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超纯水控制系统


反渗透纯净水装置自动控制采用PLC为核心、变频控制电机、触摸屏人机介面对话,运行参数可实时监控,可以实现高度的自动化,使得反渗透纯水处理整个系统运行更安全可靠,更人性化。对各种因素的认真分析考虑,结合甲方的实际现场情况和要求及以往工程经验,采用以原水预处理+超纯水制备+超纯水循环处理为主体的高纯水处理工艺,出水完全可以达到国家饮用纯净水《GB17323-98》水质标准。



1.1 工艺系统简述
纯水生产线由水处理系统和灌装系统组成,其中水处理系统可分为预处理(双介质过滤、活性炭吸附、阻垢剂加药装置)、中段处理(保安过滤、高压泵、反渗透系统)和终端处理(除盐、除二氧化碳和反洗水泵)。总流程图如图1所示。
 

1.2 预处理阶段

预处理主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、硬度、有机物和余氯等妨碍后续反渗透运行的杂质。处理设施包括双介质过滤器、活性炭过滤器、阻垢剂加药系统。

(1)双介质过滤器: 双介质过滤器是利用两种过滤介质,在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料,从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程,常用的滤料有石英砂,无烟煤,锰砂等,主要用于水处理除浊,软化水,纯水的前级预处理等,出水浊度可达3度以下双介质过滤器主要去除水中的悬浮物和胶体。通过在其进水管道投加PAC絮凝剂,采用微絮凝过滤方式,使水中大部分悬浮物和胶体变成微絮体在双介质滤层中截留而去除,双介质过滤器共采用1台.双介质过滤器的反洗可根据运行时间来决定反洗。

    (2)活性炭过滤器: 活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。在水质预处理系统中,活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解,同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质,对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用,还具有降低COD的作用。可以进一步降低RO进水的SDI值,保证SDI<5,TOC<2.Oppm。活性炭过滤器主要去除水中的有机物和余氯,系统采用1台活性炭过滤器。

(3)加阻垢剂装置:由于反渗透膜脱盐装置为溶解固形物浓缩排放和淡水的利用,根据原水水质分析报告,为了防止浓水端,特别是RO压力容器中最后一根膜元件的浓水侧出现诸如CaCO3、CaSO4浓度积大于其平衡溶解度指数而结晶析出,从而损坏膜元件的应用特性,因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。该装置由计量箱、计量泵组成。经过计算,阻垢剂选用美国有机复合阻垢剂,投加量1-2mg/l。该阻垢剂为高效分散剂,对碳酸钙结垢在不加酸的条件下LSI最大允许值为2.8。同时对水中硫酸盐的结垢,以及水中含有Ba2+、Sr2+等盐份的结垢都有很好的控制作用。


1.3 中段处理

中段处理包括保安过滤、高压泵、反渗透系统。

(1)保安过滤:保安过滤指的是水从微滤滤芯(精度一般小于 5μm)的外
侧进入滤芯内部,微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部的过程。保安过滤器一般设置在压力容器之前,以去除浊度1度以上的细小微粒,来满足后续工序对进水的要求;有时也设置在整个水处理系统的末端,防止细小微粒(如破碎的树脂)进入成品水。

(2)反渗透系统由1台5μ过滤器、2台高压泵和压力容器及反渗透膜组成。第一级反渗透装置RO按2∶1排列,采用6支8寸膜串联排列方式,产水量为 m3/h,回收率75%;第二级反渗透装置RO按1∶1排列,采用3支8寸膜串联排列方式,产水量为m3/h,回收率85%。为确保RO装置的稳定运行,在RO前设置了UV消毒器和阻垢剂加药系统。为防止RO装置中浓水侧结垢,须在进水中投加阻垢剂,阻垢剂采用FLOCON260,设计投加量为2.4 mg/L。或采用PTP0100阻垢剂,设计投加量为1 mg/L。为去除水中的CO2,在两级RO之间投加NaOH调节一级RO出水的pH值为7.83,NaOH的设计投加量为4.5 mg/L。

