用饮水处理设计大学论文

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1、审定成绩： 毕 业 设 计 （论 文） 设计（论文）题目： 饮 用 水 设 计 系 部 名 称： 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 填表时间： 年 月摘要随着我国社会主义现代化建设的深入进行、城市化进程的加快以及人民生活水平的不断提高，不仅用水量将迅速增加，而且对水质的要求也会越来越高，从而使得水处理技术不断提高来满足人们的需要。本处理工艺主要以反渗透膜处理技术为主，以合适的前处理和后处理技术制取合格的瓶装饮用水的处理工艺。预处理过程中加入混凝剂，除去水中的小颗粒，再经过活性炭过滤器吸附过滤，使原水浑浊度降低，使原水中带有的杂质得到处理，过滤。再经过软化器处理，

2、使原水硬度降低，之后经过保安过滤器过滤处理。预处理后，满足反渗透进水要求，进行反渗透工艺处理。出水还需要消毒杀菌过滤的后处理，最终出水。原水经过一系列的工艺处理最终达到国家饮用纯净水水质标准GB17323-1998。关键词：水处理工艺 水质 反渗透技术 饮用水 标准AbstractAlong with our country socialist modernization development, city changes a course accelerate and the continuous improvement of peoples living standard, not onl

3、y the water will increase rapidly, and the demand of water quality is more and more high, so that the water treatment technology and continuous improvement to meet the needs of the people.This process mainly in reverse osmosis membrane treatment technology, to the right before treatment and after tr

4、eatment technology to produce qualified bottled drinking water treatment process. Pretreatment process for adding coagulant, to remove small particles, and then after the activated carbon filter adsorption filter, raw water turbidity reduce, make the raw water with impurities from processing, filter

5、ing. After softening treatment, to allow the water to reduce the hardness, after a security filter processing. After the pretreatment of reverse osmosis, meet the requirements, through the reverse osmosis process. Water also needs to be sterilized filter after treatment, the final effluent. Raw wate

6、r through a series of processing finally reach the national drinking water standard of GB17323-1998.Key words: Water treatment process，Water quality，Reverse osmosis technology，Drinking water，StandardI目录摘要IABSTRACTII绪论1第一章、设计根据31.1设计基础31.2设计要求31.3设计原则31.4原水水质41.5出水标准51.6原水分析6第二章、除盐系统工艺的比较与选择72.1除盐方式的

7、基本介绍72.1.1反渗透72.1.2离子交换82.1.3电渗析82.1.4连续电除盐92.1.5纳滤102.1.6超滤112.2系统除盐的确定122.2.1反渗透进水水质要求142.2.2保安过滤器15第三章、预后处理工艺的确定173.1预处理工艺173.1.1混凝、澄清173.1.2活性炭过滤器183.1.3软化器183.1.4预处理工艺的确定193.2后处理工艺193.2.1杀菌、消毒203.2.2保安过滤器20第四章、系统工艺设计214.1工艺流程214.2工艺中各单元的简单介绍214.2.1原水箱214.2.2原水泵224.2.3活性炭过滤器224.2.4软化器234.2.5保安过滤

8、器234.2.6高压泵234.2.7反渗透系统244.2.8臭氧消毒264.2.9保安过滤器284.3控制系统284.3.1高压泵保护系统284.3.2反渗透控制系统28第五章、各设备技术参数设计计算305.1反渗透工艺的设计305.1.1 膜元件的设计和计算305.2预处理的设计计算335.2.1软化器的设计计算335.2.2活性炭过滤器的设计计算355.2.3原水箱的设计365.3水量平衡计算365.4水量平衡图37总结38参考文献39致谢40绪论对生命和人类的活动来说，水具有极其重要的意义。水是生命之源，水是人类生存和发展的必要条件。随着人口的增长，社会的发展，人类生存环境日益恶化，水资

9、源问题日益突出。为了实现可持续发展，世界各国颁布了大量政策法规，以 日益恶化的水环境，合理利用有限的水资源。人们的生活离不开水，工业生产同样离不开水。反渗透处理技术基本上属于物理方法，具有脱盐率高、环保无污染、操作简便、占地面积小等优点。作为一种环保型水处理方法，采用一级反渗透脱盐，脱盐率可达99%以上，可生产较高质量的产品水。由最初的发现渗透作为自然界的一种基本现象到对反渗透的实验室研究，最终走向工业应用，已有几十年的历史。 在国外，反渗透在饮用水中的应用主要是大规模的城市供水系统。在美国、欧洲，反渗透主要应用于各种工业用水及饮用水，中东、西班牙的海水淡化应用较多，日本主要应用于半导体、电子

10、，韩国地区除应用于半导体、电子外，小型饮用纯水需求量较大。美国已将反渗透技术用于海水淡化的研究开发列入国家计划中，从海水淡化开始大力开展研究开发，先后制出耐高压的反渗透膜、压力低一些的复合膜及超低压膜。在国内，应用于饮用水领域的反渗透其规模较小，我国对反渗透开始研究开始于20世纪60年代，最早仅限于电子、半导体纯水制取。大规模应用始于电力行业，然后又应用到其他行业。 我国从60年代开始研制反渗透膜，当时的技术水几与世界水平相距不远。但由于原材料及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。随后若干年中，国内水平逐步落后于国际水平，自80年代开始引进国外膜生产线。目

