水处理操作手册

1、水处理单元一 概述1 装置简介我司水处理主要由给水站和除盐水站两部分组成，提供主装置生产用水、循环冷却水站淡水侧补水和全厂消防用水。给水站内设有生产、生活、消防给水加压工段，提供主装置生产水、除盐水站用水和全厂消防用水。原水水源有城市生活污水厂再生水和市政自来水，生产工艺由双膜系统和离子交换系统两部分组成，生产除盐水供主装置生产用水和循环冷却水淡水侧的补给水；站内还包括主装置的蒸气冷凝液回收系统和供全厂采暖的热力站。中水系统和自来水系统设计日生产一级除盐水各为9600 m3，除盐水装置总设计日生产纯水19200 m3。蒸汽冷凝液回收水量最大为160m3/h，经过滤去除杂质及降温后进混床除盐后回

2、收利用。2 给水站工艺说明2.1 生产消防蓄水池和再生水池本装置水源由市政自来水公司供给，供水为两条DN700的管道。厂区的生活设施用水是由市政自来水管网直接供给。市政自来水主要用户包括消防供水，生产纯水，主装置、罐区生产用水、污水处理、海水泵设备密封、冷却用水、厂区生活、办公用水。为了防止市政管网因事故突然停水而影响生产，本站设置了生产消防水池两座，再生水池一座。生产消防水池每座有效容积为6000m3，再生水池有效容积2000 m3。其中生产水的储备量约5000m3，该水量能提供5小时生产用水调节量。为了保证消防给水量及减少火灾发生时对市政管网的用水负荷和防止市政管网因事故突然停水，本站设置

3、了生产消防水池，作为发生火灾时的水源。消防水的储量为8500 m3。2.2 生产、消防给水加压系统生产用水系统设置三个供水系统：生产给水泵P-8104A/B/C（60m3/h*50m*1台、120m3/h*50m*2台）、自来水给水泵P-8105A/B/C（220m3/h*48m*3台）、中水给水系统P-8106A/B/C（330m3/h*50m*3台）。消防给水加压系统设置消防水泵，提供消防用水；消防水泵包括3台电动消防泵P-8101A/B/C（1180m3/h*110m*3台）、2台柴油机消防泵（P-8102A/B(1180m3/h*110m*2台)、2台稳压消防泵P-8103A/B(60

4、m3/h*135m*2台)、消防蓄水池及相关的仪表和自控系统组成。消防管网设计维持压力为1.10 Mpa。2.3 生产水系统供水流程说明及控制方案2.3.1 主装置生产给水泵（P8104A/B/C）当生产消防储水池的水位下降到设定值，浮球阀打开，城市自来水连续不断地向水池补水，当生产消防储水池的水位上升到设定值，浮球阀关闭，自来水停止补水。主装置生产给水泵由管网压力控制，其工作原理：当压力低于管网压力时，启动第一台生产水泵向生产水管网供水，供水压力为0.5Mpa，当系统管网压力升高到设定的最高压力（0.8Mpa）时，泄压阀自动打开，超压部分回流至生产消防储水池进行泄压，生产水泵P8104平时连

5、续运行一台P8104A(60m3/h),主装置停车需大量用水或运行的水泵故障时，管网压力低于设定值时，系统自动启动备用泵或人工手动启动备用泵。2.3.2 除盐水站原水供水泵（P-8105A/B/C、P-8106A/B/C）自来水供水泵（P-8105A/B/C）：启动自来水给水泵向除盐水站供给自来水，供水压力为0.48MPa，当某一台运行水泵发生故障时，其备用水泵自动启动运行。现场DCS系统启停泵。中水供水泵（P-8106A/B/C）：启动中水给水泵向除盐水站供给再生水，供水泵带变频。根据超滤系统投用数量进行启停，并根据画面设定的变频值实现自动调频。可现场DCS系统启停泵。2.3.3 消防系统流

6、程说明及管网压力控制方案消防泵组主要为厂区内的消火栓、消防水炮、消防喷淋系统、水幕及泡沫消防供水。消防系统采用独立高压消防给水系统，平时消防水系统由两台稳压泵（稳压泵设计一用一备，投自动时无法两台同时运行）维持管网压力1.1Mpa，当消防管网压力低于1.1Mpa时自动启动一泵稳压泵P-8103A/B,当消防管网压力高于1.15Mpa时，自动停止稳压泵P-8103A/B。当某装置发生火灾，投用室内、室外消防用水设施，室外专用消防水管网压力开始下降，当管网压力下降至设定压力（1.05Mpa）时，自动启动第一台电动消防泵P-8101A，当管网压力继续下降到设定压力(1.0 Mpa)时自动启动第二台消

7、防泵P-8101B，当管网压力继续下降至设定压力（0.95 Mpa）时启动第三台消防泵P-8101C；如此时厂区停电或电动消防泵组出现故障，造成消防管线压力继续下降至设定压力（0.90 Mpa）时，启动柴油泵P8102A；如继续下降至设定压力（0.85Mpa）时启动第二台柴油消防泵P8102B。系统运行时DCS系统及现场控制系统对消防泵组运行参数进行监控，若出现故障自动进行声光报警。消防时生产消防蓄水水位开始下降，当降到设定水位，进水管线上浮球阀自动开启，向蓄水池补充自来水。电动消防主泵P-8101A/B/C，现场有就地操作柱，可现场启停；DCS画面可选择“自动”和“手动”两种状态，在“自动”

