25噸/時二級反滲透+EDI+SMB超純水設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)方案
1．前言 本方案涉及的流程及設(shè)備是為了滿足****科技有限公司生產(chǎn)工藝用高純水項目，要求如下：
1.1超純水水量 18MΩ.cm 25 m3/h
1.2、系統(tǒng)制備的主要技術(shù)參數(shù)：
(1) 前處理產(chǎn)水量 : ≥45m3/h；
(2) 反滲透系統(tǒng) 二級反滲透產(chǎn)水量 : ≥28m3/h；
(3)EDI去離子系統(tǒng)產(chǎn)水量 : ≥25m3/h；
1.3產(chǎn)水水質(zhì)指標
10m3/h ≥18 MΩ·cm （參照國標EW-Ⅱ）
供水壓力 0.35Mpa
溫度： 常溫；
1.4 系統(tǒng)配置：預(yù)處理、二級反滲透、EDI電再-生連續(xù)除鹽裝置床。
1.5供水方式：連續(xù)產(chǎn)出（24小時運行）。
2． 設(shè)計依據(jù) 本電子工業(yè)純水站工程項目設(shè)計依據(jù)如下：
(1) 原水水質(zhì)分析資料；
(2) 高純水的品質(zhì)要求（產(chǎn)品水水質(zhì)指標），以及相關(guān)標準；
(3)高純水的生產(chǎn)規(guī)模;
(4) 用戶對系統(tǒng)整體水準要求。
2.1 原水水質(zhì)資料和技術(shù)指標
表1. 原水水樣水質(zhì)分析報告（供參考）：
檢測報告表
原水：市政自來水
檢測結(jié)果：無
2.2 電子級水標準
2.3 本方案設(shè)計指標
(1)水量： ≥25m3/h
(2)電阻率： ≥18 MΩ·cm
(3)供水壓力 0.35Mpa
(4)供水溫度 常溫
3. 總體設(shè)計方案
3.1 系統(tǒng)組成
序號 名稱 處理量 數(shù)量 單位 備注
1 預(yù)處理部分 45 T/H 1 套
2 二級反滲透部分 28 T/H 1 套
3 EDI部分 25 T/H 1 套
4 18M供水部分 25 T/H 1 套 變頻供水
3.2 系統(tǒng)布局
預(yù)處理部分、二級反滲透部分、EDI部分、18M供水部分集中放置在中間水站。為保證高純水的水質(zhì)和水量，將整個水處理系統(tǒng)置于PLC控制下運行，并適時監(jiān)控。
3.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)采用分散控制，集中監(jiān)視的控制系統(tǒng)。操作站選用PLC控制器控制，組成一個高可靠性的自動運行和監(jiān)視控制的控制系統(tǒng)。
3.4工藝流程簡圖
原水箱→原水泵→機械濾器→活性碳濾器→阻垢加藥裝置→保安過濾器→一級高壓泵→一級反滲透裝置→PH調(diào)節(jié)裝置→二級高壓泵→二級反滲透裝置→純水箱→純水泵→UV裝置→精密濾器→EDI設(shè)備→超純水箱→變頻水泵→除TOC裝置→精混床→精密濾器→用水點
4.0 工藝說明
4.1 預(yù)處理部分
目的：為反滲透裝置提供合格的進水。
4.1.1原水預(yù)處理的目的和組成
A.反滲透系統(tǒng)進水要求：
（1）污染指數(shù)： SDI≤4；
（2）余氯： <0.1 ppm
（3）濁度 <1NTU
（4）供水Fe3+ ≤0.01ppm。
（5）供水水溫適宜范圍 10～30℃。
（6）碳酸鈣飽和指數(shù) LSI：<0
B.預(yù)處理系統(tǒng)就是通過過濾、吸附等方法使反滲透進水達到以上要求，以實現(xiàn)以下目的：
（1）防止反滲透裝置膜面結(jié)垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、鐵鋁氧化 物等）；
（2）防止膠體物質(zhì)及懸浮固體微粒對反滲透的污堵；
（3）防止有機物質(zhì)的對反滲透的污堵和降解；
（4）防止微生物對反滲透的污堵；
（5）防止氧化性物質(zhì)對反滲透膜的氧化破壞；
C.預(yù)處理系統(tǒng)的組成：包括機械濾器、活性炭濾器。
4.1.2機械濾器