11、前尚有45家企业具有一定生产能力，但在国内膜市场中的占有率非常低。美国海德能公司与美国陶氏化学公司的膜产品占据了我国约80%的市场份额，其余膜厂商占据了约20%的市场。具有大规模生产能力的国际卷式膜厂商无一例外地登陆了国内市场，并占有一席之地。我国绝大多数以地面水为水源的小处理厂，长期以来一直采用混凝沉淀过滤氯消毒的传统净化工艺流程。在一般情况下，上述处理流程对去除色度、浊度以及卫生学方面所要求的杀灭细菌和病毒等应该说是有效的，但是，随着水系统流域环境污染的日趋严重，水体水质逐渐恶化，近百年沿袭下来的自来水传统处理工艺是难以去除种类繁多的可溶性有机污染物的，导致出水中仍含有一些对人体健康造成潜

12、在危害的有机物质，不能不引起人们的担扰。因此，为改善出水水质，去除水中的有机污染物，提高传统处理工艺的效果，进一步强化传统工艺，促使给水处理技术的深人发展。随着社会一直发展，人们生活的需要，饮用水的需求量越来越大，处理技术越来越高，方法多种多样，在未来的某一天，全国水资源将达到上限，因此，开发新的水资源势在必行。如：海水淡化。第一章、设计根据1.1设计基础对原水水质合理的分析前提下，根据原水水质各方面的分析报告，以产水水质要求为标准，最终达到国家饮用水GB17323-1998标准，设计一套适合该原水水质处理工艺的水处理系统。1.2设计要求一、 出水水量要求终端出水水量为：30m3/h。二、终端

13、出水水质达到国家饮用纯净水水质标准GB17323-1998的有关规定。三、要求设计内容须包括：1. 系统工艺路线的确定并绘制工艺流程简图。2. 水量平衡计算并绘制水量平衡图。3. 系统各设备技术参数的设计计算。4. 毕业设计任务书的编写。1.3设计原则1 水质处理系统能保证出水水质稳定，均匀；2 水质处理系统设备要先进的，要可靠的；3 设备需要考虑经济、地理、环境等相关因素；4 能连续24小时处理原水；5 有优秀的工作人员及应急措施;6 整个设计可扩展性强，结构合理占地小，水利用率高，能耗低，全自动化运行，操作维护简单。1.4原水水质水质检测报告(一)表1-1 原水水质标准离子mg/lmmol

14、/l%项目mg/lK+1.20.030.9总硬度127.6Na+18.00.7823.2永久硬度2.5Ca2+38.081.9056.5暂时硬度125.1Mg2+7.90.6519.3负硬度0.00Fe3+0.05总碱度125.1Fe2+PH值7.1NH4+0.02气味无总计65.23.3699.9色度无Cl-24.110.6820.2浑浊度5NTUSO42-8.800.185.4水温25HCO3-152.52.5074.4气温CO32-0.00可溶性总固体185.3NO3-0.04游离CO213.84NO2-0.004CODMn0.64HPO42-0.10H2SiO314.20总计185.4

15、3.36100.0F0.12Al0.021.5出水标准终端水质达到国家饮用纯净水水质标准GB17323-1998的规定，具体项目指标要求如下：表1-2 产品水水质标准项目指标要求感官要求色度，（度） 5不得呈现其他异色浊度，（度）1臭和味无异味、异臭肉眼可见物不得检出质量理化指标PH值 5.07.0 电导率(251)10 S/cm高锰酸钾消耗量(以O2计) 1.0 mg/L 氯化物(以Cl-计)6.0 mg/L 污染物理化指标铅（以Pb计） 0.01 mg/L 砷(以As计) 0.01 mg/L 铜(以Cu计)1 mg/L 氰化物(以CN-计) 0.002 mg/L 挥发酚(以苯酚计) 0.0

16、02 mg/L 游离氯0.005 mg/L 三氯甲烷 0.02 mg/L 四氯化碳 0.001 mg/L 亚硝酸盐(以NO2-计) 0.002 mg/L1.6原水分析将原水与出水进行对比分析，原水水质报告与出水水质要求相比较，具有如下特点：1. 原水含盐量=阳+阴= 65.2+185.4=250.6 （mg/l），需进行脱盐处理；2. 原水中浑浊度为5NTU，比较高，需进行絮凝沉淀；3. 原水中总碱度为125.1 mg/l；较高，需进行脱碱处理；4. 原水中可溶性总固体为185.3 mg/l，需进一步处理；5. 原水中高锰酸钾消耗量CODMn符合出水的要求；6. 原水中含有一定的H2SiO3,

17、 H2SiO3属于一种弱酸，在水中的溶解度很小，因此电离的氢离子就很少。若水溶液中存在强碱性物质时，由于发生中和作用，就会促进反应进行，使硅酸就溶解于强碱液中，形成可溶性硅酸盐。故应避免强碱性物质的加入及对水的PH值的控制；7. 原水中总硬度为127.6 mg/l；且主要为暂时硬度。水的硬度是引起结垢的原因之一，需要对其进行软化处理；8. 原水中含有一定量的SO42-，它是构成水中永久硬度之一，使用膜分离去除硬度时，需防止其发生结垢污染膜元件；9. 原水中含有少量的F和Al。基于原水含盐量较高，硬度高，浊度较高，有机物含量低，HCO3-含量高，含有少量的游离CO2，不含Fe2+、而含有少量Fe

18、3+。初步判断该水源为地表水。所以，本工艺的设计的主要目的是对原水中的含盐量、不溶解微粒（浑浊度）、可溶性总固体等的处理。故该设计的主要任务为水的除盐，即主工艺为除盐。通过除盐系统的处理，使原水中的各种盐份达到饮用水的国家标准。第二章、除盐系统工艺的比较与选择用于水除盐的方法较多，通常有离子交换、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、连续电除盐等方式，具体选用何种工艺还需视具体进出水水质情况而定。2.1除盐方式的基本介绍从原水中去除盐类物质，是采用物理、化学（电化学）的方法。通常有反渗透、离子交换、电渗析、连续电除盐、纳滤、超滤等方式，或将这些方法中的几种综合应用。各种处理方式的处理能力、优缺点和适用范

