章  工程概述

一、工程概况

本方案是依据客户的具体要求，专为贵司用水处理系统而设计。本系统由二部分组成，分别为预处理系统部分+反渗透考虑到贵司的水质状况所以预处理中用多介质过滤器+活性碳过滤器设备，然后经过二级RO使出水达到要求。本设计以2m³/h预处理＋0.5m³/h/ RO作设计说明；整套系统自动运行。延长了设备的使用寿命，减少了运行及设备成本。

二、设计能力与水质要求

1．进水流量：进水量≥1.5m³/h

2．供电系统：380V/50HZ±10%，  

 3．系统进水要求

a、最小原水压力：30psi（0.2Mpa）

b、最小供水流量：≥4m³/h

c、水温：15℃-30℃

d、PH范围：6-8

e、硬度：75mg/L(以caco₃计)

f、浊度：≤INTU

g、污染指数：SDI<4

h、总溶解性固体含量：TDS<200PPM

i、铁：<0.1mg/L

j、游离氯：<0.1mg/L

出水水质≤3us

4、操作方式：，自动运行。

第二章  工程设计

一、工艺流程

1、工艺流程框图

预处理＋二级RO

原水箱原水泵

二．工艺说明与设备规范

2.1.1设计依据

2.1.2原水水源：根据贵司使用自来水的水质标准，若由于其他原因超出自来水标准而含有反渗透不允许的含有物，则该设计应做相应调整。

2.1.3供货界限：系统设备从压力来水到终端精密过滤器出水口，甲方将动力电源送至系统设备上。甲方以单独供电的形式将电源输送连接至设备控柜，

2.1.4施工条件：施工场地及纯水房全部完工，施工用水、用电已接入施工现场。另外，来水距离设备安装地不得超过五米，动力电源距离设备安装地不超过五米。

2.2水处理系统技术特性：

一般说明

本方案是贵司工艺用纯水系统而制定的。本方案所涉及的工艺流程是以用户提供的当地环境条件和出水要求为依据，并结合我公司多年来反渗透、纯水使用领域成功的设计、生产经验，完全能够满足用户的要求，并能长期运行、安全可靠。

1、 原水箱

起到缓冲和调节水量的作用，保证清水泵的安全稳定运行，及通过液位控制系统达到与水泵连锁控制的目的，根据清水箱液位自动进水，确保供水的正常，以保证系统的安全稳定运行。

利用水池液位对相关水泵及自动阀门进行连续指示和高、低液位报警及其实施相应的连锁。

 2、原水增压泵

系统配置杭州南方不锈钢原水泵，确保系统的安全稳定运行，为预处理设备提供必须的动力及水量。

3、多介质过滤器

多介质过滤器属于压力式过滤器设备，利用石英砂过滤介质，在一定的压力下，使原液通过该介质，经过滤料之间的孔隙截流和浮获而达到过滤的目的，过滤液体沿滤料间缝隙流过，杂质被逐步截留，属于薄膜过滤，滤除水中悬浮物，不溶性颗粒物，絮状沉淀等异物、脱色，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于截留在滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。利用反冲洗方式将滤层中截留杂质，冲出过滤器，恢复初始过滤功能。其内装的填料为：石英砂、滤料

1)过滤状态

当系统处于过滤状态时，未经过滤的水通过布水器，以接近平流的状态到达过滤器内的填料层。当水流过填料层时，杂质被截留在填料层内。过滤器底部有过滤集水器，将过滤后的水均匀地收集并流出。平流过滤，决定过滤器可以在高的流速下过滤，仍可达到较好的过滤效果。

