純水制備系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　設 計 題 目：</b></p><p>　　系 部 名 稱： </p><p>　　學 生 姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： 環(huán)境檢測與治理技術

2、</p><p>　　班 級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指 導 教 師： </p><p>　　日 期：2 0 1 4 年 5 月 3 0 日</p><p>

3、<b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第一章 設計內(nèi)容2</p><p><b>　　1.1設計目

4、的2</b></p><p><b>　　1.2設計要求2</b></p><p>　　1.3設計內(nèi)容包括：2</p><p>　　1.3原水水質(zhì)分析2</p><p>　　第二章 除鹽方案的比較與選擇3</p><p><b>　　2.1反滲透法3</b&

5、gt;</p><p>　　2.2離子交換法3</p><p><b>　　2.3電滲析法4</b></p><p><b>　　2.4納濾4</b></p><p>　　2.5連續(xù)電除鹽5</p><p>　　2.6處理工藝的確定5</p><

6、p>　　2.7反滲透系統(tǒng)發(fā)展狀況5</p><p>　　2.8反滲透的進水水質(zhì)要求7</p><p>　　2.8影響反滲透膜的因素8</p><p>　　第三章 預處理及后處理工藝的確定及設計計算10</p><p>　　3.1絮凝劑添加過程11</p><p>　　3.2多介質(zhì)過濾器11</p

7、><p>　　3.2.1多介質(zhì)過濾器的說明11</p><p>　　3.2.2多介質(zhì)過濾器的設計計算12</p><p>　　3.2.3多介質(zhì)過濾器的反沖洗參數(shù)控制和確定12</p><p>　　3.3活性炭過濾器13</p><p>　　3.3.1活性炭過濾器的說明13</p><p>

8、　　3.3.2活性炭過濾器的設計計算13</p><p>　　3.3.3活性炭過濾器的反洗設計14</p><p>　　3.4阻垢劑加藥裝置14</p><p>　　3.4.1阻垢加藥裝置的說明14</p><p>　　3.5保安過濾器14</p><p>　　3.5.1保安過濾器的說明14</p&g

9、t;<p>　　3.5.2保安過濾器的設計計算15</p><p>　　3.6后處理工藝紫外線殺菌15</p><p>　　3.6.1紫外線殺菌裝置的說明15</p><p>　　第四章 系統(tǒng)工藝設計16</p><p>　　4.1工藝流程圖17</p><p>　　4.2工藝流程中各設備單元簡

10、要說明及計算17</p><p>　　4.2.1原水箱17</p><p>　　4.2.2原水箱的設計計算17</p><p>　　4.2.3反滲透系統(tǒng)18</p><p>　　4.2.4膜元件的選擇及排列方式設計計算18</p><p>　　4.2.6泵流量及揚程計算19</p><p

11、>　　4.3控制系統(tǒng)20</p><p>　　4.3.1高壓泵保護系統(tǒng)20</p><p>　　4.3.2反滲透控制系統(tǒng)20</p><p>　　4.4水量平衡計算21</p><p>　　4.5水量平衡圖21</p><p><b>　　總結23</b></p>

12、<p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p>　　附表一原水水質(zhì)分析報告26</p><p>　　附表二出水水質(zhì)標準27</p><p><b>　　摘要</b></p><p>

13、;　　現(xiàn)今社會人民的生活水平的逐漸提高，人們對水的質(zhì)量要求也越來越高。如今在很多領域都需要純度極高的水。而以高分子功能膜為代表的膜分離技術，40年來取得了令人矚目的發(fā)展。在1953年美國佛羅里達大學Reid等人首次提出反滲透技術淡化海水的構想，1960年美國加利福尼亞大學的Loeb和Sourirajan研制出第一張可使用的反滲透膜，標志著現(xiàn)代膜科學技術的誕生。</p><p>　　本處理工藝主要以反滲透膜處理技術

14、為主，以合適的前處理和后處理技術制取合格的純凈飲用水的處理工藝。預處理過程中加入絮凝劑，除去水中的小顆粒，再經(jīng)過活性炭過濾器吸附過濾，使原水渾濁度降低，使原水中帶有的雜質(zhì)得到處理，過濾。再通過加入阻垢劑，使原水硬度降低，之后經(jīng)過保安過濾器過濾處理。預處理后，滿足反滲透進水要求，進行反滲透工藝處理。出水還需要消毒殺菌過濾的后處理，最終出水。原水經(jīng)過一系列的工藝處理最終達到國家飲用純凈水水質(zhì)標準GB17323-1998。</p>

15、<p>　　關鍵詞：反滲透；飲用水；反滲透設備：水處理工藝</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Nowdays people living standards has gradually improved the quality of water is bound to put forward higher requ

16、irements.Today,all fields are required high purity water. While represented by functional polymeric membrane membrane separation technology,forty years achieved remarkable development . In 1953, the American University o