19、围各不相同。将各种处理方式作出初步比较，以得出一种或几种既然满足出水要求、又经济环保的工艺。现将各种工艺的优、缺点及实用性分别简述如下：2.1.1反渗透一种以高于渗透压的压力作为推动力，利用选择性膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，使溶液中的水以与自然渗透相反的方向通过半透膜进入膜的低压侧，从而达到有效分离的过程。截留组分为0.1nm小分子溶质。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。目前，国内反渗透广泛应用于锅炉给水、各种工业纯水，

20、饮用水、电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业。并与离子交换结合制取高纯水。反渗透膜市场95为进口膜，国产膜只占据了5%左右的市场，这是一个不容乐观的事实。 优点：具有较高透水率和脱盐率；去除杂质范围广；可连续运行，产品水水质稳定；安装简单、安装费用低廉；原水含盐量较高时对运行成本影响不大，单位体积产生量高，体积小。缺点：预处理要求较高；膜件需要定期清洗；可能出现浓度极差现象；不耐细菌侵蚀、不耐高温。实用性：反渗透除盐具有较高的脱盐率，可达99%以上；可作为一种脱盐装置。较其他脱盐装置，有着其独特优势。在回收率为70%的前提下，反渗透系统对原水中的TDS的去除率为98%以

21、上；它可降低运行人员的劳动强度，又可进一步提高整个水处理工艺的运行水平和自动化程度；尤其是在海水淡化领域有其不可替代的优势。2.1.2离子交换离子交换法是利用离子交换树脂过滤原水，原水中的离子会与固定在树脂上的同种离子交换 。离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子，从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成水分子。 离子交换法对截留各组分的半径约为0.1-1 nm。 离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。而微生物可附着在树脂上，并以树脂作为培养基。因此，需配合其他的处理方法一起使用。优点：工艺成熟；对预处理要求简

22、单；化学稳定性好；制水原理类同于用酸碱置换水中离子，所以在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。缺点：离子交换树脂需要酸碱再生，再生废水必须经处理合格后排放，存在环境污染隐患且费用成本较高。实用性：此处为制备瓶装饮用水工艺，对于制备饮用水一般不单独采用离子交换方法。因为离子交换法在对原水中的各种离子（如钙镁离子）进行去除的同时，存在于树脂上的钠离子、氯离子等被置换出来进入出水中，如此循环往复，这样水中的离子始终得不到彻底的去除。2.1.3电渗析在电场作用下利用离子交换膜的选择透过性，溶液中的带电的离子通过膜而迁移，将带电组分的盐类与非带电组分的水分离的技术称为电渗析。截留组分为为微米级,包括同名

23、离子、大离子和水。 电渗析主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45%-90%之间。被广泛用于海水与苦咸水淡化；制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。它可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、用于水的提纯，以除去其中的电解质。目前，电渗析主要应用领域有：1 从电解质溶液中分离出部分离子，使电解质溶液的浓度降低，如海水淡化。2 将溶液中部分电解质离子转移到另一溶液系统中增加其浓度，如海水浓缩制盐。3 从有机溶液中去除电解质离子脱盐。优点：药剂耗量少、环境污染小、水的利用率高、能耗低。缺点：出水含盐率过低时易出现极化现象，膜件较多、局部出问题时要影响到整体。离子交换过程中总会

24、有少量的相反离子透过交换膜；而且它的运行前提是直流电场的作用和具有选择透过性的离子交换膜，成本较高。适用性：电渗析主要用于水的初级脱盐，对水的除盐精度不高；而此处是制备饮用水，若采用电渗析对原水进行除盐，因其不能进行深度除盐，其出水不能达到要求；电渗析除盐需电源的条件下才能进行，能源消耗较高，不节能。2.1.4连续电除盐又叫做EDI，是将电渗析技术和混和离子交换技术相结合起来的水处理方法。通电后，阴阳离子会跑向不同的两极，而在电渗析室内又被阴阳膜分隔成若干间小室，阴离子交换膜和阳离子交换膜间隔排放，而阳膜只能通过阳离子，阴膜只能通过阴离子。从而形成了淡水室和浓水室间隔排列的布局。在最两端的叫做

25、极水室。浓水和极水排放，淡水收集。截留组分为0.1-1nm。 EDI是工业用水深度除盐的新技术，它在溶解物的处理中，是用在反渗透之后以取代混合床来作为水的深度处理，不需要像混合床那样进行再生。在水质要求高的行业，可使用EDI来代替混床。并且出水比混床要好很多，可以连续制取超纯水。所以在水质要求高的行业，如电子行业、制药行业等，都在使用EDI来代替混床，制出含盐量更少，更纯的水。但是，电渗析有个很大的缺点，就是操作复杂，而且设备极易损坏。在两个极水室里容易形成垢。所以必须每隔一段时间进行一次倒极，这样原来的浓水室变成淡水室，原来的淡水室变成浓水室。优点：环保、经济、连续产水，可制取超纯水。缺点：

26、操作复杂，而且设备极易损坏。实用性：连续电除盐将离子交换和电除盐这两种方法相结合，通常用于反渗透之后取代混合床来作为纯水的深度处理。在电渗析的每隔一个室里装上混和离子交换树脂，这样，在电除盐的同时也进行离子交换，并且还有混合离子交混树脂，具有交换、再生同时进行的优势，节省时间；无须酸碱再生，大大减少了污染。然而，在饮用水的处理过程中，饮用水要求尽管较高，但与电子等行业的超纯水相比，差距还很大，从人体健康和经济适用角度考虑，连续电除盐技术不很适用于饮用水的制取。2.1.5纳滤以压力差为推动力，用表面孔径为纳米级的半透膜去除水中的盐类和大多数有机物的过程，是一种介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为

