脫鹽水站計劃書資料

1、天津工業(yè)大學環(huán)境工程課程設計題目：脫鹽水站設計姓 名 甘愿胡繼旋顧亞然韓冰2013年 10月 23日第一章脫鹽水站設計任務和要求概述?11.1編制依據？11.2技術規(guī)范和要求?11.3案例介紹？21.4深井水水質指標?21.5水質分析？3第二章脫鹽技術工藝比選及分析？42.1脫鹽概述？42.2蒸餾法？42.3離子交換法?42.4反滲透法？52.5簡單工藝流程圖?52.6工藝介紹？6第三章設計計算?83.1取水設備有關計算？83.2預處理設備有關計算？83.3結垢傾向計算?83.4反滲透裝置設計有關計算？ ?83.5反滲透清洗裝置有關計算？ ?9第四章設計圖紙?114.1脫鹽水站水量平衡設計圖？

2、11參考文獻?12附件1脫鹽水站工藝管道儀表流程圖？12附件2脫鹽水站平面設置圖?12附件3脫鹽水站設備清單？12 謝辭?14天津工業(yè)大學環(huán)境工程課程設計第一章脫鹽水站設計任務和要求1.1編制依據表1-1序號項目內容規(guī)定1工程名稱脫鹽水站設計2建設規(guī)模2500m3質量標準合格1.2技術規(guī)范和要求1.2.1設計原則根據脫鹽水站儼水水量和產水水質的要求，本著工藝設備先進、可靠、最大限度地提 高系統的性能價格比的原則進行設計。1.2.2標準和規(guī)范表1-2國家法律法規(guī)序號名稱備注1中華人民共和國合冋法2中華人民共和國建筑法3其他相關法律表1-3工程規(guī)范及標準序號名稱備注1給排水手冊2海德能膜產品技術手

3、冊1.3案例介紹某國際花卉養(yǎng)殖基地主要養(yǎng)殖國際名貴花卉，其市場主要分布在東南亞，日本以及韓國，所養(yǎng)花卉比較嬌貴，每天需要用超純水配置營養(yǎng)液進行澆灌，要求超純水中的TDS不大于10卩s/cm，硼不得大于1mg/l，該養(yǎng)殖場每天需要超純 水150m3/h，原水為地下井水，其水質指標見下表：1.4深井水水質指標表1-4深井水水質指標分析項目指標分析項目指標陽離子K +0.6 mg/lPH8.21+Na221.3 mg/lSiO215.9 mg/l小2+Ca13.5 mg/l總礦化度830.7 mg/l2+Mg5.5 mg/l固形物605 mg/l+NH40.05 mg/l總硬度56.1 mg/l總計

4、240.9mg/l永久硬度0陰 離 子C86.9mg/l暫時硬度56.1 mg/lSO42-35.5 mg/l負硬度314.2 mg/lHCO3-451.5 mg/l總堿度370.3 mg/lCO32-0.0 mg/l總酸度2.5 mg/lNO-30.74 mg/l游離CO 22.2 mg/l總計573.9 mg/lCOD Mn1.19 mg/l匸2+Fe色度5度匸3+Fe濁度1NTUAl0.01 mg/l肉眼可見物:無Zn0.02mg/l嗅、味無Cu0.02 mg/lHg0.0001 mg/lMn0.07 mg/lTCr0.002 mg/lTFe0.03 mg/l小6+Cr0.004 mg/

5、lLi0.01 mg/lAs0.008 mg/lSr0.17 mg/lPb0.005 mg/lBa0.061 mg/lCd0.001 mg/lNi0.01 mg/lCN-0.001 mg/lNO-20.002 mg/l酚0.002 mg/lF-5.58 mg/lI-0.05 mg/lBr-0.1 mg/l3-PO40.47mg/lHaBOa2.01 mg/lAg0.005 mg/lCoMoSe0.001 mg/lH2SQ320.7 mg/l1.5水質分析由表1-1可知原水coDi低，總硬度較低，總堿度較低，濁度色度較低，總礦 化度高，水質較為良好。14第二章脫鹽技術工藝比選及分析2.1脫鹽概述

6、脫鹽簡單地說就是去除水中的陰陽離子。 脫鹽的方法有電滲析、蒸餾、離子交 換、反滲透等。下面將介紹對比幾種方法，以確定我們所要選的工藝。22蒸餾法221簡單介紹將鹽水在一定壓力下加熱到某一溫度(此溫度低于該壓力下水的飽和溫度，因 此鹽水尚未沸騰)，然后引入一個壓力較低的容器(稱之為第一級蒸發(fā)器)中，這 時由于鹽水溫度明顯高于此壓力下水的飽和溫度，故在該容器中鹽水劇烈沸騰， 急速汽化變成蒸汽，這就是閃蒸。2.2.2工藝特點蒸餾除鹽法具有以下特點：(1) 水與鹽分離的推動力為熱能。(2) 適合于利用工業(yè)余熱制水，例如利用化工廠中需要冷卻的高溫工藝介質、 地熱水、汽輪的低壓抽汽加熱鹽水，往往可以獲得較

