m3/h的反渗透+混床工艺设计计算书及选型
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m3
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:t/h,四台过滤器运行,另一台过滤器正洗时进水流量为:t/h。
原水泵选用流量-t/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:-t/h。
换热器选用规格为φ,进水及出水口规格为DN,进蒸汽口规格为:DN。
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:℃,蒸汽压力不大于0.8MPa,蒸汽焓:.5KJ/Kg,蒸汽比容:0.m3/Kg,水的比热:4.18KJ/Kg.℃。
t/h水加热25℃,需的换热量:Q=××4.18×25=3.65×KJ/h
所需的加热蒸汽量:G=Q÷÷=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.m3/Kg×=m3/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:φ×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:t/h,当一台过滤器正洗时进水量为t/h。
运行时PAC加药量为:t/h×3PPm÷=0.81kg/h。
当一台过滤器正洗时PAC加药量为:t/h×3PPm÷=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C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:t/h,当一台过滤器正洗时进水量为t/h。
运行时次氯酸钠加药量为:t/h×1PPm÷=0.27kg/h(有效氯)。
当一台过滤器正洗时次氯酸钠加药量为:t/h×1PPm÷=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B,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-t/h,设计流速为1.0-1.5m/S。
选用混合器为φ×1,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:φ,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1mm,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:×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:t/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:×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:φ,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:t/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:×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:m3
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:KQW/-30/4,流量:t/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t/h,设计流速为1-1.5m/h,混合器规格为:Φ×1
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PPm,反渗透进水量为:t/h。
非氧化性杀菌剂加药量为:t/h×PPm÷=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GM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TitanASD的加药量为3.5PPm,反渗透进水量为:t/h。
阻垢剂加药量为:t/h×3.5PPm÷=0.kg/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C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:t/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Φ,内装滤元3支规格为:φ.4×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:t/h,工作压力为:1.11-1.31MPa，选用高压泵型号:PWT-65-S,Q=t/h,H=m,
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--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DN,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:t/h
选用清洗水泵:KQWH-,流量:t/h,H=33m,N=22KW。
b、药液过滤器:
药液过滤器为:φ,内装5um的大容量滤元,规格为:φ.4×,共3支,单支产水量:45-70t/h。
c、清洗管道:
药液清洗管道采用DN,设计流速:3.26m/S。
d、清洗水箱的选择:
单支膜外壳容积:0.m3,单套反渗透第一段膜外壳总容积:V1=0.×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=Kg,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,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=33kcal
所需电加热器的功率:P=Q/T=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:t/h
选用清洗水泵:KQWH-,流量:t/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t/h,设计选用φ2除二氧化碳器1套，单台设计产水量为t/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:0mm。
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:t/h,在系统中选用二台,一用一备。
中间水泵选用规格为:KQWH-,流量:t/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.mg-N/L,除碳器出水二氧化碳含量为:3mg/L,相当于0.mg-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:φ0共2台，一用一备，设计流速42m/h,单台产水量:t/h。
选用阳树脂:×7MB
阳树脂装填高度:mm
阳树脂工作交换容量:mg-N/L。
选用阴树脂:×7MB
阴树脂装填高度:mm
阴树脂工作交换容量:mg-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（%HCl）/m阳树脂
阴树脂碱耗量:70kg（%NaOH）/m阴树脂
a、混床周期:
T阳=T阴=4.9×÷0.1÷=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%=Kg
Vr=÷1.=升(30%盐酸密度为1.g/cm3)
c、混床酸计量箱:1.2×Vr=升
实际选用混床酸计量箱为:1升
d、混床阴树脂一次再生用30%碱耗:
4.9×70÷30%=Kg
Vr=1÷1.37=升(30%碱液密度为1.37g/cm3)
e、混床碱计量箱:1.2×Vr=2升
实际选用混床碱计量箱为:1升
f、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÷=0.5%(在工艺中按1%计)
混床产水周期-----------------60小时
混床产水量------------------t/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m3。
24)除盐水泵
除盐水泵在系统中采用2台,一用一备,型号为:KQWH-,流量:t/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HNP。
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-,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.m3
系统15天内酸耗量:15×0.÷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:Φ×。
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t/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:GM,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。
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