機械濾器中的濾料包括多種規(guī)格的石英砂，用于除去原水中的懸浮物及及脫穩(wěn)后的膠體,以使出水的污染指數(shù)SDI<4達到RO進水要求。
4.1.3活性炭濾器
活性炭被廣泛應(yīng)用于生活用水及食品工業(yè)、化工等工業(yè)用水的凈化，由于活性炭的比表面積很大，其表面又布滿了平均為20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭的表面有大量的羥基和羧基等官能團，可以對各種性質(zhì)的有機物質(zhì)進行化學吸附，以及靜電引力作用，因此，活性炭還能去除水中對陰離子交換劑有害的腐殖酸、富維酸、木質(zhì)磺酸等有機物質(zhì)，還可去除象余氯一類對陰離子交換劑有害物質(zhì)，從而提高了除鹽水處理能力，防止樹脂被氧化。通常能夠去除63%—86%膠印體物質(zhì)，50%左右的鐵，以及47—60%的有機物質(zhì)。
4.1.4阻垢加藥裝置
自來水中含有一部分鈣、鎂離子等容易結(jié)垢性的物質(zhì)，此類離子在水中的溶解性相對比較小，而反滲透部分對離子的攔截比較充分，必然會加大濃水側(cè)離子的濃度；從而導(dǎo)致影響整個反滲透膜的進水通道。阻垢劑是一種增大難溶解性離子溶解度的一種化學藥品，通常對鈣、鎂離子的溶解度能增加3倍左右；能很好的調(diào)節(jié)由于濃縮而引起的結(jié)垢總問題。
阻垢劑的投加量一般在2-5ppm左右。根據(jù)原水水質(zhì)的總硬試值調(diào)節(jié)加藥量。
4.2 二級反滲透部分
滲透是水從稀溶液一側(cè)通過半透膜向濃溶液一側(cè)自發(fā)流動的過程。半透膜只允許水通過，而阻止溶解固形物(鹽)的通過，見圖 (a)。 濃溶液隨著水的流人而不斷被稀釋。當水向濃溶液流動而產(chǎn)生的壓力足夠用于阻止水繼續(xù)凈流入時，滲透處于平衡狀態(tài)，見圖 (b)。平衡時，水從任一邊通過半透膜向另一邊流入的數(shù)量相等，即處于動態(tài)平衡狀態(tài)，而此時壓力p稱為溶液的滲透壓(注意：半透膜一邊是純水，另一邊是鹽溶液)。
當在濃溶液上有外加壓力，且該壓力大于滲透壓時，濃溶液中的水就會通過半透膜流向稀溶液，使得濃溶液的濃度更大，這一過程就是滲透的相反過程，稱為反滲透，見圖 (c)。
滲透是自發(fā)過程，而反滲透則是非自發(fā)過程。反滲透系統(tǒng)正是利用反滲透的原理，將需要處理的高含鹽水用高壓泵加壓，迫使水透過反滲透膜，以達到脫除鹽份的目的。
二級反滲透是對一級反滲透產(chǎn)水的進一步提純。
4.2.1保安濾器
為防止水中及管道中的微粒進入高壓泵和RO膜組件，特設(shè)置保安濾器作為的預(yù)處理手段。作為保險措施，即使多介質(zhì)機械濾器過濾不徹-底，也能夠保證反滲透膜不會受到嚴重污染。
保安濾器內(nèi)裝5um的聚丙稀微孔濾器。當濾器進出囗壓差大于0.05-0.1Mpa時需更換濾芯（由于被過濾的介質(zhì)直接進入到微孔濾膜的空隙中，因此很難通過酸堿清洗恢復(fù)通量）。濾器結(jié)構(gòu)能滿足快速更換濾芯的要求。
4.2.2高壓泵
反滲透膜分離推動力是壓力差，因此設(shè)置高壓泵使反滲透的進水達到的壓力，讓反滲透過程得以進行。即克服滲透壓使水分子透過反滲透膜到淡水層。高壓泵采用變頻器設(shè)置加、減速時間減緩高壓泵啟動時膜的沖擊，變頻器還能進一步起到節(jié)約能量的作用；新系統(tǒng)剛運行的時候?qū)M水的壓力要求比使用一段時間之后對進水的壓力要求要低。采用變頻裝置能的控制高壓泵的壓力與進水流量之前的變化。本系統(tǒng)設(shè)置了進水低壓保護和出水高壓保護。
4.2.3反滲透本體裝置
反滲透裝置是該項目預(yù)脫鹽的心臟部分，經(jīng)反滲透處理的水能去除絕大部分無機鹽、有機物、微生物及細菌等。
4.2.3.1系統(tǒng)設(shè)備選型
膜組件選用陶氏公司BW30-400卷式組件。該組件由三層的薄膜復(fù)合，分別是上面的薄脫鹽層（厚度約為0.2µm聚銑胺材質(zhì)）、中間的聚楓內(nèi)夾層和下面的聚酯支撐網(wǎng)層。該組件膜面積400平方英尺，產(chǎn)水通量大，對無機鹽具有99.5℅的脫除率。
