1. 概述
因生产需要，业主需采购一台产水量为60m3/h的反渗透装置，由于业主未提供详细的水质资料，我公司采用目前先进、成熟、可靠的预处理+一级RO产水工艺方案设计。
2. 设计依据
1、处理水量：60m3/h
2、原水水质：
样品编号
监测结果
化学需氧量（毫克/升）
硫酸盐（毫克/升）
氯离子（毫克/升）
色度（倍）
总铁（毫克/升）
总锰（毫克/升）
浊度（NTU）
含盐废水
92
3.10×103
850
0.03升
0.01升
4.9
3、出水水质：脱盐率≥95%
4. 设计标准
1)-86《水处理设备制造技术要求》；
2）GJ32-90《衬胶化工设备》；
3)-87《水处理设备油漆及包装技术要求》；
4）工艺设计计算应符合《给水排水设计手册》的规定；
5)RO设计应符合《反渗透膜设计指南》。
6)-87《水处理设备原材料进货检验》；
7）GB150-89《钢制压力容器》；
8）劳国字[1990]8号《压力容器安全监察规范》；
9）GBJ87《工业企业噪声设计规范》；
10）进口设备的制造工艺、材料符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料与试验协会（ASTM）工业法规中涉及的标准或等效标准。
3. 设计原则
1、本设计力求一次性投资小，运行费用低，操作简便。
2、该工艺出水水质好，可连续供水。
3、本次工艺设计的范围包括工艺方案、设计计算、经济技术指标、工艺流程图。
4. 流程
5. 流程描述
一、预处理系统：由于反渗透系统对进水的污染指标要求比较高，而原水水质一般，为了保证原水处理后满足RO装置的进水要求，在RO装置前设置了预处理系统。
1）预处理系统包括絮凝剂、多介质过滤器、活性炭过滤器。确保进入RO系统的原水污染指标达标。根据源水水质设置RO工艺，确保满足业主要求。
◆ 反渗透系统进水要求：
（1）污染指数SDI≤5；
（2）余氯（ppm）＜42.5；
（3）浊度<1.0度；
（4）浓水兰利指数LSI＜0
（5）水温范围：5-35℃
◆ 原水预处理设置的目的及用途：
（1）防止膜表面结垢（包括CaCO3、CaSO4、MgSO4、SiO2、铁、铝的氧化物等）；
（2）防止胶体、悬浮固体颗粒堵塞；
（3）防止有机物和微生物造成的结垢；
（4）防止氧化物质对膜的氧化损伤；
（5）维持反渗透装置产水量稳定；
◆ 絮凝剂加药装置
（1）一般情况下，原水中含有一定量的悬浮物和胶体物质，较大的颗粒可以直接滤除，较小的颗粒不能直接滤除，这些物质表面带负电。本药剂为PAC，用于将原水中的胶体、颗粒形成絮凝体，提高过滤效果，降低出水浊度，保证RO进水污染指数≤3。PAC投加量约为3mg/L，具体数量视现场情况而定。
（2）加药装置由加药箱、加药泵及配套管道组成；加药箱采用PE材质。◆ 多介质过滤器
（1）多介质过滤器能有效去除原水中的机械杂质，有效抵抗突发事故引起的原水浊度升高，确保反渗透水污染指标达标，过滤器内填充不同等级的优质石英砂、无烟煤，能有效拦截原水中的颗粒物质，从而降低原水浊度。
（2）多介质过滤器为椭圆形封头的筒体设备，筒体上部装有进水装置，下部装有排水装置，工作时，水由上部进入，流经滤层，然后排出。过滤器包括进出水阀、排水阀、反冲洗阀、排气阀等，过滤器上装有反冲洗视镜、手动取样阀、取样装置等。
（3）多介质过滤器定期反冲洗，以除去表面附着的悬浮物和杂质。反冲洗时，水从底部进入，从顶部排出。
（4）集装箱侧面设有直径为500mm的门型人孔，保证箱内零部件进出集装箱，人孔配有人孔盖、垫片、螺栓、螺母、吊杆等全套零部件。
