脫鹽水站設計任務書

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 學 院 專 業(yè) 指導教師 職 稱 2014 年 10 月 24日目 錄第一章 脫鹽水站設計任務和要求概述1 1.1編制依據(jù)1 1.2技術規(guī)范和要求1 1.3案例介紹2 1.4深井水水質(zhì)指標2 1.5水質(zhì)分析3第二章 脫鹽技術工藝比選及分析4 2.1電滲析法4 2.2蒸餾法4 2.3離子交換法4 2.4反滲透法5 2.5簡單工藝流程圖5 2.6工藝介紹 6第3章 設計計算8 3.1取水設備有關計算8 3.2預處理設備有關計算8 3.3反滲透裝置設計有關計算8 3.4反滲透清洗裝置有關計算9第四章 設計圖紙11 4.1脫鹽水站水量平衡設計圖1

2、1參考文獻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1212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(jù) 表1-1序號123項目工程名稱建設規(guī)模質(zhì)量標準內(nèi)容脫鹽水站設計2400m2 合格1.2技術規(guī)范和要求1.2.1設計原則 根據(jù)脫鹽水站的產(chǎn)水水量和產(chǎn)水水質(zhì)的要求，本著工藝設備先進、可靠、最大限度地提高系統(tǒng)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) 序號相關法律法規(guī)備注1中華人民共和國合同法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東麗膜

3、產(chǎn)品技術手冊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，要求超純水中的電導率不大于10s/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。1.4深井水水質(zhì)指標 表1-4 深井水水質(zhì)指標分析項目指標分析項目指標陽離子K+0.6 mg/lPH8.21Na+221.3 mg/lSiO215.9 mg/lCa2+13.5 mg/l總礦化度830.7 mg/lMg2+5.5 mg/l固形物605 mg/lNH4+0.05 mg/l總硬度56.1 mg/l總計240.9

4、mg/l永久硬度0陰離子Cl-86.9mg/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CO22.2 mg/l總計573.9 mg/lCODMn1.19 mg/lFe2+色度5度Fe3+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/lCr6+0.004 mg/lLi0.01 mg/

5、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/lPO43-0.47mg/lH3BO32.01 mg/lAg0.005 mg/lCoMoSe0.001 mg/lH2SiO320.7 mg/l1.5水質(zhì)分析 由表1-1可知原水COD較低，總硬度較低，總堿度較低，濁度色度較低，水質(zhì)較為良好。 第二章 脫鹽技術工藝比選及分析2.1脫鹽概述 脫鹽簡單地說就是去除水中的陰陽

6、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。2.2電滲析法2.2.1簡單介紹 電滲析過程是電解質(zhì)離子透過選擇性離子交換膜從溶液中部分分離子,如水中的硅、硼以及有機粒子等。由于電滲析對水中電解質(zhì)的去除是靠外加電場來完成的，所以電解質(zhì)濃度越高，電流密度就越大，淡化一噸水的成本就越高。從節(jié)能的角度考慮，采用電滲析法有一個較為適宜的濃度范圍。電滲析技術最大的市場是苦咸水淡化。2.2.2工藝優(yōu)點 出水量大、脫鹽率高、維修費用低；小型電滲析裝置投資少、見效快、易操作、適應范圍廣。2.2.3工藝缺點 不能去除不帶電荷的粒子，且其經(jīng)濟效果隨原水樣中含鹽量

7、的增加而顯著降低。對水質(zhì)要求較嚴格、需對原水進行預處理，耗電量大。2.3蒸餾法2.3.1簡單介紹 蒸餾法包括多效蒸發(fā)、多級閃蒸和壓汽蒸餾。蒸餾法得到的產(chǎn)品水一般水質(zhì)較高，蒸餾法的突出特點是它可以利用低位余熱，尤其是多級閃蒸。蒸餾法是最早采用的脫鹽技術，由于它是一個相變過程，所以能耗較高。但隨著技術的進步，蒸餾法脫鹽的成本在逐漸降低。2.3.2工藝優(yōu)點 包括多效蒸發(fā)、多級閃蒸和壓汽蒸餾。其中多級閃蒸技術最為成熟，整體性好，運行安全性高，結(jié)構簡單，適合于大型和超大型淡化裝置。2.3.3工藝缺點 能耗較高；設備的操作彈性小，是設計值的80110，不適應于造水量要求可變的場合；其工程投資高，為反滲透法

8、的2倍。2.4離子交換法2.4.1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(zhì)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(zhì)。2.4.2工藝優(yōu)點 可以選擇性除去陽離子或陰離子，或者選擇同時除去陽離子和陰離子，設備投資小。更換樹脂的費用也稍低2.4.3工藝缺點 需要經(jīng)常做樹脂的再生，化料使用量大