8、状态时，消防泵组根据管网设定值启动，在“手动”状态时，消防泵组可DCS人工启动，消防泵采用双电源供电。当消防管网超过设定压力时，系统将自动打开泄压阀向生产消防水池泄压。火灾被扑灭后，由人工关闭消防水泵。3 除盐水站工艺说明3.1 自来水系统自来水供水PCFM变孔隙纤维过滤器活性炭过滤器阳离子交换器除碳器中间水池中间水泵阴离子交换器混合离子交换器（出水达到一级除盐水水质标准，可直接旁路到除盐水箱）。自来水由自来水给水泵P-8105A/B/C送入纤维过滤器F-8121A/B去除悬浮物、部分有机物后进入活性碳过滤器F-8122A/B/C进行除臭、除味、脱色及去除余氯等氧化性物质。当运行时间或进出水压

9、差达到设定值时，按自动或手动反洗程序进行反洗，反洗水来自反洗水池中的自来水。活性碳过滤器出水进入阳离子树脂交换器去除阳离子，当出口钠表值达到设定值后手动或自动跳入再生程序再生，再生剂为HCl,再生液流入废水池。阳床出水进入脱气塔顶部，经布水器均匀喷淋，风机由塔底向上鼓风，水、风逆向接触，脱去水中CO2，脱气后水收集在中间水池中，再由水泵送入阴离子树脂交换床，去除阴离子。当阴床出口电导10us/cm或出口SiO2分析仪超过设定值时,手动或自动跳入再生程序进行再生，经加热的再生剂（NaOH）由射流器供给，再生废液流入废水池，由泵送污水处理场排放。阴床出水电导2 us/cm时,流入除盐水箱；出水电导

10、2us/cm时进入混合离子交换器；出水电导10us/cm时, 进行再生操作。3.1.1 PCFM变孔隙纤维过滤器（F-8121A/B）用微细且多束的柔软纤维丝，施以回转机具或压榨包等去压榨，使其孔隙变小，水中的悬浮物均被挡住留在过滤纤维丝外，经过滤后得到清洁的处理水。当过滤器内被截留的悬浮污物（杂质）增多，处理水量下降，运行时间达到设定值时，自动进入反冲洗过程，让过滤器的压榨机具放松，使过滤纤维的孔隙在舒张的状态下，用压缩空气和处理水反冲洗，将污物通过排放管排除，然后又自动进入过滤程序，从而实现去污存清的原理，运行、反洗过程示意图如下：纤维束滤料本系统配置2台流量Q=200 m3/h、DN17

11、00mm*H4200mm钢制喷环氧树脂，内部不锈钢元件材质为SS304的纤维过滤器。3.1.2 活性炭过滤器（F-8122A/B/C） 本系统配置3台 Q=160 m3/h、DN3200mm*H2000mm的碳钢衬胶活性炭过滤器。为了防止离子交换系统进水水质的意外恶化有效去除水中的有机物，延长树脂的使用寿命，在机械过滤器后设活性炭过滤器，活性炭过滤器内装填高效净水炭，主要去除水中的有机杂质，进一步降低原水的浊度，保证进水水质符合离子交换系统的要求。过滤器筒体上部设有进水装置，下部设有排水装置，运行时，水经上部进入，流经滤层，从底部流出。活性炭过滤器应定期进行反洗，以除去积附在表面的悬浮物等物质

12、。反洗时，水从底部进入，自上部排出。活性炭过滤器主要是通过吸附和过滤的作用去除污染物。它能有效去除部分有机物、游离氯、少量的油及进一步降低水中有机物含量，也能去除水中异味、色度。活性碳过滤器出水余氯0.1ppm，SDI4。进水水质要求：进水浊度2NTU，进水余氯1mg/L；出水水质要求：出水CODMn<2.0mg/L，出水余氯<0.1mg/L；主要运行机理：a. 吸附的机理溶质从水中移向固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的结果。引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力。溶质的溶解程度是确定第一种原因的重要因素。溶质的溶解度越大，则向

13、表面运动的可能性越小。相反，溶质的憎水性越大，向吸附界面移动的可能性越大。吸附作用的第二种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或键力所引起。与此相对应，可将吸附分为三种基本类型：交换吸附、物理吸附、化学吸附。在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在，难于区分。b. 影响吸附的因素 影响吸附的因素是多方面的，吸附剂结构、吸附剂性质、吸附过程的操作条件等都影响吸附效果。 (1)吸附剂的性质由于吸附现象发生在吸附剂的表面上，所以吸附剂的比表面积越大，吸附能力就越强，吸附容量也就越大，因此比表面积是吸附作用的基础，在能满足吸附质分子扩散的条件下，吸附剂比表面积越大越好。例如，粉状活性炭

14、比粒状活性炭性能好，主要原因就在于它的比表面积比粒状活性炭的大。吸附剂的种类不同，吸附效果就不同。一般来说，极性分子型吸附剂易吸附极性分子型吸附质，非极性分子型吸附剂易吸附非极性的吸附质。另外，吸附剂的颗粒大小、孔隙结构及表面化学性质对吸附也有很大影响。(2)吸附质的性质某种吸附剂对不同的吸附质的吸附能力是不同的。吸附质在水中的溶解度对吸附有较大影响。一般吸附质的溶解度越低，越容易被吸附，而不易被解吸。通常有机物在水中的溶解度是随着链长的增长而减小的，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加，因此活性炭在原水中对有机物的吸附容量随着同系物分子量的增大而增加。如活性炭从水中吸附有机