27、纳米级颗粒物的一种膜分离技术。由于其膜表面孔径处于纳米级，能去除尺寸约为1nm的分子，因而称为纳滤。截留组分为1nm以上溶质。纳滤分离作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似机械筛分。而纳滤膜本体带有电荷性，这是使它在很低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。 与超滤或反渗透相比，纳滤对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量大于500的有机物有较高脱除率。基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级以上的物质的分离、浓缩、脱色和去异味等。主要用于饮用水中脱除Ca、Mg离子等硬度成分、异味、色度、农药、合成洗涤剂、可溶性有机物等。优点：对水中的

28、二价离子和大分子有机物有较好的截留能力，对二价离子的截留率可以大于99%；无需化学药剂、无废液排放。缺点：纳滤膜较反渗透膜疏松、孔径大，价格较高，对NaCl的截留率有较大不同，纳滤对NaCl的截留率一般只有40%-90%，故整体脱盐率不高。1 实用性：纳滤对多价离子以及大分子有机物具有较高的脱盐率，尤其是对二价离子有其优异的脱盐性，且纳滤在低压力下仍具有较高脱盐性能。若采用纳滤技术对原水的软化具有较好的优点和节能效果。但纳滤膜较反渗透膜疏松、孔径大，纳滤膜价格较高；由于纳滤对水中的不同离子的去除具有较大的差异性，必须与其他工艺联合使用。2.1.6超滤超滤，又称超过滤，是利用半透膜作为选择障碍层

29、，允许某些组分透过而保留混合物中的其他组分，从而达到分离的目的。利用膜表面孔径机械筛分的作用，当液体混合物在一定压力条件下流经膜表面时，小分子物质透过膜，而大分子物质被截留下来，使原水中大分子物质浓度逐渐变高，从而实现大分子和小分子的分离、浓缩、净化的目的。截留组分为100nm溶质。优点：1 超滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。2 滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。3 超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。4 超滤过程仅采

30、用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。缺点：1. 超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高， 自下而上形成浓度梯度，这样超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。它是超滤膜截留溶质的自然结果，会导致溶剂通量下降，使溶质的去除率降低。2. 超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和各种有机物有较好的效果，但几乎不能截留无机离子。实用性：1. 超滤与其他传统的预处理工艺相比，操作方便、投资少、占地小，可满足各类反渗透进水的要求。2. 超滤对水中的各类胶体均具有较好的去除

31、特性。3. 超滤解决安全饮用水问题，既能获得无细菌、无微生物、无杂质的饮用水，且在设备投入成本低、自动化实现简单、产水水质稳定等绝对的优势。4.超滤的孔径在0.01-0.1um范围，对水中悬浮物、胶体、微生物具有很高的去除率，与传统工业相比，能显著提高饮用水水质。对原水中微生物、铁锰胶体的去除方面具有明显优势。此处，原水中含盐量为250.6mg/l，由于超滤截留无机离子效果差，所以不能单独采用其进行水的脱盐。2.2系统除盐的确定结合出水水质情况，出水要求达到国家瓶装饮用水的具体规定。饮用水涉及人体健康，其要求较严格，其中具体的感官要求、质量理化指标、污染物理化指标等规定作为本工艺设计处理的目标

32、；如要求电导率 10 S/cm ，浊度 1 度。对饮用纯水的制备，一般情况下，当原水总含盐量小于500mg/l时，不适合采用离子交换除盐，而采用单极除盐较为经济、合理；当原水总含盐量大于500mg/l时，可采用组合式进行多工艺除盐。原水中，含盐量=阳+阴= 65.2+185.4=250.6 （mg/l）针对原水水质情况及终端出水水质要求，基于反渗透工艺具有较高透水率和脱盐率；连续运行，产水水质稳定；安装简单、安装费用低廉；原水含盐量较高时对运行成本影响不是很大；体积小，单位体积产生量高；能有效去除水中的溶解盐类，胶体，有机物，微生物等（去除率高达97%-98%）；无需用酸碱再生，有利于环境保护

33、优点。使用反渗透系统脱盐，有其本身的优势。反渗透的优势：1) 反渗透系统对原水中的可溶性总固体的去除率为98%以上，一次性去除率高；2) 反渗透的标准脱盐率可达到99%以上，对原水中盐类的去除较为彻底。3) 反渗透对在常温且不发生相变的情况下，可以对溶质和水进行分离。4) 反渗透出水水质较好且较稳定，可减轻后续工艺的负担。所以，本设计采用反渗透工艺用于水的除盐。进行反渗透工艺设置时，应考虑多种因素，以确保反渗透主机的正常运转，从而保证产水的水质稳定。大致有：1 选择合理有效的预处理方案；反渗透装置的设计，首先应根据原水水质(含盐量、酸碱度、温度、悬浮物、细菌等)，确定预处理项目（如杀菌、调节p

34、H值、凝聚、过滤、软化等），然后选择膜材料（透水量、脱盐率、pH值实用范围等），再根据产水量计算所需的膜面积；2 选择合理的反渗透膜元件，并根据系统产水量计算反渗透膜元件使用量；3 确定膜组件的具体排列方式；4 系统能达到较高的脱盐率；5 尽量减少膜元件的污染和结垢倾向，保证系统长期稳定运行。2.2.1反渗透进水水质要求反渗透的具体进水水质见下表：表2-1 反渗透进水水质标准给水水质醋酸纤维膜(CA膜)芳香聚酰胺复合膜PH值4-62-11温度5-301-45浊度1.0NTU1.0NTU淤泥密度指数（SDI）55总有机碳（TOC）3mg/L3mg/L氯1mg/L5mg/L时，Fe0.05mg/L