（5）设备观察镜材料为透明、耐腐蚀的30mm厚有机玻璃，能承受容器的设计压力和试验压力。观察镜内表面与容器内表面平齐。
（6）过滤设备加工完成后进行严密性、水压试验，试验压力0.75Mpa，保压5分钟，无渗漏。试压后内壁清除毛刺、焊渣，然后喷砂除锈。天然橡胶。表面除锈，涂底漆一层，面漆两层。
（7）设备设有主管路、阀门及多介质过滤器，所有管路均设有牢固的支架，以抵御水流冲击。
（8）多介质过滤器上部进水装置采用喇叭型布水装置；下部排水装置为多孔板+排水帽，其内部管道的设计使得流经整个多介质过滤器的流量均匀收集和分布，避免局部出现流速过高和偏流现象，下部排水系统设计确保集水均匀。
◆ 活性炭过滤器
（1）为保证RO系统的长期运行及设备的使用寿命，进一步降低RO进水的污染指数，在预处理系统内设置了活性炭过滤器，活性炭过滤器内含有高效净水活性炭，能有效吸附去除原水中的有机物及氯化物，使RO系统中FI≤3。
（2）过滤器为椭圆形封头的筒体装置，筒体上部设有进水装置，下部设有排水装置。运行时，水从上部进入，流经滤层，由底部流出。过滤器内设有进出水阀、排水阀、反冲洗阀、排气阀等。过滤器上设有反冲洗视镜、手动取样阀、取样装置等。过滤器采用电动衬胶蝶阀，实现全自动运行。
（3）过滤器定期进行反冲洗，以除去附着于表面的悬浮物和杂质。反冲洗时，水从底部进入，从顶部排出。
（4）集装箱侧面设有直径500mm的门型人孔，保证箱内构件能进出集装箱；人孔配有人孔盖、垫片、螺栓、螺母、吊杆等全套零部件。
（5）设备观察镜材料为透明、耐腐蚀的30mm厚有机玻璃，能承受容器的设计压力和试验压力。观察镜内表面与容器内表面平齐。
（6）过滤设备加工完成后进行严密性、水压试验，试验压力0.75Mpa，保压5分钟，无渗漏。试压后内壁清除毛刺、焊渣，然后喷砂除锈。天然橡胶。表面除锈，涂底漆一层，面漆两层。
（7）设备设有主管路、阀门及多介质过滤器，所有管路均设有牢固的支架，以抵御水流冲击。
（8）活性炭过滤器上部进水装置采用消能栅布水装置；下部排水装置为多孔板+排水帽，其内部管道的设计使得流经整个多介质过滤器的流量均匀收集和分布，避免局部出现流速过高和偏流现象，下部排水系统设计确保集水均匀。
◆板式换热器：原水温度变化较大，不能满足反渗透装置的需求，为保证反渗透正常高效运行，需将换热器原水温度调节至25±2℃，加热器采用板式换热器，其工作原理基于热力学定律：“热量总是自发地从高温物体向低温物体传递，当两种流体有温差时，就必须有热量传递。”由于传热板面采用波纹结构优化设计，热交换率达92%，即使流体流速在雷诺值以下，流体在板间三维运行，使流体形成剧烈湍流运动，降低了边界层热阻，增强了传热效率。
2. 反渗透系统
1）阻垢剂加药系统：为了保证膜元件表面不结垢，保证膜的长期运行效果，延长膜的使用寿命，本工艺在反渗透装置前设置阻垢剂加药装置，阻垢剂的作用是延缓结晶的生长，阻止晶体形成一定的尺寸和足够的浓度而沉降下来。同时阻垢剂起分散剂的作用，可以使反渗透中的不溶性盐类浓缩或使膜表面沉积的污垢浓缩，浓水排出反渗透装置外。
2）保安过滤器：为防止水中的颗粒物进入反渗透组件，在反渗透之前安装有保安过滤器，它能有效拦截从预处理设备泄漏出来的细小机械杂质，并粉碎活性炭颗粒，保证这些颗粒物不会进入RO系统，过滤器内装有PP熔喷滤芯，孔径为5μm。
（1）正常工作状态下，当过滤器进出口压差达到1kg/cm2时，需更换滤芯，该过滤器结构满足快速更换滤芯的要求。
（2）安全过滤器结构材料为不锈钢，外表面抛光处理，内表面喷涂四层环氧防腐。