15、酸的吸附容量的次序是：甲酸<乙酸<丙酸<丁酸。吸附质分子大小和不饱和度对吸附也有影响。用活性炭处理原水时，对大分子有机化合物的吸附效果较小分子的有机化合物好。吸附质的浓度对吸附也有影响。当原水中吸附质的浓度很低时，随着浓度的增大，吸附量也增大，但浓度增大到一定程度后，再增加浓度，吸附量所有增加，但很慢，这说明吸附剂表面已大部分被吸附质所占据。当全部吸附剂表面被吸附质所占据时，吸附量就达到了极限状态，以后吸附量就不在随吸附质浓度的提高而增加了。(3)吸附操作条件的影响在原水处理中，进水水质和选用的吸附剂确定后，吸附效果主要取决于吸附过程的操作条件，如温度、吸附接触时间、原水的P

16、H值等。原水处理的吸附过程主要是物理吸附，是放热反应，温度高则不利于吸附过程，而温度低则有利于吸附，所以往往是常温吸附、升温解吸。在吸附过程中，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。吸附平衡所需的时间取决于吸附速率，吸附速率越高，达到吸附平衡所需的时间越短。在实际操作中要控制进水的流速不宜过大或过小。流速过大，不利于两相充分接触，流速过小，影响设备的生产能力。原水处理中，PH值对吸附的影响主要由于PH值对吸附质在水中的存在形式（分子、离子、络合物）有影响，进而影响吸附效果。吸附剂及其再生a吸附剂从广义而言，一切固体物质的表面都有吸附作用，但实际上，只有多孔物质

17、由于具有很大的比表面积，才能有明显的吸附能力，才作为吸附剂。原水处理过程中应用的吸附剂主要是活性炭。活性炭是一种非极性吸附剂，是由含碳为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主要成分除碳以外，还有少量的氧、氢、硫等元素，以及含有水分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。b吸附剂的再生吸附剂达到一定的吸附饱和度之后，必须进行再生，以达到重复使用的目的。所以再生是吸附的逆过程。目前，吸附剂的再生方法有热处理、化学氧化、溶剂法等。在水处理中，应用较多

18、的是热处理法。热处理再生活性炭一般分三个步骤进行：(1)、干燥加热到100150，将吸附在活性炭细孔中的水分（含水率将近40%50%）蒸发出来，同时部分低沸点的有机物也随着挥发出来。(2) 、炭化水分蒸发后，继续加热到700，这时，低沸点有机物全部脱附。高沸点的有机物由于热分解，一部分成为低沸点的有机物被脱附，另一部分被炭化，残留在活性炭微孔中。（3）、活化将炭化后留在活性炭微孔中的残留碳通入活化气体（如水蒸气、二氧化碳及氧）进行气化，达到重新造孔的目的。活化温度一般为7001000。 3.1.3离子交换系统（V-8124A/B、V-8130A/B、V-8132A/B/C/D/E）A、阳离子交

19、换器：用于交换水溶液中的阳离子,当离子交换树脂中的可交换离子耗尽后，需用盐酸进行再生。阳床的运行采用以出水钠表信号控制为主，流量累积信号控制为辅。本系统配置2台Q=200 m3/h 、DN3200mm，碳钢衬胶阳离子交换器。罐体配有进、出水及取样装置(包括取样用阀门和取样水槽及其固定设置等)；每套出水管道上配有1台树脂捕捉器（DN200）；设备本体进出水配有耐腐蚀压力表及其隔离阀(包括式压力表及表前一次阀门)。试压完毕后，内壁除净毛刺、焊渣后作喷砂除锈处理，衬胶厚度为5mm(内层3mm，外层2mm，交叉粘贴)。设备本体配有进、出水及取样装置(包括取样用阀门和取样水槽及其固定设置等)。 B、阴离

20、子交换塔用于交换通过该交换塔水溶液中的所有阴离子，包括硅酸离子、碳酸离子、硫酸根离子等。阴床出水电导2 us/cm时,流入除盐水箱；出水电导2us/cm时进入混合离子交换器；出水电导10us/cm时, 进行再生。设备本体上设人孔，以便于设备及设备附件的安装检修，同时，设备本体上设树脂进出口，每套出水管道上配有1台树脂捕捉器（F-8131A/B DN200）。设备本体配有进、出水及取样装置(包括取样用阀门和取样水槽及其固定设施等)；设备本体进出水配有耐腐蚀压力表及其隔离阀(包括压力表及表前一次阀门)。衬胶厚度为5mm(内层3mm，外层2mm，交叉粘贴)。C、混合离子交换器：在混床运行中，阳阴树脂

21、均匀混合，树脂颗粒互相紧密排列，在具有一定床层高度的条件下，相当于很多级阳阴离子交换串联运行,阴阳离子交换是同时进行的，反应产物是基本不解离的水，因此有利于交换反应的平衡，不仅反应速度快，而且交换反应进行得比较彻底，故可在高流速条件下得到高品质的水。混合床的作用:除了原水水质中含盐量很低(小于200mg/L)及设备出力非常小的情况，很少用混床单独处理原水，因为这样做不经济(酸、碱耗高)。当原水含盐量达一定值，单用混床不能制出合格的除盐水。混床的作用主要有以下两点：进一步提高出水水质。经一级除盐系统处理过的水，往往不能满足高压以上锅炉对补给水质的要求，所以将混床串联在一级除盐后，进一步提高出水水

22、质。此时出水电导率可达0.1-0.2S/cm，Si02 含量小于2Og/L，pH值接近中性。在一级除盐设备监督不及时的情况下，瞬间会造成水质恶化，影响锅炉给水水质。一级除盐后串接混床，作为一个再净化设备，可以保证除盐设备的出水水质一直稳定。树脂的再生：阴阳床树脂的再生方法采用体内再生方法，再生时压力水通过喷射器将计量箱中再生液送进混床进行再生，阳树脂再生采用3-4%HCL稀溶液，阴树脂再生采用2-4%NaOH稀碱液。系统设置4台混床，规格为200m3/h DN2500,进水单筒多孔管式，出水多孔板水帽316L，中排梯型绕丝316L，进碱梯型绕丝1Cr18Ni9Ti,100%膨胀空间，钢制（10