17、f Florida Reid , who first proposed the idea of a reverse osmosis seawater desalination technology in 1960, the University of California, Loeb and Sourirajan developed t</p><p>　　The treatment process is mai

18、nly with reverse osmosis membrane treatment technology is given priority to, with appropriate pretreatment and post-treatment technology qualified bottled drinking water treatment processes. To join in the process of pre

19、treatment of coagulant, remove the small particles in the water, after activated carbon filter filtration, adsorption to lower raw water turbidity, are processed with the impurities in the raw water, filtering. Again thr

20、ough softener processing, lower </p><p>　　Keywords: reverse osmosis; Drinking water; Reverse osmosis equipment: water treatment process</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　反滲透技術

21、是當今最先進和最節(jié)能有效的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常小（僅為10A左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等（去除率高達97%-98%）。反滲透是目前高純水設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術，它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物；反滲透（RO）、超過濾（UF）、微孔膜過濾（MF）和電滲析（ED）技術都屬于膜分離

22、技術。二級反滲透裝置是借助壓力使水分子強迫透過對水分子有選擇透過作用的反滲透膜，即是反滲透凈水的原理，這種裝置為反滲透裝置根椐各種物料的不同滲透壓，可以大于滲透壓的反滲透法進行分離、提取、純化和濃縮。</p><p>　　反滲透技術應用很廣如電子、醫(yī)療、食品、鍋爐補給水等工業(yè)中純水、超純水的制備，太空水、蒸餾水的制備及啤酒和飲料用水的凈化，高壓鍋爐補給水的預脫鹽處理，海水、苦咸水的脫鹽淡化，制藥、輕紡、化工、食品

23、等工業(yè)用于分離、濃縮、液體脫色為目的的工藝，其它以分離細菌、熱源、膠體微粒及有機物為目的的分離過程等。</p><p><b>　　第一章 設計內(nèi)容</b></p><p><b>　　1.1設計目的</b></p><p>　　根據(jù)對原水水質(zhì)分析，以產(chǎn)水水質(zhì)要求為標準，最終達到國家飲用水GB17323-1998標準，設計

24、一套適合該原水水質(zhì)處理工藝的水處理系統(tǒng)。</p><p><b>　　1.2設計要求</b></p><p>　　一、要求該套二級反滲透終端產(chǎn)水水量為15m3/h；</p><p>　　二、要求該套二級反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)達到國家飲用純凈水水質(zhì)標準GB17323-1998及GB17324-1998的規(guī)定。</p><p>

25、　　1.3設計內(nèi)容包括：</p><p>　　一、系統(tǒng)工藝路線的確定</p><p>　　二、水量平衡計算，并據(jù)此作水量平衡圖</p><p>　　三、系統(tǒng)設備技術參數(shù)的設計計算</p><p><b>　　1.3原水水質(zhì)分析</b></p><p>　　通過對原水水質(zhì)的檢測分析，該水質(zhì)的含鹽量、

26、渾濁度、可溶性固體的含量、總硬度比較高。其中含鹽量為：527mg/l，需進行脫鹽處理，渾濁度為：7NTU，需進行絮凝再過濾，可溶性總固體的含量為：546.3mg/l，原水總硬度為：315.3mg/l，水的硬度是引起反滲透結垢的原因之一，因此需要添加阻垢劑來達到保護膜的目的。</p><p>　　根據(jù)原水含鹽量，硬度，濁度，有機物含量，HCO3-含量，以及少量的游離CO2，不含F(xiàn)e2+、而含有少量Fe3+。初步判斷

27、該水源為地表水。</p><p>　　所以，本工藝的設計的主要目的是對原水中的含鹽量、不溶解微粒（渾濁度）、可溶性總固體等的處理。故該設計的主要任務為水的除鹽。通過一系列處理，使原水中的各種鹽份達到純凈飲用水的國家標準。</p><p>　　第二章 除鹽方案的比較與選擇</p><p><b>　　2.1反滲透法</b></p>

28、<p>　　反滲透法，目前它是一種應用最廣的脫鹽技術。反滲透膜雖在1977年就有了，但其規(guī)模化生產(chǎn)和廣泛用于脫鹽卻是近幾年的事情。反滲透膜能去除無機鹽、有機物（分子量>500）、細菌、熱源、病毒、懸濁物（粒徑>0.1μm）等。產(chǎn)出水的電阻率能較原水的電阻率升高近10倍。</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　具有較高透水

29、率和脫鹽率；</p><p><b>　　去除雜質(zhì)范圍廣；</b></p><p>　　可連續(xù)運行，產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定；</p><p>　　安裝簡單、安裝費用低廉；</p><p>　　原水含鹽量較高時對運行成本影響不大，單位體積產(chǎn)生量高，體積小。</p><p><b>　　缺點：<

30、;/b></p><p><b>　　預處理要求較高；</b></p><p><b>　　膜件需要定期清洗；</b></p><p>　　原水利用率只有75-80%</p><p><b>　　2.2離子交換法</b></p><p>　　離子交

