200m3/h的反渗透+混床工艺设计计算书及设备选型
200m3/h反渗透+混床工艺设计计算及选型
1) 原始池
原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
原水泵应满足五台介质过滤器同时运行和四台过滤器运行，另一台过滤器正在冲洗两种工艺条件。 当五台过滤器同时运行时，进水流量为：270t/h，四台过滤器同时运行，另一台过滤器正在冲洗时，进水流量为：350t/h。
选用原水泵流量270-350t/h，扬程38-36m，功率55KW。 系统中选择两台设备，一台使用，一台备用。
3) 苏打水混合加热器
系统选用一台苏打水混合加热器，加热水量为：270-350t/h。
换热器选型规格为φ425，进出水规格为DN300，进蒸汽规格为：DN400。
A。 蒸汽消耗量：
基本条件：蒸汽性质为过热蒸汽，进出水最大温差25℃，蒸汽温度：170℃，蒸汽压力不大于0.8MPa，蒸汽热函：2726.5KJ/Kg，蒸汽比体积：0./Kg，水比热：4.18KJ/Kg。 ℃。
当350t/h水加热至25℃时，所需换热量为：Q=350×103×4.18×25=3.65×107KJ/h
所需加热蒸汽量：G=Q÷2726÷1000=10.35t/h
沿途蒸汽损失系数按10%计算，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：
蒸汽管流量计算为62-73m/S，需选择蒸汽进口主管：φ133×4。
4) PAC加药装置
净化河水混凝剂投加装置设计投加量为：3PPm，前端系统进水量为：270t/h，过滤器冲洗时进水量为350t/h。
运行时PAC用量为：270t/h×3PPm÷1000=0.81kg/h。
清洗过滤器时，PAC用量为：350t/h×3PPm÷1000=1.05kg/h。
所制备的药物浓度为10%。 计量泵运行时实际用量为8.1L/h。 某过滤器清洗时，用量为：10.5L/h。
选择2泵1箱式加药装置，计量泵1台使用，1台备用。
混合箱每48小时配制一次。 药液混合箱1个，有效容积0.4m3。 配备C726计量泵一台，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投药量。
5）杀菌剂加药装置
杀菌剂加药装置使用次氯酸钠。 加药装置设计有效加氯量为1PPm。 前端系统进水量为：270t/h。 清洗过滤器时，进水量为350t/h。
运行时次氯酸钠用量为：270t/h×1PPm÷1000=0.27kg/h（有效氯）。
清洗过滤器时，次氯酸钠用量为：350t/h×1PPm÷1000=0.35kg/h（有效氯）。
有效氯浓度为4%。 计量泵运行时实际用量为6.75L/h。 清洗过滤器时，计量泵的实际用量为8.75L/h。
配套搅拌箱每48小时配制一次。 配备有效容积0.4m3的药液混合箱1个。 配备2台计量泵B126，流量：9.5L/h，扬程：6.9bar，电机功率：29W。
6) 管式混合器
管式搅拌机设计流量为270-400t/h，设计流量为1.0-1.5m/S。
选用的混合机为φ325×1400，混合机的混合段数为三段。
7）多媒体过滤器
设计流量：8-10m/h，选型规格：φ3024，单机设计产水量：56-70t/h。
系统内设置五套多介质过滤器，同时运行，单独反冲洗。
a 多媒体过滤器运行周期的计算：
截污能力：0.75kg/m3滤料（单块滤料填充高度，单块滤料体积：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 多介质过滤器正洗用水量计算（正洗用水采用前级水）：
单台过滤器正洗强度为：70t/h（正洗流量按10m/h计算），正洗时间10min。
一次过滤器清洗用水量：70×10÷60=11.66吨
过滤器自耗率为11.6吨÷(25×56)=0.8%
c 多介质过滤器反冲洗用水量计算（反冲洗水采用浓水）：
单台过滤器冲洗强度为：302t/h（反冲洗流量按43.2m/h计算），反冲洗时间10分钟。