23、mm壁厚）衬胶厚度（3mm2mm）。D、离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和原水中的离子进行交换反应而除去原水中有害离子的方法。离子交换过程是一种特殊的吸附过程，所以在许多方面与吸附相似。但与吸附比较，离子交换过程的特点在于：它主要吸附水中的离子化合物质，并进行等物质的量的离子交换。在水处理中，离子交换法主要去除原水中钠、钾、钙、镁、铁、锰、铜、铝等阳离子；碳酸氢根、碳酸根、硫酸根、氯离子、硅酸等阴离子。离子交换交换法的优点是离子去除率高，设备较简单，操作易于控制。离子交换剂a.离子交换剂的分类离子交换剂分为无机和有机两大类。无机的离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。沸石既可作阳离子交换

24、剂，也能用作吸附剂。有机离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。在水处理中应用比较广泛的是离子交换树脂。离子交换树脂是一类具有离子交换特性的有机高分子聚合电解质，是一种疏松的具有多孔结构的固体球形颗粒，粒径一般为0.31.2mm，不溶于水也不溶于电解质溶液，其结构可分为不溶性的树脂本体和具有活性交换基团（也叫活性基团）两部分。树脂本体为有机化合物和交联剂组成的高分子共聚物。交联剂的作用是使树脂本体形成立体的网状结构。交换基团由起交换作用的离子和树脂本体联结的离子组成。如：磺酸型阳离子交换树脂R-SO3H中（R表示树脂本体），-SO3H是交换基团。离子交换树脂按离子交换的选择性，可分为阳离子交换树

25、脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂内的活性基团是酸性的，它能够与溶液中的阳离子进行交换。如R-SO3H，酸性基团上的H+可以电离，能与其它阳离子进行等物质的量的离子交换。阴离子交换树脂内的活性基团是碱性的，它能够与溶液中的阳离子进行交换。如R-NH2活性基团水合后形成含有可离解的OH-离子： R-NH2 水合 R-NH3+OH- OH-离子可以和其它阴离子进行等物质的量的离子交换。离子交换树脂按活性基团中酸碱的强弱可分为以下四类。（1）强酸性离子交换树脂 活性基团一般为-SO3H，故又称为磺酸型阳离子交换树脂。（2）弱酸性离子交换树脂 活性基团一般为-COOH，故又称为羧酸型阳离子交换树脂。（

26、3）强碱性离子交换树脂 活性基团一般为NOH-，故又称为季铵型离子交换树脂。（4）弱碱性离子交换树脂 活性基团一般为-NH3OH、=NH2OH、NHOH（未水化时分解为-NH2 、=NH、N）故分别又称为伯胺型、仲胺型和叔胺型离子交换树脂。阳离子交换树脂中的氢离子（H+）可用离子（N+）代替，阴离子交换树脂中的氢氧根离子（OH-）可用氯离子（Cl-）代替。因此，阳离子交换树脂又有氢型、钠型之分，阴离子交换树脂又有氢氧型和氯型之分。根据离子交换树脂颗粒内部的结构特点，又分为凝胶型和大孔型两类。目前，使用的树脂多数为凝胶型离子交换树脂。b. 离子交换树脂的性能指针离子交换树脂的性能对处理效率、再生

27、周期及再生剂的耗量都有很大的影响，判断离子交换树脂性能的几个重要指针如下。1离子交换容量交换容量是树脂交换能力大小的标度，可以用重量法和容量法两种方法表示。重量法是指单位质量（重量）的干树脂中离子交换基团的数量，用mmol/g或mol/kg来表示。容积法是指单位体积的湿树脂中离子交换基团的数量，用mmol/L或mol/m3来表示。由于树脂一般在湿态下使用，因此常用的是容积法。2含水率由于离子交换树脂的亲水性，因此它总会有一定数量的水化水（或称化合水分），称为含水率。含水率通常以每克湿树脂（去除表面水分后）所含水分的百分数来表示（一般在5%左右），也可以折算成相当于每克干树脂的百分数表示。3密度

28、树脂的密度一般用含水状态下的湿视密度（堆积密度）和湿真密度来表示。湿视密度=湿树脂质量/湿树脂的堆积，各种商品树脂的湿视密度约为0.60.86 g/ml。湿真密度=湿树脂质量/湿树脂本身体积），一般为1.041.3g/ml。通常阳离子交换树脂为1.3，阴离子交换树脂为1.01 g/ml。树脂在使用过程中，因基团脱落，骨架中链的断裂，其密度略有减小。4膨胀性当树脂由一种离子形态转变为另一种离子形态时所发生的体积变化称为溶涨性或膨胀。树脂溶胀程度用溶胀度来表示。如强酸型阳离子交换树脂由钠型转变成氢型时其体积溶胀度约为5%7%。5耐热性各种树脂所能承受的温度都有一个高限，超过这个高限，就会发生比较严

29、重的热分解现象，影响交换容量和使用寿命。6化学稳定性原水中的氧化剂如氧、氯等，由于其氧化作用能使树脂网状结构破坏，活性基团的数量和性质也会发生变化。c. 离子交换的基本理论离子交换的过程离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与液相（原水）中电解质之间的化学置换反应其反应都是可逆的。阳离子交换过程可表示为：R-A+B+=R-B+A+ （A）阴离子交换过程可表示为：R+C-+D-=R+D-+C- （B）式中R树脂本体；A、C树脂上可被交换的离子；B、D溶液中的交换离子。在反应式（A）中阳离子交换树脂原来被阳离子A+所饱和，当其与含有B+离子的溶液接触时，就发生溶液中B+对树脂上A+离子进行交换反

