十五.反渗透清洗系统的选择 11十六.中间水箱的有效容量设计规则 1

2、2十七.鼓风填料式除碳器的设计 12十八.混床的运行设计及再生工艺过程技术数据 13十九.混床再生周期及耗酸碱量的计算 15二十.各类交换床常用运行流速 17二十一. 树脂再生周期及耗盐量的计算18二十二过滤器滤料填充计算公式及参考数据 18二十三.无油空压机的选择 21二十四.换热器的设计原理 22二十五.超滤系统22二十六.EDI装置22一.常用管道的允许流速介质管道种类允许流速（M/S）盐溶液1 2.4污水压力管 0.9浓酸0.5 1稀酸1 2浓碱液0.5 1稀碱液1 2水离心泵进水管0.5 1离心泵出水管及压力水管2 3虹吸管0.8 1流速、流量与管道直径的关系2Q = nX（D 吃）

3、&/X3600Q 流量（单位：mVh）D 管道直径（单位： m）V 水流速（单位：m/s）3600 单位换算系数（单位：s/h）原水箱设计规则1. 预处理采用全自动表头出力为1吨及1吨以下系统可按预处理每小时处理量的80%100%;出力为1吨以上系统可按预处理每小时处理量的50%80%;2. 预处理不采用全自动表头，且反冲从原水箱抽水 ；原水箱可按照预处理每小时处理量 12倍选型；3. 预处理不采用全自动表头，且反冲不从原水箱抽水原水箱可按照预处理每小时处理量的 50%100%;4. 对于大型设备，修筑原水池时，原水池的容量一般按原水2个小时处理量来选择四.管道与流量的关系参考数据表DD=mm

4、V=m/sQ=T/ H0.511.522.533.54150.30.641.01.271.591.912.22.5200.61.131.72.262.833.394.04.5250.91.772.63.534.425.306.27.1321.42.894.35.797.248.6810.111.6402.34.526.89.0411.3113.5615.818.1503.57.0710.614.1317.6721.2024.728.3656.011.9417.923.8829.8635.8241.847.8809.018.0927.136.1745.2454.2663.372.310014.1

5、28.2642.456.5270.6984.7898.9113.012522.144.1666.288.31110.45132.47154.5176.615031.863.5995.4127.17159.04190.76222.5254.320056.5113.04169.6226.08282.74339.12395.6452.222571.5143.07214.6286.13357.85429.20500.7572.325088.3176.63264.9353.25441.79529.88618.2706.5300127.2254.34381.5508.68635.9763.02890.21

6、017.4350173.1346.2519.3692.4865.51038.61211.61384.7400226.1452.2678.2904.31130.41356.51582.61808.6五.管道内外径的关系管材通 经英寸值PVC管外径不锈钢外 径管材通 经英寸值PVC管 外径不锈钢外 径DN15r 1/2 2018DN1004110108 :DN203/4 2525DN1255140133 :DN2513232DN1506160159DN321+1/4 4038DN2008200219DN401+1/2 5045DN25010250273DN5026357:DN30012315325

7、DN652+1/2 7576DN35014355377DN8039089DN40016400425六. 原水泵设计规则1. 如果客户使用原水箱原水泵扬程范围为：30 50 m ;流量就高不就低；超出量不超过 20%;2. 如果客户不使用原水箱若原水供水水压满足3- 5kg的压力可不设原水加压泵；若原水供水水压低于2kg则必须设置加压泵，使后续设备的供水压力达到3- 5kg；3. 泵的操作台数：在不设变频器的情况下，需要连续运行的水泵一般一用一备，但供水量超过 150T/H以上时，可设两用一备或三用一备，尤其在作电厂项目时，一定要考虑备 用；七. 絮凝剂、助凝剂加药设计规则（可参照exsell表

