生物制藥純水技術(shù)方案

1、;.山東膠東生物制藥有限公司化學(xué)水處理系統(tǒng)技術(shù)方案目錄一、概述二、方案基礎(chǔ)三、工藝系統(tǒng)說明四、經(jīng)濟(jì)比較五、控制系統(tǒng)說明六、設(shè)備材料清單一、概述本項(xiàng)目是2t/h純水處理系統(tǒng)，水源為城市自來水（備用水源為地下深井水），根據(jù)本項(xiàng)目的水源特點(diǎn)和目前化學(xué)水處理系統(tǒng)的工藝技術(shù)狀況，將本水處理工藝系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng)，即預(yù)處理系統(tǒng)、脫鹽系統(tǒng)、純水供水系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)主要用于去除水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物和鐵錳等離子，保證出水有機(jī)物含量及污染指數(shù)（SDI）等指標(biāo)滿足反滲透進(jìn)水要求。脫鹽系統(tǒng)主要用于去除水中各種溶解固形物即鹽份。純水供水系統(tǒng)主要用于工藝用水殺菌消毒，并循環(huán)送至各用水點(diǎn)。根據(jù)該項(xiàng)目的水源水質(zhì)情況、產(chǎn)

2、水水質(zhì)指標(biāo)及業(yè)主的要求，建議采用下述方案，多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器+一級(jí)反滲透+二級(jí)反滲透+紫外線殺菌+臭氧處理，由純水泵送至各用水點(diǎn)。二、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)水質(zhì)分析報(bào)告及業(yè)主用水水質(zhì)水量的要求。2.2 原水水源及水質(zhì)原水水源為乳山市城市自來水，主要水質(zhì)指標(biāo)見水質(zhì)分析報(bào)告:項(xiàng)目單位mg/L項(xiàng)目單位mmol/L全固型物酚酞堿度溶解固形物全堿度懸浮物全硬度全硅電導(dǎo)率(s/cm)活性硅化學(xué)耗氧量（重鉻酸鉀快速法）mgO2/L非活性硅游離二氧化碳PH項(xiàng)目mg/Lmmol/L項(xiàng)目mg/Lmmol/L鈣離子（1/2Ca2+）氟離子（F-）鎂離子（1/2Mg2+）氯離子(Cl-)鐵離子(1/2Fe2

3、- 3/1Fe3+)硫酸根(1/2SO42-)鈉離子（Na+）重碳酸根(HCO3-)鉀離子（K+）氫氧根(OH-)鍶（1/2Sr2+）碳酸根(1/2CO32-)鋇（1/2Ba2+）硝酸根(NO3-)總陽離子總陰離子2.3水質(zhì)特點(diǎn)分析2.4水質(zhì)要求項(xiàng)目單位數(shù)值總硬度微摩爾/升二氧化硅微克/升電導(dǎo)率微西/厘米2.5產(chǎn)水規(guī)模系統(tǒng)總出水 ：2m3/h三、工藝系統(tǒng)說明3.1 工藝流程：來水原水箱原水泵（絮凝劑加藥裝置）換熱器管道混合器多介質(zhì)過濾器活性炭過濾器（阻垢劑加藥裝置）一級(jí)保安過濾器一級(jí)高壓泵一級(jí)反滲透裝置中間水箱中間水泵（堿加藥裝置）二級(jí)保安過濾器二級(jí)高壓泵二級(jí)反滲透裝置純水箱純水泵紫外線殺菌臭

4、氧發(fā)生器使用點(diǎn)3.2 概述本工藝系統(tǒng)可分為三個(gè)子系統(tǒng)：即預(yù)處理系統(tǒng)、脫鹽系統(tǒng)、純水輸送系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)主要由原水泵、絮凝劑加藥裝置、換熱器、多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器等組成。脫鹽系統(tǒng)由阻垢劑加藥裝置、一級(jí)保安過濾器、一級(jí)高壓泵、一級(jí)反滲透裝置、中間水泵、堿加藥裝置、二級(jí)保安過濾器、二級(jí)高壓泵、二級(jí)反滲透裝置、反滲透清洗裝置等組成。純水輸送系統(tǒng)由純水泵、紫外線殺菌器、臭氧發(fā)生器等組成。3.3 主要工藝設(shè)備功能簡述3.3.1預(yù)處理系統(tǒng)3.3.1.1絮凝劑加藥裝置為了保證預(yù)處理的效果，在多介質(zhì)過濾器前投加絮凝劑，使水中懸浮物、膠體、有機(jī)物等顆粒形成絮凝體，在多介質(zhì)過濾器上被截留去除。本方案中的絮凝劑