2)反洗状态

随着杂质在填料层中的不断聚积，压头损失将不断增大。当压头损失到达一定的设定限度时，将系统转换至反洗状态，以清洗聚积起来的杂质。

我司选用的多介质过滤器是利用石英砂.滤料去除原水中的悬浮物，随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内石英砂层悬浮松动，从而使粘附于石英砂滤料表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。本系统中使用的多层滤料是在过滤层上部放置较小石，下部英砂为大颗粒石英砂，这样可以充分发挥整个滤层的效率、提高截污能力。主要用于去除水中的颗粒、细菌、有机物、胶体、悬浮物、。重金属。浊度等，使出水浊度NTU<2。选用不同比重和粒径的滤料，自上而下粒径逐级分配，主要的过滤面在精细的石英砂面上，利用深层过滤原理，增加过滤层的截污能力，产水能力大，杂质穿透深，在保证出水水质的前提下提高过滤速度。

特性：

*可以极为有效地控制对反渗透系统非常敏感的胶体、悬浮物，满足反渗透进水要求。

*具有独特的均匀布水方式，使过滤达到最大效果，能长期满足反渗透膜对污染指数SDI的要求。

*带空气擦洗的反洗装置，能力强、时间短、水耗低。

*选用较低的流速（正常运行9-10m/h），以适应将来水质变坏的可能性。

*单台过滤器反洗周期达24小时以上。

*填充精选的均匀滤料，以保证良好的过滤效果，且不会出现反洗乱层现象。

反洗设备：

当多介质过滤器运行一段时间后，滤料中沉积了大量的颗粒杂质，需要对设备进行反洗处理，根据反洗设备的反洗流量要求，确定流量及扬程，同时反洗过程中可供入无油压缩空气，确保整套系统的安全稳定运行。

4、活性炭过滤器

活性碳比表面积达800～2000m2/g，具有很大的比表面积和特别发达的微孔，所以吸附容量大，吸附能力强，吸附作用主要依靠其本身的小孔、过渡孔和大孔，存在物理吸附活性点和化学吸附活性点，在其综合的吸附作用下，不仅很好的处理微生物，余氯，胶体及有机物，还能很好的处理化学有害物质，以保证出水水质。

本设计使用活性炭过滤器，主要是为了去除水中的有机物，余氯及色度和异味。活性炭过滤器是吸附前级过滤中无法去除的余氯、微生物、胶体以有机物，防止后级反渗透膜受其氧化降解，出现不可恢复的损坏，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，进一步降低超滤进水的污染物含量以及浊度。

5、反渗透高压泵

系统配置南方泵不锈钢高压泵，确保系统的安全稳定运行，为反渗透设备提供必须的动力。

6、RO系统

在图－6a的箱子中，水通过渗透作用流向盐溶液一侧，直到达到新的平衡建立。在盐溶液一边施加一个额外的压力与渗透压相等，原有的平衡会受到影响（图－6b）。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使溶剂流向纯水一边。这种现象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离所需能量与溶液的难度直接相关。因此，从盐溶液中生产同样体积的水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。

对于反渗透过程分离水和盐的机理还没有一个公认的统一解释。目前一般推荐两种传递模型：毛细孔流模型和溶解扩散模型。水通过膜有两种方式，一种是通过膜上存在的孔，另外一种是通过膜中的分子节点之间的扩散。根据理论，膜的化学性质是，在固液界面上水优先吸附并通过，盐被截留。水与膜表面之间有弱的化学结合力，使得水能够在膜的结构中分散。膜的物理和化学性质决定了在传递过程中水比盐的优先地位。

水的传递

水通过半透膜的速率由方程（2）确定。

Qw = ( ΔP - ΔPosm) × Kw × S/d (2)

其中

Qw为原水透过膜的速率，ΔP为膜两侧压力差，ΔPosm为膜两侧的渗透压差，Kw为膜的纯水渗透系数，S为膜面积。（2）式通常被简化为：

Qw = A × (NDP) (3)

其中

A为膜常数，NDP为跨过膜的水传质净驱动压力或净驱动力。

盐的传递

透过膜的盐流量定义为：

Qs = ΔC × Ks × S/d (4)

其中Qs为膜的透盐量，Ks为膜的盐渗透系数，ΔC为膜两侧盐浓度差，S为膜面积，d为膜厚度。该方程可简化为：

Qs = B×(ΔC) (5)

