水处理设计手册 61页

水处理设计手册目录一、基本概念.....................................................................................................................................21．SS值：....................................................................................................................................22．浊度：.....................................................................................................................................23．色度：.....................................................................................................................................34．电导率.....................................................................................................................................35．电阻率.....................................................................................................................................36．硬度.........................................................................................................................................47．BOD生化耗氧量..................................................................................................................58．COD化学需氧量....................................................................................................................59．TDS溶解性总固体...............................................................................................................610．TOC总有机碳.......................................................................................................................611．SDI淤积指数..........................................................................................................................7二、单位及换算关系.........................................................................................................................9三、常用药品...................................................................................................................................101．絮凝剂...................................................................................................................................102．助凝剂...................................................................................................................................113．阻垢剂..................................................................................................................................114．杀菌剂...................................................................................................................................115．反渗透还原剂.......................................................................................................................12四、常用的水处理设备....................................................................................................................131多介质过滤器...........................................................................................................................132活性炭过滤器...........................................................................................................................163脱气塔＆脱气膜.......................................................................................................................184精密过滤器...............................................................................................................................255RO系统.....................................................................................................................................276混床过滤器...............................................................................................................................387抛光混床（精混床）................................................................................................................388UV设备......................................................................................................................................389超滤...........................................................................................................................................3810其它辅助设备.......................................................................................................................38五、常用仪表...................................................................................................................................381常用仪表的类型.......................................................................................................................382仪表厂商简介...........................................................................................................................38六、设计实例...................................................................................................................................38第1页/共61页\n水处理设计手册一、基本概念1．