30、应。但反应也可以反过来进行，变成溶液中A+离子对B+离子进行交换。反应式（B）为阴离子交换树脂的交换反应。离子交换过程通常分为五个阶段：（1） 交换离子从溶液中扩散到树脂颗粒表面；（2） 交换离子在树脂颗粒内部扩散；（3） 交换离子与结合在树脂活性基团上的交换离子反应；（4） 被交换下来的离子在树脂颗粒内部扩散；（5） 被交换下来的离子在溶液中扩散。实际上离子交换反应的速度是很快的，离子交换的总速度取决于扩散速度。当离子交换树脂的吸附达到规定的饱和度时，通入某种高浓度的电解质溶液，将被吸附的离子交换下来，使树脂得到再生。离子交换树脂的选择性由于离子交换树脂对水中各种离子吸附能力并不相同，对于其

31、中一些离子很容易被吸附，而对另一些离子却很难吸附；被吸附的离子在树脂再生的时候，有的离子很容易被置换下来，而有的却很难被置换。离子交换树脂所具有的这种性能称为选择性能。常温下对原水的处理，各种树脂对各种离子的选择性可归纳出如下规律。（1）强酸性阳离子交换树脂的选择顺序为： Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+>H+>Li+（2）弱酸性阳离子交换树脂的选择顺序为： H+>Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+> Li+（3）强碱性阴

32、离子交换树脂的选择顺序为： Gr2O72->SO42-> Gr2O42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HsiO3-（4）弱碱性阴离子交换树脂的选择顺序为： OH- >Gr2O72->SO42-> Gr2O42->NO3->Cl->HCO3-离子交换工艺a、软化与除碱 含有硬度成分（Ca2+和Mg2+）的水常用Na和H离子交换器软化。如果原水中碱度不高，软化的目的只是为了降低Ca2+、Mg2+含量，则可以采用单级或二级Na离子交换系统。一级钠离子交换可将硬度降至0.5mmol/L，二级则可降至0.

33、005 mmol/L以下。当原水碱度比较高，必须在降低Ca2+、Mg2+的同时降低碱度。此时，多采用H-Na离子联合处理工艺。3.1.4 脱碳塔（V-8127A/B）除二氧化碳器在离子交换水处理过程中的作用在于除去水中的CO2，减轻阴离子交换器的负荷，提高水处理系统的经济性和出水水质，其工作原理：用来除CO2的空气是由鼓风机从脱碳器底部送入，通过填料层后由顶部排出。在脱碳器中，由于填料的阻挡作用，从上面流下来的水被分散成许多小股水流、水滴或水膜，以增加空气与水的接触面积。由于空气中的CO2的的量很少，它的分压约为大气压的0.03%，所以当空气和水接触时，水中CO2便会析出被空气带走，排至大气。

34、脱气后，出水的CO2含量可降低到5mg/L以下，脱气水流入塔底的中间水池中。原水中的碳酸盐阴离子交换后转化成碳酸，水的PH值越低，水中的碳酸越不稳定，当水中PH值低于4.5时，水中的碳酸几乎完全分解为CO2和H2O，故只需对水进行空气吹脱，采用大气式脱碳器，即来水从上部进入，经布水装置淋下，通过填料层后，从下部排入中间水池。本系统配置2台除二氧化碳器，设备为圆柱形 Q=200m3/h DN2200*H1800,材质为Q235B碳钢衬胶，结构形式筒体为三节，上节内装布水装置及排风口，排风口上装有集水器，材质为耐腐型；布水装置母支管形式，材质为UPVC，；中节内装有填料，填料为50多面空心球，下节

35、内装有进风装置及出水装置，中节和下节之间装有花板，人孔采用门型结构，配套玻璃钢风机（B-8128A/B）。风机和塔体联接采用软联接，以减少塔体的振动和降低风机的噪声。3.1.5 中间水池(D-8126)除二氧化碳器出水进入中间水池，中间水池容积为128m3，水池采用钢混结构，中间水池后设置3台中间水泵P-8129A/B/C(2用1备)。具有运行性能稳定，耗电少、体积小、效率高、噪声低等特点。3.2 中水系统中水来水PCFM纤维过滤器丝网式自清洗过滤器（100200um）换热器超滤装置清水池清水泵（还原剂、阻垢剂加药、非氧化性杀菌剂加药）保安过滤器高压泵反渗透装置淡水池淡水泵混合离子交换器除盐水

36、箱 。纤维束过滤出水直接进入100um自清洗过滤器进行过滤，自清洗过滤器通过自动控制设定反冲洗的频率和程序，自动进行反冲洗,反冲洗废水排入反洗水池。自清洗过滤器后设置换热器进行温度控制，在水温或环境温度较低的情况下，通过温度连锁开启换热器的蒸汽调节阀门，以实现温度的自动控制,将中水加热至25； 换热器的冷凝水回收到RO纯水罐或排放。换热器的出水，进入超滤膜装置，超滤系统采用全量过滤方式运行，进水通过加压水泵提升进入外压式膜组件，产水全部进入超滤清水池。整个超滤系统设计为全自动控制，设定程序进行正常过滤、气水反冲洗和在线化学清洗；反冲洗水到反洗回收水池，混凝沉淀处理后上清液流入正洗回收水池，再经

