脱盐水站设计任务书

1、天津工业大学环境工程课程设计题目:脱盐水站设计 姓 名 学 院 专 业 指导教师 职 称 2014 年 10 月 24日目 录第一章 脱盐水站设计任务和要求概述1 1.1编制依据1 1.2技术规范和要求1 1.3案例介绍2 1.4深井水水质指标2 1.5水质分析3第二章 脱盐技术工艺比选及分析4 2.1电渗析法4 2.2蒸馏法4 2.3离子交换法4 2.4反渗透法5 2.5简单工艺流程图5 2.6工艺介绍 6第3章 设计计算8 3.1取水设备有关计算8 3.2预处理设备有关计算8 3.3反渗透装置设计有关计算8 3.4反渗透清洗装置有关计算9第四章 设计图纸11 4.1脱盐水站水量平衡设计图1

2、1参考文献12附件1脱盐水站工艺管道仪表流程图12附件2脱盐水站平面设置图12附件3脱盐水站设备清单12谢辞1212天津工业大学环境工程课程设计 第一章 脱盐水站设计任务和要求1.1编制依据 表1-1序号123项目工程名称建设规模质量标准内容脱盐水站设计2400m2 合格1.2技术规范和要求1.2.1设计原则 根据脱盐水站的产水水量和产水水质的要求，本着工艺设备先进、可靠、最大限度地提高系统的性能价格比的原则进行设计。1.2.2标准和规范 表1-2国家法律法规 序号相关法律法规备注1中华人民共和国合同法2中华人民共和国建筑法3其他相关法律 表1-3工程规范及标准序号名称备注1给排水手册2东丽膜

3、产品技术手册1.3案例介绍 某国际花卉养殖基地主要养殖国际名贵花卉，其市场主要分布在东南亚，日本以及韩国，所养花卉比较娇贵，每天需要用超纯水配置营养液进行浇灌，要求超纯水中的电导率不大于10s/cm，硼不得大于1mg/l，该养殖场每天需要超纯水150m3/h，原水为地下井水。1.4深井水水质指标 表1-4 深井水水质指标分析项目指标分析项目指标阳离子K+0.6 mg/lPH8.21Na+221.3 mg/lSiO215.9 mg/lCa2+13.5 mg/l总矿化度830.7 mg/lMg2+5.5 mg/l固形物605 mg/lNH4+0.05 mg/l总硬度56.1 mg/l总计240.9

4、mg/l永久硬度0阴离子Cl-86.9mg/l暂时硬度56.1 mg/lSO42-35.5 mg/l负硬度314.2 mg/lHCO3-451.5 mg/l总碱度370.3 mg/lCO32-0.0 mg/l总酸度2.5 mg/lNO-30.74 mg/l游离CO22.2 mg/l总计573.9 mg/lCODMn1.19 mg/lFe2+色度5度Fe3+浊度1NTUAl0.01 mg/l肉眼可见物无Zn0.02mg/l嗅、味无Cu0.02 mg/lHg0.0001 mg/lMn0.07 mg/lTCr0.002 mg/lTFe0.03 mg/lCr6+0.004 mg/lLi0.01 mg/

5、lAs0.008 mg/lSr0.17 mg/lPb0.005 mg/lBa0.061 mg/lCd0.001 mg/lNi0.01 mg/lCN-0.001 mg/lNO-20.002 mg/l酚0.002 mg/lF-5.58 mg/lI-0.05 mg/lBr-0.1 mg/lPO43-0.47mg/lH3BO32.01 mg/lAg0.005 mg/lCoMoSe0.001 mg/lH2SiO320.7 mg/l1.5水质分析 由表1-1可知原水COD较低，总硬度较低，总碱度较低，浊度色度较低，水质较为良好。 第二章 脱盐技术工艺比选及分析2.1脱盐概述 脱盐简单地说就是去除水中的阴阳