35、SiO2浓水中SiO2100mg/LCa，Sr，Ba硫酸盐离子积0.8KspLSIpHb-pHs0，即pHb-pHs为负值注：1) 淤泥密度指数是表示反渗透膜系统在依据给水条件下运行发生污染可能性的一个尺度：SDI数值表征了在规定时间内,固定孔径的测试膜片被水中的淤泥、胶体、硅胶体、铁的氧化物等污染物堵塞的程度；2) LSI=pHb-pHs，为朗格利尔指数，是衡量碳酸钙在水中的溶解倾向的指标，数值越高，越容易结垢。（ pHb为浓水的pH值；pHs为CaCO3饱和液的pH值）。芳香聚酰胺复合膜与醋酸纤维膜相比，不容易滋生细菌、病毒等，不容易造成膜的损害；且芳香聚酰胺复合膜对pH的适应范围较高，故

36、选用芳香聚酰胺复合膜。原水中的部分指标不能满足反渗透的进水要求，原水与反渗透进水要求相比较，具有以下特征：1 由反渗透进水要求浊度1NTU，原水中，浑浊度为5NTU，明显过高，故需对其进行处理；2 原水中含有H2SiO3物质，由于硅酸微溶于水，故可以采用过滤沉淀的方法使之得到去除；3 原水中可溶性总固体较高，需要进行处理；4 原水中Ca2+、Mg2+以及SO42-可能引起结垢，需要加入阻垢剂缓减结垢的发生，以免造成反渗透膜的堵塞；5 原水中硬度且主要是暂时硬度较高，在进入反渗透系统之前需要进行软化处理；6 原水中碱度较高；7 原水中PH值为7.1；而此处选用芳香聚酰胺复合膜，其对水PH值要求为

37、2-11，故不需对其进行调节处理。所以，在原水进入反渗透主机之前，需对其进行预先处理，将原水中对膜的污染、结垢、损伤的物质进一步降低；以防止膜表面结垢（包括CaCO3、CaSO4、CaF2、硅等）、防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵、防止有机物质的污堵、防止微生物的污堵等，以保证反渗透系统的安全运行。2.2.2保安过滤器保安过滤器属于精密过滤器的一种，作为反渗透工艺的重要组成部分，在反渗透主机之前设置一个5um保安过滤器。保安过滤器设置在软化器之后，其主要目的为去除被漏过的微小颗粒悬浮物、微细颗粒、和胶体和大分子有机物以及破损的离子交换树脂等，还能在一定程度上去除浑浊度，降低水的SDI值，以满足反

38、渗透对进水的要求。保安过滤器，为精密过滤器中的一种，作用有两点：一是防止上道工序有漏泄，将部分微粒带入下一道工序；二是确保下道工序的进水水质要求。是能去除粒径为微米级的微细颗粒的一种过滤技术。此处，主要用于截留预处理工序可能带来的大于5m的颗粒、杂质。此外，精密过滤器对水中的可溶性固体也能较好地进行去除，从而降低水中微溶、易溶等在水中较容易溶解的固体物质。保安过滤器属于微米级的精密过滤器，过滤方式为深层过滤。在系统运行过程中起保安的作用，以防止预处理漏过的杂质进入反渗透膜原件中。保安过滤器选用公称过滤精度为5um的滤芯，滤芯材质为聚乙烯。为避免腐蚀，过滤器本体采用不锈钢材质。第三章、预后处理工

39、艺的确定3.1预处理工艺预处理的必要性：原水中难容盐、金属氧化物、细菌、氧化性物质、有机物以及硅胶等可能引起反渗透膜的污染。为减少膜的污染、清洗周期和使用寿命，提高产水率和脱盐率，反渗透系统对给水的浊度、SDI、微生物数量具有一定的要求，并满足适当的温度和PH。预处理主要作用在于防止结垢、防止微生物污染、防止膜劣化等。 反渗透装置的预处理对于确保反渗透装置运行的安全可靠性和经济性、保证反渗透装置稳定运行和使用寿命起着十分重要的作用。有了满足进水水质的预处理，就可以确保工艺的产水量、脱盐率、回收率、运行成本达到最优。预处理的目的是满足反渗透工艺进水的需要，其设置依据为原水水质特征及反渗透进水要求

40、。基于原水的特征，原水中具有浊度较高、硅酸含量高、硬度高等特点，不符合反渗透进水要求，进入反渗透工艺之前需要进行预先处理。预处理具体内容如下：3.1.1混凝、澄清 基于原水中浑浊度较高，采用混凝、澄清的方法。作为传统的预处理方式混凝、澄清，可以大大降低水的浊度。水中的悬浮物和胶体物质的粒径不同，它们的沉降速度相差很大，大颗粒悬浮物在重力作用下容易沉降。而微小粒径的悬浮物以及胶体杂质能在水中长期保持分散悬浮状态，为了去除水中这些微小粒径的悬浮物以及胶体杂质，需要进行混凝处理，使这些微小杂质聚集成较大的颗粒并迅速沉降下来，从而使水得到澄清。 为了提高过滤器的过滤效果，在活性炭过滤器前投加加絮凝剂。