8、格）1.常用絮凝剂有：硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）、硫酸亚铁、氯化铁、聚合铁（PFS）。 在目前的水处理设计中，各种混凝剂的加药量可参考数据如下：硫酸亚铁40 100mg/L;三氯化铁25 - 60mg/L;硫酸铝 35- 80 mg/L;聚合铝 5- 10 mg/L。实际运行中还要进行混凝试验后予以确认。常用助凝剂有：用于调节PH值的石灰（CaO）或纯碱（NazCO）;作为氧化剂的氯（Cl 2）或漂白粉（CaOCb）;作为絮凝物加固剂的水玻璃（Na2OxSiO2yH2O）;用作高分子吸附剂的聚 丙烯酰氨（PAM）等。般来说，阳离子型适用于PH较低的水质，阴离子型适用于 PH较高的水质，非离子

9、型受PH影响很小；PAM有一定的毒性，饮用水中单体丙烯酰胺的最高允许浓度为0.25ug/L ;它不能提高除铁和除有机物的效果。电厂项目中，通常选用聚丙烯酰氨（PAM）作助凝剂，其加药浓度为 1 3ppm配比浓度为0.1%-0.5%。实际运行中还要进行混凝试验后予以确认。八. 机械过滤器设计规则A过滤器的滤速过滤器的形式滤速（m/h）混凝澄清直流混凝正常滤速强制滤速细砂过滤6 8单层滤料单流8 1010 146 10双流15 18双层滤料10 1414 18三层滤料18 2020 25B过滤器滤料级配及反洗强度表项目滤料反洗强度l/m2.s种类粒径mm层高mm水反洗空气擦洗过滤器型式空气水无烟0

10、.870010一一煤1.5重 力 式 滤 池单层滤料石英砂0.51.270015一一大理石0.51.270015一一双普通无烟0.840010层快滤煤1.850013 10 10滤池石英0.54001615料砂1.2500接触滤池无烟 煤 石英 砂1.21.80.51.040060040060015 17细砂过滤石英砂0.30.560080010 1227 33压 力 式 滤 器单层滤料石英砂0.51.2120012 1520无烟煤0.51.2120010 1210双层滤料石英砂0.51.280013 10 8 10无烟煤0.81.84001615注：1表中所列为反洗水温20度的数据，水温每增

11、减1度，反洗强度相应增减1%2反洗时间根据过滤器（池）的形式和预处理方式而定，一般5 - 10min。3重力式过滤器是水流对大气敞幵，它流经滤料是靠其自身重力来完成的；4压力式过滤器是水流在压力作用下，流经装在压力容器内的滤料，并以比进水压 力稍低的压力流出压力容器。C过滤器的罐体直径计算公式：R = SQR Q / （ V Xn）SQR 开平方r 过滤器半径（单位：mQ 设备处理水量（单位：nVh）V 设计流速（单位：m/h，通常按V=8m/h计算）九. 活性炭过滤器设计参数活性炭床的水流速度 v= 5- 15m/h，般不大于15m/h ;活性炭床的层高H = 1000 2000mm，般不低

12、于1000mm ;滤料：当处理饮用水时多采用木质碳，如椰壳碳、桔壳碳、山核桃碳等；当处理工 业水时多采用煤质碳，粒径一般为 2 3mm ；反洗方式：采用空气和水联合反洗，反洗强度为 0.5m3/（卅.S）,反洗时间为10 15min （或反洗流速20 30m/h，反洗时间4 10min , 3 6d反洗一次），滤层膨胀率为 30 50）。使用寿命一般为 2 3 年，饱和碳去再生或更换，目前有的厂每年更换 50。 罐体直径计算公式同机械过滤器的计算公式。十. 反洗水泵设计规则 反冲水泵的流量的确定主要需考虑过滤器截面积和反洗强度两个因素， 原则上在没有 空气擦洗时，流量较大，若设置了罗茨风机进行

