一、項(xiàng)目概況
本項(xiàng)目原水自來(lái)水。設(shè)計(jì)通過(guò)石英砂過(guò)濾器+活性炭過(guò)濾器+樹(shù)脂軟化過(guò)濾器+精密過(guò)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(jì)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(guò)程沒(méi)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(jì)范圍
1、貴公司提供的原水為經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單前處理的自來(lái)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(shí)連續(xù)運(yùn)行。
3、設(shè)計(jì)范圍：
水處理工程的總體設(shè)計(jì)，包括工藝流程設(shè)計(jì)、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(chǎng)安裝時(shí)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(jí)多介質(zhì)過(guò)濾器-－-二級(jí)活性炭過(guò)濾器-－-三級(jí)陽(yáng)樹(shù)脂軟化過(guò)濾器-—-精密過(guò)濾器－高壓增壓泵-—－反滲透系統(tǒng)-－-反滲透水箱-設(shè)計(jì)進(jìn)水量為7T/H，精密過(guò)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(shuō)明
1、工藝流程圖
·
2、工藝流程說(shuō)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(duì)原水的預(yù)處理有特殊的要求。由于原水為經(jīng)過(guò)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(shí)由于有機(jī)物的存在不可避免地會(huì)滋長(zhǎng)微生物，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)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(guò)水質(zhì)量、透過(guò)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(duì)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(duì)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：
|
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(jì)采用1臺(tái)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(guò)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(shí)配置一套混凝裝置，通過(guò)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(shí)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(guò)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(tái)型號(hào)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(guò)濾器
一級(jí)多介質(zhì)過(guò)濾器主要是利用石英砂和無(wú)煙煤來(lái)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(tái)直徑為320mm的立式機(jī)械過(guò)濾器，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)石英砂多層過(guò)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(guò)流量為4T/h，過(guò)濾流速為8m/h。
4） 活性炭過(guò)濾器
1、吸附過(guò)濾效果好、占地面積小。
2、使用、管理簡(jiǎn)便，運(yùn)行費(fèi)用低。
3、濾料壽命長(zhǎng)。
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(wú)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(guò)濾器按炭床形式可分為固定床、膨脹床和移動(dòng)床三組。目前，廣泛使用的是固定床過(guò)濾器。過(guò)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(guò)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(guò)濾方式。
活性碳吸附飽和后無(wú)法通過(guò)反沖洗再生，必須及時(shí)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(shí)例。
5） 陽(yáng)樹(shù)脂軟化過(guò)濾器
離子交換樹(shù)脂常用于原水處理的有鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)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(shù)脂的酸堿性分，屬酸性的在名稱前加“陽(yáng)”，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂與NaCl作用，轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹(shù)脂使用，就叫做“鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂”。屬堿性的在名稱前加“陰”。
離子交換樹(shù)脂的基本類型
1、 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂
這類樹(shù)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(shù)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(yáng)離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹(shù)脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。強(qiáng)酸性樹(shù)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(shù)脂在使用一段時(shí)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(shù)脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來(lái)狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成。
2、 弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂
這類樹(shù)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(shù)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(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)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(shù)脂亦是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹(shù)脂較易再生)。
3、 強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂
這類樹(shù)脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基(亦稱四級(jí)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(shù)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(shù)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(shù)脂
這類樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基(亦稱一級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH－而呈弱堿性。這種樹(shù)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(shù)脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)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(shù)脂的離子交換容量
離子交換樹(shù)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(shù)脂或每毫升濕樹(shù)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(jià)時(shí)，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)(對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子，前者為后者乘離子價(jià)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(shù)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(shù)脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹(shù)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(shù)脂的交換容量,表明樹(shù)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(duì)再生樹(shù)脂而言)，后一比率亦稱為樹(shù)脂的利用率。
在實(shí)際使用中，離子交換樹(shù)脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹(shù)脂結(jié)構(gòu)不同而異?，F(xiàn)仍未能分別進(jìn)行計(jì)算，在具體設(shè)計(jì)中，需憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并在實(shí)際運(yùn)行時(shí)復(fù)核之。
離子樹(shù)脂交換容量的測(cè)定一般以無(wú)機(jī)離子進(jìn)行。這些離子尺寸較小，能自由擴(kuò)散到樹(shù)脂體內(nèi)，與它內(nèi)部的全部交換基團(tuán)起反應(yīng)。而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，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(shù)脂的顯微孔中，因而實(shí)際的交換容量會(huì)低于用無(wú)機(jī)離子測(cè)出的數(shù)值。這種情況與樹(shù)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(guò)濾器，活性碳過(guò)濾器，陽(yáng)樹(shù)脂軟化過(guò)濾器，精密過(guò)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(jià)鐵，三價(jià)鐵，錳，鎂，銅，懸浮雜質(zhì)，漂白水等等
