脱盐水生产工艺规程

 

1 工艺流程说明

 

1.1 综述

   系统工艺流程如下：原水池（用户提供）→原水泵→高压泵→反渗透系统→中间水箱→中间水泵→混合离子交换器（二套一备一用）→产品水。

 

原水经原水泵提升到换热器将水加热到25℃，絮凝剂（PAC）、助凝剂（PAM）采用在线式进行加药，经过管道混合后经过多介质过滤器进行悬浮物和胶体的过滤，再进入活性炭过滤其进行有机物和色度等有害物质的吸附、过滤和去除。当出水的浊度达到＜0.5NTU、SDI值＜5时，进入反渗透系统进行预脱盐处理，然后进入混床进行最终脱盐。

系统可分为三个相关联的子系统：预处理系统、反渗透系统、精处理系统。

 

1.2 预处理系统

 

本子系统包括原水泵、多介质过滤器、活性炭过滤器；其作用是去除进水中含有的胶体颗粒、悬浮物、有机物、余氯、硬度等，从而满足反渗透系统进水要求。

为保证本子系统的处理效果，配有相应的投药装置：

（1）消毒剂注入系统：

         消毒剂计量箱→消毒剂计量泵→进水母管

（2）絮凝剂注入系统：

         絮凝剂计量箱→絮凝剂剂量泵→进水母管

（3）助絮凝剂注入系统：

         助絮凝剂计量箱→助絮凝剂剂量泵→进水母管

（4）还原剂注入系统：

         还原剂计量箱→还原剂计量泵→活性炭过滤器进水母管

1.3 反渗透系统

    本子系统主要由保安过滤器、高压泵、反渗透组件组成；其作用是去除水中的有机物和溶解盐分，盐分去除率高达99%，它对水中所含杂质的去除是离子级的，反渗透产品水中含有极少量的离子。

为防止反渗透膜的结垢，配有阻垢剂注入系统：

    阻垢剂计量箱→阻垢剂计量泵→反渗透进水母管

1.4精处理系统

 

本子系统主要是指中间水泵和混床；混床能够将剩下的1%的离子完全去除，从而使出水达到较高的电阻值，达到要求的水质条件。

  

2 生产原理

 

2.1 预处理系统工作原理

2.1.1 多介质过滤器

多介质过滤器是通过一定厚度、不同粒状的石英砂和无烟煤。多介质过滤器配有多层滤料，采用压力过滤，过滤是水中杂质颗粒便被滤料黏附。它具有截污能力大，滤速高，出水水质好，过滤周期长的优点。随着过滤时间的延续，滤料层中所截留的杂质颗粒越来越多，其孔隙率越来越小，水头损失便越来越大。到过滤周期末，水头损失达到极限值，此时便需停止过滤进行反冲洗。全过程采用PLC控制自动阀门的自控技术，自动阀机械性能好、耐磨损，多层过滤，反洗流量大，可实现自动和手动双控制。包括有以下三种作用，过滤过程中能是一种单独作用或几种作用的综合。

过滤主要取决于所要截留的所用滤料的性质及过水断面的水流状态。

 

过滤机理概述

 

（1）械筛滤作用

     当含有悬浮杂质的水从上部进入滤层使，某些粒状径大于滤料层孔隙的悬浮物由于吸附和机载筛除作用，被层表面截留下来。此时被截留的悬浮颗粒之间会发生彼此重迭和架桥作用，过了一段时间后，在率层表面好像形成了一层附加的滤膜，在以后的过滤过程中，这层滤膜起主要的过滤作用，称为表面过滤，在非颗粒状滤料中，这种作用占主导作用。

（2）惯性沉淀作用

      水中的悬浮颗粒由于自身的重力作用或水流绕过滤料时悬浮颗粒的惯性作用，会脱离流线而被抛到滤料表面。

（3）接触絮凝作用

当含有悬浮颗粒的水流经滤层中孔道中，在水流状态和布朗运动等因素作用下，有更多的机会与砂料接触，彼此在范德华力、静电力及某种吸附力的作用下相互吸附而黏附，恰如在滤料层中进行了深度的混凝过程。

随着过滤时间的延续，滤料层中所截留的杂质颗粒越来越多，其孔隙率越来越小，水头损失便越来越大。到过滤周期末，水头损失达到极限值，或者滤层的截污能力达到最大，再继续过滤将使出水水质恶化。此时便不得不停止过滤进行反冲洗。