其中B代表膜常数，ΔC为盐传质驱动力。

从方程（4）和（5）可以看出。对于一个已知的膜来说：

● 膜的水通量与总驱动压力差成比例；

● 膜的透盐量与膜两侧的浓度差成比例，与操作压力无关。

透过液的盐浓度Cp，取决于透过反渗透膜的盐量和水量的比：

Cp = Qs/Qw (6)

膜对水和盐的传质系数不同，所以才有脱盐率。没有什么理想的膜具有对盐完全的脱除性能，实际上是传质速率的差别早就了脱盐率。方程（2）、（4）和（5）给出了设计反渗透系统必须考虑的一些主要因素。比如操作压力的增加会提高水通量，但对盐的透过没有影响，所以透过液的盐度会更低。

透盐率

原水中溶解性杂质透过膜的百分率，计算公式为：

SP = 100% × (Cp/Cfm) (7)

其中SP为透盐率（％），Cp为透过液盐浓度，Cfm为料液的平均盐浓度。

水通量和透盐率的基本关系式是反渗透的基本原理。可以看出，透盐率随操作压力增加而降低，其原因是水通量随压力增加，但盐的透过速率在压力变化情况下保持不变。

脱盐率

通过反渗透膜从原水中脱除总可溶性杂质浓度或特定溶质浓度的百分率。计算公式为：

SR = 100% - SP (8)

其中SR为脱盐率（％），SP为透盐率（见7式）。

产水-透过液

反渗透的透过液为净化水，因此也称为系统产水。

浓水-浓缩液

未透过膜的溶液，原水中的溶质在其中被浓缩。在水处理反渗透系统中浓水作为废水排出。

回收率（转化率）

料液转化为透过液的百分率。回收率是反渗透系统设计和运行的重要参数，计算公式为：

R = 100%×(Qp/Qf) (9)

其中R为回收率（％），Qp为产水流量，Qf为原水流量。回收率影响透盐量和产水量。回收率增加时料液侧中的盐浓度也会增加，致使透盐量增加、渗透压上升以及NDP降低，产水量降低。

浓差极化比（b系数） 

膜透过水并截留盐时，在膜表面附近会形成一个边界层，边界层中的盐浓度比本体溶液浓度高，这种盐浓度在膜面附近的增加叫做浓差极化。浓差极化会使实际的产水通量和脱盐率低于理论估算值。浓差极化效应如下：

◆膜面上的渗透压比本体溶液中高，从而降低NDP（净驱动压力）；

◆降低水通量（Qw）；

◆增加透盐量（Qs）；

◆增加难溶盐在膜面上超过其溶度积形成沉淀结垢的可能性。

浓差极化因子（CPF）被定义为膜面浓度（Cs）与本体浓度（Cb）的比：

CPF = Cs/Cb (10)

水通量的增加会增加离子向膜面的输送量，从而增加Cs。料液流速的增加加剧了紊流效果，减少了膜面高浓度层的厚度。因此CPF与透过通量（Qp）成正比，与平均料液流量（Qfavg）成反比：

CPF = Kp×exp（Qp/ Qfavg） (11)

其中Kp是取决于系统结构的比例常数。料液平均流量采用料液和浓缩液的算术平均数，CPF可以表达为膜组件透过液回收率（r)的函数：

CPF = Kp×exp［2R/(2-R)］ (12)

推荐的浓差极化因子极限值为1.20，对于40英寸长的膜组件来说，相当于18％的回收率

根据原水指标和产水要求，系统需要采用二级反渗透系统，根据我司多年来在反渗透使用领域的设计经验，采用美国·4040反渗透膜，反渗透系统是本流程中主要的脱盐装置，它具有极高脱盐能力.

7、无菌水箱

收集二级反渗透处理后纯水，便于水量的调度和回用，通过液位控制系统达到与水泵连锁控制的目的。 利用水池液位对相关水泵及自动阀门进行连续指示和高、低液位报警及其实施相应的联锁。