5、是淺黃色液體，其有效成分是10-11的Al2O3。它的作用原理是通過吸附架橋作用使膠體形成大顆粒絮體，從而達(dá)到除膠的目的。本加藥裝置主要由絮凝劑溶藥箱、絮凝劑計(jì)量箱和絮凝劑計(jì)量泵組成。3.3.1.2多介質(zhì)過濾器多介質(zhì)過濾器是利用石英砂、無煙煤兩種濾料去除原水中的懸浮物，屬于普通快濾設(shè)備。含有懸浮物顆粒的水在管道混合器中與絮凝劑充分混合，使水中形成膠體顆粒的雙電層被壓縮。當(dāng)膠體顆粒流過多介質(zhì)過濾器的濾料層時(shí)，濾料縫隙對(duì)懸浮物起篩濾作用使懸浮物易于截留在濾料表面。當(dāng)在濾料表層截留了一定量的污物形成濾膜，隨時(shí)間推移過濾器的產(chǎn)水量將會(huì)逐漸下降。此時(shí)需要利用逆向水流反洗濾料，使過濾器內(nèi)石英砂及無煙煤層懸

6、浮松動(dòng)，從而使粘附于石英砂及無煙煤表面的截留物剝離并被水流帶走，恢復(fù)過濾功能。本工程中使用的雙層濾料是在過濾層上部放置較輕的大顆粒無煙煤，下部為大比重的小顆粒石英砂，這樣可以充分發(fā)揮整個(gè)濾層的效率、提高截污能力。3.3.1.3活性炭過濾器活性炭過濾器主要去除水中的部分有機(jī)物和游離余氯。由于原水中加入了殺菌劑，會(huì)產(chǎn)生余氯。余氯如果直接進(jìn)入RO系統(tǒng)，則會(huì)氧化RO膜，對(duì)RO膜造成不可逆的破壞。過多的有機(jī)物非常容易滋生細(xì)菌，產(chǎn)生對(duì)膜的微生物污染?；钚蕴靠梢晕接嗦群筒糠钟袡C(jī)物，保護(hù)RO膜。3.3.2脫鹽系統(tǒng)3.3.2.1阻垢劑加藥裝置阻垢劑加藥裝置的作用是在預(yù)處理后的原水進(jìn)入反滲透之前，加入高效率的專

7、用阻垢劑，以防止反滲透濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。反滲透的工作過程是原水在膜的一端流向另一端，水分子透過膜表面，從原水側(cè)到達(dá)產(chǎn)水側(cè)，而無機(jī)鹽離子就留在原來的一側(cè)。隨著原水的流程逐漸增長，水分子不斷進(jìn)入到產(chǎn)水側(cè)，留在原水中的含鹽量逐步增大，即原水逐步得到濃縮，而最終成為濃水，從裝置中排出。濃水受濃縮后各種離子濃度將成倍增加。自然水源中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3-、SO42-、SiO2等易產(chǎn)生結(jié)垢的離子濃度積一般都小于其平衡常數(shù)，所以不會(huì)有結(jié)垢出現(xiàn)，但經(jīng)濃縮后，各種離子的濃度積都有可能大大超過平衡常數(shù)，因此會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用進(jìn)口的阻垢/分散劑，它可以提高水中的難溶鹽的飽和度

8、，它具有以下功能：抑制析出作用分散作用晶格扭曲作用絡(luò)合作用3.3.2.2 5保安過濾器5過濾器的主要目的是截留膜前水中可能透過來的殘留的顆粒、膠體、懸浮物，以防止大顆粒物進(jìn)入高壓泵、反滲透膜。保安過濾器的外殼采用不銹鋼，內(nèi)裝過濾精度5m聚丙烯濾芯。在正常工作情況下，濾芯可維持3-6個(gè)月的使用壽命，當(dāng)大于設(shè)定的壓差（通常為0.15MPa）時(shí)更換。3.3.2.3反滲透主機(jī)反滲透系統(tǒng)主要去除水中的絕大部分溶解鹽類，同時(shí)去除一些有機(jī)大分子和前階段未去除的細(xì)小微粒等。預(yù)處理產(chǎn)水進(jìn)入反滲透膜組，在壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進(jìn)入后續(xù)設(shè)備；水中的大部分