9、，同時帶來再生廢水的處理問題。2.5反滲透法2.5.1簡單介紹 反滲透過程是在一定的壓力下溶液中的溶劑透過半透膜的過程。在常溫不發(fā)生相變的條件下，可以對溶質(zhì)和水進行分離，能耗較低。反滲透法的去除范圍廣泛，不僅可以去除溶解的無機鹽類，而且還可以去除各類有機物雜質(zhì)。具有較高的除鹽率和水的回收率。反滲透是發(fā)展最迅速的膜分離技術，利用反滲透技術脫鹽的經(jīng)濟型正日益明顯。2.5.2工藝優(yōu)點 對水體中有機物和無機物的去除能力比較強；無相態(tài)變化、常溫操作、設備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應范圍廣，自動化程度高，出水質(zhì)量好、更為經(jīng)濟2.5.3 工藝缺點 RO 膜易于污染和結(jié)垢，需要用化學品進行

10、清洗，這些化學品的存在可能造成回收水有毒，對預處理要求較高。2.6簡單工藝流程圖 根據(jù)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 2-1脫鹽水站工藝流程圖2.7工藝介紹2.7.1取水系統(tǒng) 由于原水為深井水，采用低壓泵抽取。2.7.2預處理系統(tǒng)預處理部分由多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器，保安過濾器、水箱、自動投藥設備及濾器反沖洗設備組成。多介質(zhì)過濾器：多介質(zhì)過濾器是利用一種或幾種過濾介質(zhì)，在一定的壓力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除去懸浮雜質(zhì)使水澄清的過程，常用的濾料有石英砂，無煙煤，錳砂等，主要用于水處理除濁，軟化水，純水的前級預處

11、理等，出水濁度可達3度以下。過濾介質(zhì)為雙層濾料。分別為無煙煤和石英砂。上層為無煙煤，下層為石英砂。活性炭過濾器：吸附過濾器缸體采用水力模擬長徑設計，并采用粒徑合理，比表面積大于 1000/g 的高效活性碳，使其既有上層特效過濾又有下層高效吸附等功能，大大提高產(chǎn)水凈化程度和碳的使用壽命。 經(jīng)活性碳吸附過濾器處理后水質(zhì)余氯含量：0.1PPM?；钚蕴紝λw中異味、有機物、膠體、鐵及余氯等性能卓著；活性碳對于降低水體的濁度、色度，凈化水質(zhì)，減少對后續(xù)系統(tǒng)的污染等也有很好的作用。水箱：暫時的儲水容器，進水箱前投加殺菌劑DBNPA（2,2-二溴-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

12、生物，減小對膜的污染。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5µm顆粒雜質(zhì)進入反滲透系統(tǒng)，來滿足后續(xù)工序?qū)M水的要求；有時也設置在整個水處理系統(tǒng)的末端，防止細小微粒進入成品水。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NaHSO3，調(diào)節(jié)透系統(tǒng)進水為酸性,從而保護高壓泵和反滲透膜。反沖洗設備：操作時，水流經(jīng)底部排水系統(tǒng)反向通過濾池，以沖洗掉濾料中的堵塞物質(zhì)，并減少產(chǎn)生水頭損失的因素。2.7.3反滲透系統(tǒng)： 反滲透系統(tǒng)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

13、態(tài)可反饋到監(jiān)控計算機。監(jiān)控計算機根據(jù)累計的運行流量決定反洗時間，一臺反洗時另一臺工作，保證不問斷供水。 第三章 設計計算3.1取水設備有關計算：低壓泵：按雙介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器操作壓力均為0.2MPa，則揚程H=2*0.2*102=40.8m，取40m3.2預處理設備計算：多介質(zhì)過濾器：V=Q/u=210/15=14 m3，r=(14/3.14)1/22.5m，=5m濾器反洗泵：反洗10min，反洗強度q=12L/(m2·s)，則所需反洗泵10min內(nèi)送入兩臺多介質(zhì)過濾器的流量Q=12*10*60*（2.5）2*2*10-3 m3=282.6 m3/h活性炭過濾器：V=Q/u=2

14、10/15=14 m3，r=(14/3.14)1/22.5m，=5m加藥泵（殺菌劑HY-210）：藥劑濃度按標液稀釋后500mg/L計，投加量按3mg/L Q=（235.4*3）/0.5 L/h=1.412 m3/h中間水箱：按30min停留時間，V=210*0.5 m3=105 m3加藥泵（阻垢劑HY-520）：藥劑濃度按標液稀釋后100g/L計，投加量按3mg/L Q=（235.4*3）/100 L/h=7.062 L/h加藥泵（還原劑HY-610）：藥劑濃度按標液稀釋后10g/L計，投加量按3mg/L Q=（235.4*3）/10 L/h=70.62 L/h3.3反滲透裝置計算：一級低壓

15、泵：由要求高壓泵人口壓力不小于0.05MPa，揚程H=17m一級高壓泵：操作壓力為0.8MPa，則揚程H=0.8*102m=81.6m，流量Q=235.4 m3/h保安過濾器：精度5µm濾芯中間水箱：按20min停留時間，V=176.5*（20/60）m3=58.9 m360 m3加藥泵（調(diào)PH=10、HY-710）：藥劑濃度按標液稀釋后111g/L計，投加量按10mg/L Q=（176.5*10）/111 L/h=15.9 L/h二級低壓泵：由要求高壓泵人口壓力不小于0.05MPa，揚程H=15m二級高壓泵：操作壓力為1.2MPa，則揚程H=1.2*102m=122.4m，流量Q=