31、換法是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換。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(RO)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)。</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　?。?）無機離子的去除能力

32、優(yōu)良。</p><p>　　（2）具再生能力，且裝置簡單。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　純化(交換)容量有一定的限制、水質(zhì)會起伏；</p><p>　　樹脂會有有機物溶出的情形；</p><p>　　樹脂表面會有微生物的增殖；</p><p&

33、gt;　　樹脂的崩解碎片等會造成水中顆粒的增加；</p><p>　　樹脂的再生過程較麻煩。</p><p><b>　　2.3電滲析法</b></p><p>　　電滲析法[ED]是利用離子交換膜進行海水淡化的方法。離子交換膜是一種功能性膜，分為陰離子交換膜和陽離子交換膜，[簡稱陰膜和陽膜]。陽膜只允許陽離子通過陰膜只允許陰離子通過，這就是離

34、子交換膜的選擇透過性。在外加電場的的作用下，水溶液中的陰，陽離子會分別向陽極和陰極移動，如果中間再加上一種交換膜，就可能達到分離濃縮的目的。電滲析法就是利用了這樣的原理。</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p><b>　　能量消耗低；</b></p><p>　　藥劑耗量少，環(huán)境污染??；</p&

35、gt;<p>　　對原水含鹽量變化適應性強；</p><p>　　操作簡單易于實現(xiàn)機械化、自動化</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　出水含鹽率過低時易出現(xiàn)極化現(xiàn)象，脫鹽率較低</p><p>　　離子交換過程中總會有少量的相反離子透過交換膜；</p><p&

36、gt;　　運行前提是直流電場的作用和具有選擇透過性的離子交換膜，成本較高。</p><p><b>　　2.4納濾</b></p><p>　　缺點：納濾膜較反滲透膜疏松、孔徑大，價格較高，對NaCl的截留率有較大不同，納濾對NaCl的截留率一般只有40%-90%，故整體脫鹽率不高。不宜采用。</p><p><b>　　2.5連續(xù)電

37、除鹽</b></p><p>　　連續(xù)電除鹽（EDI，Electro-deionization或CDI，Continuous Electrode ionization），是利用混和離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子，同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。此過程離子交換樹脂不需要用酸和堿再生。</p><p><b>　　優(yōu)點：&

38、lt;/b></p><p>　　水質(zhì)穩(wěn)定；容易實現(xiàn)全自動控制；</p><p><b>　　不需化學再生；</b></p><p><b>　　廠房面積??；</b></p><p><b>　　無污水排放</b></p><p>　　缺點：操作復

39、雜，而且設備極易損壞。</p><p>　　2.6處理工藝的確定</p><p>　　結合出水水質(zhì)情況，出水要求達到國家瓶裝飲用水的具體規(guī)定。飲用水涉及人體健康，其要求較嚴格，其中具體的感官要求、質(zhì)量理化指標、污染物理化指標等規(guī)定作為本工藝設計處理的目標；要求電導率≤10μS/cm，濁度≤1度。那么這里就需要采用二級反滲透來處理水，使其電導率能夠達標。</p><p&g

40、t;　　2.7反滲透系統(tǒng)發(fā)展狀況</p><p>　　人類發(fā)現(xiàn)反滲透現(xiàn)象的歷史已有250多年，但直到1953年美國C.E Reid教授在佛羅里達大學發(fā)現(xiàn)醋酸纖維素類具有良好的半透性，反滲透才作為一項新型膜分離技術問世。同年，在Reid的建議下，反滲透被列入美國國家計劃。1960年加利福尼亞大學的Loeb和Sourirajan等采用氯酸鎂水溶液作為添加劑，首次研制出具有高脫鹽率和高通量的非對稱醋酸纖維素反滲透膜，使

41、得反滲透膜分離技術進入實用階段。在1748年法國學者阿貝·諾倫特(Abble Nellet)發(fā)現(xiàn)，水能自然地擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，首次揭示了膜分離現(xiàn)象，證實了這種膜的滲透過程，并創(chuàng)造了“Osmosis”一詞來描述半透膜的這種現(xiàn)象。1854年，Graham通過對動物膀胱的一系列演示實驗。發(fā)表了第一篇證實存在膜滲透現(xiàn)象方面的論文，并于1866年第一次提出了透過膜的機理。該機理至今仍具有實用價值。而關于滲透膜的發(fā)現(xiàn)及應用是從

42、1860年開始的。1953年，美國佛羅里達大學的Reid在美國內(nèi)務部鹽水局(OSW)開始反滲透的研究，并向美國國會提交了脫鹽報告，首次建議把反滲透用于脫鹽。1954年，世界上第一臺離子交換膜電滲析的工業(yè)裝置在</p><p>　　近年來反滲透技術在我國已得到廣泛應用。反滲透技術最初只用于海水淡化，后來逐步擴大到苦咸水淡化、食品加工、醫(yī)藥衛(wèi)生、飲料凈化、超純水制備等方面，產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟效益。</p>