7、好的經濟效益(3) 容易制造成簡易的小型蒸餾設備，只要有電即可生產除鹽水，因此，該 技術常用于實驗室。(4) 設備的操作彈性小，是設計值的 80%110%，不適應于造水量要求可變 的場合；當其傳熱管腐蝕穿孔將污染水質。(5 )除鹽的徹底性不如離子交換法，不適合除鹽水的精制。(6) 對于含鹽量高的水源(如海水、苦咸水)，經濟性不如反滲透法；對于含鹽 量低的水源(如江河水、大多數水庫水)，經濟性不如離子交換法。因此，在許多 情況下蒸發(fā)除鹽法不是人們的首選方法。(7) 用蒸餾法淡化海水的水利用率為 25%。40%。2.3離子交換法2.3.1簡單介紹離子交換法是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可

8、逆性化學反應，當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時， 便會被離子交換固體吸附，為維 持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲 透處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機里面的球狀樹脂，以 兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。232工藝特點離子交換法技術成熟，使用經驗多，出水水質好；但工藝系統和運行管理較復 雜，不能連續(xù)出水，再生廢液會造成二次污染。此法用于原水含鹽量小于500mg/L 時比較經濟。2.4反滲透法2.4.1簡單介紹反滲透法可同時有效的去除水中的無機鹽、 低分子有

9、機物、病毒和細菌，與電 滲析法相比，其優(yōu)點是產品水的回收率、脫鹽率以及產品水的純度均較高； 缺點 是操作壓力高，對進水預處理要求高，濃水若不能適當處理將會造成二次污染。 反滲透適用的原水含鹽量范圍為 300035000mg/L是目前應用較多的一種除鹽 技術。2.4.2工藝特點反滲透較其他除鹽方法：1、是在室溫條件下，采用無相變的物理方法使水淡化，純化；2、依靠水的壓力作為動力，能耗在眾多的方法中最低；3、化學藥劑少，無需酸、堿再生處理；4、無化學廢液及廢酸堿排放，無酸堿中和處理過程，無環(huán)境污染；5、系統簡單，處理方便，產水水質穩(wěn)定，兩級反滲透可取得高質量的純水；6使用于較大范圍的原水水質，既適

10、用于苦咸水、海水及污水的處理，也適用 于低鹽度的淡水處理；7、設備占地面積少，需要的空間小；8、運行維護和設備維修工作量小。2.5簡單工藝流程圖根據以上分析設定初步流程為：原水預處理 +反滲透工藝圖2-1為簡易的脫鹽水站工藝流程圖2.6工藝介紹2.6.1取水系統由于原水為深井水，采用低壓泵抽取。262預處理系統預處理部分由預過濾器，超濾裝置，水箱，反洗泵，自動投藥設備以及保安 過濾器組成。1）預過濾器：在超濾組件前安裝150卩m的預處理，以防中空絲堵塞。使用Hayward Fluid Engineering制造的可自動反洗的篩網。設置壓降達到設定值 （約 5psi）時，其進行自動反洗，2）超濾

11、裝置：使用3套24支60組裝的HYDRABLOC3）反洗系統：反洗壓力35psi，反洗頻率30min 一次，反洗時間30s每次；加 藥反洗（CEB）頻率每天3次；加藥反洗（CEB）時間每次5分鐘，加藥反洗所用 藥劑：使用15ppm的次氯酸鈉或30ppm的過氧化氫除菌殺毒；化學清洗每一 個半月一次，使用檸檬酸。4）水箱：暫時的儲水容器，進水箱前投加殺菌劑DBNPA2,2-二溴-3-氰基丙酰 胺），除去水箱及在進入反滲透裝置前滋生的細菌、微生物，減小對膜的污染。5）保安過濾器：精密過濾器又稱保安過濾器，一般設置在壓力容器之前，其作 用為阻擋大于5yn顆粒雜質進入反滲透系統，來滿足后續(xù)工序對進水的要

12、求； 有時也設置在整個水處理系統的末端，防止細小微粒進入成品水。6）自動投藥設備：濃水在進入保安過濾器之前加入阻垢劑與還原劑NaHSO調節(jié)透系統進水為酸性，從而保護高壓泵和反滲透膜。2.6.3反滲透系統：反滲透系統由低壓泵、高壓泵、二級反滲透裝置、純水箱及反沖洗裝置組成。 RO清洗裝置包括清洗箱、保安過濾器和清洗泵等，閥門的開啟狀態(tài)可反饋到 監(jiān)控計算機。監(jiān)控計算機根據累計的運行流量決定反洗時間，一臺反洗時另 一臺工作，保證連續(xù)供水。馬水港水泵呂壓呆*濃水水箱血反初泵1棵妄過濾器q1水箱V-級反潘透預過濾器維K箱二級反淺透 “水箱保安過濾器圖2-1簡易的脫鹽水站工藝流程圖第三章設計計算3.1取水