41、向水中加入混凝剂后，水中的部分微小颗粒和胶体颗粒就会脱稳，产生吸附架桥作用、絮凝成絮状物而迅速下沉将。水中微小的胶体，悬浮物混凝使之形成较大颗粒的悬浮物，以便在过滤器中去除掉。经过混凝澄清可以有效去除水中的悬浮物和有机物胶体、细菌等微生物以及部分硅化物。从而除掉大部分的悬浮物和固体杂质，降低浊度、暂时硬度，再进一步过滤可使给水达到反渗透进水的SDI值要求。混凝剂采用无机高分子混凝剂， 聚合氯化铝（PAC），具有较强的架桥吸附性能，能较好地使微小颗粒物产生絮凝沉淀效果。 原水中悬浮物含量不高，所以不设置澄清设备，以便节省投资、减小工艺流程。而是采用在过滤器中进行混凝、过滤处理，这种将混凝过程和过

42、滤过程一体化的工艺成为混凝过滤。混凝剂加药装置由计量泵、加药箱、搅拌装置以及辅助设备、管路、阀门等组成。絮凝剂先进行溶解再由计量泵注入，投药位置采用泵前投加，即将混凝剂加注在原水泵吸水管中，这样可以利用水泵叶轮使药剂和原水得到充分混合。3.1.2活性炭过滤器经过混凝澄清处理后的水其浑浊度可以降到10NTU左右，设置活性炭过滤器，以去除细小的颗粒和细菌，降低水的浑浊度，对原水中的H2SiO3等物质进行截留，对部分可溶性总固体的去除。活性炭不但可吸附电解质离子，还可进行离子交换吸附。活性炭过滤器是一种内装填粗石英砂垫层及优质活性炭的压力容器。活性炭是一种很细小的炭粒，利用活性炭的空隙结构及其分布，

43、具有各种形状和大小的微细孔，因而构成巨大的吸附表面积，所以具有较强的吸附能力。它主要是以物理吸附为主、也存在化学吸附。可有效保证后绪设备使用寿命，提高出水水质，防止膜污染。活性炭过滤器采用固定床吸附装置。3.1.3软化器原水中，总硬度且主要是暂时硬度较高，H2SiO3含量较高。为保证反渗透装置正常运行，避免钙，镁，硅酸物质等在反渗透膜浓水侧发生结垢现象，使膜受到污染，在原水进入反渗透主机之前对其预先进行软化处理，以预防或缓减结垢现象的发生，这样可以减少甚至不需阻垢剂的用量。 原水硬度为127.6 mg/l，由原水分析报告可知，构成水硬度较高的原因主要是水中含有较高的Ca2+、Mg2+。所以，降

44、低水的硬度，即对原水中的Ca2+、Mg2+等的降解及去除过程。3.1.4预处理工艺的确定综上所述：得出预处理具体流程为：进水原水箱混凝、软化活性炭过滤器软化器保安过滤器RO原水首先进入原水箱，进行收集，以稳定水量；原水经混凝、过滤和软化后，可以在一定程度上去除其中的有机物胶体、细菌等微生物、部分硅化物、固体杂质，降低硬度，经过混凝澄清处理后的水其浊度可以降到10NTU左右。再经活性炭过滤器的吸附过滤作用，进一步去除有机物、余氯、胶体、脱色等。经过软化器的软化可使水的硬度得到降低。最后在进入反渗透主机之前，再经过保安过滤器的过滤处理，更进一步去除被漏过的微小颗粒悬浮物和胶体，保安过滤器置于反渗透

45、工艺之前，能去除浊度1NTU以上的小微粒，以满足后续工艺反渗透对进水的要求。3.2后处理工艺作为反渗透工艺的后续补充，其设计依据为反渗透出水水质与最终出水水质的具体要求。原水中阴离子含量为185.4 mg/l，阳离子含量为65.2 mg/l，即原水中，经过预处理混凝、过滤、软化以及反渗透除盐系统脱盐处理后，出水电导率能满足国家饮用纯净水水质标准GB17323-1998的规定，即电导率10S/cm。所以，后处理工艺的主要任务为：在产品水最终使用前的消毒、进一步过滤等处理。3.2.1杀菌、消毒经过前置一系列的处理，虽然其物理外观已经符合生活饮用水水质的要求，且大部分细菌、病原菌和其他微生物也得到了

46、去除，但其中还有一定数量的细菌和病原菌存在。故需进行消毒处理，消毒主要杀死对人体健康有害的病原菌和病毒等，保证饮用水的卫生安全。对瓶装饮用水较多使用臭氧消毒。3.2.2保安过滤器出水经过消毒处理后，会产生细菌、微生物等的残尸，系统末端设置一个1.0微米的保安过滤器过滤这些残尸，防止细小微粒进入产品水中。此外，1.0微米的保安过滤器对产品水的色度感官等方面也具有一定的改善作用。第四章、系统工艺设计4.1工艺流程将预处理、主工艺、后处理三者集合起来，得出本设计的工艺流程为：进水原水箱原水泵活性炭过滤器软化器保安过滤器高压泵反渗透工艺消毒、杀菌保安过滤器出水 混凝剂进水原水箱原水泵活性炭过滤器保安过

47、滤器高压泵反渗透工艺纯水箱纯水泵保安过滤器臭氧消毒出水软化器图4-1 设计工艺流程图4.2工艺中各单元的简单介绍该工艺主要包括活性炭过滤器的过滤、软化器的软化、保安过滤器的精过滤、反渗透系统的除盐以及臭氧的杀菌消毒等。可将它们分为预处理、除盐处理以及终端处理三个部分。4.2.1原水箱用于储存原水，进水缓冲，稳定水量，为后续设备用水提供稳定的充足的水源。配备原水箱，可以避免因原水供水管网的供水压力和流量波动较大，而影响后续设备运行的现象。4.2.2原水泵原水泵的主要作用从原水水箱中抽水，提升供水压力，满足后续处理设备正常运行需要的进水压力和流量。水泵选用离心泵，叶轮为不锈钢材料。原水泵与原水水箱