43、<p>　　2.8反滲透的進水水質(zhì)要求</p><p>　　表2.1反滲透進水水質(zhì)要求</p><p>　　原水中的部分指標不能滿足反滲透的進水要求，所以在原水進入反滲透系統(tǒng)之前需要對其進行預處理，以保證反滲透系統(tǒng)的安全運行。</p><p>　　2.8影響反滲透膜的因素</p><p>　　1. 進水壓力對反滲透膜的影響<

44、/p><p>　　進水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。如下圖（來自百度文庫貢獻者mengxiangxia02）</p><p>　　圖2.1

45、進水壓力對反滲透的影響</p><p>　　2. 進水溫度對反滲透膜的影響反滲透膜產(chǎn)水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加，水通量也線性的增加，進水水溫每升高1℃，產(chǎn)水通量就增加2.5％～3.0％；其原因在于透過膜的水分子粘度下降、擴散性能增強。進水水溫的升高同樣會導致透鹽率的增加和脫鹽率的下降，這主要是因為鹽分透過膜的擴散速度會因溫度的提高而加快。如下圖.（來自百度文庫貢獻者mengxiangxia0

46、2）</p><p>　　圖2.2 溫度對反滲透的影響</p><p>　　3. 進水pH值對反滲透膜的影響進水pH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響；而對脫鹽率有較大影響。由于水中溶解的CO2受pH值影響較大，pH值低時以氣態(tài)CO2形式存在，容易透過反滲透膜，所以pH低時脫鹽率也較低，隨pH升高，氣態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為HCO3－和CO32－離子，脫鹽率也逐漸上升，在pH7.5～8.5間，脫鹽率達到最高。

47、如下圖（來自百度文庫貢獻者mengxiangxia02）</p><p>　　圖2.3 PH值對反滲透的影響</p><p>　　4. 進水鹽濃度對反滲透膜的影響滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù)，含鹽量越高滲透壓也增加，進水壓力不變的情況下，凈壓力將減小，產(chǎn)水量降低。透鹽率正比于膜正反兩側鹽濃度差，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。如下圖：（來自百度文庫

48、貢獻者mengxiangxia02）</p><p>　　圖2.4 進水含鹽量對反滲透的影響</p><p>　　第三章 預處理及后處理工藝的確定及設計計算</p><p>　　3.1絮凝劑添加過程</p><p>　　該工藝主要采用高分子絮凝劑—聚丙烯酰胺（PAM），使不溶性顆粒絮凝，再通過過濾器去除。</p><p&g

49、t;　　影響PAM絮凝作用的主要因素：</p><p>　　絮凝劑的用量：最佳的絮凝劑用量是絮凝劑全部被吸附在固相粒子表面上，且絮塊的沉降速度達到最大值。最佳用量隨著絮凝劑的離子性質(zhì)、分子量、懸浮液的pH值而變化，可用試驗方法確定。當絮凝劑超過最佳用量時，絮凝效果反而下降。</p><p><b>　　3.2多介質(zhì)過濾器</b></p><p>

50、;　　3.2.1多介質(zhì)過濾器的說明</p><p>　　在水處理上使用的多介質(zhì)過濾器，常見的有：無煙煤-石英砂-磁鐵礦過濾器，活性炭-石英砂-磁鐵礦過濾器，活性炭-石英砂過濾器，石英砂-陶瓷過濾器等。而對于飲用水，一般禁止使用無煙煤，樹脂等濾料。</p><p>　　該工藝主要采用活性炭-石英砂過濾器。</p><p>　　多介質(zhì)過濾器廣泛用于水處理工藝中，主要用于

51、水處理除濁、軟化水、電滲析、反滲透的前級預處理，也可用于地表水、地下水的除泥沙等。過濾介質(zhì)一般使用D=0.5-1.0mm的濾料介質(zhì).根據(jù)水中的雜質(zhì)成份可以采用單層過濾、雙層過濾和多層過濾。</p><p>　　多介質(zhì)過濾器在過濾過程中，原水中的懸浮物等被濾料層截留吸附并不斷地在濾料層中積累，于是濾層孔隙逐漸被污物堵塞，在濾層表面形成濾餅，過濾水頭損失不斷增加。當達到某一限度時，濾料需進行清洗，使濾層恢復工作性能，

52、繼續(xù)工作。</p><p>　　3.2.2多介質(zhì)過濾器的設計計算</p><p>　　多介質(zhì)過濾器主要采用石英過濾，由加壓裝置和穩(wěn)壓裝置調(diào)解。</p><p><b>　　設計參數(shù)：</b></p><p>　　設計流速8～15（取11m/h），反沖洗強度4～12（取8 L/m2.s），活性炭層高1m，相對密度為0.5-

