200m3/h的反渗透 混床工艺设计计算书及设备选型

1)原水池

原水池设计停留时间不小于1小时,有效容积不小于300m3

2)原水泵

原水泵应满足五台过介质过滤器同时运行流量及四台过滤器运行,另一台过滤器正洗的两种工艺状态,五台过滤器同时运行时进水流量为:270t/h, 四台过滤器运行,另一台过滤器正洗时进水流量为:350t/h。

原水泵选用流量270-350t/h,扬程:38-36m,功率:55KW,在系统中选用二台,一用一备。

3)汽水混合加热器

汽水混合加热器在系统中选用1台,加热水量为:270-350t/h。

换热器选用规格为φ425,进水及出水口规格为DN300,进蒸汽口规格为:DN400。

a、蒸汽耗量:

基础条件:蒸汽性质为过热蒸汽,最大进出水温差按25℃计,蒸汽温度:170℃,蒸汽压力不大于0.8MPa,蒸汽焓:2726.5KJ/Kg,蒸汽比容:0.2403m3/Kg,水的比热:4.18KJ/Kg. ℃。

350t/h水加热25℃,需的换热量:Q=350×103×4.18×25=3.65×107KJ/h

所需的加热蒸汽量:G=Q÷2726÷1000=10.35t/h

蒸汽沿程损耗系数按10%计,实所需气量:13.4t/h。

每小时所需的蒸汽容积: 13.4t/h×0.2403m3/Kg×1000=3224m3/h

b、蒸汽管道的选型:

蒸汽管流速按62-73m/S计,进汽母管需选用:φ133×4。

4)PAC加药装置

对净化后的河水凝聚剂加药装置设计加药量为:3PPm,前级系统运行进水量为:270t/h,当一台过滤器正洗时进水量为350t/h。

运行时PAC加药量为:270t/h×3PPm÷1000=0.81kg/h。

当一台过滤器正洗时PAC加药量为:350t/h×3PPm÷1000=1.05kg/h。

配制药剂浓度为10%,运行时计量泵实际加药量为8.1L/h,当某台过滤器正洗时加药量为:10.5L/h。

选用加药装置2泵1箱型,计量泵1用1备。

搅拌箱按48小时配制一次计,药液搅拌箱1只,有效容积为0.4m3,配套计量泵C726型,流量:15.1L/h,扬程:6.9bar,电机功率:44W,加药泵采用自动加药,根据进水流量信号自动调节加药量。

5)杀菌剂加药装置

杀菌剂加药装置采用投加次氯酸钠,加药装置设计有效氯加药量为1PPm,前级系统运行进水量为:270t/h,当一台过滤器正洗时进水量为350t/h。

运行时次氯酸钠加药量为:270t/h×1PPm÷1000=0.27kg/h(有效氯)。

当一台过滤器正洗时次氯酸钠加药量为:350t/h×1PPm÷1000=0.35kg/h(有效氯)。

有效氯浓度为4%,运行时计量泵实际加药量为6.75L/h, 当一台过滤器正洗时计量泵实际加药量为8.75L/h。

配套搅拌箱按48小时配制一次计,药液搅拌箱配套1只,有效容积为0.4m3,配套计量泵B126,2台,流量:9.5L/h,扬程:6.9bar,电机功率:29W。

6)管式混合器

管式混合器设计流量为270-400t/h,设计流速为1.0-1.5m/S。

选用混合器为φ325×1400,混合器混合段数为三段。

7)多介质过滤器

设计流速:8-10m/h,选用规格:φ3024,单台设计产水量:56-70t/h。

多介质过滤器在系统中配制5套,同时运行,分别反洗。

a多介质过滤器运行周期的计算:

截污容量:0.75kg/m3滤料(单台滤料装填高度1200mm,单台滤料容积:8.4m3)

进水悬浮物按5mg/L计,出水悬浮物按0.5mg/L计。

单台过滤器过滤周期:1000×0.75Kg/m3×8.4m3÷(5mg/L-0.5mg/L)÷56t/h=25小时。

b 多介质过滤器的正洗耗水量的计算(正洗水利用前级水):

单台过滤器正洗强度为:70t/h(正洗流速按10m/h计),一次正洗时间为10min

过滤器一次正洗耗水量:70×10÷60=11.66吨

过滤器的自耗水率11.6吨÷(25×56)=0.8%

c多介质过滤器的反洗耗水量的计算(反洗水利用浓水):