（3）安全过滤器耐压0.4MPa，抗污染能力强，通量大，耐温60℃，无毒无味，无二次污染，顶部设有排气阀，底部设有排料阀。
3）高压泵
（1）高压泵是反渗透系统的主要运行设备，为反渗透装置运行提供动力源。本系统采用本公司生产的CR系列不锈钢立式多级泵，结构紧凑、噪音低、占地面积小。每套系统配备一台高压泵。高压泵出口处装有进口电动缓开阀，启动时与泵联锁。
（2）高压泵进水口处设有低压保护开关，当进水压力低于设定值（0.05Mpa）时，高压泵停止运行，防止高压泵抽真空而损坏。
（3）高压泵出口处设置高压保护开关，当出口压力持续高于设定值（2.1Mpa）时，高压泵停止运行，保护高压泵、压力容器及膜组件不受损坏。
4）反渗透主机：反渗透装置是海水淡化的核心部分，经反渗透处理后的水能有效去除水中的盐类，设计的合理性直接关系到投资成本、整个系统运行的经济效益、使用寿命。设计合理性要可靠，操作方便。反渗透主机由膜元件、压力容器、仪表、管道、阀门、控制箱、仪表箱、电气控制系统、机架等组成。
5）反渗透装置工艺设计
（1）反渗透的回收率、脱盐率及使用寿命取决于原水水质，一味提高回收率会直接导致膜元件过早老化、结垢，因此合理选择系统回收率非常重要，对于系统长期稳定运行、减少膜元件更换次数具有重要意义。本方案设计反渗透主机一次系统进水量66m3/h，进水温度20℃，水利用率75%，产水量50m3/h，系统脱盐率≥96%，有电导率随机显示。
（2）为考虑系统的正常运行及清洗维护工序的不间断运行，设计分设一套50m3/h反渗透设备，一级反渗透系统单套膜元件数量设计为60片，每个容器配置6片膜元件，共计10片，膜容器按3：2的比例排列。
6）设备及膜元件的选择：RO是目前国内外最先进、最实用的海水淡化设备，本系统采用美国陶氏公司生产的BW30-400膜，其优点是元件由三层薄型复合膜组成，表层为芳香族聚酰胺材料，厚度约为2000埃，由一层微孔聚砜支撑，能承受较高的压力，有很好的抗机械张力和抗化学侵蚀性能，元件膜面积大，水通量较大，单支膜元件脱盐率可达98%，其技术性能和产品质量深受用户好评。与其他公司生产的反渗透膜元件相比，对各种水质的适应性强，具有范围宽、受温差限制小、单位面积产水量大、脱盐率高、化学稳定性好、机械强度好等特点。
3.阀门仪表架配置
1）反渗透系统中的电导率、流量计安装简便、可靠性高，能满足客户多种工艺要求，并具备信号输入、输出功能，方便实现系统自动化。
2）开/停时自动低压冲洗：反渗透装置启动前，采用预处理水自动低压冲洗；停机后，自动启动冲洗泵，采用反渗透淡水进行低压冲洗。
3）反渗透进水管路上安装有电动缓开阀，当高压泵启动时，电动缓开阀缓慢打开，防止高压泵启动时产生水击对膜造成损坏。
4）反渗透淡水侧设置不合格排放电动阀，当淡水电导率不满足要求时，排放阀自动打开进行冲洗，当电导率达标后，排放阀自动关闭。
5）浓水侧设有定时冲洗系统，反渗透正常运行时，PLC控制器定时打开浓水侧电动排水阀，以大流量冲洗膜组件表面，防止结垢物质沉积在膜表面，有效防止结垢。
6）反渗透淡水侧设置超压爆膜装置，当淡水背压超过极限时，会自动爆破，防止膜元件损坏。
7）反渗透装置设有就地操作面板、就地仪表盘及集中取样装置，在就地操作面板上可实现各泵、电动阀的启/停；流量、电导率等运行参数的设定；集中取样装置可从各压力容器中取淡水样本，方便故障检测。
8）反渗透装置框架采用槽钢焊接而成，表面涂有环氧树脂漆，防腐。
9）配套的高压管线阀门采用不锈钢材质；低压管线阀门采用UPVC材质。
（未完，未完待续）