53、0.55（取0.53m3/t）。</p><p>　　該水質(zhì)的濁度在7度，水量為30m3/h。濾料選用粒徑0.5~1.0mm的石英砂，石英砂相對密度為2.6—2.65，設計厚度為1500mm，活性炭選用8-16目的，其吸附效果最好。填料高度設計為700mm，濾料的粒徑和裝填高度之間的關系，濾床的高度和濾料的平均粒徑的比值為800～1 000(設計規(guī)范)。，過濾器直徑設計為1000mm。筒體高度為2600mm。&l

54、t;/p><p><b>　　過濾器底面積為：</b></p><p><b>　　（5-41）</b></p><p>　　則所需活性炭質(zhì)量為:</p><p>　　t=291kg（取300kg） （5-42）</p><p><b>　　石英

55、砂質(zhì)量為：</b></p><p>　　t=3097（取3100）kg （5-43）</p><p>　　活性炭的重量為25kg/袋，需活性炭15袋；</p><p>　　石英砂的重量為50kg/袋，需石英砂62袋。</p><p>　　3.2.3多介質(zhì)過濾器的反沖洗參數(shù)控制和確定</p><

56、p>　　采用雙層濾料，膨脹率為40％----50％，膨脹率過大時，單位體積中濾料的顆粒數(shù)變少，顆粒碰撞的機會也減少，所以對清洗不利。在生產(chǎn)運行中，對濾料的填充高度、膨脹高度等隨機進行檢查，因為正常反洗過程中，會有部分濾料的跑失或磨損，需要進行補充。</p><p>　　反洗水量和壓力：一般設計要求，反洗水的強度為40m3/(m2·h)，反洗水的壓力≤0．15MPa。</p><

57、p>　　反洗空氣量和壓力：反洗空氣的強度為15m/(m·h)，反洗空氣的壓力≤0．15MPa。</p><p><b>　　3.3活性炭過濾器</b></p><p>　　3.3.1活性炭過濾器的說明</p><p>　　活性炭過濾器中裝填的活性炭是一種很細小的炭粒，有很大的表面積，而且炭粒中還有更細小的孔——毛細管。這種毛細管

58、具有很強的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與有機物質(zhì)雜質(zhì)充分接觸。當這些有機物雜質(zhì)碰到毛細管被吸附，起凈化作用。使用初期的吸附效果很高，但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。如果水質(zhì)混濁，水中有機物含量高，活性炭很快就會喪失過濾功能。所以，活性炭應定期清洗或更換。</p><p>　　3.3.2活性炭過濾器的設計計算</p><p><b>　　

59、對于活性炭過濾器</b></p><p><b>　　通常設計參數(shù)：</b></p><p>　　設計流速6～12 m/h，反沖洗強度4～12 L/m2.s，活性炭層高1.2～2 m。取過濾流速為10 m/h；反洗強度8 L/m2.s 。</p><p>　　活性炭過濾器的出水即反滲透的進水為：27m3/h；</p>

60、<p><b>　　過濾器有效面積：</b></p><p>　　S = 27÷ 10 = 2.7m2。 （5-51）</p><p><b>　　過濾器的直徑為D；</b></p><p><b>　?。?-52）</b></p>

61、<p>　　一般情況下，底部承托層和石英砂濾料層高度為0.2～0.3 m，活性炭濾料層高度為1.0～1.5 m，反洗空間約為濾料層高度的50%。</p><p>　　設填料高度為1.2 m；承托層高度為0.3 m；反洗空間高度為0.6 m。</p><p>　　所以活性炭過濾器設計高度為2.1m?；钚蕴棵芏?.5-0.55m3/t</p><p>　　則所

62、需活性炭的質(zhì)量為：</p><p>　　1.7t=1700kg （5-53）</p><p>　　活性炭的重量為25kg/袋，需活性炭68袋</p><p>　　3.3.3活性炭過濾器的反洗設計</p><p>　　假設活性炭過濾器的反洗周期為一天一次，每次反洗時間為20 min ，而活性炭過濾器為24 h運行

63、?；钚蕴窟^濾器的反洗水來自活性炭的出水。</p><p>　　過濾器進行一次反洗所需水量：</p><p>　　8 L/m2.s×2.7m2×20 min×60 =25920L = 25.92m3。 （5-54）</p><p>　　設過濾器反洗水平均分配到每小時內(nèi)，即系統(tǒng)在正常產(chǎn)水的同時也在對反洗水進行積累。</

64、p><p>　　則每小時所需反洗水總量為：</p><p>　　25.92÷24=1.08m3 ； （5-55）</p><p>　　則活性炭過濾器的進水總量出水水量+反洗水量為：</p><p>　　27＋1.08= 28.08m3/h （5-56）