13、空气擦洗，则反洗流量会缩小 1/3, 具体 计算公式如下：Q = K XSX3.6Q 流量（单位： m3/h）K 滤料的反洗强度（单位：L/m2s）S 罐体截面积 （ 单位： m2）3.6 比例常数（单位：s/h m/L）反洗时间一般为 510min。反洗水泵的台数一般的情况下，一台即可，但是在罐体数量较多、反洗频率又大时， 建议备用一台一 . 罗茨鼓风机的选择罗茨鼓风机的选择主要取决于排出压力及风量。过滤器的气洗压力一般为5070Kpa;气洗强度参照滤料的反洗强度风量的计算公式为：-3Q = K XSX10- 60Q 流量（ 单位： m3/min）K 反洗强度（单位：L/m2 s）（参见表一

14、）S 罐体截面积 （ 单位： m2）60 单位换算系数 （ 单位： s/min）10-3 单位换算系数 （单位： m3/L）十二.5um精密过滤器的参考数据1. 250mn长滤芯每根滤芯可过0.5吨/小时；2. 500mn长滤芯每根滤芯可过1.0吨/小时；3. 1000mn长滤芯每根滤芯可过1.5-2吨/小时。十三. 阻垢加药的设计清力公司的阻垢剂 PTP-0100,加药量一般为2-4ppm,可根据原水水质报告，在设计软件上计算出加药量，实际添加量一般在设计值上加0.5-1ppm。可按下公式计算加药箱中应加入浓缩液的体积：U = （ Q XaXV ） -（ 8 X000Xp浓XX ）U 应加入

15、浓缩液的体积 （单位： L）Q 反渗透给水流量, （ 单位： m3/h）a 加药剂量 （ 单位： ppm, g/T）V 加药箱有效容积（单位：L）P 阻垢剂浓缩液密度（单位：Kg/L）（ p浓=1.45 ,卩标=1.08）X 加药计量泵实际工作出力（单位：L/h）1000 单位换算系数（单位：g/Kg）8 浓缩倍数十四.反渗透系统的设计反渗透系统因为投资较高，一般不考虑备用，但是针对50T/H以上的系统一般设计为2-3套独立的装置，出水总量满足供水即可。系统的回收率为75%，脱盐率按选用膜元件的性能确定，浓水原则上应该无压力排 放，但为了降低运行费用，我司建议将浓水收集至反洗水箱，用来反洗机械

16、过滤器，反洗 水箱容量的确定看具体系统的大小，满足过滤器的 1-2次用量即可。膜元件的选择以膜供应厂家提供的选型原则为准，在进行软件模拟后确定。高压泵的选择要考虑3年后的增压，故要在软件模拟数据之上加2-3kg。十五.反渗透清洗系统的选择1. 清洗泵的选择清洗泵的大小根据下表的流量和压力再加上管路和滤芯的压力损失来选择，水泵的 材质必须是316不锈钢或非金属聚酯复合材料。在高流量循环期间每支压力容器推荐清洗流量清洗压力兀件直径（in）每支压力容器的流量值psigbargpmm/h20601.54.02.5350.71.220601.54.048101.82.320601.54.0616203.

17、64.520601.54.0830406.09.120601.54.0835458.010.22. 清洗药箱的选择混合循环清洗水箱可以是聚丙烯或玻璃钢 （FRP），清洗水箱应有盖子和温度表计，提 高清洗温度有利于提高清洗效率。一个确定清洗箱大小的大致原则是将空的压力容器的体积加上清洗液循环管路的体积而得。3. 清洗过滤器的选择清洗系统的过滤器安装在清洗水泵的出口，为一次性使用，使用周期为 3-4个月， 故清洗过滤器的出水量可比正常出水量高 2-3倍，单支过滤芯的出水量可比保安过滤器 的滤芯出水量增加一倍，过滤器的规格按装填滤芯数量选择。滤芯出水量选型表格如下：250mn长滤芯每根滤芯可过水1吨