单台过滤器洗强度为:302t/h(反洗流速按43.2m/h计),一次反洗时间为10min

过滤器一次反洗耗水量:302×10÷60=50.3吨(反洗水利用反渗透浓水)

d 多介质过滤器气反洗压缩空气耗量:

多介质过滤器的气反洗强度为:20L/m2.S,过滤器过滤截面积:7m2,反洗气量:7×20×3.6÷60=8.4m3/min。

8)活性碳过滤器

设计流速:8-10m/h,选用规格:φ3024,单台设计产水量:56-70t/h。

活性碳过滤器在系统中配制5套,同时运行,分别反洗。

A活性碳过滤器的正洗耗水量的计算(正洗水利用前级水):

单台过滤器正洗强度为:70t/h(正洗流速按10m/h),一次正洗时间为10min,每48小时进行一次反洗及正洗。

过滤器一次正洗耗水量:70×10÷60=11.66吨

过滤器的自耗水率11.6吨÷(48×56)=0.4%

B活性碳过滤器的反洗耗水量的计算(反洗水利用反渗透浓水):

单台过滤器洗强度为:202t/h(反洗流速按28.8m/h计),一次反洗时间为10min

过滤器一次反洗耗水量:202×10÷60=33.7吨(反洗水利用反渗透浓水)

9)浓水池

浓水池应满足单台过滤器一次反洗耗水量。

通过以上计算,单台多介质过滤器一次反洗耗水量为:50.3吨，活性碳过滤器一次反洗耗水量为:33.7吨。

实际选用浓水池容积:100m3

10)过滤器反洗水泵

反洗水泵应满足单台过滤器的反洗流量:选用反洗水泵为: KQW200/250-30/4,流量:320t/h,扬程:21m,电机功率:30.0KW,反洗水泵在系统中设1台。

11) 反渗透进水管式混合器

反渗透进水流量为270t/h,设计流速为1-1.5m/h,混合器规格为:Φ325×1400

12)非氧化性杀菌剂加药装置

反渗透进水非氧化性杀菌剂设计加药量为150PPm,反渗透进水量为:270t/h。

非氧化性杀菌剂加药量为:270t/h×150PPm÷1000=40.5kg/h。

选用加药装置1泵1箱型,对反渗透系统定期杀菌。

加药箱按5天储药量计,药液搅拌箱1只,有效容积为0.2m3,配套计量泵GM0050型,流量:50L/h,扬程:10bar,电机功率:0.25KW。

13)阻垢剂加药装置

反渗透浓水侧最大LSI为1.9, 经美国PWT计算软件计算,阻垢剂Titan ASD 200的加药量为3.5PPm ,反渗透进水量为:270t/h。

阻垢剂加药量为:270t/h×3.5PPm÷1000=0.945kg/h。

配制药剂浓度为10%,计量泵实际加药量为9.45L/h。

选用加药装置2泵2箱型,计量泵1用1备。

搅拌箱按48小时配制一次计,药液搅拌箱2只,有效容积为0.5m3,配套计量泵C726型,流量:17L/h,扬程:6.9bar,电机功率:44W,根据反渗透进水流量自动加药计量泵的加药量。

14)保安过滤器

保安过滤器在系统中配套2台,同时使用,单台产水量为:135t/h,选用中英合资北京合众生产的大通量滤元,单支产水量达45-70t/h,单台选用3支大通量滤元,选用保安过滤器规格为Φ410,内装滤元3支规格为: φ150.4×1016的滤元。

15)高压泵

采用美国海德能公司(或美国DOW公司)的反渗透膜元件,单套反渗透产水量:100t/h,工作压力为:1.11-1.31MPa，选用高压泵型号:PWT100-65-315S,Q=135t/h,H=140m,

N=90KW。

在系统中选用2台,同时运行。

16)反渗透装置

17)反渗透清洗系统

单套反渗透装置的膜外壳80S-300-6B,单套采用18支,按2:1排列,反渗透清洗采用分级分段进行清洗,清洗水管道为DN125,按30米长度计。

a、清洗水泵:

单支膜壳清洗流量为8-12t/h,一段共12支膜壳,清洗流量为:144t/h

选用清洗水泵: KQWH125-160,流量:150t/h,H=33m,N=22KW。

b、药液过滤器:

药液过滤器为:φ410,内装5um的大容量滤元,规格为: φ150.4×1016,共3支,单支产水量:45-70t/h。

c、清洗管道:

药液清洗管道采用DN125,设计流速:3.26m/S。

d、清洗水箱的选择:

单支膜外壳容积:0.1884m3,单套反渗透第一段膜外壳总容积:V1=0.1884×12=2.26m3

药液过滤器容积: V2=0.15m3

清洗管道容积: V3=0.38m3

合计总容积:V=V1+V2+V3=2.79m3

要求清洗水箱为1.2V=3.34m3,实际选用5m3清洗水箱

e、电加热系统:

加热水质量:M=3340Kg,原水温度t2=25℃,清洗药液温度t1=35℃,介质比热:C=1kcal/kg℃,热功当量860, 每箱药液加热时间T=2小时。

每箱药液所需的换热量:Q=M(t2-t1)×C=33400kcal

所需电加热器的功率:P=Q/860T=19.4KW,实际选用电加热器N=20KW,共1套。

18)反渗透冲洗水泵

单支膜壳清洗流量为8-12t/h,一段共12支膜壳,冲洗流量为:144t/h

选用清洗水泵: KQWH125-160,流量:150t/h,H=33m,N=22KW。

19)除碳器

反渗透装置出水二氧化碳含量约为:20mg/L，除碳器进水量不小于202t/h,设计选用φ2200除二氧化碳器1套，单台设计产水量为202t/h，设计淋水密度50-60L/m2.h,设计出水二氧化碳含量为:3mg/L。

设计水温为25℃时,采用φ50多面空心球填料层高:2000mm。

20)中间水池

中间水池设计停留时间为20min,中间水池实际选用75m3

中间水池为钢砼结构。

21)中间水泵

中间水泵设计提升水量为:202t/h,在系统中选用二台,一用一备。

中间水泵选用规格为: KQWH150-315,流量:210t/h,扬程:31m,电机功率:30KW

22)混合离子交换器

基础条件:

反渗透出水含盐量:2.5ppm,相当于反渗透出水含盐量ΣA（总阳）=ΣK（总阴）=0.032mg-N/L,除碳器出水二氧化碳含量为:3mg/L,相当于0.068mg-N/L碳酸氢根离子,实际混床进水总阴离子含量ΣK（总阴）=0.1mg-N/L。

混合离子交换器选用直径:φ2500共2台，一用一备，设计流速42m/h,单台产水量:202t/h。

选用阳树脂:001×7MB

阳树脂装填高度:500mm

阳树脂工作交换容量:500mg-N/L。

选用阴树脂: 201×7MB

阴树脂装填高度:1000mm

阴树脂工作交换容量: 250mg-N/L。

单台装填阳树脂数量:2.45m3

单台装填阴树脂数量: 4.9m3

阳树脂酸耗量:75kg（100%HCl）/m³阳树脂

阴树脂碱耗量:70kg（100%NaOH）/m³阴树脂

A、混床周期:

T阳=T阴=4.9×250÷0.1÷202=60(小时)

b混床酸碱计量箱:

混床阳树脂一次再生用30%酸耗:

2.25×75÷30%=563Kg

Vr=750÷1.149=489升(30%盐酸密度为1.149g/cm3)

c混床酸计量箱:1.2×Vr=600升

实际选用混床酸计量箱为:1100升

d混床阴树脂一次再生用30%碱耗:

4.9×70÷30%=1143Kg

Vr=1400÷1.37=834升(30%碱液密度为1.37g/cm3)

e混床碱计量箱:1.2×Vr=1002升

实际选用混床碱计量箱为:1100升

混床再生水耗量

混床再生水耗量按树脂体积的8倍计,单床一次再生耗量:59m3

混床实际水耗量:59÷60÷202=0.5%(在工艺中按1%计)

混床产水周期-----------------60小时

混床产水量------------------202t/h

23)除盐水池

除盐水池设计按3小时的储存水量进行设计,有效容积为600m3。

24)除盐水泵

除盐水泵在系统中采用2台,一用一备,型号为: KQWH150-400,流量:200t/h,H=50m,

N=45KW。

25)酸碱喷射器流量的计算

a、混床酸(碱)喷射器出口流量:Qa=4.9×5=22.5t/h(混床截面积为4.9m2,酸碱再生流速为:5m/h)