65、</p><p>　　3.4阻垢劑加藥裝置</p><p>　　3.4.1阻垢加藥裝置的說明</p><p>　　原水中，總硬度且主要是暫時硬度較高，H2SiO3含量較高。為保證反滲透裝置正常運行，避免鈣，鎂，硅酸物質(zhì)等在反滲透膜濃水側發(fā)生結垢現(xiàn)象，使膜受到污染，在原水進入反滲透主機之前對其預先進行處理，以預防或緩減結垢現(xiàn)象的發(fā)生。</p><p

66、><b>　　3.5保安過濾器</b></p><p>　　3.5.1保安過濾器的說明</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　　保安過濾器設在反滲透系統(tǒng)本體進口之前，顧名思義是為了保證反滲透系統(tǒng)的安全，而起作用的就是其濾芯，由于濾芯是消耗品，有一定的納污量，具有一定的使用壽命，所以我們要注

67、意濾芯的更換。一般當過濾器進出口壓差大于設定的值（通常為0.07-0.1MPa）時，應當更換。通常保安過濾器的更換周期為3—6月，要根據(jù)其進水水質(zhì)來確定其更換周期。</p><p>　　3.5.2保安過濾器的設計計算</p><p>　　保安過濾器采用耐腐蝕的304不銹鋼材質(zhì)外殼，濾棒采用5μm平壓式濾芯。選用外徑2.75英寸，長度40英寸的濾芯，單只濾芯的過濾能力為2噸/小時，那么所需濾

68、芯數(shù)量為：</p><p>　　15支 （5-61）</p><p>　　3.6后處理工藝紫外線殺菌</p><p>　　在水質(zhì)處理過程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微濾、超濾等方法處理水時，水中的細菌物質(zhì)也不能全被去除。而一般的水質(zhì)處理方法更不能除盡微生物。為確保產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)合格，保證消費者的健康，在制造飲

69、料，特別是制造碳酸飲料、礦泉水、純凈水以及包裝后不再進行二次滅菌的果汁飲料時，必須對水進行消毒處理，并要注意貯罐、管道、閥門等衛(wèi)生狀態(tài)，防止對水產(chǎn)生二次污染。</p><p>　　水消毒的目的是殺滅水中的致病菌，并使水中的細菌含量符合規(guī)定標準。</p><p>　　3.6.1紫外線殺菌裝置的說明</p><p>　　紫外線是一種肉眼看不見的光波，存在于光譜紫射線端的

70、外側，故稱紫外線。紫外線系來自太陽輻射電磁波之一，通常按照波長把紫外線分為四類如下</p><p>　　是物質(zhì)運行的一種特殊形式，是一粒粒不連接的粒子流。每一粒波長253.7nm的紫外線光子具有4.9eV的能量。當紫外線照射到微生物時，便發(fā)生能量的傳遞和積累，積累結果造成微生物的滅活，從而達到消毒的目的。當細菌、病毒吸收超過3600~65000uW/c㎡劑量時，對細菌、病毒的去氧核醣核酸（DNA）及核醣核酸（RN

71、A）具有強大破壞力，能使細菌、病毒喪失生存力及繁殖力進而消滅細菌、病毒，達到消毒滅菌成效。紫外線一方面可使核酸突變、阻礙其復制、轉(zhuǎn)錄封鎖及蛋白質(zhì)的合成；另一方面，產(chǎn)生自由基可引起光電離，從而導致細胞的死亡。</p><p>　　紫外線殺菌器殺菌原理是利用紫外線燈管輻照強度，即紫外線殺菌燈所發(fā)出之輻照強度，與被照消毒物的距離成反比。當輻照強度一定時，被照消毒物停留時間愈久，離殺菌燈管愈近，其殺菌效果愈好，反之愈差。

72、</p><p>　　第四章 系統(tǒng)工藝設計</p><p><b>　　4.1工藝流程圖</b></p><p><b>　　圖4.1工藝流程圖</b></p><p>　　4.2工藝流程中各設備單元簡要說明及計算</p><p><b>　　4.2.1原水箱<

73、;/b></p><p>　　用于儲存原水，進水緩沖，穩(wěn)定水量，為后續(xù)設備用水提供穩(wěn)定的充足的水源。配備原水箱，可以避免因原水供水管網(wǎng)的供水壓力和流量波動較大，而影響后續(xù)設備運行的現(xiàn)象</p><p>　　4.2.2原水箱的設計計算</p><p>　　有時由于水壓不足需設貯水箱（池）調(diào)節(jié)水量，以便加壓泵吸取，在設計中考慮預處理水量的大小，可按1～1.5h的生

74、產(chǎn)水量計算調(diào)節(jié)水箱。選取儲備時間為1小時。</p><p><b>　　則水箱容積：</b></p><p>　　V=27×1+1.08=27.8m3 （5-31）</p><p>　　考慮到在與處理過程中可能會存在水量損耗，那么選取水箱為30m3</p><p>　　可選用鋁合金水箱，進水設