6、离子。脱盐的方法有电渗析、蒸馏、离子交换、反渗透等。下面将介绍对比几种方法，以确定我们所要选的工艺。2.2电渗析法2.2.1简单介绍 电渗析过程是电解质离子透过选择性离子交换膜从溶液中部分分离子,如水中的硅、硼以及有机粒子等。由于电渗析对水中电解质的去除是靠外加电场来完成的，所以电解质浓度越高，电流密度就越大，淡化一吨水的成本就越高。从节能的角度考虑，采用电渗析法有一个较为适宜的浓度范围。电渗析技术最大的市场是苦咸水淡化。2.2.2工艺优点 出水量大、脱盐率高、维修费用低；小型电渗析装置投资少、见效快、易操作、适应范围广。2.2.3工艺缺点 不能去除不带电荷的粒子，且其经济效果随原水样中含盐量

7、的增加而显著降低。对水质要求较严格、需对原水进行预处理，耗电量大。2.3蒸馏法2.3.1简单介绍 蒸馏法包括多效蒸发、多级闪蒸和压汽蒸馏。蒸馏法得到的产品水一般水质较高，蒸馏法的突出特点是它可以利用低位余热，尤其是多级闪蒸。蒸馏法是最早采用的脱盐技术，由于它是一个相变过程，所以能耗较高。但随着技术的进步，蒸馏法脱盐的成本在逐渐降低。2.3.2工艺优点 包括多效蒸发、多级闪蒸和压汽蒸馏。其中多级闪蒸技术最为成熟，整体性好，运行安全性高，结构简单，适合于大型和超大型淡化装置。2.3.3工艺缺点 能耗较高；设备的操作弹性小，是设计值的80110，不适应于造水量要求可变的场合；其工程投资高，为反渗透法

8、的2倍。2.4离子交换法2.4.1简单介绍 离子交换法是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。2.4.2工艺优点 可以选择性除去阳离子或阴离子，或者选择同时除去阳离子和阴离子，设备投资小。更换树脂的费用也稍低2.4.3工艺缺点 需要经常做树脂的再生，化料使用量大

9、，同时带来再生废水的处理问题。2.5反渗透法2.5.1简单介绍 反渗透过程是在一定的压力下溶液中的溶剂透过半透膜的过程。在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，能耗较低。反渗透法的去除范围广泛，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机物杂质。具有较高的除盐率和水的回收率。反渗透是发展最迅速的膜分离技术，利用反渗透技术脱盐的经济型正日益明显。2.5.2工艺优点 对水体中有机物和无机物的去除能力比较强；无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广，自动化程度高，出水质量好、更为经济2.5.3 工艺缺点 RO 膜易于污染和结垢，需要用化学品进行

10、清洗，这些化学品的存在可能造成回收水有毒，对预处理要求较高。2.6简单工艺流程图 根据以上分析设定初步流程为：原水预处理+反渗透工艺 图2-1为简易的脱盐水站工艺流程图 2-1脱盐水站工艺流程图2.7工艺介绍2.7.1取水系统 由于原水为深井水，采用低压泵抽取。2.7.2预处理系统预处理部分由多介质过滤器、活性炭过滤器，保安过滤器、水箱、自动投药设备及滤器反冲洗设备组成。多介质过滤器：多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处

11、理等，出水浊度可达3度以下。过滤介质为双层滤料。分别为无烟煤和石英砂。上层为无烟煤，下层为石英砂。活性炭过滤器：吸附过滤器缸体采用水力模拟长径设计，并采用粒径合理，比表面积大于 1000/g 的高效活性碳，使其既有上层特效过滤又有下层高效吸附等功能，大大提高产水净化程度和碳的使用寿命。 经活性碳吸附过滤器处理后水质余氯含量：0.1PPM。活性碳对水体中异味、有机物、胶体、铁及余氯等性能卓著；活性碳对于降低水体的浊度、色度，净化水质，减少对后续系统的污染等也有很好的作用。水箱：暂时的储水容器，进水箱前投加杀菌剂DBNPA（2,2-二溴-3-氰基丙酰胺），除去水箱及在进入反渗透装置前滋生的细菌、微