SS值：1.1定义：固体悬浮物(Suspendedsolids)：水样经过滤，凡不能通过滤器的固体颗粒物称为悬浮性固体。指水样通过0.45μm的滤膜截留在滤膜上并与103～105℃烘干至恒重的固体物质。计量单位是mg/l。1.2检测：在线悬浮物浓度计（SS分析仪）电极。2．浊度：2.1定义：水质的浊度，表征水样的光学性质，表示水中悬浮物与胶体物质对光线透射时所产生的阻碍程度。2.2浊度单位：散射浊度单位(NTU)，将一定量的硫酸肼与六次甲基胺聚合,生成白色高分子聚合物,以此作为浊度标准溶液,在一定条件下与水样浊度比较,仪器在与入射光成90°角的方向上测量散射光强度；准确的说应当是浓度为0.26mg/l的SiO2(白陶土)的溶液的浊度为1NTU。2.3测量方法：浊度仪2.4生产厂家：美国HACH第2页/共61页\n水处理设计手册3．色度：3.1天然水经常显示出浅黄、浅褐或黄绿等不同的颜色。产生颜色的原因是溶于水的腐殖质、有机物或无机物造成的。另外，当水体受到工业废水的污染时也会呈现不同的颜色。这些颜色分为真色和表色，真色是由于水中溶解性物质引起的，也就是除去水中悬浮物后的颜色，而表色是没有除去水中悬浮物后的颜色，这些颜色的定时量程度就是色度。一般色度用比色法来测定。粘土能使水带黄色，铁的氧化物会使水变褐色，硫化物能使水变为浅兰色，藻类使水变为绿色，腐败的有机物会使水变为黑褐色。4．电导率4.1定义：电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。另外，勿将电导跟电导率混淆：电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数。除非特别指明，电导率的测量温度是标准温度（25°C）。4.2单位：在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米（S/m），其它单位有：s/cm，μs/cm。1S/m=0.01s/cm=10000μs/cm。4.3电导率测量：电导率仪是实验室电导率测量仪表，它除能测定一般液体的电导率外，且能满足测量高纯水的电导率的需要。仪器有0~10mV讯号输出，可接自动电子电位差计进行连续记录。5．电阻率5.1定义：电阻率（resistivity）是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。第3页/共61页\n水处理设计手册水的电阻率（或电导率）反映了水中含盐量的多少。是水的纯度的一个重要指标，水的纯度越高，含盐量越低，水的电阻率越大（电导率越小）。当水极纯时，其电阻率接近18.2MΩ.cm。5.2单位：在国际单位制中,电导率的单位是Ω·m(欧·米)。纯水的电阻率通常用MΩ·cm表示，电导率用μs/cm表示。其间为倒数关系。5.3电阻率测量：电阻率仪6．硬度6.1定义：水的硬度，水中离子沉淀的能力，一般指水中Ca2+、Mg2+盐类的含量。单位mmol/L或mg/。包括：总硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度：6.1.1碳酸盐硬度（暂时硬度）:主要成分是钙、镁的酸式碳酸盐，其次是钙、镁的碳酸盐，由于这些盐类一经加热煮沸就会分解成为溶解度很小的碳酸盐，硬度大部分可以除去。6.1.2非碳酸盐硬度（永久硬度）：表示水中的钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等盐类的含量，这些盐类经加热煮沸不会产生沉淀，使硬度不变化。6.2硬度的检测：美国哈希硬度分析仪第4页/共61页\n水处理设计手册7．BOD生化耗氧量7.1定义：BOD生化需氧量或生化耗氧量（BiochemicalOxygenDemand）。表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。7.2它说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其单位ppm成毫克/升表示。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。7.3BOD的检测：为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，称为五日生化需氧量，记做BOD5。数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污染也越严重。8．COD化学需氧量8.1定义：COD化学需氧量（ChemicalOxygenDemand）是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。8.2生化需氧量和化学需氧量的比值能说明水中的有机污染物有多少是微生物所难以分解的。微生物难以分解的有机污染物对环境造成的危害更大。8.3水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。第5页/共61页\n水处理设计手册8.4COD的测定：化学需氧量（COD）的测定，随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，其测定值也有不同。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾（KMnO4）法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值及清洁地表水和地下水水样时，可以采用。重铬酸钾（K2Cr2O7）法，氧化率高，再现性好，适用于测定水样中有机物的总量。8.5COD的意义：有机物对工业水系统的危害很大。含有大量的有机物的水在通过除盐系统时会污染离子交换树脂，特别容易污染阴离子交换树脂，使树脂交换能力降低。有机物在经过预处理时（混凝、澄清和过滤），约可减少50%，但在除盐系统中无法除去，故常通过补给水带入锅炉，使炉水pH值降低。有时有机物还可能带入蒸汽系统和凝结水中，使pH降低，造成系统腐蚀。在循环水系统中有机物含量高会促进微生物繁殖。因此，不管对除盐、炉水或循环水系统，COD都是越低越好，但并没有统一的限制指标。在循环冷却水系统中COD（DmnO4法）>5mg/L时，水质已开始变差。9．TDS溶解性总固体9.1定义：TDS溶解性总固体（totaldissolvedsolids），TDS测量单位为毫克/升（mg/L）,它表明1升水中溶有多少毫克溶解性总固体。9.2测量：TDS值的测量工具一般是用TDS笔，其测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映出TDS值。在物理意义上来说，水中溶解物越多，水的TDS值就越大，水的导电性也越好，其电导率值也越大。9.3TDS的意义：如北京市地区自来水平均TDS值在250ppm左右，RO纯水能减至30ppm以下，当数值超过30ppm时，就必须考虑更换RO滤膜或请技术人员验修。10．TOC总有机碳10.1定义：TOC总有机碳（Totalorganiccarbon），水中的有机物质的含量，以有机物中的主要元素一碳的量来表示，称为总有机碳。10.2测定：TOC的测定，在950℃的高温下，使水样中的有机物气化燃烧，生成CO2，通过红外线分析仪，测定其生成的CO2之量，即可知总有机碳量。此法能将水样中有机物全部氧化，可以很直接地用来表示第6页/共61页\n水处理设计手册有机物的总量。10.3TOC分析仪的使用：TOC分析仪，是将水溶液中的总有机碳氧化为二氧化碳，并且测定其含量。利用二氧化碳与总有机碳之间碳含量的对应关系，从而对水溶液中总有机碳进行定量测定。10.4美国GE在线TOC分析仪11．SDI淤积指数11.1判断水中胶体和颗粒污染程度的指标。