75、浮球閥，底部設排污閥，內(nèi)設低液位控制報警器，水位低時原水泵停止，達到系統(tǒng)保護目的。</p><p>　　4.2.3反滲透系統(tǒng)</p><p>　　反滲透膜外殼：反滲透裝置的膜壓力容器選用不銹鋼外殼，外殼內(nèi)外精拋光處理，內(nèi)壁光滑，沒有死角，不易長菌，且拆裝反滲透膜簡易方便。</p><p>　　反滲透清洗系統(tǒng)：反滲透系統(tǒng)的清洗分為物理沖洗和化學清洗兩部分組成。<

76、/p><p>　　物理沖洗：沖洗時要使用比正常運行時更高的流速。因為污染物堆積在膜表面，若沖洗時的流速和制水時的流速相等或略低，則很難把污染物從膜元件中沖洗出來。通常，單支壓力容器（8英寸的膜）內(nèi)的清洗流速為：7～12 m3/h。沖洗時要使用比正常運行時更低的水壓。因為，污染物是在高壓運行的情況下被壓在膜表面上的，如果采用同樣的高壓，污染物仍會被壓在膜表面上，沖洗的效果不會太理想。壓力通?？刂圃?.3MPa以下。&l

77、t;/p><p>　　化學清洗：主要采用酸洗和堿洗，酸洗用檸檬酸，堿洗用草酸。</p><p>　　4.2.4膜元件的選擇及排列方式設計計算</p><p><b>　　反滲透膜材料的選擇</b></p><p>　　選用芳香聚酰胺復合膜，芳香聚酰胺復合膜與醋酸纖維膜相比：</p><p>　　1、不

78、容易滋生細菌、病毒等，不容易造成膜的損害。</p><p>　　2、芳香聚酰胺復合膜對pH的適應范圍較高。</p><p>　　3、復合膜水通量比醋酸纖維膜大、其系統(tǒng)運行壓力僅需醋酸纖維膜的RO系統(tǒng)的一半左右。盡管如此，透水量任不比醋酸纖維膜小，這樣節(jié)省了系統(tǒng)的能耗。</p><p>　　所以選用芳香聚酰胺復合膜。</p><p>　　一般認

79、為5t/h以上的反滲透系統(tǒng)采用8040膜元件比較合適，3t/h以下的反滲透采用4040膜元件比較合適，3-5t/h的反滲透系統(tǒng)采用8040或者4040膜元件都可以。根據(jù)產(chǎn)水量選擇膜元件，此處產(chǎn)水量為15t/h時，選用8040膜元件。且8040膜每支產(chǎn)水量平均為1t左右。</p><p>　　膜元件排列方式的計算：</p><p>　　當系統(tǒng)回收率為80%時，</p><

80、p>　　根據(jù)進水量=產(chǎn)水量÷回收率：</p><p>　　即15÷80% = 18.75m3/h （5-12）</p><p>　　即二級進水流量為18.75m3/h，也就是一級產(chǎn)水量。</p><p>　　取二級進水流量為20t/h。確定二級需要反滲透膜15支。</p><p>

81、;　　其排列方式采用2:1的方式排列，</p><p>　　那么； （5-13）</p><p>　　， （5-14）</p><p>　　采用一支膜殼五芯裝，共三支膜殼。</p><p><b>　　則一級的進水量為：</b>

82、</p><p>　　20÷0.75=27t/h （5-15）</p><p>　　那么排除掉過濾器消耗的水量，設計原水進水流量為30t/h。確定一級反滲透膜需要20支，其排列方式為3:1的方式排列，即四支膜殼，每支膜殼五芯裝。</p><p>　　4.2.6泵流量及揚程計算</p><p>

83、;　　根據(jù)反滲透膜的數(shù)量及排列方式，輸入反滲透膜的模擬設計軟件，可以得出（見附件---兩級系統(tǒng)數(shù)據(jù)設計結果）</p><p><b>　　通過數(shù)據(jù)分析：</b></p><p>　　反滲透膜系統(tǒng)的進水壓力為6.8bar，</p><p>　　即原水泵的流量為：30m3/h，揚程為：</p><p>　　6.8×

84、10=68m； （5-21）</p><p>　　RO高壓泵推薦壓力為7.6bar（1bar=1kg=10m），流量為：20m3/h</p><p>　　則高壓泵的理論揚程為：</p><p>　　7.6×10=76m （5-22）</p><

85、;p>　　反滲透清洗泵的壓力在0.4--0.7Mpa（取0.55Mpa），查反滲透運行技術手冊的8040膜清洗流速為5.8--9.1m3/h（這里取7m3/h）。則：</p><p>　　清洗泵的流量：3×7=21 （5-23）</p><p>　　清洗泵的理論揚程：5.5×10=55m

86、 （5-24）</p><p><b>　　4.3控制系統(tǒng)</b></p><p>　　采用PLC可編程控制系統(tǒng)對部分裝置系統(tǒng)的控制。</p><p>　　4.3.1高壓泵保護系統(tǒng)</p><p>　　為保證高壓泵的安全運行，反滲透系統(tǒng)的高壓泵進口和出口分別設置低壓保

