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反渗透+混床工艺设计计算

1）原水箱

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

原水泵需满足五台滤池同时运行的流量和四台滤池运行、一台滤池冲洗两种工艺状态，五台滤池同时运行时水流量为：270t/h，四台滤池运行、一台滤池冲洗时水流量为：350t/h。

原水泵型号为/345-55/4，流量270-350t/h，扬程38-36m，功率55KW，本系统选用两台泵，一台使用，一台备用。

3）苏打水混合加热器

系统选用汽水混合加热器1台，加热水量为：270～350t/h。

换热器选用规格为φ425，进出水规格为DN300，蒸汽入口规格为：DN400。

a.蒸汽消耗量：

基本条件：蒸汽性质为过热蒸汽，最大进出水温差25℃，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./Kg，水的比热4.18KJ/Kg.℃。

350t/h水加热到25℃，所需热交换为：Q=350×103×4.18×25=3.65×107KJ/h

所需加热蒸汽量：G=Q÷2726÷1000=10.35t/h

假设沿途蒸汽损失系数为10%，则实际需气量为13.4t/h。

每小时所需蒸汽量：13.4t/h×0./Kg×1000=/h

b.蒸汽管道的选择：

蒸汽管流速按62-73m/S计算，需蒸汽进管母管为：φ133×4。

4）PAC加药装置

净化河水混凝加药装置设计投加量为：3PPm，前级系统进水量为：270t/h，洗滤时进水量为350t/h。

运行期间PAC投加量为：270t/h×3PPm÷1000=0.81kg/h。

滤池冲洗时PAC投加量为：350t/h×3PPm÷1000=1.05kg/h。

配制药剂浓度为10%，计量泵运行时实际投加量为8.1L/h，洗滤时投加量为：10.5L/h。

选用2泵1箱的加药装置，计量泵1台用，1台备用。

配液罐按48小时配制一次计算，药液配液罐1个，有效容积0.4m3，配用C726计量泵1台，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次氯酸钠加药，加药装置设计有效氯加药量为1PPm。前级系统进水量为270t/h，滤池冲洗时进水量为350t/h。