11.2测定：淤积指数测量仪11.2.1SDI测定仪的组成11.2.1.147MM直径测试膜盒11.2.1.247MM测试用膜片（孔径0.45UM）11.2.1.31-5BAR(10-70PSI)压力表11.2.1.4调压针型阀11.2.2测量步骤11.2.2.1将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“0”形密封圈，将膜盒垂直旋转，还应注意膜片有正反面的区别11.2.2.2调节进水压力至2.1BAR(30PSI)并立即量开始过滤500MI水样的时间,(通过连续不断的调节,使进水压力始终保持不变).11.2.2.3在进水压力为2.1BAR(30PSI)下连续过滤15分钟11.2.2.415分钟后继续记录过滤同样500ML所需的时间T15,保留滤器上的膜片以便作进一步的分析.第7页/共61页\n水处理设计手册11.2.2.5计算第8页/共61页\n水处理设计手册二、单位及换算关系1．Ppm：ppm是英文partspermillion的缩写，译意是每百万分中的一部分，即表示百万分之（几），或称百万分率。如1ppm即一百万千克的溶液中含有1千克溶质。ppm与百分率（％）所表示的内容一样，只是它的比例数比百分率大而已。2．Ppb：1ppb为1ppm的千分之一。2.1ppmpartpermillion百万分之……2.2ppbpartperbillion10亿分之……2.3pptpartpertrillion万亿分之……3．mg/L4．μg/L5．……第9页/共61页\n水处理设计手册三、常用药品1．絮凝剂1.1定义：理论基础是;“聚并”理论，絮凝剂主要是带有正电（负)性的基团中和一些水中带有负(正）电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒，集中，并通过物理或者化学方法分离出来。一般为达到这种目的而使用的药剂，称之为絮凝剂。絮凝剂主要应用于给水各污水处理领域。1.2分类：聚合铝类絮凝剂聚合铁类絮凝剂无机高分子絮凝剂活性硅酸类絮凝剂絮凝剂复合絮凝剂天然有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂合成有机高分子絮凝剂微生物絮凝剂1.3絮凝剂工作原理：絮凝沉淀法是选用絮凝剂（如硫酸铝）配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。1.4絮凝剂的发展方向：纵观絮凝剂的现状可以看出，絮凝剂的品种繁多，从低分子到高分子，从单一型到复合型，总的趋势是向廉价实用、无毒高效的方向发展。无机絮凝剂价格便宜，但对人类健康和生态环境会产生不利影响；有机高分子絮凝剂虽然用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好，但这类高聚物的残余单体具有“三致”效应(致崎、致癌、致突变)，因而使其应用范围受到限制；微生物絮凝剂因不存在二次污染，使用方便，应用前景诱人。微生物絮凝剂将可能在未来取代或部分取代传统的无机高分子和合成有机高分子絮凝剂。微生物絮凝剂的研制和应用方兴未艾，其特性和优势为水处理技术的发展展示了一个广阔的前景。1.5举例：PAC药剂，聚合氯化铝(AlCl3,PolyaluminiumChloride，缩写为PAC)，属于无机高分子絮凝剂的一种。在我国应用较广的一种无机高分子絮凝剂。第10页/共61页\n水处理设计手册2．助凝剂3.1定义：在净水过程中，有时使用单一的絮凝剂不能取得良好的效果，需要投加辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。3.2助凝剂的作用：加速混凝过程，加大凝絮颗粒的密度和质量，使其更迅速沉淀；并加强粘结和架桥作用，使凝絮颗粒粗大且有较大表面，可充分发挥吸附卷带作用，提高澄清效果。3.3常用的助凝剂有两类：3.3.1调节或改善混凝条件的助凝剂¾有Na2CO3、Na（OH）2、NaHCO3、Ca（OH）2等碱性物质，可以提高水的PH值。3.3.2改善絮凝结构的高分子助凝剂¾有聚丙酰胺、骨胶、海藻酸钠、活性硅酸等。3.4举例：PAM药剂，聚丙烯酰胺，是一种水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性。3．阻垢剂4.1定义：阻垢剂（scaleinhibitor）是指具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能,并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。4.2阻垢剂的分类：有机膦系列阻垢剂、有机膦酸盐阻垢剂、聚羧酸类阻垢分散剂、复合阻垢剂、RO阻垢剂。4.3举例：MDC220是高效能的液状阻垢/分散剂，用于控制膜分离系统中碳酸盐、硫酸盐及氧化铁沉淀所造成的结垢。使用此阻垢剂后可延长系统清洗周期，使膜寿命延长而降低成本。MDC200已广泛应用于反渗透及纳滤装置中。4．杀菌剂5.1定义：又称杀菌灭藻剂、污泥剥离剂或抗污泥剂。一类能抑制水中菌藻和微生物的滋长，以防止形成微生物粘泥，对系统造成危害的化学药品。5.2杀菌剂分类：5.2.1氧化性杀菌剂，如氯气、次氯酸钠、漂白粉、臭氧、氯胺等；第11页/共61页\n水处理设计手册5.2.2非氧化性杀菌剂，如氯化十二烷基二甲基苄基铵、溴化十二烷基二甲基苄基铵、二硫氰基甲烷等；5.2.3重金属化合物，如氧化汞、氯化汞、氟化汞等；粘泥杀菌剂，如松香胺、过氧化氢、又胍聚合物等。5.2.4其中季铵盐类非氧化性杀菌剂效果最好，往往兼具杀菌、剥离、缓蚀等多种作用，已广泛应用于油田水、工业冷却水等方面。5.3举例：MBC2881是一种非氧化性杀菌剂，用于清洁反渗透膜（RO）和超滤膜（UF）系统。MBC2881可以连续或者间歇加入这些系统中的进水中。5．反渗透还原剂6.1作用：用于去除水中的余量氧化剂。当反渗透系统进水中含氧化剂的残留物时，必需加入还原剂还原氧化剂，从而达到保护反渗透膜元件免受氧化剂的氧化作用而损坏。6.2举例：亚硫酸氢钠(SMBS)就是一种常用的反渗透还原剂。第12页/共61页\n水处理设计手册四、常用的水处理设备1多介质过滤器1.1设备作用及处理效果1.1.1作用：去除水中的颗粒、悬浮物和胶体。1.1.2原理：当水流流过过滤介质的床层时，颗粒、悬浮物和胶体会附着在过滤介质的表面。(多介质过滤器的介质是石英砂、无烟煤、泡沫粒子、纤维球等多种滤料，功能是滤除悬浮物、机械杂质等，从而提高水的透明度、降低浊度等。)1.1.3对进水水质的要求：原水浊度≤50mg/L,最好小于10mg/L。1.1.4出水能达到的水质（过滤效果）：设计和操作合理的话，通常通过介质过滤器处理可以达到SDI15≤5。1.2设备选型及计算1.2.1过滤介质：最常用的是石英砂和无烟煤。（如采用多孔板则还需要级配卵石承托层，现在有很多采用集水器代替了卵石承托层以减小设备高度）1.2.2介质规格：石英砂颗粒有效直径0.35~0.5mm，无烟煤颗粒有效直径0.7~0.8mm。1.2.3介质高度：过滤介质的最小设计总床层深度0.8m，在双介质过滤器中，通常填充0.5m高的石英砂和0.4m高的无烟煤。1.2.4过滤器的型式及流速：1.2.4.1压力式过滤器1.2.4.1.1设计流速通常小于10~20m/h，反洗流速40~50m/h；对于高污染倾向的原水（如地表水、受污染的井水或废水），过滤流速必须小于10m/h（一般为5m/h）或采用两级介质过滤器；1.2.4.1.2当过滤器进出口间压差增加0.3~0.6bar时，先反洗然后正洗滤器以除去沉积物，反洗一般需要10分钟以上；大直径的滤器一般还需设置辅助气源擦洗。1.2.4.1.3罐体总高度（直径＞1m）=支架高+承托层高(如果有的话：直径16~32砾石100mm高或直接用于填充封头，8~16卵石100mm高，4~8卵石100mm高，2~4豆仔石或石英砂100mm高，0.8~2第13页/共61页\n水处理设计手册豆仔石或石英砂150mm高)+滤层高(直径0.35~0.5mm石英砂＋无烟煤的填充高度+无烟煤用水浸泡后膨胀高度)+反冲洗膨胀高度(通常是无烟煤用水浸泡后高度的35%--50%,具体可咨询供应商)+封头高度。如无砾石承托层一般按照直筒高度（不计封头和支架高）1500mm计算。1.2.4.1.4填料重量：石英砂容重（以1.8g/cm3）,无烟煤（0.9g/cm3）再根据1.7.1.3节各滤层高度及过滤器大小，辅以计算。1.2.4.2重力式过滤器1.2.4.2.1设计流速：靠重力压，流速较小，一般按照5~8m/h计算。1.2.4.2.2重力式过滤器最大水头损失一般采用2.5~3m，当压差增加1.4mH2O时，需要进行反洗。1.2.5设备选用：在以自来水为水源的预处理系统中，多采用压力式机械过滤器，机械过滤器分小型和大型两种。1.2.5.1小型机械过滤器：一般有两种材料制成，一种为钢制容器，工作压力0.6MPa；另一种为硬质工程塑料，工作压力0.2MPa左右；由直径3300mm~1000mm组成系列，处理水量1~8m/h，反冲洗只用压力水，一般不用空气擦洗。1.2.5.2大型机械过滤器：直径1000mm以上系列。大型过滤器为提高反冲洗效果，可在水洗之前或水洗同时用空气辅助擦洗。冲洗方法和冲洗强度见下表：附表：气水反洗方法冲洗强度（L/s.m2）冲洗方法气、水同时气洗水洗气水1．先用空气擦洗，在用水10~203~5低速反洗2．先用空气擦洗，在用水15~2510~15高速反洗3．先同时用空气和水低速4~58~162.5~4反洗，再用水低速反洗4．先同时用空气和水低速10~138~162.5~4第14页/共61页\n水处理设计手册反洗，再用水高速反洗注：上述各种冲洗方法的冲洗时间，气洗控制在2~5min；水单独冲洗的控制在2~4min。1.2.6设计水量：机械过滤器的设计产水量＝后续水处理装置要求的供水量＋过滤器的自耗水量（反洗水量）；设备台数应考虑设备检修的可能。