过滤器一次反冲洗用水量：302×10÷60=50.3吨（反冲洗水采用反渗透浓水）
d多介质过滤器气体反冲洗压缩空气消耗量：
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，选型规格：φ3024，单机设计产水量：56-70t/h。
系统内配置五套活性炭过滤器，同时运行，单独反冲洗。
活性炭过滤器正洗用水量计算（正洗水采用前端水）：
单台过滤器正洗强度为：70t/h（正洗流量10m/h），正洗时间10分钟，每48小时进行一次反洗和正洗。
一次过滤器清洗用水量：70×10÷60=11.66吨
过滤器自耗率为11.6吨÷(48×56)=0.4%
B活性炭过滤器反冲洗用水量计算（反冲洗水采用反渗透浓水）：
单台过滤器冲洗强度为：202t/h（反冲洗流量按28.8m/h计算），反冲洗时间10分钟。
过滤器一次反冲洗用水量：202×10÷60=33.7吨（反冲洗水采用反渗透浓水）
9）集中池
浓缩水箱应满足单台过滤器一次反冲洗的用水量。
通过以上计算，单个多介质过滤器一次反冲洗用水量为：50.3吨，活性炭过滤器一次反冲洗用水量为：33.7吨。
实际选定浓缩池容积：100m3
10) 过滤器反冲洗泵
反冲洗水泵应满足单台过滤器的反冲洗流量：选用的反冲洗水泵为：/250-30/4，流量：320t/h，扬程：21m，电机功率：30.0KW，反冲洗水量：系统中设置泵1套。
11) 反渗透进水管混合器
反渗透进水流量270t/h，设计流量1-1.5m/h，搅拌机规格为：Φ325×1400
12）非氧化性杀菌剂加药装置
反渗透水中非氧化性杀菌剂设计投加量为：270t/h。
非氧化性杀菌剂用量为：270t/h×÷1000=40.5kg/h。
选择一泵一箱的加药装置，定期对反渗透系统进行消毒。
加药箱以5天储存容量为基础，设有有效容积0.2m3的药液混合箱。 配备计量泵型，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投加量为3.5PPm，反渗透进水量为：270t/h。
阻垢剂投加量为：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。
选择2泵2箱的加药装置，计量泵1台使用，1台备用。
混合箱每48小时配制一次。 药液混合箱2个，有效容积0.5m3。 配备C726计量泵一台，流量：17L/h，扬程：6.9bar，电机功率：44W，根据反渗透进水流量。 加药量采用自动加药计量泵。
14) 安全过滤器
系统中安装两个安全过滤器并同时使用。 单机产水量为：135t/h。 选用中英合资北京合众生产的大通量滤芯。 单机产水量为45-70t/h。 本站采用3个大通量滤芯，保安过滤器规格为Φ410，内置3个滤芯为：φ150.4×1016滤芯。
15) 高压泵
采用美国Hydra能源公司（或美国DOW公司）的反渗透膜元件。 单套反渗透产水量为：100t/h，工作压力为：1.11-1.31MPa，选用高压泵型号：-65-315S，Q=135t/h，H= 140m,
N=90KW。
选择系统中的2个单元并同时运行它们。
16)反渗透装置
17)反渗透清洗系统
单台反渗透装置的膜壳为80S-300-6B。 单套使用 18 块，按 2:1 的比例排列。 反渗透清洗是分级分段进行的。 清洗水管为DN125，长度为30米。
A。 清洁水泵：
单个膜壳清洗流量为8-12t/h，一段膜壳12个，清洗流量为：144t/h
选择清洗水泵：-160，流量：150t/h，H=33m，N=22KW。
b. 液体过滤器：
药液过滤器为：φ410，配备5um大容量滤芯，规格为：φ150.4×1016，共3片，单片产水量为：45-70t/h 。
C。 清洁管道：
化学液清洗管道采用DN125，设计流量为：3.26m/S。
d. 清洗水箱的选择：
单套膜壳容积：0.，单套反渗透第一级膜壳总容积：V1=0.1884×12=2.26m3
液体过滤器容积：V2=0.15m3
