一、項目概況
本項目原水自來水。設(shè)計通過石英砂過濾器+活性炭過濾器+樹脂軟化過濾器+精密過濾+反滲透+純水水箱，使出水達(dá)到純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的產(chǎn)水量為3T/H。
二、設(shè)計原則
1、工藝流程具有合理性、先進(jìn)性和可靠性；
2、工程投資省、工期短、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、操作管理方便；
3、工藝效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，處理過程沒有二次污染的產(chǎn)生；
4、設(shè)備布置緊湊合理，充分節(jié)約占地面積。
三、進(jìn)出水水質(zhì)及設(shè)計范圍
1、貴公司提供的原水為經(jīng)過簡單前處理的自來水，水質(zhì)資料不詳細(xì)。參考同類水質(zhì)，水中主要的污染物為重金屬Cu（以金屬氫氧化物、絡(luò)合物和Cu2+的形式存在）、銅，鋅，氟化物，鉬少量有機(jī)物、微生物、懸浮固體、膠體物質(zhì)以及其他污染成分。
處理后的純水量為3T/H，出水電導(dǎo)率維持在1.8—2.8PPM，水質(zhì)達(dá)到純水標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足工業(yè)用水的要求。
2、系統(tǒng)運(yùn)行及供水方式：20小時連續(xù)運(yùn)行。
3、設(shè)計范圍：
水處理工程的總體設(shè)計，包括工藝流程設(shè)計、設(shè)備選型和配置等。
本方案提供預(yù)處理系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)兩部分。不含廠房土建、照明等有關(guān)的工作，不含現(xiàn)場安裝時設(shè)備就位、用水、用電和其它相關(guān)費(fèi)用。
4、安裝范圍：
回用水處理設(shè)施，即從原水進(jìn)原水箱到回用水出口的所用設(shè)備、管道、閥門和儀表。
四、工藝流程的選擇
根據(jù)原水的水質(zhì)情況以及水處理目標(biāo)，選擇如下的工藝流程：
原水泵－一級多介質(zhì)過濾器-－-二級活性炭過濾器-－-三級陽樹脂軟化過濾器-—-精密過濾器－高壓增壓泵-—－反滲透系統(tǒng)-－-反滲透水箱-設(shè)計進(jìn)水量為7T/H，精密過濾器產(chǎn)水量為6T/H，反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水量為3T/H。
五、工藝流程圖及說明
1、工藝流程圖
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2、工藝流程說明
本工藝流程包括二大部分，即反滲透系統(tǒng)，預(yù)處理部分。
（1）原水預(yù)處理部分
反滲透系統(tǒng)對原水的預(yù)處理有特殊的要求。由于原水為經(jīng)過前處理的工業(yè)廢水，其成分比較復(fù)雜，水中含有少量重金屬離子Cu2+、懸浮固體、膠體物質(zhì)以及少量有機(jī)物質(zhì)等，同時由于有機(jī)物的存在不可避免地會滋長微生物，這些物質(zhì)會對反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生較大的危害。
為了保證反滲透系統(tǒng)的水回收率、透過水質(zhì)量、透過水流量的穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用的最低化、膜使用壽命的最佳化等，必須對原水進(jìn)行完善的預(yù)處理。預(yù)處理的具體目標(biāo)為：
防止膜表面發(fā)生污染，即必須盡量去除懸浮固體、微生物、膠體物質(zhì)及有機(jī)物，從而防止這些物質(zhì)在膜表面沉積或污堵在膜元件水流通道；防止膜表面發(fā)生結(jié)垢，即必須盡量抑制難溶鹽、重金屬氫氧化物如Cu(OH)2等化合物在膜表面的沉積；防止膜承受物理和化學(xué)損傷，即必須盡量避免高溫、極端的酸性水和堿性水、氧化劑等對膜的影響。
預(yù)處理出水水質(zhì)滿足反滲透系統(tǒng)如下的進(jìn)水要求：
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污泥密度指數(shù)（SDI） |
余氯 |
濁度 |
濃水朗格利爾指數(shù)（LSI） |
水溫范圍 |
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≤5 |
<0.1ppm |
<1.0NTU |
<0 |
5~35℃ |
1） 原水箱
原水箱的設(shè)置是為了調(diào)節(jié)原水的水量和均衡水質(zhì)，設(shè)計采用1臺容積為10m3，PE材質(zhì)的水箱作為原水箱。
在原水箱設(shè)置一套pH調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)整原水的pH值充分促進(jìn)水體中的重金屬離子生成重金屬難溶鹽；同時配置一套混凝裝置，通過投加混凝劑和助凝劑，促進(jìn)原水中的金屬沉淀、膠體物質(zhì)和懸浮顆粒的凝聚和絮凝，從而將其充分的沉降和去除；另外在原水箱設(shè)置一套加氯裝置，定時投加NaClO溶液以殺滅微生物，并利用氯化物的持續(xù)殺菌作用防止預(yù)處理過程中微生物再次滋生。
2） 原水泵
原水泵為預(yù)處理系統(tǒng)提供穩(wěn)定、均衡的流量和適宜的壓力。采用2臺型號為CDLF4-30的南方泵（一用），其流量為4m3/h，揚(yáng)程為32m。
3） 多介質(zhì)過濾器
一級多介質(zhì)過濾器主要是利用石英砂和無煙煤來降低水中濁度，截留除去水中的懸浮物、有機(jī)物、膠體顆粒以及部分金屬離子。采用一臺直徑為320mm的立式機(jī)械過濾器，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)石英砂多層過濾的工藝，上層使用1.0～2.0mm砂粒，中層使用2.0～4.0mm砂粒，下層使用4.0～8.0mm的砂粒，正常工作情況下，過流量為4T/h，過濾流速為8m/h。