87、護開關和高壓保護開關。當進水壓力低低于某一設定值時，低壓保護開關發(fā)生作用，使高壓泵自動停止運行，防止高壓泵缺水空轉(zhuǎn)。當高壓泵出水壓力超過某設定值時（一般超過最高運行壓力的30％以上），高壓保護開關動作，使高壓泵自動停止運行，防止高壓泵憋壓運行。</p><p>　　4.3.2反滲透控制系統(tǒng)</p><p>　　原水箱進水采用浮球液位控制。</p><p>　　反滲透

88、主機系統(tǒng)采用PLC程序控制，通過控制高壓泵的起停來實現(xiàn)，而高壓泵的起停是通過反滲透后的水箱的液位變化來決定的，與純水箱液位實現(xiàn)連鎖，當純水箱達設定高液位時，反滲透主機自動執(zhí)行關機程序，反之則開機。</p><p>　　當預處理系統(tǒng)故障停機時，一級反滲透系統(tǒng)自動停止工作。</p><p>　　啟動和停止時，流量和壓力會有波動。過大流量和壓力波動可能會導致膜元件破裂。故在啟動和停止操作時需要緩

89、慢增加和降低流量。</p><p>　　當反滲透投入運行時,為了防止高壓泵突然啟動升壓，產(chǎn)生對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膜組件間設置一個慢開閥門，通過控制閥門大小，使反滲透膜元件逐漸升壓至一定的壓力，從而減少高壓沖擊造成膜的破壞。</p><p>　　自動清洗系統(tǒng)由反滲透控制系統(tǒng)自動控制，在反滲透系統(tǒng)每次停止運行后立即啟動一段時間，然后自動停止運行。&l

90、t;/p><p><b>　　4.4水量平衡計算</b></p><p>　　原水進入該水處理系統(tǒng)，原水去向有最終產(chǎn)水、軟化器自身消耗用水、過濾器的反洗用水、反滲透濃水排放。</p><p>　　該系統(tǒng)為二級反滲透，反滲透出水為15m3/h, 反滲透進水量為30m3/h。</p><p>　　一級反滲透濃水水量為：</

91、p><p>　　30×25% =7.5m3/h。 （5-71）</p><p>　　保安過濾器出水等于反滲透進水水量，為27m3/h。</p><p>　　活性炭過濾器出水水量等于保安過濾器器進水水量，為27m3/h。</p><p>　　活性炭過濾器反洗用水為28.08 m3/h，由于反洗用

92、水來自過濾器出水收集，所以活性炭過濾器進水水量為：</p><p>　　27＋1.08 =28.08m3/h （5-72）</p><p>　　原水流量在進入活性炭過濾器之前無流量損失，所以，系統(tǒng)進水流量為31.08 m3/h。</p><p>　　最終產(chǎn)水+反滲透濃水+活性炭過濾器反洗用水：</p><

93、;p>　　15+7.5+1.08=23.58m3/h （5-73）</p><p>　　原水流量=最終產(chǎn)水（兩級）+反滲透濃水（兩級）+活性炭過濾器反洗用水。即30m3/h ；即系統(tǒng)的水量平衡。</p><p><b>　　4.5水量平衡圖</b></p><p><b>　　總結</

94、b></p><p>　　通過此次畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來環(huán)境的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。</p><p>　　畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計

95、是我對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力。在不斷的努力下我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。</p>

96、<p>　　此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]張葆宗.反滲透水處理應用技術[M].北京：中國電力出版社，2004.3</p><p>　　[

97、2]馮敏.現(xiàn)代水處理技術.北京：化學工業(yè)出版社，2012</p><p>　　[3]反滲透水處理系統(tǒng)工程.馮逸仙編著.-北京：中國電力出版社，2005</p><p>　　[4]王湛，周翀主編，膜分離技術基礎2版.-北京：化學工業(yè)出版社，2006.6</p><p>　　[5]葉嬰齊，工業(yè)用水處理技術，上?？茖W普及出版社，2004</p><p&

98、gt;　　[6]張葆宗，反滲透水處理應用技術-北京：中國電力出版社，2004</p><p>　　[7]馬春香，邊喜龍主編，水質(zhì)分析方法與技術.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007.8</p><p><b>　　[8]污水技術網(wǎng)</b></p><p>　　[9]葛常清，制取純水裝備的自動設計系統(tǒng)[J]；水處理技術;2001年05期<

99、/p><p>　　[10]崔玉川，純凈水與礦泉水工藝及設施設計計算，化學工業(yè)出版社，2003.4</p><p>　　[11]高常飛，膜法技術在食品飲料純水制備中的應用：[J].工業(yè)安全與環(huán)保, 2013</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　附表一原水水質(zhì)分析報告</p><p&