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

滤池冲洗时次氯酸钠投加量为：350t/h×1PPm÷1000=0.35kg/h（有效氯）。

有效氯浓度为4%，计量泵运行时实际投加量为6.75L/h，滤芯冲洗时计量泵实际投加量为8.75L/h。

配套的混液箱按48小时配制一次计算，配液箱1台，有效容积0.4m3，配计量泵B126两台，流量9.5L/h，扬程6.9bar，电机功率29W。

6）管式搅拌器

管式搅拌机设计流量为270～400t/h，设计流速为1.0～1.5m/S。

选用的搅拌器规格为φ325×1400，搅拌器搅拌段数为三段。

7）多介质过滤器

设计流量：8-10m/h、选用规格：φ3024、单机设计产水量：56-70t/h。

系统共设5套多介质过滤器，同时运行，单独反冲洗。

a 多介质过滤器工作周期的计算：

截污能力：0.75kg/m3滤料（单片滤料填充高度，单片滤料体积：8.4m3）

进水悬浮物按5mg/L计算，出水悬浮物按0.5mg/L计算。

单台滤池过滤周期：1000×0.75Kg/m3×8.4m3÷（5mg/L-0.5mg/L）÷56t/h

=25 小时。

b多介质过滤器正洗用水计算（正洗水采用前级水）：

单台滤池正向冲洗强度为：70t/h（正向冲洗流量为10m/h），正向冲洗时间为10min

一次滤芯清洗耗水量：70×10÷60=11.66吨

滤池自耗水率为11.6吨÷（25×56）=0.8%

c多介质过滤器反冲洗水耗量计算（反冲洗水采用浓水）：

单台滤池反冲洗强度为：302t/h（反冲洗流量为43.2m/h），反冲洗时间为10min

滤池反冲洗一次耗水量：302×10÷60=50.3吨（反冲洗水采用反渗透浓水）

d 多介质过滤器空气反冲洗压缩空气耗量：

多介质过滤器空气反冲洗强度为：20L/m2.S，过滤器截面积：7m2，反冲洗气量：7×20×3.6÷60=8.4m3/min。

8）活性炭过滤器

设计流量：8-10m/h、选用规格：φ3024、单机设计产水量：56-70t/h。

系统内设5套活性炭过滤器，同时运行，单独反冲洗。

A活性炭过滤器正洗耗水量计算（正洗水采用前级水）：

单台滤池正向冲洗强度为：70t/h（正向冲洗流量为10m/h），正向冲洗时间为10min，每隔48小时进行一次反冲洗和正向冲洗。

一次滤芯清洗耗水量：70×10÷60=11.66吨

滤池自耗水率为11.6吨÷（48×56）=0.4%

B活性炭过滤器反冲洗水耗量计算（反冲洗水采用反渗透浓水）：

单台滤池反冲洗强度为：202t/h（反冲洗流量为28.8m/h），反冲洗时间为10min

滤池反冲洗一次耗水量：202×10÷60=33.7吨（反冲洗水采用反渗透浓水）

9）浓水池

浓水箱应满足单台滤池反冲洗的用水量。

根据以上计算，单台多介质过滤器反冲洗耗水量为50.3吨，单台活性炭过滤器反冲洗耗水量为33.7吨。

实际选定浓水箱容积：100m3

10）过滤器反冲洗泵

反冲洗水泵应满足单台滤池反冲洗流量：选定的反冲洗水泵为：/250-30/4、流量：320t/h、扬程：21m、电机功率：30.0KW，本系统安装反冲洗水泵1台。

11）反渗透进水管混合器

反渗透水量为270t/h，设计流量为1-1.5m/h，搅拌器规格为：φ325×1400

12）非氧化性杀菌剂投加装置

反渗透进水非氧化性杀菌剂设计投加量为，反渗透进水量为：270t/h。

非氧化性杀菌剂用量为：270t/h×÷1000=40.5kg/h。

选择1个泵和1个罐的加药装置定期对反渗透系统进行消毒。

加药箱按5天库容量计算，配药液混合箱1台，有效容积0.2m3，配计量泵，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投加量为3.5PPm，反渗透进水量为：270t/h。

阻垢剂用量为：270t/h×3.5PPm÷1000=0.945kg/h。

配制药物浓度为10%，计量泵实际投加量为9.45L/h。

选用2泵2箱的加药装置，1台计量泵使用，1台备用。

配液罐按48小时配制一次计算，配液罐共2个，有效容积0.5m3，配套计量泵型号为C726，流量17L/h，扬程6.9bar，电机功率44W，计量泵根据反渗透水流量自动添加加药量。

14）安全过滤器

系统共设两台保安过滤器，同时使用，每台过滤器出水量为135t/h，选用大通量滤芯，每台过滤器出水量为45～70t/h，每台过滤器选用三台大通量滤芯，保安过滤器规格为φ410，内配三台滤芯φ150.4×1016。

15) 高压泵

采用海德能（或DOW）反渗透膜元件，单套反渗透产水量100t/h，工作压力1.11-1.31MPa，高压泵型号为-65-315S、Q=135t/h、H=140m，