18、/小时；500mn长滤芯每根滤芯可过水2吨/小时；1000mn长滤芯每根滤芯可过水4吨/小时。十六中间水箱的有效容量设计规则对单元制系统，应为每套水处理设备出力的2-5min贮水量，且最小不应少于2M; 对于母管制系统，总有效容量应为水处理设备出力的15 30min的贮水量。十七.鼓风填料式除碳器的设计A鼓风填料式除碳器的直径根据设计处理水量由下表确定：设备直径mm处理水量m/h空气耗量m/h60016.833650480030.0600900100046.89361404110056.411281692125073.214642196140091.81836 - 27541600120.02

19、400 - 36001800151.83036 - 45542000187.23744- 56162200226.84536 - 68042500293.45868 - 88022800367.87356 - 110343200480.69612- 14418技术条件淋水密度：60 m/m.h ;填料：D25*25*3mn拉希瓷环； 进水碳酸硬度：7.5mmol/L ;出水残余CO27MB 600mm , 201 X7MB 1200mm ;再生工艺过程技术数据:再生工艺过程技术数据操作步骤工艺参数两步法同时法小反洗流速m/h 时间min终占”、八、10 1515 20树脂分层明显10 1515

20、 20树脂分层明显再生阳树脂再生进酸流速m/h 进酸浓度用酸量kg 顶压水流速m/h时间min52 3#5视进酸情况定52 3#阴树脂再生进碱流速m/h 进碱浓度用碱量kg 托碱水流速m/h时间min51 1.5#5视进碱情况定51 1.5#对流情况顶压水流速m/h托碱水流速m/h5555终占”、八、硬度Oumol/LHsiO3 50ug/L硬度0umol/LHsiO350ug/L混脂风压Mpa 时间min 风量 m3/m2.min 终占”、八、0.1 0.53 52.3混脂均匀0.1 0.53 52.3混脂均匀正洗流速m/h 时间min10 155 1010 155 10终占”、八、HsiO

21、a-20/L电导率0.2us/cm运行流速m/h40 60终点指标硬度0umol/LHsiO3 20/L电导率nHci30%RHci 再生一次的消耗 HCI的量（g）E阳 阳树脂工作交换容量（mol/L ）（约为1moI/L ）V阳 阳树脂量（L）M 摩尔当量 （g/mol）（Hcl 摩尔当量是 36.5 g/mol）nHciHCI的再生比耗（HCI的再生比耗一般为 5）30%Hcl 的浓度按 30%计算4. 每年耗酸量的计算公式：rhci 年= Q 产 X 阳 XVXnHci -30%x24 X350mci 年 一年（按350天计算）消耗HCI的量（单位：g）Q产 系统总产水量（单位：m/h

22、）P阳 处理水中阳离子的含量（mol/L ）5. 再生一次阴树脂消耗碱溶液量的计算公式：miaOH= E 阴 X/ 阴 XVXhNaOH30%mNaOH 再生一次的消耗NaOH勺量（单位：g）E阴 阴树脂工作交换容量（mol/L ）（约为0.5mol/L ）V阴 阴树脂量（L）M 摩尔当量（g/mol）（NaOH摩尔当量是40 g/mol）nNaoHNaOH的再生比耗（NaOH勺再生比耗一般为 6）30%NaOH的浓度按30%+算6. 每年耗碱量的计算公式：mNaOH年= Q 产冲J 阴刈/MnNaOH30%24 X350RHci 年 一年（按350天计算）消耗NaOH勺量（单位：g）Q产 系

23、统总产水量（单位：nVh）N阴 处理水中阴离子和CO的含量总和（mol/L ）或可参照excel表格混床程式。二十.各类交换床常用运行流速交换床类型运行流速M/H备注钠离子父换床顺流床一级15 20进水硬度7mmol/L二级40 60逆流床20 30进水硬度710mmol/L浮床20 40H离子交换床顺流床15 20原水含盐量150mg/l逆流床20 30原水含盐量80500mg/l浮床20 40OH离子交换床顺流床15 20逆流床20 30浮床20 40弱酸交换床15 20弱碱交换床15 20混床001*740 60201*740 60二十一. 树脂再生周期及耗盐量的计算1 再生周期的计算公