壓力膜管選用加拿大海德信公司于卷式RO組件的WAVE 300P-6型壓力膜管，該壓力膜管是增強FRP材質(zhì)，具有抗腐蝕性，耐壓300psi,管內(nèi)壁光滑裝卸方便等特點。每個壓力膜管可安裝6支膜組件。
4.2.3.2反滲透裝置工藝設(shè)計
整套系統(tǒng)反滲透膜裝置安置在一個機架上，并配置控制系統(tǒng)，在進水水溫25℃時二級反滲透產(chǎn)水量28.0T/H，每根膜組件的回收率15℅計算，一級反滲透裝置需配膜組件36根， WAVE 300P-6壓力膜管6根；二級反滲透裝置需配膜組件30根，WAVE 300P-6壓力膜管5根；一級反滲透組合排列形式為3-2-1排列，二級反滲透組合排列形式為3-2。
反滲透每支壓力膜管產(chǎn)水側(cè)設(shè)有取樣囗，方便取樣。
4.2.3.3自動低壓沖洗裝置
反滲透在運行的過程中，濃縮過程和濃差極化將導(dǎo)致膜表面所接觸原水的固含量濃度遠遠大于原水的本體濃度。因此配備自動低壓沖洗裝置在停機后、開機前對反滲透膜進行定時的低壓沖洗，將附于膜表面的少量污染物沖走。沖洗完成后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到?jīng)_洗啟動前的狀態(tài)。
4.2.3.4就地儀表配置
反滲透裝置設(shè)置二次儀表顯示裝置，就地顯示產(chǎn)水量、電導(dǎo)率等重要參數(shù)。系統(tǒng)設(shè)置高、低壓保護開關(guān)，保證反滲透系統(tǒng)安-全可靠運行。
4.2.4反滲透純水箱
反滲透產(chǎn)品水送入PE材質(zhì)的水箱。該水箱設(shè)置高低液位控制裝置能控制泵的聯(lián)鎖，同時配備空氣呼吸器防止大氣中塵埃顆粒和細菌進入水箱。
4.2.5反滲透化學清洗裝置
無論預(yù)處理過程多么完善，在*運行過程中，反滲透膜面上總會日積月累水中存在的各種污染物。從而使裝置的性能下降，如組件進出囗壓差升高、脫鹽率下降、產(chǎn)水量下降，當這些變化超過原始值的15%時，就要用化學藥品進行清洗。為此，除日常運行中進行的低壓沖洗外，還需進行定期化學清洗，有時還需進行殺-菌處理。
本系統(tǒng)配置的化學清洗裝置，其組成和流程如下：清洗液水箱——泵——精密濾器——流量計——反滲透裝置
化學清洗準則
A、裝置的產(chǎn)水量比初次或上一次清洗后下降5～10℅時；
B、裝置的鹽透過率比初次或上一次清洗后提高一倍時；
C、裝置各段的壓力差或壓力差的差值為初次或上一次清洗后的1～1.5倍時；
D、裝置運行3-4個月時；
E、裝置在*停止運行前用NaHSO3溶液保護。
膜污染特征與化學清潔劑的選擇
表一：污染物類型與裝置性能的變化
表二 污染物種類與化學清潔劑配方
注：“★”表示清洗效果好或較好。
4.3 EDI部分
4.3.1 UV裝置
紫外光是電磁波譜的一部分，其波長位于100nm到400nm之間。殺-菌波長位于200nm到310nm之間的波譜區(qū)。微生物被紫外光滅活是由于光化學反應(yīng)破壞了其體內(nèi)的核酸物質(zhì)的結(jié)果。這一過程有效的阻止了細胞和病毒的繁殖從而導(dǎo)致細胞的死亡。紫外光通過改變細菌、病毒和其它微生物細胞的遺傳物質(zhì)（DNA），使其不再繁殖而達到對水與廢水進行消毒的目的。浸沒于水下的燈管產(chǎn)生紫外光，當水流流經(jīng)紫外燈管時，其中的微生物受到某*死劑量紫外能的輻射。紫外劑量為所受UV輻射光強與曝光時間的乘積。
4.3.2 EDI裝置
EDI連續(xù)電再生除鹽裝置的英文縮寫，是電解、滲析及離子交換相結(jié)合的深度脫鹽裝置，由給水室、濃水室和電極室組成。給水室內(nèi)裝填常規(guī)混合離子交換樹脂，給水室和濃水室之間裝有陽離子交換膜和陰離子交換膜。給水室中的陰（陽）離子在兩端電極作用下不斷通過裝置里的陰（陽）離子膜進入濃水室；H2O在直流電能的作用下可分解成H+和OH-，使給水室中的混合離子交換樹脂經(jīng)常處于再生狀態(tài)，因而有深度除鹽能力。因此EDI在通電狀態(tài)下可以不斷地制出純水，其內(nèi)填的離子交換樹脂不用酸堿再生.