功率因数=90千瓦。

在系统中选择2个单元并同时运行。

16）反渗透装置

详见水质计算表

17）反渗透清洗系统

单台反渗透装置膜壳型号为80S-300-6B，单套使用18片，按2：1排列，反渗透清洗采用分阶段、分段的方式进行，清洗水管路为DN125，长度为30米。

a.清洗水泵：

单只膜壳清洗流量为8-12t/h，12只膜壳段清洗流量为：144t/h

选定清洗水泵：-160，流量：150t/h，H=33m，N=22KW。

b.液体过滤器：

药液过滤器为φ410，内置5um大容量滤芯，规格：φ150.4×1016，共3台，单台产水量：45-70t/h。

c.清洗管道：

液体清洗管道采用DN125，设计流速为3.26m/S。

d.清洗水箱的选择：

单个膜壳容积：0.、单个反渗透一级膜壳总容积：V1=0.1884×12=2.26m3

液体过滤器容积：V2=0.15m3

清洗管道体积：V3=0.38m3

总体积：V=V1+V2+V3=2.79立方米

所需清洗水箱为1.2V=3.34m3，但实际清洗水箱为5m3

e.电加热系统：

加热水量：M=，原水温度t2=25℃，清洗液温度t1=35℃，介质比热：C=1kcal/kg℃，热功当量860，每箱溶液加热时间T=2小时。

每箱药液所需交换的热量：Q=M（t2-t1）×C=

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

18）反渗透冲洗泵

单只膜壳清洗流量为8-12t/h，一段膜壳共12只，冲洗流量为：144t/h

选定清洗水泵：-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20mg/L，除碳器进水量不小于202t/h。本次设计采用φ2200二氧化碳除碳器1台，单台设计产水量202t/h，设计出水密度50～60L/m2.h，设计出水二氧化碳含量3mg/L。

当设计水温为25℃时，采用φ50多面空心球填料层高:。

20）中池

中池设计停留时间为20分钟，实际中池容积为75m3

中部水池为钢混凝土结构。

21) 中间水泵

中级水泵设计扬水能力为202t/h，系统选用两台水泵，一台使用，一台备用。

中水泵选用流量210t/h、扬程31m、电机功率30KW

22) 混合离子交换器

基本情况：

反渗透出水含盐量为2.5ppm，相当于反渗透出水含盐量ΣA（总阳离子）=ΣK（总阴离子）=0.032mg-N/L。脱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。混床进水实际总阴离子含量ΣK（总阴离子）=0.1mg-N/L。

混合离子交换器选用直径φ2500，共2台，一台用，一台备用，设计流量为42m3/h，单台产水量为202t/h。

精选阳离子树脂：001×7MB

阳树脂填充高度：500mm

阳离子树脂工作交换容量：500mg-N/L。

选定的阴离子树脂：201×7MB

阴离子树脂填充高度：

阴树脂工作交换容量：250mg-N/L。

每单位阳树脂用量：2.45m3

单位阴离子树脂用量：4.9m3

阳离子树脂耗酸量：75kg（100%HCl）/m³阳离子树脂

阴树脂碱耗：70kg（100%NaOH）/m³阴树脂

A.混床循环：

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30%酸耗：

2.25×75÷30%=563公斤

Vr=750÷1.149=489升（30%盐酸密度为1.149g/cm3）

c混床酸计量罐：1.2×Vr=600升

实际混床酸计量箱为：1100升

d.混床阴树脂一次再生耗碱量30%：

4.9×70÷30%=

Vr=1400÷1.37=834升（30%碱溶液密度为1.37g/cm3）

e混床碱计量箱：1.2×Vr=1002升

混床碱计量箱实际容量为：1100升

混床再生水耗量：

混床再生水耗量按树脂体积的8倍计算，单床再生水耗量为59m3

混床实际耗水量：59÷60÷202=0.5%（工艺按1%计）

混床产水周期-----------------60小时

混床产水量------------------202t/h

23）海水淡化池

海水淡化池设计蓄水量为3小时，有效容积为600m3。

24) 淡化水泵

系统设除盐水泵两台，一用一备，型号：-400，流量：200t/h，H=50m，

额定功率为45千瓦。

25)酸碱注入器流量计算：

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，酸碱再生流量为：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（加压脱盐水）流量Q=22.5×（1-5%）×2=21.4t/h