1.2.7过滤器的自耗水量（反洗水量）计算：反洗流速*过滤器截面积*反洗时间*反洗次数或频度(如:20m/h*2m3*10分钟/60*1次/一天=6m3/天)1.2.8过滤器的水头损失计算：经验一般0.05-0.15mpa。1.3设备制造商：1.3.1无锡辅机锅炉厂1.3.2无锡红旗压力容器制造有限公司1.3.3无锡华庄锅炉有限公司第15页/共61页\n水处理设计手册2活性炭过滤器2.1设备作用及处理效果2.1.1作用：水通过活性碳滤层后，水中的有机物被吸附而降低了含量。在除去有机物的同时，亦可除去水中的氯、油脂、胶体硅和悬浮物质，从而延缓了对阴树脂的污染，延长了树脂的寿命。2.1.2原理：活性碳具有很大的比表面积和孔隙，对于有机物具有较强的吸附力。2.1.3对进水水质的要求：浊度最好小于5mg/L。2.1.4出水能达到的水质（过滤效果）：余氯＜0.1mg/L，COD＜2mg/L。2.2设备选型及计算2.2.1过滤介质：小鹅卵石、活性炭2.2.2介质规格：小鹅卵石φ4-8mm、活性炭φ0.8-1.2mm2.2.3介质高度：小鹅卵石300mm、活性炭1000-1600mm2.2.4过滤器的型式及流速：2.2.4.1压力式过滤器2.2.4.1.1设计流速通常比多介质过滤器偏小，一般取8-15m/h。如果针对余氯可以选较高的流速设计，如果针对有机物可以选较低的流速。2.2.4.1.2罐体总高度（直径＞1m）=支架高+承托层高(4-8mm小鹅卵石300mm)+活性炭填充高+反洗活性炭膨胀高(膨胀率一般为40%--50%)+封头高度。（罐体结构：滤管加滤帽）2.2.5过滤器的反洗：2.2.5.1.1电厂活性炭一般用在多介质过滤后面，进水浊度较低，短时间内压差不会增加。当压差出现增加时，因炭粒表面及炭层中积累的有机物较多，活性炭表面可能会有生物膜形成，而生物膜对后续设备尤其是反渗透会产生负面影响，所以说最好不用压差作为反洗条件。当进水水质浑浊度在5mg/L以下时，应4～5天反洗一次；反洗时间为8～10min。因气洗对活性炭磨损比较为严重，所以活性炭过滤器一般不采用气洗。2.2.5.1.2反洗强度一般取10L/m2.s。第16页/共61页\n水处理设计手册2.2.6设计水量：机械过滤器的设计产水量＝后续水处理装置要求的供水量＋过滤器的自耗水量（反洗水量）；设备台数应考虑设备检修的可能。2.2.7过滤器的自耗水量（反洗水量）计算：反洗流速*过滤器截面积*反洗时间*反洗次数或频度(如:20m/h*2m3*10分钟/60*1次/一天=6m3/天)2.2.8过滤器的水头损失计算：总水头损失≤0.5m。2.3设备制造商：2.3.1无锡辅机锅炉厂2.3.2无锡红旗压力容器制造有限公司2.3.3无锡华庄锅炉有限公司第17页/共61页\n水处理设计手册3脱气塔＆脱气膜3.1作用：3.1.1去除水中的二氧化碳（CO2）和氧（O2）减少对用水设备的腐蚀。3.1.2去除水中的二氧化碳（CO2）以减少阴离子交换柱的负荷，提高出水质量。3.1.3除去水中各种溶解气体使出水水质达到规定的指标，如含氧量、总溶解气体等指标。3.2分类3.2.1以脱除二氧化碳为主的是除二氧化碳器（二氧化碳膜）；3.2.2以脱除水中溶解氧的是除氧器（脱氧膜）；3.2.3以脱除水中各种溶解气体的是除气器（脱气膜）；3.2.4常用设备为鼓风填料式除二氧化碳器和真空除氧器。3.3鼓风填料式除二氧化碳器3.3.1作用减少游离CO2对锅炉除水系统，冷凝水系统和锅炉水汽系统的腐蚀减轻阴离子交换器的负荷，提高化学除盐工艺经济性和出水水质。3.3.2原理除碳器由配水装置，多面空心球、风机、储水箱组成。其原理是机械传质脱气过程。因为空气中的二氧化碳含量很少（约占大气总量的0.3‰），使水形成小水珠或在填料上使水形成薄膜，所以当鼓入除碳器的空气流和除碳水充分接触时，水中二氧化碳便会析出，被空气流带走。一般进水HCO3含量≥50mg/L时，设置除碳器，其出水CO2含量为＜5mg/L，一般设置在阳离子交换器或反渗透装置之后。3.3.3设备选型a)根据厂家样本选型确定进水中二氧化碳含量C：AC=44H+CO2（毫克/升）3BC=44H+0.268H（毫克/升）H：进水中碳酸盐碱度（毫克当量/升）CO2：进水中游离二氧化碳含量（毫克/升）第18页/共61页\n水处理设计手册当已知进水中二氧化碳含量和进水流量时，就可以根据厂家提供的样本选择合适的除碳器。b)工艺计算选型鼓风填卸料除碳器的计算主要是确定设备的尺寸、需要填料的数量和风机的风量及风压。计算所需原始资料：进水量（m3/h）,进水CO2含量(mg/L),出水中允许CO2含量(mg/L),进水最低温度(°C)第19页/共61页\n水处理设计手册第20页/共61页\n水处理设计手册目前用的塑料多面空心球填料，其阻力约为25×25×3mm瓷环的2/3左右，除碳器采用多孔管配水装置，其阻力也比落水管式分配板的小很多。除碳器总的阻力一般不会超过1Kpa.详细设计可见《给排水设计手册第4册》3.4真空除气器3.4.1作用真空除气器是在不提高水温的情况下去除水中的各种气体，可用于同时去除氧、二氧化碳及多种溶解气体的场合。通过真空除气器的水中残余二氧化碳可低于3毫克/升，残余氧可低于0.05毫克/升。3.4.2原理在沸腾状态下各种气体在水中的溶解量极少。降低水面气压使水处于沸腾状态（同时增大水气接触面），可以使水中大部分溶解气体自水面溢出，从而达到降低水中溶解气体的目的。3.4.3设备选型计算第21页/共61页\n水处理设计手册第22页/共61页\n水处理设计手册(3）总抽气量第23页/共61页\n水处理设计手册3.5设备制造商3.5.1濮阳德源机械制造有限公司3.5.2德安源环境科技发展有限公司3.5.3宜兴绿逸环保有限公司3.6脱气膜脱气膜与脱气塔作用一样，但作为新技术，它与其它传统工艺比较，脱气膜的优势在于：a)占地面积小(单位体积下有效接触面积是脱气塔的10倍)。b)操作成本低。c)溶气量控制十分精确。d)模块式安装，可以轻易扩展以处理更大的流量，或更精确的控制气流量。e)低压损，无须安装压力泵，经济实惠。3.6.1常见的应用：a)去除溶体中的氧气(<1ppb)b)去除溶体中的二氧化碳(<1ppm)c)去除溶体中的氮气3.6.2设备选型：不同品牌的脱气膜，设计流量均不同，可依据产品样本。3.6.3设备制造商a)杭州凯洁分离技术有限公司b)杭州浙大弘泉公司c)北京恩林水处理公司第24页/共61页\n水处理设计手册4精密过滤器4.1设备作用4.1.1精密过滤器，筒体外壳一般采用不锈钢材质制造，一般设置在压力容器之后，以去除浊度1度以上的细小微粒，来满足后续工序对进水的要求。有时也设置在整个水处理系统的末端，防止细小微粒（如破碎的树脂）进入成品水中。4.1.2精密过滤器又称作保安过滤器：一是防止上道过滤工序有漏泄，将部分微粒带入下道工序；另一是确保下道工序的进水要求。RO系统前及混床后常使用该设备。4.2原理及处理效果4.2.1采用新型聚丙烯为滤材，根据不同精度过滤孔径，截留不同粒径的微粒，从而达到过滤的目的。4.2.2滤材可分为线绕滤芯、熔喷滤芯、烧结滤管等，滤材不同，过滤孔径也各不相同，是介于砂滤与超滤之间的一种过滤，孔径一般在0.01-120μm范围，精密过滤器可去除水中的悬浮物、胶体物质等。4.3设备选型常用滤芯：聚丙烯线绕滤芯，PP熔喷滤芯4.3.1滤芯长度：5”-60”4.3.2外径(60～115mm)内径（28、30mm）4.3.3流量：过滤精度（μm）13510203050最大流量（L/min）9121830374244由于精密过滤器常用于RO系统前，机械过滤器后，常采用长40”、过滤精度5μm（1μm）外径65mm滤芯，过滤流量为1.0m3/h。过滤压差最高耐压：≤0.5MPa；最大压降：0.2MPa。最高工作温度：丙纶线：聚丙烯骨架≤70℃；不锈钢骨架≤90℃。脱脂棉线：不锈钢骨架≤120℃。4.4应用范围第25页/共61页\n水处理设计手册4.4.1电子、电力工业：纯水、气体、电渡液、印刷线版等等。4.4.2化工、石油化工：溶剂、涂料、磁浆、洗涤剂、液腊等等。4.4.3医药制药工业：医院用水、制药针剂、中服液等等。4.4.4食品工业：食品、饮料、饮用水、酒类等等。4.5设备制造商4.5.1无锡伊诺特石化机械设备有限公司4.5.2上海伟秀过滤设备有限公司4.5.3无锡市江大联盛公司第26页/共61页\n水处理设计手册5RO系统5.1设备作用及处理效果5.1.1作用：反渗透是目前最精密的液体膜分离技术，膜孔径很小，≤10×10–10（10A），它能截留所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过。可以从液体混合物（主要是水溶液）中除去0.0003-0.0012μm大小的溶质分子膜，即可去除水溶液中除氢离子、氢氧根离子外的其它无机离子及低分子有机物5.2原理：反渗透是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从某一含有各种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯水的物理分离过程。下面将详细介绍：5.2.1渗透：当把相同体积的溶剂和溶液（或把两种不同浓度的溶液）分置于半透膜两侧时，溶剂将自然地穿过半透膜向溶液（或从低浓度溶液向高浓度溶液）侧流动，这种自然现象叫做渗透（Osmosis）。