9、鹽分、有機(jī)物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。當(dāng)反滲透裝置停運(yùn)時(shí)，由于濃水直接接觸反滲透膜的外表面，濃水經(jīng)過靜置后，水中難溶物質(zhì)會(huì)附著在反滲透膜外表面，污堵反滲透膜。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中，通過PLC可編程控制器設(shè)定程序，在RO停機(jī)時(shí)用RO產(chǎn)品水自動(dòng)沖洗反滲透膜35分鐘，將濃水排出RO主機(jī)。為保證產(chǎn)水水質(zhì)滿足工藝用水要求，本系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)反滲透裝置串聯(lián)運(yùn)行。3.3.2.4化學(xué)清洗系統(tǒng)反滲透膜經(jīng)過長期運(yùn)行后，會(huì)積累某些難以沖洗的污垢，如有機(jī)物、無機(jī)鹽垢等，造成系統(tǒng)能耗上升產(chǎn)水量下降。這類污垢必須使用化學(xué)藥品進(jìn)行清洗才能去除?；瘜W(xué)清洗使用反滲透清洗裝置進(jìn)行，其中包括一臺(tái)清洗液箱、清洗過

10、濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表。清洗泵與清洗液箱設(shè)有循環(huán)回路，通過泵打循環(huán)的方式使清洗液充分與水混合。根據(jù)膜污染物的不同配置不同的清洗液。333純水輸送系統(tǒng)3.3.3.1 紫外線殺菌器工藝原理：設(shè)置紫外線殺菌燈，將水中余留的少量細(xì)菌殺死，確保系統(tǒng)的細(xì)菌指標(biāo)達(dá)到用戶要求。其紫外線波長為254nm，照射強(qiáng)度30000ws/cm2，照射時(shí)間8000h，殺菌率99%。技術(shù)要求:規(guī)格：UV-6波長：254nm外殼材質(zhì)：不銹鋼 3.3.3.2臭氧發(fā)生器 與2t/h純化水系統(tǒng)配套五、控制系統(tǒng)說明51控制系統(tǒng)51.1控制系統(tǒng)概述根據(jù)工藝條件，系統(tǒng)的控制對(duì)象主要是開關(guān)量，涉及到的控制對(duì)象除了開關(guān)閥以外，主

11、要是泵設(shè)備的控制。也就是說系統(tǒng)是一個(gè)以開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)；所以本控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，同時(shí)通過各類在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。PLC數(shù)據(jù)總線還保留與工廠DCS系統(tǒng)的接口能力。51.2 PLC控制原理本控制系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制。PLC即可編程邏輯控制器，它根據(jù)編制的程序以及采得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果通過信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。采集的數(shù)據(jù)信號(hào)（如流量、液位、閥門和馬達(dá)的反饋信號(hào)等）通過開關(guān)量輸入、模擬量輸入等卡件傳送中央處理器CPU，CPU經(jīng)過邏輯運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果通過開關(guān)量輸出、模擬量輸出等卡件以及配合的外圍電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥門

12、、馬達(dá)等），用戶將編制的程序下傳至CPU，CPU按用戶指令進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)可編程控制。51.3 工藝過程控制方案1）水泵控制系統(tǒng)中所有水泵均帶有低液位保護(hù)裝置，當(dāng)前面用水水箱液位低時(shí)，會(huì)發(fā)出低液位報(bào)警信號(hào)，停止相應(yīng)水泵的運(yùn)行，來保護(hù)水泵不在空轉(zhuǎn)情況下工作。RO裝置的高壓泵進(jìn)出口裝有低壓和高壓保護(hù)開關(guān)。當(dāng)供水量不足使高壓泵入口的水壓低于某一設(shè)定值（正常為0.05MPa）, 會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)停止高壓泵運(yùn)行, 保護(hù)高壓泵不在空轉(zhuǎn)情況下工作。 當(dāng)系統(tǒng)因其它的原因或誤操作， 使高壓泵的出口壓力超過某設(shè)定值時(shí)， 高壓泵出口壓力保護(hù)會(huì)自動(dòng)切斷高壓泵供電，同時(shí)停運(yùn)相應(yīng)的RO裝置，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備不受損害。2）加藥控制