使用酸和碱注入器。

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Q=21.4×2=42.8t/h

再生泵压力需大于0.3MPa，再生泵选用：-160、Q=50t/h、H=32m、N=7.5KW，系统中选用两台，一台使用，一台备用。

27) 酸储罐

储酸罐应能为系统提供15天的储备酸。

共选用2台混合离子交换器，一台使用，一台备用，运行周期为60小时（运行周期约为2.5天）

混床阳树脂再生每循环耗酸30%为0.489m3

系统15天耗酸量：15×0.489÷2.5=2.94m3

实际选定的储酸罐为：V=10m3，可满足50天的储酸能力。

28) 碱储罐

碱储罐应能为系统提供15天的储备碱。

共选用2台混合离子交换器，一台使用，一台备用，运行周期为60小时（约2.5天）

每循环再生混床阴树脂需用1.02m3 30%碱溶液

系统15天耗碱量：15×1.02÷2.5=6.12m3

实际选定碱储罐V=10m3，可满足24天的碱溶液储备。

29) 排酸泵

排酸泵的排酸能力按0.75小时注满一个储罐计算。

选用排酸泵：50FSB-20L、流量：15t/h、扬程：20m、电机功率：3.0KW

30)卸碱泵

碱卸酸量按0.75小时装满碱储罐计算。

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

酸雾吸收器采用碱溶液鼓泡式，本系统设置1套，用于吸收酸计量箱及储酸罐内的酸雾，选用规格为：φ500×800。

32)酸碱中和池

系统排水分为酸碱废水和中性废水，系统中性废水主要来自滤池反洗、正洗排水，中性废水经排水沟收集后排入厂区排水管网，酸碱废水经排水沟收集后排入中和池。

酸碱中和池的容量根据混床第一次再生酸碱废水排放量确定，混床第一次再生酸碱废水排放量按树脂容积的8倍计算。单台混床装填树脂量为7.35m3，第一次再生酸碱废水量为59m3。中和池实际有效容积为90m3，中和池深度为3m，有效水深为2m，中和池面积为45m2。

33）中和池循环泵

中和池循环泵按酸碱废液1.5小时循环一次计算，中和池循环泵型号为-15-4，流量48t/h，扬程13m，电机功率4KW，本系统选用两台泵，一台使用，一台备用。

34) 氨水添加系统

除盐水投加氨量按1ppm计算，系统除盐水供水量为200t/h，投加氨量为0.2Kg/h，氨水浓度为1-5%（加药浓度为1%），选用计量泵：流量25L/h，扬程：1.0MPa，电机功率：0.25KW，系统采用两台，一台用一台备用，采用变频加药

本系统选用2个氨气计量箱，每箱容量为0.5m3，储存量按24小时计算。

35) 树脂捕集器

每根混床出水管上均设有树脂捕集器，过滤精度0.2mm，共计2套

36)工艺用压缩空气量及储气罐容量：

a.混床耗气量

混床树脂混合气耗量为2.5-3m3/m2.min，混床截面积为4.9m2，气体混合时间为2min，入口压力降至0.15MPa，工作压力为0.8MPa。

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

b.多介质过滤器耗气量

多介质过滤器反冲洗压缩空气耗量为：8.4m3/min，每次5min，每次0.15MPa的压缩空气量为：21m3。

C、中和槽气体消耗量

空气搅拌强度为：5m3/m2.h，中和池面积为：45m2

中和槽耗气量：45×5÷60=3.75m3/min（气源压力0.15MPa）

D 气罐选择

系统中用气设备采用错峰运行，系统瞬时最大用气量为：14.7m3/min，一次使用0.15MPa压缩空气量为：29.4m3（折合0.8MPa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：选用容量为10m3的储气罐1套，设计压力为0.8MPa。

F 进气管路选择

储气罐进气管路必须满足中和罐气体搅拌的用气需求：中和罐气体搅拌需0.15MPa压缩空气3.75m3/min，相当于0.8MPa压缩空气用气量：1.04m3/min。

气罐进气管规格为DN50，气罐供气需降压至0.15MPa。

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