1.4 终端处理

终端处理包括:除盐、除二氧化碳和反洗水泵。

(1)EDI连续电除盐水处理:EDI组件中将一定数量的EDI单元间用网状物隔开,形成浓水室。又在单元组两端设置阴/阳电极。在直流电的推动下,通过淡水室水流中的阴阳离子分别穿过阴阳离子交换膜进入到浓水室而在淡水室中去除。而通过浓水室的水将离子带出系统,成为浓水. EDI设备一般以反渗透(RO)纯水作为EDI给水。RO纯水电阻率一般是40~2μS/cm(25℃)。EDI纯水电阻率可以高达18 MΩ.cm(25℃),但是根据去离子水用途和系统配置设置,EDI纯水适用于制备电阻率要求在1~18.2MΩ.cm(25℃)的纯水。

(2)中间水箱:中间水箱起到储存水的作用,只有当中间水箱达到一定水位(水量)以后二级RO才允许工作,这和产水率有关系,因为不可能把一级RO出水直接通在二级RO的进水处,否则容易烧坏,同时设立中间水箱便于得到不同电导率的纯水。

(3)反洗水泵:清洗系统由于清洗装置是反渗透系统的维护设备,运行时间和频率比较低,一般几个月运行一次,建议采用手动控制方式进行;清洗进行时,首先确保清洗水箱有足够的清洗液,并且清洗泵、及清洗过滤器进出口各阀门都处于开启状态,检查清洗设备和反渗透装置之间的管道连接,开启清洗水泵,清洗装置进入开启状态。增加过滤效果和过虑量,在反冲后能恢复初始功能提高过滤精度.而又不影响流量或过滤周期,在不影响其他指标下提高产水置,能进行深度处理或提高处理的技术指标。
第2章  纯水处理自动控制系统设计

2.1  纯水处理仪表的选择

纯水处理仪表主要有:压力表、压差式流量计、电导率仪、PH监测仪等。
(1)压力表:以弹性元件为敏感元件,测量并指示高于环境压力的仪表。压力表通过表内的敏感元件(波登管、膜盒、波纹管)的弹性形变,再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针,引起指针转动来显示压力。
(2)压差式流量计:流量计时指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
(3)电导率仪:电导率仪是适用于精密测量各种液体介质的仪器设备,主要用来精密测量液体介质的电导率值,当配以相应常数的电极可以精确测量高纯水电导率,在电解质的溶液中,带电的离子在电场的影响下,产生移动而传递电子,可用两个电极插入溶液中,以测出两个极间的电阻R,这个电阻与电极的间距L(cm)成正比,与电极的截面积A(cm2)反比。
(4)PH监测仪:型号XB89-PH-2612;测量范围 PH:0.00~14.00;温度:0~100℃;分辨率 PH:0.01PH;精度 PH:±0.01PH;自动温度补偿 0~95℃;使用环境:5~60℃。

2.2  传感器的选型
(1)PH测量传感器:
特点:可自动调节液体流速;可拆卸的玻璃接;地轴隔膜;含有可承载3MKCL溶液的臂端;工作温度:-5~80℃;PH测量范围:PH 0—14;压强:最大0.5bar,若含有额外压力负载时会高于0.5bar;直径:玻璃轴直径12mm,带有侧边接口;长度:浸入长度120mm;其它特征:圆柱形膜,玻璃轴接口,可充装电解质3M KCL。

(2)溶解氧传感器:
特点:防污性强;多层膜;工作温度范围广;小流量要求;坚硬的机械结构;自动温度补偿;维护成本低;长期高度稳定性;易在空气中校准;工作温度范围:-5~50℃;最大气压:3bar;轴直径规格:PG16,线形塑料轴18 mm;浸入长度:12mm;MF41K/PG连接方式:SMEK插头、连接电缆型号为K39;其它特性:内置Pt1000。

(3)电导传感器:
特点;传导玻璃本体含有两个大的并行石墨电极;高精度;工作温度:-5~100℃;压强:最大6bar;直径:玻璃轴直径12mm;长度:浸入长度为120mm;电极类型:铂电极。

(4)气体测量传感器:
技术参数:工作温度:5~45℃(温度补偿);PH测量范围:PH 6—8;压强:最大0.5 bar特点:PVC、聚碳酸酯、不锈钢直径为25mm、0.2mg/L;长度22 mm,2引脚。