安阳某除盐水站设计实例

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　　摘  要：安阳某聚酯新材料除盐水站设计处理水量80m3/h，设计选用“多介质过滤+超滤+反渗透+混床”工艺，文章详细介绍了其工艺设计、设备配置及系统运行。该项目目前已建成并稳定运行多年，满足设计要求。
　　关键词：除盐水站;多介质过滤器;超滤;反渗透;混床
　　中图分类号：TM621        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0086-03
　　Abstract： The designed treatment water volume of an polyester new material desalination station in Anyang is 80m3/h. The process of "multi-media filtration + ultrafiltration + reverse osmosis + mixed bed" was selected in the design. In this paper， process design and equipment configuration and system operation were introduced in detail. The project has been completed and operated steadily for many years， thus meeting the design requirements.
　　Keywords： desalination station; multi-media filter; ultrafiltration; reverse osmosis; mixed bed
　　1 工程概况
　　为满足安阳某聚酯新材料项目的生产运行，新建除盐水站。除盐水站原水来自厂区一次水站的生产水。设计原水处理量80m3/h，反渗透淡水产量≥54m3/h，反渗透淡水中21m3/h的水去生产精制脱盐水，剩余部分补充生产系统循环水。该除盐水站已于2014年建成并投产运行，原水经过本系统处理后稳定达到生产水质要求。
　　2 工艺设计[1]
　　2.1 进水水质指标
　　进水水质全分析如表1。
　　2.2 设计出水要求
　　原水经过处理后满足生产厂区循环水补水标准和厂区精制脱盐水用水标准。设计反渗透出水补充循环水，主要指标：TDS≤50mg/L、浊度≤0.5mg/L。
　　设计精制脱盐水回用厂区生产系统，主要指标：电导率≤5？滋s/cm（25℃），二氧化硅（SiO2）≤0.1mg/L。
　　2.3 工艺流程
　　设计该水质的处理工艺流程如图1。
　　 2.4 工艺说明
　　原水首先进入板式换热器进行加热，确保反渗透装置在冬季水温较低时，出水及脱盐率不受影响，经过板式换热器加热后的出水去往多介质过滤器。
　　经过板式换热器加热后的原水进入管道混合器，在管道混合器中加入混凝剂，使水中的悬浮物、胶体、有机物及微生物等混凝成大颗粒。经过管道混合器加药后的原水进入装填有不同级配石英砂、无烟煤的多介质过滤器进行过滤。
　　多介质过滤器出水进入滤后水箱，临时储存出水。滤后水箱的水用泵提升进入自清洗过滤器，在自清洗过滤器内去除原水中的颗粒性杂质、铁锈和悬浮物，保证超滤系统的进水安全。
　　经过自清洗过滤器过滤后的水进入中空纤维超滤系统，在超滤系统中分离水中的色度、悬浮物、有机物、胶体、细菌及大多数的病毒，经超滤系统处理后的出水浊度≤0.2NTU、SDI≤3，满足反渗透的进水水质要求。超滤系统反洗时通入压缩空气及化学清洗液。
　　超滤系统的产水进入超滤水箱储存。超滤水箱的出水去往管道混合器，在管道混合器中加入非氧化性杀菌剂、阻垢剂及还原剂，防止后续反渗透膜系统滋生细菌、结垢及消耗掉原水中残存的余氯。加过药后的超滤产水经泵提升进入保安过滤器，在保安过滤器内部去除预处理系统中未能完全去除及新产生的悬浮颗粒，防止其进入后续高压泵及反渗透系统。经过保安过滤器的超滤产水进入反渗透系统，去除水中的钠、氯、钙、镁等离子。
　　反渗透系统的淡水经脱碳器处理去除水中的二氧化碳后进入中间水池。反渗透系统浓水进入浓水箱，作为多介质过滤器的反洗水。
　　中间水池出水部分進入后续的混床树脂系统进一步去除水中的阴阳离子，生产精制脱盐水用于生产，其余部分补充厂区循环水站用水。
　　3 工程设计[2]
　　系统设置多介质过滤器及混床树脂系统各2套，一用一备;其余系统各设置1套。设计多介质过滤器进水80m3/h，产水量79m3/h，水回收率99%;设计自清洗过滤器产水量78m3/h，水回收率99%;设计超滤系统产水量72m3/h，水回收率92%;设计反渗透系统淡水产量54m3/h，水回收率75%;设计混床树脂系统产水量21m3/h，水回收率99%。
　　3.1 板式换热器
　　为使RO装置在冬季水温较低时，正常出水量和脱盐率不受影响，设置板式换热器1台。板式换热器进水80m3/h，换热面积F=18.7m2，表面加热方式，壳体碳钢材质，换热板304材质，配套恒温控制系统。
　　3.2 多介质过滤器