16、176.5 m3/h純水箱：按30min停留時間，V=150*0.5 m3=75m3第二級反滲透裝置：選用TORAT TM720C-430 高脫B低壓膜元件查找設計導則，膜設計通量范圍為3039 L/(m2·h)，取平均膜通量35 L/(m2·h)單支膜元件產(chǎn)水量為35*40=1400 L/(m2·h)=1.4 m3/h系統(tǒng)需膜元件數(shù)量Ne=150/1.4108，則用6芯膜殼時，共需壓力容器數(shù)為Nv=108/6=18，采用2:1（二段）排列，即12:6。此時，實際平均膜通量為150/108=34.7 L/(m2·h)回收率為90%，則進水流量Q1=150

17、/0.09m3/h=166.7m3/h，濃水產(chǎn)量為Q2=（176.5-150）m3/h=26.5 m3/h第一級反滲透裝置：選用TORAT TMH20A-430 極超低壓膜元件膜設計通量2532.2 L/(m2·h)，取平均膜通量28 L/(m2·h)回收率為75%，則進水流量為Q0=176.5/0.75 m3/h=235.4 m3/h單支膜元件產(chǎn)水量為28*40=1120 L/(m2·h)=1.12 m3/h系統(tǒng)需膜元件數(shù)量為Ne=176.5/1.12158，共需壓力容器數(shù)為Nv=158/6=26.326，采用18:8。此時，實際平均膜通量為176.5/(26*

18、6)=28.3L/(m2·h)綜上，一級RO按脫鹽率97%計算：產(chǎn)水TDS=605*（1-0.97）/L=18.15/L二級RO按脫鹽率75%計算：產(chǎn)水TDS=18.15*（1-0.75）/L=4.54/L，符合要求。脫硼率按97%計算，二級RO產(chǎn)水量：Q=2*（1-0.97）/L=0.06/L，符合要求。 3.4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=（18+8）+（12+6）*6*50*10-3 m3=13.2 m3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10

19、mg/L Q=（264*10）/20 L/h=132 L/h清洗泵：由每支8 in.壓力容器6 m3/h得， Q=（18+8）+（12+6）*6 m3/h=264 m3/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=102*（0.2+0.05+0.05）m=30.6m取32m。低壓泵：由要求高壓泵人口壓力不小于0.05MPa，則低壓泵揚程H=0.05*102m=5.1m。保安過濾器：精度5µm濾芯 第四章 設計圖紙 4.1水量平衡設計圖 根據(jù)計算得出水量平衡圖，如圖4-1 圖4-1脫鹽水站水平衡設計圖參考文獻1 周正立

20、. 反滲透水處理應用技術及膜水處理劑M. 化學工業(yè)出版社, 2005.2 祁魯梁, 李永存, 李本高. 水處理工藝與運行管理實務用手冊M. 中國石化出本社, 2002.3 崔玉川. 水的除鹽方法與工程應用M. 化學工業(yè)出版社, 2008.4 馮敏. 現(xiàn)代水處理技術M. 化學工業(yè)出版社, 2006.附件1脫鹽水站工藝管道儀表流程圖附件2脫鹽水站平面設計圖附件3脫鹽水站設備清單設備名稱功能規(guī)格參數(shù)單位數(shù)量低壓泵抽取原水揚程40m臺1多介質(zhì)過濾器去除水中的泥砂、懸浮物、膠體等雜質(zhì)、降低對反滲透膜元件的機械損傷及污染=5m濾速15m/h上層為無煙煤，直徑范圍為0.8-1.0mm，高度為400mm下層為

21、石英砂，直徑范圍0.3-0.5mm，高度為400mm臺2濾器反洗泵對過濾介質(zhì)進行再生，使介質(zhì)重新獲得過濾能力反洗10min反洗強度12L/(m2s)流量70.65 m3/h臺2活性炭過濾器去除水中異味、有機物、膠體、鐵及余氯等，提高產(chǎn)水水質(zhì)，同時減輕對反滲透膜的污染，延長膜使用壽命。=2.5m濾速15m/h過濾介質(zhì)為顆?；钚蕴颗_2殺菌劑加藥泵投加殺菌劑HY-210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投加量3mg/L流量1.412m3/h臺1中間水箱暫時儲存前段工藝的產(chǎn)水停留時間30min體積105 m3個1阻垢劑加藥泵投加阻垢劑HY-520防止膜面結(jié)垢，提高產(chǎn)水量和產(chǎn)水質(zhì)量，降低運行費用投加量3mg/L流量7.062 L/h臺1還原劑加藥泵投加還原劑HY-610去除反滲透膜進水中的余氯，預防膜的氧化劣化投加量3mg/L流量70.62 L/h臺1一級RO低壓泵防止高壓泵工作時水側(cè)無水，保證高壓泵的運行揚程5.1m臺1一級RO高壓泵為反滲透提供動力，達到壓力要求操作壓力0.8MPa揚程81.6m流量