13、設備有關計算：給水壓力由水溫、HYDRABLOC堆高度及其它參數決定，一般小于 35psi F面的公式可以計算所需給水泵最大輸出壓力：feed=20X 2.72-0.019(T-20)+ P filter+ P filtrate+H memb /2.30Pfeed:進水需要壓力(pSi)T:進水最低溫度C) P filter :預過濾的最大壓力損失(pSi)Pfiltrate:過濾所需壓力(psi)Hmemb:平均膜組件高度(ft)取進水壓力30psi，即為0.21Mpa, 則揚程 H=0.21 X 102+7=11m3.2預處理設備計算：超濾反洗水流量：3X 24X 60X 0.2271 X

14、 1/60=16.35m3/h 超濾產水流量：3 X 79=237nr/h反洗泵揚程：102X 35 X 0.006895=24.6m 取 25m3.3結垢傾向計算：表3-2常見難溶鹽在一定溫度下的溶度積物質分子式溫度/ C溶度積物質分子式溫度/ C溶度積碳酸鈣CaCO258.7 X 10-9硫酸鍶SrSQ17.42.81 X 10-7硫酸鈣CaSO254.9 X 10-5氟化鈣CaF2253.445 X10-11硫酸鋇BaSO251.08 x10-102+ 2-6CaSO=Ca X SO4 = (13.5 X 4/40000 )x( 35.5 X 4/98000) =1.94 X 10 Ba

15、SO=Ba2+ x SO42-=2.6 x 10-9SrSO=Sr2+ x SO42-=1.09 x 10-83.4反滲透裝置計算：一級高壓泵：操作壓力為1.07MPa則揚程H=1.07x 102m=110m流量Q=240m/h保安過濾器：精度5ym濾芯中間水箱：按 20min 停留時間，V=176.5x( 20/60) m=58.9 m3 60 m3加藥泵(調PH=10 HY-710):藥劑濃度按標液稀釋后111g/L計，投加量按10mg/LQ=(176.5 x 10) /111 L/h=15.9 L/h二級高壓泵：操作壓力為0.7MPa,則揚程 H=0.7x 102m=72m 流量 Q=1

16、80 nVh純水箱：按30min停留時間，V=200x 0.5 m3=75ni第一級反滲透裝置：1) 選用海德能ESPA2-8040氐壓膜元件2) 查找設計導則，膜設計通量 30L/(m2 h),膜面積37ni單支膜元件產水量為 30 x 37=1110 L/(m2 h)=1.11 m 3/h3) 進水流量237nVh需膜元件數量Ne=237/1.11214，則用6芯膜殼時，共需壓力容器數為 Nv=214/6=36,采用6/2+6/1 (二段)排列，即24： 12。此時，實際平均膜通量為 237/216=1.1 L/(m 2 h)4) 回收率為80%產水產量為Q=237x 80%=189.6h

17、第二級反滲透裝置：1) 選用海德能ESPAB-804C高脫硼極超低壓膜元件2) 膜設計通量39L/(m2 h)，膜面積37ni3) 單支膜元件產水量為 39 x 37=1443 L/(m 2 h)=1.443 m 3/h4) 系統需膜元件數量為Ne=189.6/1.443 -131,采用5芯壓力容器，共需壓力容器數為Nv=131/5=26.326,采用3:1，即21:7。此時，實際平均膜通量為 189.6/ (28 X 5) =1.35L/(m2 h)5)系統回收率為 90% 則出水流量為 189.6 X 90%=170mh，滿足出水150nVh 以及超濾反洗用水16.35m3/h綜上，一級R

18、O按脫鹽率96%+算：產水 TDS=60X( 1-0.96 )啞 /L=24.2 啞/L二級RO按脫鹽率85%+算：產水 TDS=24.2X( 1-0.85 )啞 /L=3.63 啞/L ,符合要求。脫硼率按96%+算，二級RC產水量：Q=2X( 1-0.96 )啞/L=0.08 啞 /L ,符合要求。3.5反滲透清洗裝置計算：當跨膜壓差達到增加到初始值1.5倍時，反洗，反洗時間30min。清洗水箱：由每支8 in.膜元件50L知，V=36X 6X 50+28X 5X 50 L= 17.8m3加藥泵(HY-410清洗劑)：藥劑濃度按標液稀釋后20g/L計，投加量按10mg/LQ=(384X 1

19、0) /20 L/h=0.192m 3/h高壓泵：由每支8 in.壓力容器6 m3/h得，Q= (36+28)X 6m/h= 384m 3/h由跨膜壓差約0.2MPa,管道和壓力容器壓力下降約 0.05MPa,清洗保安過濾器約 0.05MPa,則揚程 H=102X (0.2+0.05+0.05 ) m=30.6m取 32m則低壓泵揚程 H=0.05X 102m=5.1m第四章設計圖紙4.1水量平衡設計圖根據計算得出水量平衡圖，如圖4-1原水型f 預過濾器240237高壓泵17.6保安過濾器16.3? f23高JE泵水箱169.6水箱保安過謔器圖4-1脫鹽水站水平衡設計圖參考文獻1周正立反滲透水處理應用技術及膜水處理劑北京