当该过程达平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，与该液位高度差对应的压力成为渗透压（OsmosisPressure）。渗透压的大小决定于溶液的种类、浓度和温度，与半透膜的性质无关。5.2.2反渗透：亦称逆渗透，在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，水的流向就会逆转，此时盐水中的水将流向淡水侧，这种现象叫做反渗透(ReverseOsmosis，缩写为RO)。第27页/共61页\n水处理设计手册5.2.3举例说明两种含有不同盐类的水，用一张半渗透性的薄膜分开，就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止。然而，要完成这一过程需要很长时间，该过程达到平衡后膜两侧的压差称为渗透压力。但如果在含盐量高的水侧试加足够大的压力，可以使上述渗透停止，这时所施加的压力也为渗透压力。如果外加压力再增大，可以使渗透过程反方向进行，即含盐量高的溶液中水向含盐量低的溶液一侧渗透，而盐分剩下。因此，反渗透的除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施加比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压力到膜的另一侧，变成洁净的水，而杂质、盐分留下，从而达到除去水中杂质、盐分的目的。通过以上介绍可知，反渗透是一种在压力驱动下，借助半渗透的选择截流作用，将溶液中的溶质与溶液与溶剂分开的分离方法。RO技术为现有科技中最为有效的水处理方式之一，它几乎可去除所有杂质，能有效去除水中盐类（如钙、镁等硬度杂质）、重金属，化学残留物质去除率达95%—99%以上。除了水分子及少量溶于水中之微量对人体有益的离子能渗透，其余物质均被拦截去除。5.2.4反渗透膜反渗透设备使用的膜，一般称为半透膜（膜的性质）。按材料分主要有醋酸纤维(CA)膜和聚酰胺（PA）膜。按膜的形状可分为平板状、卷式、中空纤维状膜。现反渗透膜常用卷式膜。如下图：第28页/共61页\n水处理设计手册5.3反渗透膜对进水的要求指标指标醋酸纤维素膜芳香聚酰胺膜pH值4~63~10温度（°C）5~30℃1~40℃浊度（NTU）<1.0<1.0污泥密度指数（SDI）<3<3COD（mg/L）<1.0<1.0余氯（mg/L）<1.0<0.1铁含量（mg/L）给水中溶解氧>5mg/L时，Fe<0.05SiO2（mg/L）浓水中SiO2<100Ca，Sr，Ba硫酸盐离子积<0.8KSPLSIpHb-pHs为负值5.4反渗透技术应用范围5.4.1纯净水、蒸馏水等制备；5.4.2酒类制造；5.4.3医药、电子等行业用水的前期制备；5.4.4化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；5.4.5锅炉补给水除盐软水；5.4.6海水、苦咸水淡化；5.4.7造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。第29页/共61页\n水处理设计手册5.5设备制造商5.5.1反渗透膜厂商(1)美国GE(2)美国海德能(3)美国陶氏(4)日本东丽(5)韩国世韩5.5.2膜壳制造商(1)哈尔滨乐普实业发展中心(2)常州康普玻璃钢压力容器有限公司(3)无锡市瑞沃克玻璃钢有限公司5.6反渗透系统的设计5.6.1反渗透设备常用术语5.6.1.1淡水：又称渗透水，产水，是反渗透系统的净化水。5.6.1.2供水：又称给水，是进入反渗透膜系统的供给水源。5.6.1.3浓水：又称盐水，是反渗透系统的浓缩废液。5.6.1.4半透膜：允许溶液中溶剂透过而溶质（溶解固形物）却不能透过的膜。5.6.1.5产水量：膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。5.6.1.6膜元件：组成反渗透膜组件的单个反渗透膜滤元。5.6.1.7膜组件：含有一个或多个反渗透膜元件的压力容器。5.6.1.8段：膜组件的浓水流经下一组膜组件处理，流经几次膜组件即称为几段。5.6.1.9级：膜组件的产品水再经下一组膜组件处理，产品水经几次膜组件处理即称为几级。5.6.1.10水通量：单位时间内透过膜元件（组件）单位膜表面积的流量。5.6.1.11脱盐率：表示反渗透装置或膜元件对盐分（或特定分子）的脱除能力，第30页/共61页\n水处理设计手册计算公式如下。（1）按电导率计算：（2）按Cl-计算：5.6.1.12回收率：淡水与供水之比，以百分比表示。5.6.1.13浓差极化：反渗透装置在运行过程中，淡水透过后，膜界面层浓缩水中含盐量增大，和进水之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度现象，称为浓差极化。5.6.1.14污染指数(SDI)：指在一定压力和标准间隔时间内，一定体积的水样通过微孔滤膜（0.45μm）的阻塞率。5.6.1.15TDS：水中总溶解固体，单位为mg/L。5.6.1.16朗格尔饱和系数（LSI）：（1）由理论推导公式得出的一个指数，定性地预测水中碳酸钙沉淀或溶解的倾向性。（2）LSI=(pH)a–(pH)S（3）用(pH)S表示在水的使用温度下，当CaCO3和Ca(HCO3)2（4）之间反应达到平衡、CaCO3达到饱和状态时水的pH值，（5）(pH)a表示该温度下水的实际pH值。（6）当LSI=0，化学平衡，为稳定型水；（7）LSI>0，倾向结垢，为结垢型水；（8）LSI<0，倾向腐蚀，为腐蚀型水。5.6.2反渗透系统基本组成部分5.6.2.1原水供水单元：原水可能是自来水、地下水、水库水或其它水源，但一般反渗透系统都有一个储水槽。在系统设计时要考虑避免二次污染，防止沙土、灰尘等机械杂质污染和发酵、水藻等生物污染的发生。第31页/共61页\n水处理设计手册5.6.2.2预处理系统：针对原水的水质指标和水源特点，设置合理的预处理系统，保证经过预处理的水质能够达到反渗透系统对于COD、SDI、余氯和LSI等的要求。对于一定的原水，不同的预处理工艺和污染因子去除效果会影响到反渗透膜元件类型、数量和系统参数的选择。5.6.2.3高压泵系统：高压泵系统的压力（扬程）和流量的选择主要依据设计软件IMSdesign的模拟计算结果。为了保证系统的安全可靠，在实际选型时，可以在计算结果推荐选型的基础上提高10%扬程和流量规格。5.6.2.4RO膜单元：RO膜单元由压力容器、膜元件、管道和浓水阀门等组成，是反渗透系统的核心。5.6.2.5仪表和控制系统：为了装置能够安全可靠地运行、便于过程监控，一般要配备温度表、pH计、压力表、流量计、电导率表、氧化还原电位计等仪表。5.6.2.6产水储存单元：产水储槽（罐）主要考虑防止二次污染，容积和配置取决于后续工艺要求及用水量调节需要，在产水储存单元的设计中要考虑防止发生背压。5.6.2.7清洗单元：用于膜的化学清洗和消毒灭菌处理。5.6.3反渗透系统设计一般步骤5.6.3.1设计依据：原水水质和原水类型，产水的具体水质指标。5.6.3.2确定预处理工艺及其效果，主要是对于经过预处理之后水质指标的确认。5.6.3.3膜元件选型根据原水的含盐量，进水水质的情况和产水水质的要求，了解不同品牌的膜元件，选择适当的膜元件。5.6.3.4确定膜通量和系统回收率根据进水水质和处理水指要求的等级不同，决定RO膜元件的种类和单位面积的产水通量(gfd或L/m2h)和回收率。5.6.3.5膜元件计算当确定了设计产水通量J(gfd)和产水量Qp(gpd)值，所需理论膜元件数量Ne安以下方程计算。第32页/共61页\n水处理设计手册（1）Qp产水量(gpd)（2）J单位面积产水通量(gfd)（3）S膜元件面积(ft2)（4）f污染指数（5）Ne理论膜元件数以上为公式法，在设计时常采用经验法，反渗透系统进水为经过预处理后达到RO进水水质要求的水源时，8寸RO膜元件产水量约为1.0m3/h，若系统产水量为15m3/h，可估算系统需要15支膜元件。5.6.4排列和级数5.6.4.1浓水分段：第一段的浓水作为第二段的进水，这就是所谓“浓水分段”，对于一个给定的RO系统，浓缩段数取决于产水回收率和每只膜壳中的膜元件数。为了避免在膜表面形成过渡的浓差极化，每只膜元件的回收率不能超过18％。在苦咸水淡化RO系统设计中，通常在工程设计中采用9％左右的单个元件回收率。通常情况为保持较高的回收率，对膜元件进行2:1排列。这样由6芯组件构成的RO单元，有2根组件时并联回收率为60％，有3根组件时（2:1排列）回收率为75％。5.6.4.2二级设计：为了进一步降低产水盐度，一级RO产水要进行二级RO脱盐。这种配置叫做二级设计，或产水分段。通常一级RO系统脱盐率取保守值97％，二级RO系统脱盐率取99％。即可以通过粗算得知该系统需要使用二级系统。5.6.5RO软件深化设计通过以上几个步骤，初步计算出了该系统所需的膜元件、排列方式、和产水电导率等数值，为得到精确的数值，需根据不同厂家的设计软件来进行优化。我们现以海德能公司RO设计软件为例。5.6.5.1Analysis分析菜单设计一个RO系统，用户需要了解的最基本的信息是进水的特性和所需产水的量和水质。因此要在分析窗口新建一个进水水质记录，录入离子浓度、pH、温度及水源类型（井水、地表水等）等资料。第33页/共61页\n水处理设计手册图-1水质分析界面5.6.5.2NEW新建新建一个记录需要用户输入方案的名称和编号，进水类型、pH、温度、SDI、浊度、电导率、H2S和铁的浓度。