　　多介质过滤器主要去除原水中的颗粒物，降低原水浊度，保证反渗透进水污染指数的达标。正常运行时，原水从过滤器顶部进入，从过滤器底部流出。多介质过滤器需定期进行反洗，以去除积附在填料表面的悬浮物及杂质。反洗时，反洗水从底部进入，从顶部排出。主要技术参数如表2。 　　多介质过滤器直径3224mm，总高4700mm，数量2台，一用一备。配套反洗水泵2台，一用一备，流量360m3/h，扬程26m，功率N=45kW，材质铸铁;配套一箱两泵PAC加药装置1套，加药桶容积1.0m3，搅拌机功率0.75kW，计量泵流量50L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱两泵杀菌剂加药装置1套，加药桶容积1.0m3，搅拌机功率0.75kW，计量泵流量50L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW。
　　3.3 自清洗过滤器
　　自清洗过滤为精密过滤，能根据压差或累积处理水量自动进行反洗，使之恢复原有性能。反洗结束后，过滤器自动转换到过滤状态，继续正常运行。
　　自清洗过滤器设计处理水量79m3/h，壳体碳钢材质，滤网316L不锈钢材质，数量1台。正常运行时水流从下部进入，侧边流出。主要技术参数如表3：
　　3.4 超滤系统
　　超滤系统主要包括超滤主体设备、反洗系统及化学清洗系统等。设计超滤系统处理水量78m3/h，超滤膜PVDF材质。主要设计参数如表4：
　　配套反洗水泵2台，一用一备，流量240m3/h，扬程30m，功率N=30kW，304材质;配套一箱两泵酸加药装置1套，加药桶容积1.0m3，搅拌机功率0.75kW，计量泵流量120L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱两泵碱加药装置1套，加药桶容积1.0m3，搅拌机功率0.75kW，计量泵流量120L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW;配套5m3碳钢衬胶清洗水箱1台，清洗水箱侧装功率30kW电加热器1台;配套直径500mm清洗过滤器1台，304材质;配套清洗水泵2台，一用一备，流量85m3/h，扬程50m，功率N=22kW，304材质;配套超滤产水泵2台，一用一备，流量72m3/h，扬程30m，功率N=11kW，304材质。
　　超滤系统的跨膜压差<0.05MPa时，超滤系统正常产水，当跨膜压差≥0.05MPa时反洗泵自动启动，当正常反洗无法降低跨膜压差时，需进行化学清洗。
　　3.5 反渗透系统
　　反渗透系统主要去除水中的盐离子、溶解性硅及有机物等。反渗透系统设计产水量≥54m3/h，一级两段，回收率75%，第一年脱盐率≥98%，三年后脱盐率≥95%，反滲透系统淡水PH=5～6，浓水PH=7.5～8.2，出水COD≤0.5mg/L。
　　反渗透膜元件数量78支，芳香簇聚酰胺材质，陶氏BW30-400FR型号;膜壳13支，FRP材质，6支装。配套直径500mm保安过滤器1台，过滤精度5um，304材质;配套反渗透进水高压泵1台，流量90m3/h，扬程135m，功率55kW;配套一箱两泵阻垢剂加药装置1套，加药桶容积1.0m3，搅拌机功率0.75kW，计量泵流量10L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱两泵还原剂加药装置1套，加药桶容积1.0m3，搅拌机功率0.75kW，计量泵流量10L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW;配套一箱两泵非氧化性杀菌剂加药装置1套，加药桶容积1.0m3，计量泵流量120L/h，扬程1.0MPa，功率0.25kW。
　　3.6 除碳系统
　　反渗透系统产水中有部分溶解性的CO2无法去除，需要经过除碳器去除以减轻后续混床树脂的负荷。除碳器内装填料，增大气液接触面积，反渗透系统产水从除碳器顶部进入，从除碳器底部排除，机械鼓风机曝气从除碳器底部进入，形成逆流，加大气水的扰动。主要设计参数如表5：
　　除碳器直径1100mm，高度4500mm，内装直径38mm、PP材质的多面空心球填料。配套机械鼓风机1台，风量2000m3/h，风压1700～2580Pa，功率4kW。
　　3.7 混床
　　混床主要去除在反渗透系统中没有被完全拦截的阳离子及阴离子。阳离子主要包括钠离子、钙离子、镁离子及铜离子等金属离子，阴离子主要包括硫酸根离子、碳酸根离子及硝酸根离子等非金属离子。反渗透淡水流经混床树脂时，水中的阳离子及阴离子分别跟混床内阳树脂的氢离子及阴树脂的氢氧根离子发生置换反应。置换后的氢离子及氢氧根离子结合成水分子，实现了反渗透淡水中剩余无机盐的脱除，生产精制脱盐水。
　　正常运行时反渗透出水从混床上部进入，依次经过阳树脂及阴树脂后从底部排除。当树脂失效后分别用盐酸及氢氧化钠药剂对树脂进行再生。主要设计参数如表6。
　　混床树脂反应器直径820mm，数量2台，一用一备。配套树脂捕捉器1台，直径325mm，高度920mm，过滤精度0.2mm，滤元316L材质，工作压力0.6MPa。配套酸再生系统1套，碱再生系统1套。
　　4 结束语
　　安阳某聚酯新材料除盐水站已于2014年建成并投产运行，系统出水各项指标满足设计要求。本文对该项目的工艺流程、各单元的设计数据及设备配置等进行了描述，以期为本行业从业人员后续的设计提供参考[3]。
　　参考文献：
　　[1]李峰.煤化工中水系统工程设计[J].资源节约与环保，2018（9）：6-8.
　　[2]华东建筑设计研究院有限公司.给水排水设计手册（第4册） 工业给水处理第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
　　[3]钮荣.某1000MW超超临界机组全膜法锅炉补给水处理工艺设计实例[J].工业给排水，2015，41（11）：49-53.
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