喷射器出口盐酸浓度:2.5-5%

喷射器出口碱浓度:2-5%

稀释水(压力除盐水)流量Q=22.5×(1-5%)×2=21.4t/h

选用酸碱喷射器HNP2518。

26) 再生泵

再生泵应满足混床阳阴树脂同时再生时的压力水流量。

混床再生流量量Q=21.4×2=42.8t/h

再生泵压力需大于0.3MPa,选用再生泵:KQWH80-160,Q=50t/h,H=32m,N=7.5KW在系统中选用二台,一用一备。

27)酸贮槽

酸贮槽应满足系统15天的储备酸量,

混合离子交换器选用共2台，一用一备,运行周期60小时(运行周期约2.5天)

混床阳树脂每周期再生用30%酸耗0.489m3

系统15天内酸耗量:15×0.489÷2.5=2.94m3

实际选用酸贮槽:V=10m3,可满足50天的酸液储备量。

28)碱贮槽

碱贮槽应满足系统15天的储备碱量。

混合离子交换器选用共2台，一用一备,运行周期60小时(约2.5天)

混床阴树脂每周期再生用30%碱液1.02m3

系统15天内碱耗量:15×1.02÷2.5=6.12m3

实际选用碱贮槽V=10m3,可满足24天的碱液储备量。

29)卸酸泵

卸酸泵的卸酸量按0.75小时注满1台贮槽计

选用卸酸泵:50FSB-20L,流量:15t/h,扬程:20m, 电机功率:3.0KW

30)卸碱泵

卸碱的卸酸量按0.75小时注满碱贮槽计

选用卸碱泵:50FSB-20L,流量:15t/h,扬程:20m, 电机功率:3.0KW

31)酸雾吸收器

酸雾吸收器采用碱液鼓泡式,在系统中设1套,用于酸计量箱及酸贮槽酸雾的吸收,选用规格为:Φ500×800。

32)酸碱中和池

系统排水分酸碱废水及中性废水,系统中的中性废水主要来自于过滤器的反洗及正洗排水,中性废水由地沟汇集排入厂区排水管网,酸碱废水由酸碱废水由排水沟汇集后排入中和池。

酸碱中和池按容量按混床一次再生酸碱废水排放量确定,混床一次酸碱废水排放量按树脂体积的8倍计,单台混床装填树脂量为:7.35m3,一次再生酸碱废水量为:59m3,实际选用中和池有效容积为:90m3,中和池池深3m,有效水深:2m,中和池面积:45m2。

33)中和池循环泵

中和池循环泵按1.5小时循环一次酸碱废液计,中和池循环泵选用80YW40-15-4,流量:48t/h,扬程:13m,电机功率:4KW,在系统中选用二台,一用一备。

34)加氨系统

除盐水加氨量按1ppm计,系统除盐水供水量200t/h,加氨量为0.2Kg/h氨液浓度为1-5%(投药浓度按1%计),选用计量泵:GM0025,流量25L/h,扬程:1.0MPa,电机功率:0.25KW,在系统中采用二台,一用一备,采用变频加药

加氨计量箱在系统中选用二只,单只容积0.5m3,按24小时的储药量计。

35)树脂捕捉器

在每台混床出水管上均1台树脂捕捉器,过滤精度为0.2mm,共2套

36)工艺用压缩空气量及空气储罐的容量

a、混床用气量:

混床树脂混合气耗量为2.5-3m3/m2.min,混床截面积为4.9m2,气混合时间按2min计,进气压力减压至0.15MPa,工作压力:0.8MPa。

单台混床树脂混合耗气量:3×4.9=14.7m3/min,一次用2min,一次用0.15MPa的压缩空气量:29.4m3。

b、多介质过滤器用气量:

多介质过滤器气反洗压缩空气用量为:8.4m3/min,一次用5min,一次用0.15MPa的压缩空气量:21m3。

C、中和池用气量:

气搅拌强度为:5m3/m2.h,中和池面积为:45m2

中和池用气量:45×5÷60=3.75m3/min(气源压力0.15MPa)

D空气储罐的选择:

系统中各用气设备叉开进行,系统瞬时最大耗气量为:14.7m3/min,一次用0.15MPa的压缩空气量为:29.4m3(相当于0.8MPa的压缩空气8.16m3),要求压缩空气储罐容量满足系统最大瞬时供气量:选用空气储罐:10m3容量的1套,设计压力为0.8MPa。

F进气管线的选择:

空气储罐进气管线需满足中和池气搅拌的需气量:中和池气搅拌需0.15MPa的压缩空气3.75m3/min,相当于0.8MPa的压缩空气量:1.04m3/min。

空气储罐进气管规格为:DN50, 空气储罐供气需减压至0.15MPa。