用户然后输入每一种离子的浓度，在浓度值旁边的下拉菜单中选择正确的单位。5.6.5.3ROdesign反渗透设计（1）在RO设计窗口，依据前述的估算步骤，输入产水流量、回收率、膜类型、段数等系统特征参数，点击Runs（运行）程序以确定选定的参数是否能够满足特定的需求及设计局限。随后可以再次确定系统参数进行反复运算，直到完成优化设计。第34页/共61页\n水处理设计手册图-2系统参数输入界面（2）在本窗口填充期望回收率和产水流量以及需要相关膜元件类型。这些参数的选择会使程序给出首次估计系统情况，如段数、每只膜壳的元件数和膜壳数等，计算出系统通量、进流量和浓水流量，对话框左边清楚地输出了系统配制。第35页/共61页\n水处理设计手册图-3计算结果（3）然后可以改变系统参数以变化系统配制，可以将通量衰减和透盐率增加由默认值改成期望输入的值，RO膜元件的使用年限和进水pH值也可同样改变。进水类型、酸类型、酸的百分比浓度以及单位均可用点击滚动条上的箭头来选定。（4）级数的配制可按以下操作来改变。点击“Arrays,pass1”行之后对面的对话框，可增加或删除在第一级的段数。该按钮上的数字既是段数。然后点击按钮上的一个数字，就可改变具体的段数。在元件类型“Elementtype”区域点击可改变膜的类型，随后可在膜类型表中选择一种膜元件。输入期望的数值后按下Enter，便可改变元件“Elements/vessel”/膜壳和膜壳“Vessels”。在设计中要注意，如果在一段中选择了一种膜元件，后续段的其他膜元件也同样改为这种膜元件。第36页/共61页\n水处理设计手册5.6.5.4附加工艺选项（1）RO系统设计时往往会根据实际的用水条件，设计者要考虑其它的附加工艺或设备。产水背压，增压泵，浓水循环，产水脱盐，（产水混合）等，此不再详细介绍。图-4流程图5.6.5.5设计软件的其它功能（1）Treatment后处理（2）Caculation计算（3）PowerRequirements动力需求（4）Cost成本（5）此不再详细介绍5.7膜污染概述5.7.1反渗透系统膜的污染是不可避免的。系统的设计、运行和维护都决定污染第37页/共61页\n水处理设计手册程度。5.7.2各种原水中均含有一定浓度的悬浮物质、溶解物质和胶体物质。悬浮物主要是无机颗粒物、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）。在反渗透过程中，浓水侧溶液中悬浮颗粒和溶解性物质的浓度不断增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染。膜污染是膜使用中必然产生的现象，膜污染的结果是系统性能的劣化。5.7.3膜污染会导致RO系统清洗与维护费用增加；产品水水质明显变差(水可能要后处理）；膜寿命明显下降。第38页/共61页\n水处理设计手册6混床过滤器6.1设备作用及处理效果6.1.1作用：将反渗透产水中留存的离子进一步去除。原水经过反渗透系统预脱盐后，已将水中绝大部分的盐类离子去除，但是反渗透产水水质还不能达到用户需要的水质要求，还需要经过混床进行进一步除盐后才能达到要求。6.1.2原理：混床是将阴阳离子交换树脂按照一定的比例均匀混合放在一个交换器中，它可以看作是许多阴阳树脂交错排列的多级式复床，在与水接触时，阴阳树脂对于水中阴阳离子的吸附几乎是同步的，交换出来的H+和OH-很快化合成水，即将水中的盐除去。6.1.3进水水质：一般电导率在10μS/cm，二氧化硅在100μg/L。6.1.4出水水质：一般电导率在0.2μS/cm，二氧化硅在20μg/L6.1.5混床与复床的区别：混床的除盐效果比复床好，因为在混合床中，由于运行时阴树脂和阳树脂是混合均匀的，所以阳离子和阴离子的交换反应几乎是同时进行的，或者说水中阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，因此经阳树脂交换产生的H离子和阴树脂交换产生的OH离子都不会累积起来，而是马上互相中和生成水，这就是交换反应进行的非常彻底，出水水质很不错。6.2设备选型及计算6.2.1流量及流速设定：根据系统要求可知，产水量为15m3/h，预设通过混床水的流量为16m3/h，预设定流速为40m/h。由此2个数据可知通过混床的有效面积为0.4m2。6.2.2树脂选择：此系统阴离子树脂选用DOWEX-550A(OH),全交换容量为1.1eq/L,含水量55-65%，膨胀率（CL-OH）20%，湿真密度1.08g/ml，最小装填深度450mm。阳离子树脂选用DOWEX-G26(H),全交换容量为2.0eq/L,含水量45-52%，膨胀率（Na-H）7%，湿真密度1.22g/ml，最小装填深度450mm。6.2.3树脂量计算：根据屈工提供RO产水水质可知总阳离子量为0.2meq/L,总阴离子量为0.2meq/L。树脂再生率50%,混床产水总阳离子量为0.03meq/L,总阴离子量为0.03meq/L，预按装填树脂量阳离子树脂450mm,阴离子树脂900mm，混床内径0.7米计算，需装填阴离子树脂346L，阳离子树脂173L。第39页/共61页\n水处理设计手册按阳离子173L计算：173L*2.0eq/L/(0.2-0.03meq/L)*50%可知净通水量为1017m3。按15m3/h水量可知1017m3/15m3/h=67.8h。可知再生周期为67.8h。6.2.4树脂量修正：按修正后的树脂装填量阴离子树脂400L，阳离子树脂200L计算可知阳离子树脂装填高度为520mm,阴离子树脂装填高度为1040mm。阴离子膨胀后的高度为1040mm*1.2=1248mm，阳离子膨胀后高度为520mm*1.07=556mm。混床净总高度为（1248mm+556mm）*1.15=2075mm。6.2.5按修正后的树脂装填量，阳离子树脂200L计算可知200L*2.0eq/L/(0.2-0.03meq/L)*50%可知净通水量为1176.5m3。按15m3/h水量可知1176.5m3/15m3/h=78.4h。可知再生周期为78.4h。6.2.6设备的总体高度：混床净总高度为（1248mm+556mm）*1.15=2075mm+封头高度+支腿高度。6.3混床的再生6.3.1酸液的配置：再生液的浓度为4%~5%（常用5%）。阳树脂与再生液的体积比为1：2.5~1：3（常用1：3）。纯盐酸（理论浓度100%）=5%*阳树脂体积*3。浓盐酸=纯盐酸/浓盐酸浓度（一般市售浓度为33%左右）浓盐酸买回来后直接倒入酸桶即可，无需再稀释。6.3.2碱液的配置：再生液的浓度为4%~5%（常用5%）。。阴树脂与再生液的体积比为1：2.5~1：3（常用1：3）。纯碱（市售浓度为98%以上，认为是100%）=5%*阴树脂体积*3浓碱=纯碱/浓碱浓度（一般配置到33%左右，和浓盐酸浓度一样。）配置浓碱时所需纯碱的千克数近似认为是前面计算出来的纯碱体积数，例如需要30L则倒入30公斤即可，加清水的量=所需的浓碱总量-加入的纯碱量。6.3.3再生液的流量调节：经理论计算，所有再生液要求在50~60min（为方便计算常用60min）内全部进到混床内（与混床大小及树脂多少无关）。进入射流器前需要调节浓盐酸（碱）和清水的流量。浓盐酸（碱）流量=浓盐酸（碱）/60min清水流量=（再生液总量-浓盐酸（碱））/60min。有上述可知，阴树脂280L，阳树脂140L，33%浓盐酸，分析纯片碱。解：纯盐酸=5%*200L*3=45L纯碱=5%*400L*3=90L浓盐酸=45L/33%=150L浓碱=90L/33%=300L浓酸流量150L/H浓碱流量300L/H清水流量750L/H清水流量1500L/H第40页/共61页\n水处理设计手册6.3.4MB混床的水头损失计算：经验一般0.05-0.15mpa。6.4混床设计软件示例混床设计项目日设计人程序设计期出力15m3/h阳树脂层高495mm滤速40m/h阳树脂总体积0.4m3运行数量1台阴树脂层高990mm备用数量1台阴树脂总体积0.8m3直径0.7m进水管道流速2m/S实际滤速39m进出水门52mm单罐截面积0.39m2反洗流速12m/h进碱液流速4m/h反洗管道流速2m/S进碱液管道流速1.5m/S反洗进出门29mm进碱门20mm正洗流速15m/h进酸液流速4m/h正洗管道流速1.36m/S进酸液管道流速1.5m/S正洗排水门40mm进酸门20mm顶部排气门18mm阴离子交换树脂清洗流速15m/h空气比耗2.3Nm3/m2.min阳离子交换树脂清洗流速10m/h管道表压1.5Bar中排管道流速2m/h管道空气流速15m/S中排门42mm空气门23mm再生计算满足同时再生个数1个阳树脂工作交换容量2000克当量/立方米阴树脂工作交换容量1100克当量/立方米再生剂比耗HCl80克/克当量再生剂比耗NaOH120克/克当量再生一次总耗药量100%32公斤再生一次总耗药量100%52.8公斤再生一次总耗药量30%107公斤再生一次总耗药量30%176公斤再生一次总耗药量5%640公斤再生一次总耗药量5%1056公斤30%体积0.09m330%体积0.13m35%体积0.63m35%体积1.01m3HCl计量箱116LNaOH计量箱167L再生时间60min再生时间60min自用水泵满足同时再生个数2个反洗泵流量5m3/h反洗泵压力3.5Bar第41页/共61页\n水处理设计手册反洗泵运行数量2个空气罐满足同时再生个数1个空气罐1.00m3运行周期交换器的进水质量0.20毫克当量/升周期11.7天水射器满足同时再生个数2个吸液口流速2.50m/S吸液流量1m3/h进水口流速2.00m/S进水流量1m3/h混合液出口流速2.50m/S混合液流量2m3/h吸液口12.00mm进水口14.00mm混合液出口17.00mm注：红色为输入区！