運用EDI技術(shù)使酸堿污染降低為零，且可降低成本及勞動強度。反滲透產(chǎn)水經(jīng)過EDI裝置深度脫鹽處理后出水電阻率在16.0MΩ.cm（25℃）左右 。
本系統(tǒng)配置美國IONPURE型號為IPLX45Z處理量為6.7 T/H的膜塊共5塊，每個膜塊設(shè)置單獨的電源。
正常情況下5塊同時工作，每個模塊處理水量為5.0T/H。為了保障用水安全，每個模塊可以單獨關(guān)閉。
本系統(tǒng)設(shè)置了水流保護開關(guān)，防止干燒導(dǎo)致EDI損壞。
4.3.3超純水箱
EDI產(chǎn)品水送入水箱。該水箱設(shè)置高低液位控制裝置能控制泵的聯(lián)鎖，同時配備氮封裝置防止大氣中塵埃顆粒和細菌進入水箱。
4.4 18M供水部分
EDI產(chǎn)水電阻率高在17 MΩ.cm左右，為達到用水標準，在終端增加了精混床用以提升水質(zhì)。
4.4.1 TOC脫除器
TOC脫除器采用的是185nm的紫外光，它能夠打開將有機物分子結(jié)合在一起的化合鍵。因此，這一波長的紫外光能夠破壞水中的有機化合物、臭氧、氯和氯胺。破壞產(chǎn)生后產(chǎn)生的物質(zhì)用后續(xù)的精混床脫除。同時，它也具有一定的殺菌作用
4.4.2精混床
精混床是以陽、陰兩種離子交換樹脂按一定比例混合后裝填于同一交換器中，相當于一個多級的除鹽系統(tǒng)。其中經(jīng)H型強酸性陽樹脂與水中陽離子交換后形成的H+，和經(jīng)OH型強堿性陰樹脂與水中陰離子交換后形成的OH-相結(jié)合，形成電離度很小的水，使交換過程中形成的H+和OH-不能積累，從而消除了反離子對交換過程的干擾，使離子交換反應(yīng)*,因此，混床出水水質(zhì)好。
精混床樹脂不同于普通混床的樹脂，陽離子交換樹脂氫化率及陰離子交換樹脂氫氧化率幾乎達到了*，并按比例充分混合。因此該樹脂無法再生，不過由于進水含鹽量低，一般可用1年左右時間
4.4.3 終端膜濾器
0.22μ過濾器是用于阻擋純水中微小顆粒特，以滿足使用點對產(chǎn)品水中微粒的要求。設(shè)置0.22μ精密濾器進行深度處理，除去水中固體顆粒物，濾芯過濾精度（孔徑）0.22μm，可有效除去水中懸浮顆粒，使用的濾芯具有大量固定不規(guī)則孔徑（公稱孔徑0.22μm），屬微孔膜過濾，因膜孔徑固定，可保證過濾的精度和可靠性。
濾器內(nèi)裝20支40英寸長，0.22μm的聚丙稀微孔濾芯，出力為25 T/H。濾器結(jié)構(gòu)能滿足快速更換濾芯的要求。