48、上的低水位浮球实现联动，当原水水箱处于低水位时，原水泵停止输送，避免原水泵在无水状态下工作而损坏。配置2台原水泵，一用一备，以防一台泵坏了系统还可以运行。此外，过滤器冲洗时，提供高流量水流进行清洗。4.2.3活性炭过滤器活性炭过滤器用于去除水中有机物、絮凝过程产生的物质，去除胶体粒子、微生物、臭味，降低水的浑浊度等。利用活性炭颗粒本身巨大的比表面积，具有很强的吸附能力。活性炭的吸附特性能将水中的有机污染物、微生物及溶解氧等吸附于炭的表面，并将吸附的有机物去除。活性炭吸附器采用固定床吸附装置，其内的滤料为核桃壳炭，底部装填一定量的石英砂作为垫料层，石英砂的颗粒可采用20-40毫米，石英砂上装填颗

49、粒状的活性炭作为过滤层。其中的石英砂对水中含有的细微颗粒也具有较好的去除作用。随着活性炭对微小颗粒的去除，其表面附着较多的杂质，其吸附作用也会大大减弱。此时，需要对其进行再生处理，以恢复其活性。此处，采用高温再生方式。技术参数：设计流速815m/h，反冲洗强度412 L/m2.s，活性炭层高1.22 m。4.2.4软化器原水中，总含盐量为250.6mg/l，远小于500mg/l，采用钠离子交换器软化。对原水进行软化处理，利用阳离子交换剂中可交换的阳离子（氢离子），把水中的钙、镁离子交换出来，使水得到软化。从而降低水的硬度。 或 随着交换过程的不断进行，树脂上的钠离子被各种阳离子置换处理，离子交

50、换树脂会失效。此时，需对其进行再生，失效的钠离子交换树脂用Nacl进行再生，采用5的Nacl溶液再生。再生的过程可用下式表示：4.2.5保安过滤器保安过滤器：反渗透之前采用5 um保安过滤器；用于去除被漏过的微小颗粒悬浮物、微细颗粒。截留活性炭过滤器带来的大于5m的颗粒、杂质，减少对膜表面的堵塞、损坏，以防止损伤高压泵机械密封和划伤反渗透膜表面。保安过滤器属于微米级的过滤器，过滤方式为深层过滤。在反渗透系统中采用的滤芯一般有蜂房式线绕滤芯和熔喷滤芯，也有更为高效的折叠式滤芯。精密过滤器不仅能截留住颗粒性杂质，还能在一定程度上去除浊度和胶体铁，降低水中的SDI值。选用公称过滤精度为5um的滤芯，

51、滤芯材质为聚乙烯。用以截留活性炭过滤器带来的大于5m的颗粒、杂质，减少对膜表面的堵塞、损坏。为避免腐蚀，过滤器本体采用不锈钢材质。4.2.6高压泵高压泵是RO系统的主要组成部分，作为反渗透系统的核心设备之一，为进水反渗透膜元件的原水提供足够的压力，以克服渗透压和运行压力，满足装置达到额定的流量。它向膜组件提供平稳、不间断的流量和合适的压力。对超低压复合膜，一般情况下，压力仅需1.05MPa。高压泵前设有一个低压开关，防止进水压力过低或停水时高压泵空转，从而造成对水泵的损坏。为保证高压泵的安全运行，一般需要设置泵的压力保护装置。即在高压泵的入口装设低压保护开关，和高压泵连锁安装，当进水压力低（一

52、般小于0.05-0.1MPa）时，低压保护开关发生作用，使高压泵自动停止运行，防止高压泵缺水空转。在高压泵出口装设高压保护开关，和高压泵连锁，当高压泵出水压力过高时（一般超过最高运行压力的30以上），高压保护开关动作，使高压泵自动停止运行，防止高压泵憋压运行。在高压泵的出口装设电动慢开关对高压泵进行变频启动，为了避免启动时产生瞬间高压力水对膜元件造成冲击损坏，保证高压泵将进入膜元件的给水压力从零升到额定的时间必须在20-30s以上。高压泵选用离心泵，要求具有耐腐蚀性。4.2.7反渗透系统原水经过预处理，在满足反渗透膜进水水质的条件下，进入反渗透装置，进行脱盐处理。由于压力的作用，溶液中的水分子

53、进入纯水中。纯水量增加，而溶液本身被浓缩。反渗透膜分离技术是利用反渗透原理进行溶质与溶剂的分离。反渗透膜采用用复合膜组件（因CA膜组件易滋生细菌，不宜采用），能有效地对大部分的无机盐、有机物、胶体及细菌、病毒等进行去除。作为反渗透的核心组成部分，半透膜具有只能通过水而不能通过溶质的特性。反渗透正是利用半透膜这一特性，实现熔剂与溶质分子的分离。渗透过程是在自然条件下进行的，假设膜两侧分别为纯水和海水，此时纯水会自发地透过膜而进入海水中，对其进行稀释，致使水流动的是渗透压。当在外加压力大于该渗透压的情况时，渗透现象会逆向进行，即海水中的水会透过膜而进入纯水中，这个过程正好与渗透相反，称为反渗透。利

54、用反渗透膜具有较高的脱盐性能，能较彻底除地去除水中的TOC、微粒及细菌、无机盐类等。原水经反渗透处理，能去除99%以上的溶解性固体；99%以上的有机物及胶体；对细菌的去除更为彻底，几乎100%去除。反渗透膜外壳：反渗透装置的膜压力容器选用不锈钢外壳，外壳内外精抛光处理，内壁光滑，没有死角，不易长菌，且拆装反渗透膜简易方便。反渗透清洗系统：给水进入反渗透系统后分成两路，一部分透过反渗透膜表面变成产品水，另一部分沿膜表面平行移动形成浓水，浓水中含有大量的盐分，在反渗透正常运行时，给水/浓水沿膜表面以一定的流速流动，这些污染物很难沉淀下来。若反渗透系统停止运行时，这些污染物就会沉淀下来，附着于膜的表