6.5设备制造商：6.5.1无锡辅机锅炉厂6.5.2无锡红旗压力容器制造有限公司6.5.3无锡华庄锅炉有限公司第42页/共61页\n水处理设计手册7抛光混床（精混床）7.1作用：为获得电子、医药或其他行业用电导率0.055μS/cm（电阻率18.2MΩ•cm）的理论纯水，在普通混床或EDI净水设备后，通常还装设抛光混床进行最终的精处理。这种抛光混床用树脂是相对密度很接近的阴树脂和阳树脂的混合物，由于无法将这种树脂的阴、阳树脂分离，不能用酸碱将它们分别再生，所以这种抛光树脂失效后，弃之不用。7.2特点抛光混床中所装填的树脂为超纯水级均粒树脂，是专门为半导体、高性能显示器和微电子行业对超纯水的严格要求而设计生产的，超纯水级均粒树脂具有如下显著的特点：7.2.1极高的再生转型率；7.2.2超纯水出水最低的离子和金属残留特性；7.2.3最低的TOC溶出物；7.2.4超纯水混床树脂仅需4倍床层体积的冲洗便能使出水达到18.2MΩ•cm；7.2.5树脂颗粒无裂纹率>95%；7.2.6高度耐磨性，防止使用过程中出现破碎；7.2.7卓越的机械完整性。7.2.8由于抛光树脂为阴阳树脂混合在一起，因其密度十分接近，无法分离。故抛光树脂不可再生。7.3抛光混床设计流速：40-60m/h7.4管材材质：抛光混床入口前用PVC，出口以后用PVDF。7.5抛光树脂品牌：美国罗门哈斯，德国拜耳，美国陶氏第43页/共61页\n水处理设计手册8UV设备8.1作用：8.1.1消毒杀菌去除微生物8.1.2TOC降解8.1.3臭氧分解8.1.4氯和氯胺的分解8.2紫外线杀菌器工作原理8.3设备制造商第44页/共61页\n水处理设计手册8.3.1海诺威8.3.2Aqufine8.3.3飞利浦8.3.4沛德水处理设备有限公司第45页/共61页\n水处理设计手册9超滤9.1超滤原理9.1.1超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，以大分子与小分子分离为目的。9.1.2超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。9.2超滤膜的分类9.2.1对超滤膜的分类，主要分为卷式，板框式，管式和中空纤维式。其中，中空纤维式国内应用最为广泛的一种，其典型特点为没有膜的支撑物，是靠纤维管的本身强度来承受工作压压力的。9.2.2又根据膜的致密层是在中空纤维的内表面或者外表面，双分为内压式和外压式。现在应用的大部分为外压式，主要优点为单位容积内装填的有有效膜面积大、且占地面积小、易清洗。见下图：第46页/共61页\n水处理设计手册9.2.3内压式过滤是指原水从中空膜丝内侧经滤膜管壁过滤，形成透过液，从中空膜丝外侧流出。见下图由于内压式在表面积、污堵、耐压强度等多方面的劣势，实际很少采用。9.3超滤膜的制造材料中空纤维超滤膜作为一种广泛使用的家用净水处理滤材，其主要生产原材料有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等高分子材料。由于材料的不同，生产的中空纤维膜性质各异。PVDF作为一种结晶型的高聚合物，以耐腐蚀性能优良，机械强度和物理性能良好，卫生安全性能符合美国NSF的标准要求，耐辐射等优势成为首选膜材料。9.4超滤品牌9.4.1国际品牌：Zenon、西门子、旭化成、KOCH、NORIT、海德能、欧美等9.4.2国内品牌：膜天膜、立升第47页/共61页\n水处理设计手册10其它辅助设备除了以上的水处理设备外，还有一些常用的辅助设备如下：¾水箱¾水泵¾计量泵¾药品输送泵¾鼓风机¾换热器¾混合器¾真空泵¾空压机¾……第48页/共61页\n水处理设计手册五、常用仪表1常用仪表的类型除了在第一节基本概念中提到的测量仪表外，还有液位仪表、流量仪表、温度仪表、压力仪表、PH计、余氯分析仪、颗粒测试仪、二氧化硅测试仪、溶解氧分析仪等。每种仪表根据测量的方法和原理不同又可分为不同的类型，下面以液位仪为例进行说明：液位仪：测量液体表面位置的或深度的仪表，可以分为开关式和模拟量式两大类：电缆浮球液位开关连杆浮球液位开关开关式液位计光电浮球液位开关磁性浮子式液位开关液位计压力式液位传送器浮球连续式液位传送器模拟量式液位计磁致伸缩式液位传送器超音波液位计1.1电缆浮球液位开关（上海凡宜科技电子有限公司）动作原理：FAC,FAP,FAR系列浮球液位开关是利用微动开关做接点输出。当水平面与上扬线角度超过28°时，浮球液位开关内部的钢珠会滚动压到微动开关或脱离微动开关，使液位开关ON或OFF的接点信号输出。FAS系列浮球液位开关是利用水银开关做接点输出，当液位上升接触浮球时，浮球以重锤为中心随水位上升做角度变化。当水平面与上扬线角度超过10°时，液位开关便会有ON或OFF的接点信号输出。特点：ò使用微动开关做接点输出，接点容量10A／250VAC可直接起动电机设备。ò欧规(HAR)橡胶电缆，耐候性佳、使用寿命长。ò构造简单、不需保养、污水净水皆可使用。ò电缆线任何长度皆可订制第49页/共61页\n水处理设计手册1.2连杆浮球液位开关动作原理:在密闭的金属或塑料管内，设置一点或多点的磁簧开关，然后将管子贯穿一个或多个，中空而内部装有环型磁铁的浮球，并利用固定环，控制浮球与磁簧开关在相关位置上，使浮球在一定范围内上下浮动。利用浮球内的磁铁去吸引磁簧开关的接点，产生开与关的动作。特点：ò有PP、PVDF材质可适用于强酸碱场所；SUS304/316金属材质适用于高温高压桶槽。ò接线盒规格最齐全，有塑料、铝合金、不锈钢防爆型，防护等级IP-65以上。ò接点容量50W/250VACSPST或30W/200VDCSPDT。ò接续法兰有JIS、DIN、ANSI规格；牙口有NPT、PF、BSP等规格。ò有ABS、GL、CR国际船籍认证及Ex防爆认证。ò可做多点控制、安装容易、节省成本。ò特殊规格亦可配合客户需求订制。第50页/共61页\n水处理设计手册1.3光电浮球液位开关动作原理：塑料与空气之折射率，差异很大，故红外线在塑料与空气之接口，容易发生全反射，而塑料与大多数液体之折射率相当接近，几乎全部光线都穿透塑料。光电式液位开关即是利用其在不同介质中之全反射与穿透现象，作为液位警报之判断依据。当光电式液位开关之塑料半球离开液面时，产生全反射现象，反之，浸入液体时，则大部分红外线穿透塑料半球进入液体。光电式液位开关内设有红外线发射器与接收器，可以侦测及判定红外线在塑料半球面之全反射或穿透状态，并驱动警报输出电路。特点：ò开集式NPN/PNP输出可驱动继电器或PLC。ò外壳材质为PC、POLYSULFONE、SUS304可耐酸碱，适用于油、废水、水性溶液、酒类、酒精...等。ò具电源极性与过电流保护。òLED指示警报状态，灯亮表示输出动作(输出晶体管导通)。第51页/共61页\n水处理设计手册1.4磁性浮子式液位计动作原理在密闭的金属或塑料管内，设置一点或多点的磁簧开关，然后将管子贯穿一个或多个，中空而内部装有环型磁铁的浮球，并利用固定环，控制浮球与磁簧开关在相关位置上，使浮球在一定范围内上下浮动。利用浮球内的磁铁去吸引磁簧开关的接点，产生开与关的动作。特点：ò有PP、PVDF材质可适用于强酸碱场所；SUS304/316金属材质适用于高温高压桶槽。ò接线盒规格最齐全，有塑料、铝合金、不锈钢防爆型，防护等级IP-65以上。ò接点容量50W/250VACSPST或30W/200VDCSPDT。ò接续法兰有JIS、DIN、ANSI规格；牙口有NPT、PF、BSP等规格。ò有ABS、GL、CR国际船籍认证及Ex防爆认证。ò可做多点控制、安装容易、节省成本。ò特殊规格亦可配合客户需求订制第52页/共61页\n水处理设计手册1.5压力式液位传送器动作原理:压力式液位传送器是由压电半导体所构成的电桥。当压力施加在隔膜经硅油再传到半导体电桥上，使电桥＋、－两端电压产生不平衡，不平衡电位经由放大器放大之后，再转变成4～20mA的电流信号，此信号与4～20mA指示器串联，即可显示出实际液位。特点ò传感器SUS316隔膜。ò接液材质，SUS304/316适用于一般场所及弱酸碱的化学环境。ò粘性、有结晶或含杂质之流动性液体亦可使用。ò操作温度-10~80℃，EC200可达200℃。ò侦测压力范围0.1Bar~400Bar单压。ò线性精确度±0.3%FS；4~20mA二线式输出。òZERO及SPAN可调范围为±6%FS。ò供应电源13~36VDC皆可。ò有多种规格可供选择，特殊规格亦可订制。ò接续方式有牙口型PT、PF、NPT、BSP；法兰型JIS、DIN、ANSI等国际规格。第53页/共61页\n水处理设计手册1.6浮球连续式液位传送器动作原理:浮球连续式液位指示计是利用浮球内磁铁随液位变化，来改变连杆内的电阻与磁簧开关所组成的分压电路，磁簧开关的间隙愈小，精度愈高。分压信号可经过转换器转变成0/4～20mA或其它不同之标准信号。指示计可配合其它表头作远距离指示，是一种原理简单，可靠性极佳的液位指示计。特点ò具外壳保护之磁簧模块设计，可避免运送安装或使用时受损。ò使用环境不受温度、压力变动影响。ò线路设计稳定可靠第54页/共61页\n水处理设计手册1.7磁致伸缩式液位传送器动作原理：磁致伸缩液位计是利用磁致伸缩原理所开发的测位产品，其输出信号为绝对数值，所以即使电源中断重接也不会对数据接收构成问题，更无须重新调整零位。