清洗管道容积：V3=0.38m3
总体积：V=V1+V2+V3=2.79m3
要求清洗水箱为1.2V=3.34m3，实际清洗水箱为5m3。
e. 电加热系统：
加热水质：M=，原水温度t2=25℃，清洗液温度t1=35℃，介质比热：C=1kcal/kg℃，热当量860，每箱药液加热时间T=2小时。
每箱药液所需热交换量：Q=M(t2-t1)×C=
电加热器所需功率：P=Q/860T=19.4KW，实际选用的电加热器为N=20KW，共1套。
18) 反渗透冲洗水泵
单个膜壳清洗流量为8-12t/h，一段膜壳有12个。 冲洗流量为：144t/h。
选择清洗水泵：-160，流量：150t/h，H=33m，N=22KW。
19)除碳剂
反渗透装置出来的水中二氧化碳含量约为20mg/L。 除碳器进水量不小于202t/h。 本设计采用一套φ2200二氧化碳去除器。 单机设计产水量202t/h，设计水密度50-60L。 /m2.h，设计水体二氧化碳含量为：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20分钟，中池实际面积75m3
中间水池为钢混凝土结构。
21) 中间水泵
中间水泵设计水量为：202t/h。 系统中选择两台设备，一台使用，一台备用。
中间水泵规格为：-315，流量：210t/h，扬程：31m，电机功率：30KW
22) 混合离子交换剂
基本条件：
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碳酸氢根离子时，实际混床进水阴离子总含量ΣK（总阴离子）=0.1mg- N/L。
混合离子交换器选用直径为：φ2500，共2台，一台使用，一台备用。 设计流量42m/h，单机产水量202t/h。
阳树脂的选择：001×7MB
正树脂填充高度：500mm
阳树脂工作交换容量：500mg-N/L。
选择阴树脂：201×7MB
阴树脂填充高度：
阴离子树脂工作交换容量：250mg-N/L。
单机装载阳离子树脂数量：2.45m3
单机装载阴树脂数量：4.9m3
阳树脂酸耗：75kg（100%HCl）/m³阳树脂
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需酸耗30%：
2.25×75÷30%=563公斤
Vr=750÷1.149=489升（30%盐酸的密度为1.149g/cm3）
c 混床酸计量箱：1.2×Vr=600升
实际选择的混床酸计量罐为：1100升
d. 混床阴树脂一次再生需碱耗30%：
4.9×70÷30%=
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
实际选用的混床碱计量箱为：1100升
混床再生水耗
混床再生耗水量按树脂体积的8倍计算，单床再生耗水量：59m3
混床实际耗水量：59÷60÷202=0.5%（工艺中按1%计算）
混床产水周期----------------60小时
混床产水量------------------202t/h
23) 除矿质池
海水淡化池设计蓄水3小时，有效容积600立方米。
24)除盐水泵
系统中有两台除盐水泵，一台使用，一台备用。 型号为：-400，流量：200t/h，H=50m，
N=45KW。
25) 酸碱喷射器流量计算
A。 混床酸（碱）喷射器出口流量：Qa=4.9×5=22.5t/h（混床截面积4.9m2，酸碱再生流量：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（压力软化水）流量Q=22.5×（1-5%）×2=21.4t/h
选择酸碱注射器。
26) 再生泵
再生泵应满足混床阳极和阳极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。 选择再生泵：-160，Q=50t/h，H=32m，N=7.5KW。 系统中选择两台再生泵，一台使用，一台备用。
27)储酸罐
储酸罐应满足系统15天的储备酸容量。