4） 活性炭過濾器
1、吸附過濾效果好、占地面積小。
2、使用、管理簡便，運(yùn)行費(fèi)用低。
3、濾料壽命長。
常用的活性炭為粒狀，粒度為0.4～2.4mm之間，形狀有圓柱型、球型、無定形炭、空心球型、空心柱型等。比表面為500～1500m2/g炭，細(xì)孔總?cè)莘e為0.6～1.18m3/g炭?？筛鶕?jù)用途和水質(zhì)情況的不同加以選用。
活性炭過濾器按炭床形式可分為固定床、膨脹床和移動床三組。目前，廣泛使用的是固定床過濾器。過濾器外殼一般采用不銹鋼及內(nèi)襯防腐材料的炭鋼。
活性碳過濾器內(nèi)裝8-10目顆粒狀活性碳，一般石化行業(yè)中用于雙脫裝置、水處理車間等?；钚蕴加忻嘿|(zhì)碳、果殼碳或椰殼碳。它主要去除流體中的有機(jī)物、膠體化合物和硫化物、余氯等雜質(zhì)，屬于吸附過濾方式。
活性碳吸附飽和后無法通過反沖洗再生，必須及時更換。
我公司在石油、化工、水處理等行業(yè)均有比較成熟的實例。
5） 陽樹脂軟化過濾器
離子交換樹脂常用于原水處理的有鈉型陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，全名稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱構(gòu)成。根據(jù)樹脂的酸堿性分，屬酸性的在名稱前加“陽”，強(qiáng)酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹脂使用，就叫做“鈉型陽離子交換樹脂”。屬堿性的在名稱前加“陰”。
離子交換樹脂的基本類型
1、 強(qiáng)酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強(qiáng)酸性。樹脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3－，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽離子。這兩個反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強(qiáng)酸性樹脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間后，要進(jìn)行再生處理，即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行，使樹脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來的組成。
2、 弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO－(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能與溶液中的其他陽離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹脂較易再生)。
3、 強(qiáng)堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能在水中離解出OH－而呈強(qiáng)堿性。這種樹脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。它用強(qiáng)堿(如NaOH)進(jìn)行再生。
4、 弱堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。
離子交換樹脂的離子交換容量
離子交換樹脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g(干)或 meq/mL(濕)；當(dāng)離子為一價時，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)(對二價或多價離子，前者為后者乘離子價數(shù))。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和 “再生交換容量”等三種表示方式。
１、總交換容量，表示每單位數(shù)量(重量或體積)樹脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。
２、工作交換容量，表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。
３、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量,表明樹脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。
通常，再生交換容量為總交換容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交換容量為再生交換容量的30～90%(對再生樹脂而言)，后一比率亦稱為樹脂的利用率。
在實際使用中，離子交換樹脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹脂結(jié)構(gòu)不同而異?，F(xiàn)仍未能分別進(jìn)行計算，在具體設(shè)計中，需憑經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并在實際運(yùn)行時復(fù)核之。
離子樹脂交換容量的測定一般以無機(jī)離子進(jìn)行。這些離子尺寸較小，能自由擴(kuò)散到樹脂體內(nèi)，與它內(nèi)部的全部交換基團(tuán)起反應(yīng)。而在實際應(yīng)用時，溶液中常含有高分子有機(jī)物，它們的尺寸較大，難以進(jìn)入樹脂的顯微孔中，因而實際的交換容量會低于用無機(jī)離子測出的數(shù)值。這種情況與樹脂的類型、孔的結(jié)構(gòu)尺寸及所處理的物質(zhì)有關(guān)。
預(yù)處理的目的
石英沙過濾器，活性碳過濾器，陽樹脂軟化過濾器，精密過濾器組合稱為預(yù)處理，其主要目的是除去（或吸附）微生物，膠體，異色異味，泥沙，二價鐵，三價鐵，錳，鎂，銅，懸浮雜質(zhì)，漂白水等等