而且传感组件都是非接触的，所以感测过程不断重复在一定范围内，也不会对传感器造成任何磨损而影响量测精度。特点ò测量反应速度快ò稳定性及可靠性高ò多种输出方式可供选择ò安装方便、不需定期校正和维护ò高分辨率、高精度ò结构精巧、环境适应性强、防污、防尘、耐高压ò结构精巧、非接触性量测，无磨损ò外壳防护等级IP66(IEC60529)1.8超音波液位计动作原理：音波探测器能发射一束强烈音波脉冲，当此音波到达物料表面时会有反射波传回感测头，此反射波经由感测头转换成电气信号，然后被送到超音波第55页/共61页\n水处理设计手册控制器，由控制器计算音波反射传递时间，再转换成料位或距离。特点ò非接触式，不受物料特性(压力、粘度、比重、酸碱)等影响。ò规格最齐全，有6M,10M,15M,20M,50M可供选择。ò量测精确度±0.25%，分辨率2mm。ò输出方式有2线、3线及探测头与指示器分开方式。ò声束角小、盲点距离短，最适用在小型桶槽或设备。ò输出方式有RS232,485；4~20mA或20~4mA或继电器等。ò供应电源110/220VAC或DC24V。ò可适用于粉体或液体。ò具失效保护功能可确保回波信号不致漏失。ò使用温度-20~60℃，防护等级为IP-65。2仪表厂商简介2.1Endress+Hauser（恩德斯+豪斯，简称E+H公司）2.1.1E+H公司是一家专业生产及销售工业自动化仪表的跨国集团公司，其产品覆盖了物位、压力、流量、分析、温度、系统及罐区、记录仪及通讯等工业测量仪表，是世界范围内自动化领域的领导者之一。2.1.2E+H公司创建于1953年，总部位于瑞士，在世界各地有40多个分支机构，第56页/共61页\n水处理设计手册有超过5,800名员工在进行研究、开发、生产、销售和维护工作。在德国、瑞士、法国、美国、日本等世界工业国成立了规模庞大的生产中心，其严格的品质管理和完整的质保体系均已达到ISO9001国际标准。2.1.3联系市场是开发高质量、高可靠性仪表的重要因素之一、40多年来，E＋H公司通过紧密联系市场，不断开发适销对路产品，受益匪浅，并已成为全方位的供应商。2.1.4其产品包括¾Flowmeasurement流量测量仪表¾Levelmeasurement物位测量仪表¾Pressuremeasurement压力测量仪表¾Temperaturemeasurement温度测量仪表¾Analyticalmeasurement/EnvironmentprotectionMonitoring水分析测量仪表/环保监测仪表¾Systemcomponents/recorder系统组件和记录仪¾Fieldbusandsolution总线产品和控制器¾Tankgauging/Inventorycontrol罐区管理系统和储运系统2.2GeorgeFischerSignet乔治费歇尔（+GF+）2.2.1+GF+是全球知名的高质量工业塑料管路系统、管路配件和工业自控产品品牌。公司至今有200多年的历史，在液体及气体输送、控制方面享誉全世界。2.2.2+GF+集团成立于1802年，总部位于瑞士的夏夫豪森市。+GF+管路系统集团是世界领先的高质量塑料管路系统制造商。（+GF+）管路系统集团为输送水、气体和其他液体而开发和制造客户特定的塑料管路系统和高质量的部件。这些产品被广泛应用于工业、燃气和水输送以及民用建筑。2.2.3产品有+GF+Signet各种流量、PH/ORP、电导、温度、压力及超声波液位计。+GF+各种材质电动/气动球阀、碟阀、气动隔膜阀、电磁阀等。+GF+PVC-U、PVC-C、PVDF、ABS、PE、PB、PP-H等各种材质高质量塑料管路系统。第57页/共61页\n水处理设计手册六、设计实例1设定水质条件1.1设定某纯水系统产水水量15m3/h；1.2设定原水水质条件表：原水基本数据序ANALYSISITEMS（分析表）CITYWATER号英文中文单位AVERAGE平均值MAXIMUM最大值1pHPH值7.878.24TDS（total水中总溶解2dissolvedmg/l144163性固体solids）3Conductivity电导率mS/cm(20℃)2894044Turbidity浊度NTU0.20.5Total5总碱度mgCaCO3/l108115AlkalinityTotal6总硬度mgCaCO3/l129156Hardness7SDI淤积指数―――8Temperature温度℃―388689CamgCa/l354010MgmgMg/l101311FemgFe/l<0.05<0.0512MnmgMn/l<0.05<0.0513Bamg/l0.10.214Srmg/l――15NamgNa/l―-2016KmgK/l―-1.617NH4mgNH4/l<0.02<0.022-18SO4mgSO4/l2329.8-19ClmgCl/l5.910.6-20NO3mgNO3/l0.540.76-21HCO3mgCaCO3/l―-115-22FmgF/l<0.1<0.13-23PO4mgPO4/l――24SiO2mgSiO2/l2.582.6225BmgB/l――Free26游离氯mg/l>0.050.4chlorine27C.O.D.化学耗氧量mgO2/l1.23328TOC总有机碳mgC/l1.592.73第58页/共61页\n水处理设计手册29THM(total)重矿物总量mg/l4.629.630Bacteria细菌cfu/ml1<10031TC锝mgCaCO3/l―-20232TA钽mgCaCO3/l―-2081.3设定产水水质表：序ITEMWATERQUALITYMETHODOFINSPECTION（测定方法）号1ResistivityasmeasuredwithFoxboromodel873RS≧18.22[MΩ･cmat25℃]monitororequivalent3ParticlesasdeterminedbyParticlecounter≦2004≧0.1μm[pcs./l]PMSUltraDI50orequivalent5TOC(*1)[ppbasasdeterminedbyTotalorganiccarbon≦106C]analyzerA-1000XPorequivalent7TotalSiO2asdeterminedbyAtomicAbsorption≦18[ppbasSiO2]Spectrophotometer(A.A.S.)9DissolvedSiO2asdeterminedbySiO2monitor≦0.110[ppbasSiO2]HORIBASLIA-2000orequivalent11asdeterminedbymembranefilterafterBacteria(*2)[cfu/l]≦0/0/11272Hrsincubatedat30℃13DissolvedoxygenasdeterminedbyOxygenanalyzer≦10014(*1)[ppbasO2]Orbisphere3600orequivalent15Na[ppb]≦0.005asdeterminedbyICP-MS16K[ppb]≦0.005asdeterminedbyA.A.S.17Ca[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS18Mg[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS19Cl[ppb]≦0.01asdeterminedbyIonChromatograph20NO3[ppb]≦0.01asdeterminedbyIonChromatograph21PO4[ppb]≦0.01asdeterminedbyIonChromatograph22Br[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS23Cr[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS24Zn[ppb]≦0.01asdeterminedbyA.A.S.25Fe[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS26Ni[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS27Mn[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS28Ti[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS29Cu[ppb]≦0.01asdeterminedbyICP-MS30SO4[ppb]≦0.01asdeterminedbyIonChromatograph31NH4[ppb]≦0.02asdeterminedbyIonChromatograph32F[ppb]≦0.01asdeterminedbyIonChromatograph2设计水处理工艺流程第59页/共61页\n水处理设计手册根据设定的水质参数，结合前面的基本概念、水处理设备的功能等知识，初步拟定水处理工艺流程；然后通过一系列的设计计算、范围选定、经验数据、厂商资料及设计软件应用计算，确定最合理最优化的工艺系统流程。3确定本系统的水量平衡图3.1有了工艺流程图，进一步推算整个系统的水量平衡图，从而确定每台设备的具体容量，为进一步设备选型提供容量参数。第60页/共61页\n水处理设计手册3.2经过计算的工艺流程水量平衡图第61页/共61页