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）
混床阳树脂再生使用30%酸，每循环消耗0.489m3
15天系统耗酸量：15×0.489÷2.5=2.94m3
实际选用的储酸罐：V=10m3，可满足50天的储酸能力。
28)碱储罐
储碱罐应满足系统15天的储备碱容量。
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）
混床阴树脂再生每周期使用1.02m3 30%碱溶液
15天系统耗碱量：15×1.02÷2.5=6.12m3
实际选用的碱储罐为V=10m3，可满足24天的碱储备能力。
29) 卸酸泵
卸酸泵的卸酸能力按0.75小时注满一个储罐计算。
选用卸酸泵：50FSB-20L，流量：15t/h，扬程：20m，电机功率：3.0KW
30)卸碱泵
卸酸卸碱量以0.75小时注满碱储罐为准。
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
酸雾吸收器采用碱鼓泡式，系统中安装一套，用于吸收酸计量箱和储酸罐内的酸雾。 选用规格为：Φ500×800。
32)酸碱中和槽
系统排水分为酸碱废水和中性废水。 系统中的中性废水主要来自过滤器的反洗和正洗排水。 中性废水由沟渠收集后排入厂区排水管网。 酸碱废水是从酸碱废水中收集的。 由排水沟收集后排入中和池。
酸碱中和池的容量根据混床一次再生酸碱废水的排放量确定。 混床一次酸碱废水的酸碱废水排放量按树脂体积的8倍计算。 单台混床树脂填充量为：7.35m3。 一级再生排出的酸碱废水为 碱废水量为：59m3。 实际选定的中和池有效容积为：90m3。 中和池深度为3m，有效水深为：2m，中和池面积为：45m2。
33) 中和罐循环泵
中和槽循环泵每1.5小时循环一次酸碱废液。 中和池循环泵为-15-4，流量：48t/h，扬程：13m，电机功率：4KW。 系统中选择了两个单元，一个是使用备用单元。
34) 氨添加系统
除盐水中氨添加量按1ppm计算，系统除盐水供水能力为200t/h，氨添加量为0.2Kg/h，氨液浓度为1-5%（加药浓度按1%计算），计量泵选用：，流量25L/h，扬程：1.0MPa，电机功率：0.25KW，系统采用两台，一台在用，一台待机状态下，采用变频加药
系统采用2个氨计量箱，每个计量箱容积为0.5m3，按24小时存储容量计算。
35) 树脂捕集器
每台混床出口管上设有树脂捕集器，过滤精度0.2mm，共2套
36）工艺过程中使用的压缩空气量和储气罐的容量
A。 混床耗气量：
混床树脂混合气体消耗量为2.5-3m3/m2.min，混床截面积为4.9m2，气体混合时间按2min计算，进口压力降至0.15MPa，工作压力0.8MPa。
单台混床树脂混合用气量：3×4.9=14.7m3/min，一次2min，一次0.15MPa压缩空气量：29.4m3。
b. 多介质过滤器耗气量：
多介质过滤器气体反冲洗使用压缩空气量为：8.4m3/min，每次5分钟，0.15MPa一次使用压缩空气量：21m3。
C、中和罐耗气量：
气体搅拌强度：5m3/m2.h，中和池面积：45m2
中和罐耗气量：45×5÷60=3.75m3/min（气源压力0.15MPa）
D储气罐选型：
系统中各耗气设备单独进行。 系统最大瞬时耗气量为：14.7m3/min。 0.15MPa一次使用的压缩空气量为：29.4m3（相当于0.8MPa压缩空气8.16m3）。 需要压缩空气储存。 罐体容量满足系统最大瞬时供气量：选择储气罐：1套，容量10m3，设计压力0.8MPa。
F 进气管路选择：
储气罐进气管道需要满足中和罐气体混合的用气需求：中和罐气体混合需要0.15MPa压缩空气3.75m3/min，相当于0.8MPa压缩空气量：1.04m3/min。
储气罐进气管规格为：DN50，储气罐供气压力需降至0.15MPa。
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