37、提升泵打入再生水池；超滤系统还设置离线化学清洗系统，可以对单个膜组件进行独立和成组清洗，膜组件不必要拆离设备本体。离线化学清洗的废水排放到废水池，通过水泵打入污水处理系统进行处理。超滤的产水通过清水泵提升进入5um安全过滤器再进入高压泵，由高压泵提供一定的压力和流量进入反渗透膜，反渗透膜截留各种有机物、盐份后的透过液（即最终产水）自然流入淡水池。反渗透系统控制同样采用全自动控制，根据程序进行过滤产水、加药、停机冲洗、以及在线CIP清洗，CIP的清洗废水则排入废水池，反渗透浓水排入废水池。淡水池中的纯水通过水泵加压进入混床单元，混床采用2组平行设置。树脂饱和后通过水反洗、空气擦洗、酸碱再生进行恢

38、复。混床反洗和再生周期约为3天进行一次。再生过程中另外一组混床可以继续运行，输送200m3/h的纯水产量。再生和清洗产生的废水流入废水池进行中和调节后再排放到污水处理系统。正洗排放水流入正洗回收水池。3.2.1 PCFM变孔隙纤维过滤器 （F-8139A/B/C同F-8121A/B）中水从厂区外管网引到再生水池，再通过中水泵加压进入纤维束过滤器进行过滤，去除砂砾、悬浮物、部分有机物等微小颗粒物质；同时设DN100的旁通阀，主要是考虑纤维过滤器其中一台反洗时，可以打开旁通阀，维持水量平衡；反洗废水排入废水池D-8180。纤维过滤器是用微细且多束的柔软纤维丝，施以回转机具或压榨包等去压榨，使其孔隙

39、变小，水中的悬浮物均被挡住留在过滤纤维丝外，经过滤后得到清洁的处理水。当过滤器内被截留的悬浮污物（杂质）增多，处理水量下降，压力达到设定值时，自动进入反冲洗过程，让过滤器的压榨机具放松，使过滤纤维的孔隙在舒张的状态下，用压缩空气和处理水反冲洗，将污物通过排放管排除，然后又自动进入过滤程序，从而实现去污存清的原理。本系统配置3台隙纤维过滤器，流量Q=200 m3/h、DN1700mm*H4200mm钢制喷环氧树脂，内部不锈钢元件材质为SS304。3.2.2 丝网式自清洗过滤器（F-8140A/B/C）自清洗过滤器位于超滤膜组件前，作用是有效去除水中的细小颗粒、悬浮物等杂质。来自纤维过滤器的水通过

40、入口进入自清洗过滤器，穿过隔板下端的精过滤网筒内侧，于是净水由精过滤网筒向外流出,同时水中杂质被阻止在精过滤网筒内侧,而已过滤的水由出口进入主管道下游端,此时电机不工作,逆洗臂及吸嘴处于初始位置,与逆洗臂和腔体相连通的泄压阀,也处于关闭状态,以保持这一系统不泄压,也没有水流动。随着连续过滤运行,水中悬浮杂质不断的被精过滤网筒阻拦,使过滤两端压差上升,当上升到设定的压差时,使电机启动,逆洗臂也开始转动,同时电控泄压阀被开通,泄压排水,在逆洗臂吸嘴与网筒内壁相接触部分出现一个相对压力低于网筒外侧水压的负压区形成吸引力,于是网筒外侧的水通过吸嘴被吸入逆洗臂内腔中流出。过滤器正是利用这股水流才将网壁上

41、的杂质清除掉,废液经泄压阀排到地沟里。在反洗时,由于仅仅是网筒内侧相接触的部分进行反洗,而其他部分仍在进行正常过滤,这就实现了反洗时过滤不停机。同时设置自清洗过滤器的旁路，在其中某台过滤器出现故障时，可以走旁路实现连续供水，同时提高单台过滤器的出力，故不设置备用。过滤介质首先经过粗滤滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网将较小的颗粒杂质去除。逐渐，过滤介质中的脏物、杂质在细滤网内侧累积，在细滤网的内、外两侧就形成一个压差。当细滤网内外的这个压差达到预设值时，自动清洗过程被启动，此间系统的供水不中断。设备自耗水率低于过滤水流量的1%，正常过滤状态水头损失0.010.02MPa，整个自清洗过程完全依靠

42、系统管线内的压力完成。每台处理量Q=230 m3/h，过滤精度为100um，材质为SS304。每台设备的进、出水管装有衬胶蝶阀及设备自带自动排污阀。设备示意图如下：3.2.3 板式换热器（E-8141 E-8142 E-8143）地表水温度随季节变化较大,采用2台板式换热器，其中一台用于调节原水进水温度，保持水温的相对稳定，能保证反渗透系统在最佳温度范围内运行（反渗透系统进水最佳设计水温2025）；热源来自厂区主装置凝液，当主装置凝液无法提供时，用厂区4.5kg低压蒸汽加热中水。另外一台换热器用循环冷却水换热主装置凝液；当中水不需要加热时，设有DN300的旁通阀。换热器设置温度自动调节系统，以

43、恒定其出水的温度。1）启动操作a)检查固定板和压紧板之间的距离，是否与提供的资料相符，拉紧螺栓是否松动。b)检查流体入口阀门是否关闭，流体出口阀门是否开启。c)打开排气阀门，然后启动泵。d)缓慢打开流体入口阀门，避免出现水锤。e)空气排净后关闭排气阀门。f)投运后检查设备是否运行正常，而无泄露、震动等异常情况。2)停机操作a)缓慢关闭流体入口阀门，避免出现水锤。b)关闭阀门后，停止相应的流体输送泵。c)若换热器关闭了几天或更长的时间，应将换热器排净。若周围温度低于过流介质的凝结温度，也应该将换热器排净。3)主要部件（见下页图）4）E-8141、E-8142、E-8143板换投用蒸汽、凝液操作根