55、面，对反渗透膜元件造成污染。此外，反渗透装置运行较长时间后，总会出现产水量下降，脱盐率下降和压差上升等现象。这是由于水中的污染物在膜面结垢引起的，因此需用不定期的利用化学药剂进行循环清洗。反渗透系统的清洗分为物理冲洗和化学清洗两部分组成。物理冲洗：冲洗时要使用比正常运行时更高的流速。因为污染物堆积在膜表面，若冲洗时的流速和制水时的流速相等或略低，则很难把污染物从膜元件中冲洗出来。通常，单支压力容器（8英寸的膜）内的清洗流速为：712 m/h。冲洗时要使用比正常运行时更低的水压。因为，污染物是在高压运行的情况下被压在膜表面上的，如果采用同样的高压，污染物仍会被压在膜表面上，冲洗的效果不会太理想。

56、压力通常控制在0.3MPa以下。化学清洗：清洗系统由清洗泵、清洗箱、5微米保安过滤器、管道、控制系统等组成。如图：清洗箱 清洗泵 保安过滤器 RO装置 图4-2 反渗透清洗系统流程示意图清洗泵选用不锈钢泵，其压力应能克服过滤器的压降、膜组件的压降、管道阻力损失等。一般选用压力0.30.5 MPa。清洗箱采用防腐材料，其体积体积时，应根据压力容器、过滤器以及管道的体积。 当系统出现以下情况时，应进行化学清洗：1. 产水量下降10-15% ；2. 进水和浓水之间的系统压差升高到初始值的1.5倍。3. 产水水质明显下降。化学清洗一般情况下为每6个月清洗一次。清洗水流方向与运行方向相同而不允许反向清洗

57、，否则会发生膜卷伸出从而损坏膜元件。对于硫酸钙一般使用三聚磷酸钠，配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水，应采用不含游离氯的反渗透产品来配制溶液并混合均匀。清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的浓水道循环。 清洗反渗透膜元件的一般步骤： 1 用泵将干净、无游离氯的水从清洗箱（或相应水源）打入压力容器中并排放几分钟。 2 用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液。3 将清洗液在压力容器中循环1小时或预先设定的时间，对于8英寸压力容器，流速一般为3540加仑/分钟（133151升/分钟）。4 清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。 5 用泵将干净、无游离氯的产品水从

58、清洗箱或相应水源打入压力容器中并排放几分钟。在冲洗反渗透系统后，在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂（通常需15到30分钟)。4.2.8臭氧消毒经前置处理的水，虽然其物理外观已符合生活饮用水水质的要求，且大部分细菌、病原菌和其他微生物也得到了去除，但其中还有一定数量的细菌和病原菌存在。消毒主要杀死对人体健康有害的病原菌和病毒等。对灌装水进行杀菌处理，以消除二次污染，最终保证灌装后水无菌。用于其他水的消毒技术，也可以用于消毒反渗透出水。对工业用水常采用紫外线消毒，对自来水常用氯消毒，对瓶装饮用水则较多使用臭氧消毒；所以选用臭氧消毒。臭氧是一种强氧化剂，臭氧能氧

59、化分解细菌内部合成葡萄糖所需的酶；使细菌灭活死亡。臭氧与细菌、病毒作用，能破坏它们的细胞和DNA、RNA等，使细菌的新陈代谢受到破坏，从而导致细菌死亡。臭氧消毒灭菌方法与其他常规的灭菌方法相比具有以下优点：1 高效。臭氧消毒灭菌是以空气为原料，不需要其他任何辅助材料和添加剂。灭菌彻底，同时还有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。2 洁净。臭氧是利用空气中的氧气产生的，消毒过程中，多余的臭氧在30分钟后又结合成氧分子，不存在任何残留物，解决了消毒剂消毒方法产生的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。3 经济。臭氧消毒方法与其他方法相比具有很大的经济效益及社会效益。在当今工业快速发展中，环保问

60、题特别重要，而臭氧消毒却避免了其他消毒方法产生的二次污染。臭氧是一种气体，只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定浓度的臭氧，并维持一定的反应时间，才能达到杀菌消毒的目的。利用引射器将臭氧混合并引入纯水池，臭氧与水混合的方式采用混合泵法。在纯净水中臭氧浓度达0.32mg/L时，在0.51min内就可以致死细菌。臭氧发生器原理是利用高压电力或化学反应，使空气中的部分氧气分解后聚合为臭氧。采用上海福特环境有限公司KFT-S150D臭氧发生器一套，该型号臭氧发生器技术参数为：臭氧浓度：0.30.5mg/l；臭氧产量：150 g/h 处理水量：0.550T/h；电 源：AC220V/50HZ；最大功率：55200W；环境湿度85% ；环境温度37。整个壳体采用不锈钢。4.2.9保安过滤器用于清除消毒杀菌过程中产生的细菌尸体，根据产水要求，采用1微米保安过滤器。置在整个水处理系统的末端，防止细小微粒进入产品水中。4.3控制系统采用PLC可编程控制系统对部分装置系统的控制。4.3.1高压泵保护系统为保证高压泵的安全运行，反渗透系统的高压泵进口和出口分别设置低压保护开关和高压保护开关。当进水压力低低于某一设定值时，低压保护开关发生作用，使高压泵自动停止运行，防止高压泵缺水空转。当高压泵出水压力超过某设定值时（一般超过最高运行压力的30以