24、式：h = （ E 沁）+（ H XQX2 +M）h 再生周期（ h）E 树脂工作交换容量（ mol/L ）（约为 1mol/L ）V 树脂量（ L）3H 原水硬度（ mg/L 或 g/m3）（ 以 CaCO3 计）Q 处理水流量（ m3/h ）M 摩尔当量（g/mol）（ CaCO 3的摩尔当量是100 g/mol）2 再生耗盐量的计算公式为：RNaCI = E呦NaCIm 再生一次时消耗 NaCl 的量（单位： g）E 树脂工作交换容量（ mol/L ）（约为 1mol/L）V 树脂量（ L）nNaC-NaCI的再生比耗（NaCI的再生比耗一般为 2）M 摩尔当量（g/mol）（ NaCI

25、 的摩尔当量是58.5 g/mol）二十二 . 过滤器滤料填充计算公式及参考数据W = R2X3.14 XLXpW 滤料填充量（单位： t ）R 过滤器半径 （ 单位： m）L 滤料层高 （ 单位： m）3P 堆积比重（单位：t/m ）巩义丁东水处理滤料厂提供的滤料的主要技术指标参考如下:1活性炭的主要技术指标项目测试数据项目测试数据粒径0.4-3mm真比重2-2.2g/cm 3长度0.4-6mm堆比重0.35-0.55g/cm 3强度 80-95%总孔容积0.7-1 cm 3/g碘值700-1300mg/g比表面积590-1500m 2/g亚甲兰值100-150mg/gPH值8-10半脱氯值

26、 5cm灰份 8-12%水分 97 %孔隙率53 %磨损率 0.35 %密度1.57g/cm 3破碎率 0.68 %堆密度0.947g/cm 3盐酸可容率 0.98 %不均匀系数K80 2硫含量S 0.05 %铜含量Cu 0.025 %锌含量 99 %莫氏硬度7.5度破碎率0.35 %密度2.66g/cm 3磨损率0.3 %堆密度15gCm3实际经验数 据）孔隙率45 %沸点2550 度盐酸可容率0.2 %熔点1480 度5磁铁矿滤料含铁量40 - 52的磁铁矿石精选加工而成，适应于大阻力配水系统，通常与无烟煤滤料、石英砂滤料配合使用，反冲洗时不易混层。理化指标：分析项目测试数据分析项目测试数

27、据FeO245 %莫氏硬度6度破碎率0.05 %密度4.6g/cm 3磨损率0.04 %堆密度2.8 g/cm 3孔隙率47 %不均匀系数 1.86锰砂除铁滤料天然优质锰矿石加工而成，外观呈褐色，对地下水除铁除锰有独特效果理化指标:分析项目测试数据分析项目测试数据MnO240 %含泥量 3%破碎率 1.0 %密度3.6g/cm 3磨损率 1.0 %堆密度2.2 g/cm 37塔器用填料技术指标填料名称规格mm实际尺寸 外径*高*厚mm比表面积m2/m3孔隙率m3/m3堆积系数个/ m3堆积重kg/ m3多面空心球 25 255000.8185000210 38 383000.862500010

28、0 50 502200.901150095阶梯环 填料 1616*8*1.23270.884322106105 2525*12.5*1.22280.908150097.8 3838*38*1.4132.50.912720057.5 5050*25*1.5114.20.9271074054.8 7676*38*2.876.70.93301463鲍尔环填料 1616*16*1.21940.911111840141 2525*25*1.21550.8753500101 3838*38*1.41120.891580098 5050*50*1.573.20.901650074.8 7676*76*2.6670.921972720二十三无油空压机的选择混床混脂时用压缩空气压力为0.1-0.15 Mpa，进风强度