12、生物，减小对膜的污染。保安过滤器：精密过滤器又称保安过滤器，一般设置在压力容器之前，其作用为阻挡大于5µm颗粒杂质进入反渗透系统，来满足后续工序对进水的要求；有时也设置在整个水处理系统的末端，防止细小微粒进入成品水。自动投药设备：浓水在进入保安过滤器之前加入阻垢剂与还原剂NaHSO3，调节透系统进水为酸性,从而保护高压泵和反渗透膜。反冲洗设备：操作时，水流经底部排水系统反向通过滤池，以冲洗掉滤料中的堵塞物质，并减少产生水头损失的因素。2.7.3反渗透系统： 反渗透系统由低压泵、高压泵、二级反渗透装置、纯水箱及反冲洗装置组成。 RO清洗装置包括清洗箱、保安过滤器和清洗泵等，阀门的开启状

13、态可反馈到监控计算机。监控计算机根据累计的运行流量决定反洗时间，一台反洗时另一台工作，保证不问断供水。 第三章 设计计算3.1取水设备有关计算：低压泵：按双介质过滤器和活性炭过滤器操作压力均为0.2MPa，则扬程H=2*0.2*102=40.8m，取40m3.2预处理设备计算：多介质过滤器：V=Q/u=210/15=14 m3，r=(14/3.14)1/22.5m，=5m滤器反洗泵：反洗10min，反洗强度q=12L/(m2·s)，则所需反洗泵10min内送入两台多介质过滤器的流量Q=12*10*60*（2.5）2*2*10-3 m3=282.6 m3/h活性炭过滤器：V=Q/u=2

14、10/15=14 m3，r=(14/3.14)1/22.5m，=5m加药泵（杀菌剂HY-210）：药剂浓度按标液稀释后500mg/L计，投加量按3mg/L Q=（235.4*3）/0.5 L/h=1.412 m3/h中间水箱：按30min停留时间，V=210*0.5 m3=105 m3加药泵（阻垢剂HY-520）：药剂浓度按标液稀释后100g/L计，投加量按3mg/L Q=（235.4*3）/100 L/h=7.062 L/h加药泵（还原剂HY-610）：药剂浓度按标液稀释后10g/L计，投加量按3mg/L Q=（235.4*3）/10 L/h=70.62 L/h3.3反渗透装置计算：一级低压

15、泵：由要求高压泵人口压力不小于0.05MPa，扬程H=17m一级高压泵：操作压力为0.8MPa，则扬程H=0.8*102m=81.6m，流量Q=235.4 m3/h保安过滤器：精度5µm滤芯中间水箱：按20min停留时间，V=176.5*（20/60）m3=58.9 m360 m3加药泵（调PH=10、HY-710）：药剂浓度按标液稀释后111g/L计，投加量按10mg/L Q=（176.5*10）/111 L/h=15.9 L/h二级低压泵：由要求高压泵人口压力不小于0.05MPa，扬程H=15m二级高压泵：操作压力为1.2MPa，则扬程H=1.2*102m=122.4m，流量Q=

16、176.5 m3/h纯水箱：按30min停留时间，V=150*0.5 m3=75m3第二级反渗透装置：选用TORAT TM720C-430 高脱B低压膜元件查找设计导则，膜设计通量范围为3039 L/(m2·h)，取平均膜通量35 L/(m2·h)单支膜元件产水量为35*40=1400 L/(m2·h)=1.4 m3/h系统需膜元件数量Ne=150/1.4108，则用6芯膜壳时，共需压力容器数为Nv=108/6=18，采用2:1（二段）排列，即12:6。此时，实际平均膜通量为150/108=34.7 L/(m2·h)回收率为90%，则进水流量Q1=150