44、据现在的实际情况：1）现在水处理用蒸汽换热，因为凝液量不够，不能满足超滤进水温度。2）但在主装置停车期间，由于凝液量增大，可以满足超滤进水水温的要求，所以换成凝液换热。3）夏天中水温度升高，主装置富余凝液可满中水升温要求，可用凝液进行换热。蒸汽切换凝液相对比较简单。首先关闭现场蒸汽管总阀，然后缓慢开凝液阀门，保证现场无水锤的情况下，根据超滤温度调节到适当的开度。凝液切换蒸汽，首先关闭凝液的总阀门，然后打开现场的排放阀，给管道排水，避免蒸汽进入管道与凝液混合，易有水锤。一般排水40-50分钟后，关闭现场的排放阀，然后缓慢打开蒸汽阀门，根据超滤进水温度调节蒸汽阀门的适当开度。E8141，E8142

45、、E-8143换热器的凝液或蒸汽的进口阀门全开，出口阀微开；循环冷却水的进出口阀门保持全开（其它单元要求调整除外）。在凝液进行换热时，须缓慢调整凝液板换的出口手阀，避免水击损坏设备。同时，在主装置开停车期间凝液量变化较大，现场应有专人监护。3.2.4超滤装置（UF-8144A/B/C）超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.010.03MPa，筛分孔径从0.0050.1m，截留分子量为1000 500,000道尔顿左右。超滤的分离特性:(1)分离过程不发生相变化，耗能少；(2)分离过程可以在常温下进

46、行，适合一些热敏性物质如果汁、生物制剂及某些药品等的浓缩或者提纯；(3)分离过程仅以低压为推动力，设备及工艺流程简单，易于操作、管理及维修；(4)应用范围广，凡溶质分子量为1000500,000道尔顿或者溶质尺寸大小为 0.0050.1m左右，都可以利用超滤分离技术。此外，采用系列化不同截留分子量的膜，能将不同分子量溶质的混合液中各组分实行分子量分级。超滤与所有常规过滤及微孔过滤的差别(1)筛分孔径小，几乎能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。(2)能否有效分离除决定于膜孔径及溶质粒子的大小、形状及刚柔性外，还与溶液的化学性质（pH值、电性）、成份（有否其它粒子存

47、在）以及膜致密层表面的结构、电性及化学性质（疏水性、亲水性等）有关。(3)整个过程在动态下进行，无滤饼形成，使膜表面不能透过物质仅为有限的积聚，过滤速率在稳定的状态下可达到一平衡值而不致连续衰减。这种过滤膜对大分子溶质的分离主要依赖于膜的有孔性，即膜对大分子溶质的吸附、排斥、阻塞及筛分效应。影响超滤性能的因素 超滤膜的化学材料（化学稳定性、亲水性等）可以用来制造超滤的材质很多，包括：聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯 (PP)、聚乙烯 (PE)、聚砜 (PS)、聚丙稀腈 (PAN)、聚氯乙稀 (PVC)等。90年代初，聚醚砜材料在商业上取得了应用；而90年代末，性能更优良的聚偏

48、氟乙烯超滤开始被广泛地应用于水处理行业。因此聚偏氟乙烯和聚醚砜成为目前最广泛使用的超滤膜材料。 聚偏氟乙烯（PVDF）材料的分子结构:-CF2-CH2-n PVDF 最突出的特点:抗氧化能力十分出众。当超滤和微滤用于水处理时，其材质的化学稳定性和亲水性是两个最重要的性质。化学稳定性决定了材料在酸碱、氧化剂、微生物等的作用下的寿命，它还直接关系到清洗可以采取的方法；亲水性则决定了膜材料对水中有机污染物的吸附程度，影响膜的通量。1）化学稳定性聚偏氟乙烯 (PVDF) 材质的化学稳定性最为优异，耐受氧化剂（次氯酸钠等）的能力是聚醚砜、聚砜等材料的10倍以上。在水处理中，微生物和有机物污染往往是造成超

49、滤不可逆污堵的主要原因，而氧化剂清洗则是恢复通量最有效的手段，此时聚偏氟乙烯 (PVDF) 材质体现出了其优越性。2) 亲水性人们相信，亲水性好的膜材料就不容易被污堵，污堵后也容易清洗恢复。亲水性往往采用接触角来衡量。接触角的含义如图所示，值越大，表明材料越疏水，当等于零时，表明液体（水）能浸润固体表面，以下是一些数据。大量的研究结果发现，用接触角来评价膜的抗污染性有一定的局限性。这是由于一方面接触角的测定数据本身不够准确，它受到被测材质表面的光滑程度、水的纯度以及测定技术的影响；另一方面，当浓差极化等问题突出时，膜本身性质的影响则退居次席。膜丝的微观结构和孔径1）超滤膜的不对称结构超滤膜通常

50、采用不对称结构，即由致密的皮层和多孔的支撑层构成，通常支撑层的孔径要比皮层高一个数量级以上。这种结构有以下的优点：a）致密的皮层提高了过滤的精度；b）多孔的支撑层降低了过滤的阻力，并且使得穿过皮层的微小杂质被截留的几率降低到最小。这些优点使得超滤基本实现了表面过滤，清洗恢复性比微滤有明显的改善，因而其长期通量更稳定。2）超滤膜的孔径超滤膜的孔径有很多种测定和表征方法。其中泡点法是实施最为简便的一种。泡点法理论基础是毛细现象。有如下的定量公式：式中P就是泡点压力。把膜浸入到水中，逐渐增加膜的一侧的气压，当观察到气泡连续从膜的另一侧逸出，此时的气压就是泡点压力。是液体（水）/空气的表面张力；是液体