 

2.1.2 活性炭过滤器

 

活性炭可以吸附溶液中的有机物和余氯等，降低水的COD值，防止水中的游离氯对离子交换树脂及反渗透膜的氧化性破环，对某些阳离子也有一定的吸附能力。除去水中的有机物，如腐植物酸等，以减轻有机物对强碱性阴树脂的污染和对反渗透膜组件的阻塞。通过活性炭的过滤处理，可除去水中的60%~80%的胶体物，50%左右的铁和50%~60%的有机物。

当过滤到达一定时间或活性炭过滤器进水压力的差值大于0.05-0.1MPa时，需进行反洗，当高质量椰壳活性炭吸附量达到饱和时，需要换活性炭，活性炭的操作过程亦采用PLC控制自动阀门的自控技术。在系统发生故障时，把单个的罐体切换到手动状态进行调节，这样可以不要全套系统停止进行维修。

活性炭过滤器可以除去水中的有机物和残余氯。活性炭过滤器除去水中的游离氯能进行得很彻底。活性炭脱氯不是单纯的物理吸附作用，而是其表面发生催化作用，促使游离氯通过活性炭滤层时，很快水解并分解出原子氧，其反应如下：

 

Cl2+H2O ↔ HCL+HOCL    HOCL→HCL+[O]

原子氧与碳原子由吸附状态迅速地转变化合状态：

C+2[O]→CO2 ↑

综上所述，氯与活性炭的反应可如下式：

C+2CL2+2H2O→HCL+CO2↑

从此反应式可看出，活性炭脱氧并不存在吸附饱和问题，只是损失活性碳而已，因此，活性炭用于脱氯时，可以运行很长时间。

活性炭过滤器采用椰壳活性炭滤料，以压力过滤。待原水从过滤器上部进入，自上而下穿过滤料层之后，水中有机物等便被活性炭颗粒所吸附，从而使其从水中分离出来，水则进一步得到澄清。随着过滤时间的延续，吸附层中所截留的杂质越来越多，其孔隙率越来越小，水头损失便越来越大。到过滤周期末，水头损失达到极限值，或者吸附层的截污能力达到最大，继续过滤将使出水水质恶化。此时便需停止过滤进行反冲洗。

 

2.2反渗透系统工作原理

2.2. 1  反渗透膜技术基础：

 

主要膜分离技术

 

膜的种类	膜的功能	分离驱动力	透过物质	被截留物质
微滤	多孔膜、溶液的微滤、脱微离子	压力差	水、溶剂、溶解物	悬浮物、细菌类、微粒子
超滤	脱除溶液中的胶体、各类大分子	压力差	溶剂、离子和小分子	蛋白质、各种酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子
反渗透和纳滤	脱除溶液中的盐类及低分子物	压力差	水、溶剂	无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等
透析	脱除溶液中的盐类及低分子物	浓度差	离子、低分子物、酸、碱	无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸
电透析	脱除溶液中的离子	电位差	离子	无机、有机离子
渗透气化	溶液中的低分子及溶剂间的分离	压力差、浓度差	蒸汽	液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离	气体、气体与蒸汽分离	浓度差	易透过气体	不易透过气体

 

按孔径分类的分离膜

 

2.2.2反渗透膜工作原理：

 

 

简单地说，反渗透被认为是分子级的过滤过程，这种“过滤作用”能够从水中除去99%溶解性矿物质，95-97%大多数不溶解性有机物和98%以上的生物和胶体物质。利用半透膜可以达到这样高度分离的效果，这种膜仅能让某些物质（如水）容易通过而其它物质（如溶解盐）则不让通过。如果纯水与盐溶液被一张半透膜隔开，纯水就会通过膜进入盐溶液。如上图：

 

反渗透就是与自然渗透流向相反的一个过程，通过向浓溶液端施加足够的压力克服稀溶液（纯水）的自然渗透压使其反向流动。如上图。

 

膜透过操作方式

 

 

每种溶液都有特定的渗透压力，其大小决定与水中溶解物的种类和浓度，这个压力就是引起流过半透膜的驱动力。

  在实际应用中，需要的与自然渗透流动反方向的力是由高压泵提供的。水通过高压泵被泵入装有半透膜的滤筒（压力容器），在反渗透压下产品水从系统中流出，被膜截留的溶解性固体通过调节阀不断从系统中冲走，这就是浓缩水流。如上图：