17、/0.09m3/h=166.7m3/h，浓水产量为Q2=（176.5-150）m3/h=26.5 m3/h第一级反渗透装置：选用TORAT TMH20A-430 极超低压膜元件膜设计通量2532.2 L/(m2·h)，取平均膜通量28 L/(m2·h)回收率为75%，则进水流量为Q0=176.5/0.75 m3/h=235.4 m3/h单支膜元件产水量为28*40=1120 L/(m2·h)=1.12 m3/h系统需膜元件数量为Ne=176.5/1.12158，共需压力容器数为Nv=158/6=26.326，采用18:8。此时，实际平均膜通量为176.5/(26*

18、6)=28.3L/(m2·h)综上，一级RO按脱盐率97%计算：产水TDS=605*（1-0.97）/L=18.15/L二级RO按脱盐率75%计算：产水TDS=18.15*（1-0.75）/L=4.54/L，符合要求。脱硼率按97%计算，二级RO产水量：Q=2*（1-0.97）/L=0.06/L，符合要求。 3.4反渗透清洗装置计算：当跨膜压差达到增加到初始值1.5倍时，反洗，反洗时间30min。清洗水箱：由每支8 in.膜元件50L知，V=（18+8）+（12+6）*6*50*10-3 m3=13.2 m3加药泵（HY-410清洗剂）：药剂浓度按标液稀释后20g/L计，投加量按10

19、mg/L Q=（264*10）/20 L/h=132 L/h清洗泵：由每支8 in.压力容器6 m3/h得， Q=（18+8）+（12+6）*6 m3/h=264 m3/h 由跨膜压差约0.2MPa，管道和压力容器压力下降约0.05MPa，清洗保安过滤器约0.05MPa，则扬程H=102*（0.2+0.05+0.05）m=30.6m取32m。低压泵：由要求高压泵人口压力不小于0.05MPa，则低压泵扬程H=0.05*102m=5.1m。保安过滤器：精度5µm滤芯 第四章 设计图纸 4.1水量平衡设计图 根据计算得出水量平衡图，如图4-1 图4-1脱盐水站水平衡设计图参考文献1 周正立

20、. 反渗透水处理应用技术及膜水处理剂M. 化学工业出版社, 2005.2 祁鲁梁, 李永存, 李本高. 水处理工艺与运行管理实务用手册M. 中国石化出本社, 2002.3 崔玉川. 水的除盐方法与工程应用M. 化学工业出版社, 2008.4 冯敏. 现代水处理技术M. 化学工业出版社, 2006.附件1脱盐水站工艺管道仪表流程图附件2脱盐水站平面设计图附件3脱盐水站设备清单设备名称功能规格参数单位数量低压泵抽取原水扬程40m台1多介质过滤器去除水中的泥砂、悬浮物、胶体等杂质、降低对反渗透膜元件的机械损伤及污染=5m滤速15m/h上层为无烟煤，直径范围为0.8-1.0mm，高度为400mm下层为

21、石英砂，直径范围0.3-0.5mm，高度为400mm台2滤器反洗泵对过滤介质进行再生，使介质重新获得过滤能力反洗10min反洗强度12L/(m2s)流量70.65 m3/h台2活性炭过滤器去除水中异味、有机物、胶体、铁及余氯等，提高产水水质，同时减轻对反渗透膜的污染，延长膜使用寿命。=2.5m滤速15m/h过滤介质为颗粒活性炭台2杀菌剂加药泵投加杀菌剂HY-210除去水箱及在进入反渗透装置前滋生的细菌、微生物减小对膜的污染投加量3mg/L流量1.412m3/h台1中间水箱暂时储存前段工艺的产水停留时间30min体积105 m3个1阻垢剂加药泵投加阻垢剂HY-520防止膜面结垢，提高产水量和产水质量，降低运行费用投加量3mg/L流量7.062 L/h台1还原剂加药泵投加还原剂HY-610去除反渗透膜进水中的余氯，预防膜的氧化劣化投加量3mg/L流量70.62 L/h台1一级RO低压泵防止高压泵工作时水侧无水，保证高压泵的运行扬程5.1m台1一级RO高压泵为反渗透提供动力，达到压力要求操作压力0.8MPa扬程81.6m流量