51、（水）固体（膜）的接触角；D是毛细管的直径（孔径）。可以看到：a）泡点测定方法测得的实际是膜上的最大孔径；b）膜孔径，即毛细管直径D越小，泡点压力越大。理论上，这个关系和膜的材质无关。当然，进一步拓展该原理的“气体渗透法”不仅可以测定膜的最大孔径，而且能够测定膜的孔径分布。超滤膜组件的结构组件的结构设计是连接膜丝特点和操作参数的中间纽带。在众多的形式中，目前以中空纤维膜为主，也有管式和卷式膜。组件的结构需要考虑的因素包括：1）尽量提高膜的填充密度，增加单位体积的产水量；2）尽量减小浓差极化的影响；3）对进水水质的要求越宽越好；4）便于清洗；5）制造成本低。中空纤维膜以其无可比拟的优势成为超滤的

52、最主要形式。根据致密层位置不同，中空纤维滤膜又可分为内压膜、外压膜及内、外压膜三种。外压式膜的进水流道在膜丝之间，膜丝存在一定的自由活动空间，因而更适合于原水水质较差、悬浮物含量较高的情况；内压式膜的进水流道是中空纤维的内腔，为防止堵塞，对进水的颗粒粒径和含量都有较严格的限制，因而适合于原水水质较好的工况。 4、超滤的运行方式和清洗方式1）超滤的运行方式超滤的运行有全流过滤（死端过滤）和错流过滤两种模式。全流过滤时，进水全部透过膜表面成为产水；而错流过滤时，部分进水透过膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质排出成为浓水。全流过滤能耗低、操作压力低，因而运行成本更低；而错流过滤则能处理悬浮物含量更高

53、的流体。具体的操作形式宜根据水中的悬浮物含量来确定。当超滤的过滤通量较低时，超滤膜的过滤负荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而长期通量稳定；当通量较高时，超滤膜发生不可恢复的污堵的倾向增大，清洗后的恢复率下降，不利于保持长期通量的稳定。因此，针对每种具体的水质，超滤都存在一个临界通量，在运行中应保持通量在此临界通量之下。临界通量往往需要通过试验确定。2）超滤的清洗方式超滤的清洗方式包括水的正洗、反洗，气洗，CEB，CIP等。其中正洗、反洗可以清除膜面的滤饼层，而气洗则利用气的强力湍动，更有效地清除膜表面的污染层。分散化学清洗和化学清洗则通过化学药剂来清除胶体、有机物、无机盐等在超滤膜表面和内

54、部形成的污堵。清洗频率提高、清洗强度增大都有利于更彻底地清除各类污染物。5 超滤技术术语1)人工合成聚合中空纤维，由一层均匀致密的、很薄的外皮层及起支撑作用的海绵状内层结构构成。这层均匀致密的外皮层起真正截留污染物的作用。2）原水 (Feed)进入超滤系统的水。3）产水 (Permeate)正常工作时透过滤膜的那部分水，基本上无胶体，颗粒和微生物等。4）通量 (Flux)产水透过膜的流率，通常表达为单位时间内单位膜面积的产水量，其单位多用L/m2.h。5）透膜压差 (Trans-membrane Pressure)简称TMP，即产水侧和原水进出口压力平均值差异，即膜两侧平均压力差。6）反洗 (

55、Backwash)从中空纤维膜丝的产水侧把等于或优于透过液质量的水输向进水侧，与过滤过程的水流方向相反。因为水被从反方向透过中空纤维膜丝，从而松解并冲走了膜外表面在过滤过程中形成的污物。7）正洗(Forward wash/rinse )是利用超滤进水泵及其进水从超滤进水侧的正洗阀进入，从浓水排放侧的正洗排放阀排出，进一步冲洗超滤膜表面污堵物，也能起到灌水的作用。8）气洗 (Air Scrubbing)让无油压缩空气通过中空纤维膜丝的进水侧表面，通过压缩空气与水的混合振荡作用，松解并冲走膜外表面在过滤过程中形成的污物。9）分散化学清洗 (Chemically Enhanced BackwashC

56、EB)在中空纤维膜膜丝外侧即原水侧加入具有一定浓度和特殊效果的化学药剂，通过循环流动、浸泡等方式，将膜外表面在过滤过程中形成的污物清洗下来的方式。10）化学清洗(cleaning in placeCIP) 设置清洗水箱、清洗泵，用配置好的酸碱清洗液或杀菌剂，化学药剂从进水侧进入超滤，从浓水侧和产水侧回流至清洗水箱循环进行清洗的方式，以有效的去除超滤的污染物。11）回收率 (Recovery)产水占总原水的百分比，回收率%产水 / 原水×10012）K值：表示膜性能的表征值，它的大小直接反映膜性能好坏，K=产水量TMP，建议值较运行初始值下降了2535%,进行化学清洗。1)SFR286

57、0膜组件规格:项目SFR2860膜材质膜尺寸（内径外径mm）有效膜面积（外表面积换算）聚偏氟乙烯0.71.352平均膜孔径（m）0.03原水供给最高压力(kPa)膜内外差最高压力（kPa）使用上限温度（）pH范围60021040211膜组件外壳Upvc膜组件尺寸（mm）225 ×1860膜组件重量（湿态时：kg）832)运行参数:本工程共设计三套超（微）滤处理装置，每套超（微）滤处理装置的规范如下：产水水质： SDI3；净产水水量： 200m3/h（套） 过滤周期： 30分钟水的回收率: 90%反洗总历时: 4分钟化学清洗周期: 60天膜组件数: 80支/套膜通量： 48L/m2.h(工作通量)3.2.5 清水池（D-8145）超滤的出水进入清水池，清水池的有效容积为200m3，水池采用钢混结构，清水池后设置3台清水泵(2用1备)，为反渗透进水升压。还设有2