13、對(duì)于配比加藥的控制，本系統(tǒng)是根據(jù)對(duì)應(yīng)裝置的啟停控制對(duì)應(yīng)計(jì)量泵的啟停，從而實(shí)現(xiàn)定量投加。3）反滲透系統(tǒng)(RO)控制RO系統(tǒng)的啟動(dòng)、運(yùn)行、沖洗、停機(jī)備用等過程均可由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)，RO系統(tǒng)還設(shè)置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出RO的有關(guān)工藝參數(shù)，如電導(dǎo)率、流量、壓力等；以及能在就地操作盤上啟停RO進(jìn)水高壓泵及相關(guān)的自動(dòng)閥門。4）反滲透（RO）啟停保護(hù)當(dāng)RO投入運(yùn)行時(shí),為了防止高壓泵突然啟動(dòng)升壓，產(chǎn)生對(duì)RO膜元件的高壓沖擊破壞反滲透膜，在RO裝置的高壓泵出口至RO膜組件間設(shè)置一個(gè)慢開閥門，由可編程序控制器(PLC)控制打開閥門，使反滲透膜元件逐漸升壓至一定的壓力。在RO 停

14、止使用時(shí)，打開沖洗閥、濃水端排放閥和產(chǎn)水閥，用產(chǎn)品水對(duì)RO膜組件自動(dòng)沖洗5min左右，以避免濃水中的高濃度鹽類在RO膜表面沉積結(jié)垢而影響膜的性能。51.4 PLC控制方案1）數(shù)據(jù)采集采集整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)裝置的重要工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等重要數(shù)據(jù)。2）實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)整個(gè)工藝生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作、設(shè)置、控制、顯示、報(bào)警，最大限度的減少值守人員。3）動(dòng)態(tài)仿真對(duì)工藝流程畫面實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬顯示，動(dòng)態(tài)跟蹤工藝參數(shù)，直觀了解設(shè)備運(yùn)行狀況。4）聯(lián)鎖、報(bào)警對(duì)非正常的工藝參數(shù)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施聲光報(bào)警，出現(xiàn)危險(xiǎn)和異常狀態(tài)時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)，如系統(tǒng)中的液位與相應(yīng)的泵及閥門設(shè)備的聯(lián)鎖，高壓泵與進(jìn)、出口壓力的聯(lián)鎖。5）流量的

15、累積及清零本系統(tǒng)對(duì)過濾器、反滲透(RO)、混床等設(shè)備的流量計(jì)都設(shè)有流量的瞬時(shí)顯示及累積功能，并且對(duì)于每個(gè)累計(jì)流量均設(shè)有回零功能。6）報(bào)表輸出提供裝置運(yùn)行狀態(tài)的各種統(tǒng)計(jì)、積算報(bào)表，報(bào)表可以按班、日、月等各種需求的時(shí)間段輸出。同時(shí)提供打印輸出功能。7）手動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的切換，在非正常運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)每臺(tái)泵設(shè)備和控制閥可以進(jìn)行手動(dòng)控制。8）網(wǎng)絡(luò)功能系統(tǒng)保留通過以太網(wǎng)與工廠管理信息網(wǎng)絡(luò)（MIS）連接，也可以通過擴(kuò)展與工廠的其他控制網(wǎng)絡(luò)通訊。提供WINDOWS2000、WINCC或CIMPLICIHY SOFTWARE等軟件支持平臺(tái)。9）電儀控制一體化電氣設(shè)備和工藝過程的控制由一個(gè)控制系統(tǒng)完成，提高系統(tǒng)的完整性和可靠性。51.5 控制系統(tǒng)配置1）硬件控制系統(tǒng)硬件組成包括可編程控制器（PLC）和上位機(jī)構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)。上位機(jī)采用工業(yè)控制機(jī)，PLC采用性能可靠、廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的產(chǎn)品。2）軟件PLC應(yīng)用軟件:運(yùn)行于PLC，實(shí)現(xiàn)各種控制功能；監(jiān)控軟件:基于WINDOWS2000平臺(tái)，功能強(qiáng)、使用簡單、運(yùn)用可靠的軟件。作為人機(jī)界面，用于操作、調(diào)試人員監(jiān)視裝置運(yùn)行狀態(tài)、控制現(xiàn)場設(shè)備的接口。 52儀表52.1 概述現(xiàn)場儀表包括溫度、壓