 

膜分离进水方位：

膜组件的组成件：

 

2.3精处理系统工作原理

 

2.3.1 混床工作原理

 

         混床离子交换法，就是阴、阳离子交换树脂放在同一个交换床中，并在运行前混合均匀。混床可以看做是由许多阴、阳离子交错排列而组成的多级式复床。

         在混床中，由于阴、阳离子树脂是相互混合的，所以阴、阳离子交换反应几乎是同时进行的。或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交换进行的，即经H型离子交换所产生的H+，和经OH型离子交换所产生的OH-不能积累起来，立即生成离解度很低的水。

         这样就是基本上消除了反离子的影响，其离子交换反应可以进行的很彻底，所以其出水水质很好。

         混床的离交换反应可以用下面的一个式子来表示出来：

 

 

  关于在混合床中阴、阳树脂的配比，应从影响出水水质和一个周期中交换器的出水量两方面来考虑决定。由于各种阴、阳树脂交换容量的不同和各系统中混合床进水的成分有差别，所以此配比值应根据具体情况选取。关于出水水质，实验表明，除了阳树脂明显多于阴树脂的情况外，改变两种树脂比影响不大；当阴树脂多于阳树脂时，处理效果比阳树脂多于阴树脂的好。目前国内采用的树脂体积比通常为阴：阳=2：1。

 

3 安全生产

   人和设备的安全是生产正常运行的前提和保证。由于本系统中不但有运行于管道中的高压流体、高温高压蒸汽，而且系统中大量的用到化学药品，尤其是强腐蚀性的酸和碱；因此系统操作人员应该严格遵守相关的操作规程及以下相关规定：

 

（1） 系统操作人员操作前务必认真阅读相应的设备说明书及操作规程；

（2） 仪表、设备所有参数均由优水坊专业调试工程师预设置，能正常运行后交付使用；在未经许可的情况下，请勿擅自更改。

（3） 请保存电气设备的干燥、整洁；

（4） 请勿擅自更改管道、电气连接；

（5） 建立运行档案，详细记录运行时间，流量计流量，各压力表压力，淡水电导率和水温等参数，以便于维护；

（6） 请仔细阅读下列（酸碱安全使用规则）。

 

 

酸碱安全使用规则：

（相关装备、设施请自行配备）

 

  使用酸或碱时，操作者应戴上护目镜和标准长度的面罩、有边毡帽或纤维帽、安全橡胶鞋、橡胶围裙或标准长度的橡胶外套和长筒橡胶手套。

 

了解安全冲洗器地点

  快速安全冲洗器应该安装在离用酸、碱调节地点最近的地方。

安全洗眼液应在最近处

  与水混合一定要把酸或碱加到足量的水中

  决不能使用相反的操作，否则混合液会沸腾、飞溅和大量喷出会造成严重的安全事故。

  酸和碱应慢慢地加入水中并且要适度搅拌，混合过程会发热但不能让温度升得过高，这对于操作者的安全和保护设备都是重要的。使用固体烧碱时，不允许还有未溶解物大量沉在桶底。

        

  抢救

 

——如果酸液溅到人体

         用大量水冲洗，然后使用小苏打粉或碳酸钠冲洗，苏打、小苏打粉稀溶液，一加仑水加一杯碳酸钠。如果酸液进入眼睛，就立即用缓慢的水流冲洗眼睛15分钟。如有必要再冲洗15分钟。如果酸进入体内会引起严重烧伤，个人有所感觉就应大量喝水。

——如果酸溅到衣物

         先用稀氨水洗，然后再用水冲洗。

——如果碱溅到人体

         先用大量水冲洗，然后用大量的醋或1%的醋酸溶液洗。注意醋酸的浓度不能大于1%，大于1%就有刺激性。如果碱进入眼睛，用大量的清水缓和地洗并立即找医生不要延误。吞服苏打碱需要立即服食解毒药，不能延误，服用大量的水加1%的醋酸、醋、果酸、5%柠檬酸，随后服用牛奶或蛋清水，并尽快找医生。

——如果碱溅到衣物

         用大量的流水冲洗，然后用大量的醋或者1%醋酸溶液中和余碱。

4 正常生产工艺条件

         另见《工艺条件》、《电气条件》及《操作规程》相关条款

         另附：工艺流程图