25吨/时二级反渗透+EDI+SMB超纯水设备系统技术方案  

1．前言 本方案涉及的流程及设备是为了满足****科技有限公司生产工艺用高纯水项目，要求如下：    

1.1超纯水水量  18MΩ.cm    25  m3/h  

1.2、系统制备的主要技术参数：  

(1) 前处理产水量 :   ≥45m3/h；  

(2) 反渗透系统  二级反渗透产水量 :   ≥28m3/h；  

(3)EDI去离子系统产水量 : ≥25m3/h；  

1.3产水水质指标   

            10m3/h  ≥18 MΩ·cm （参照国标EW-Ⅱ）           

            供水压力   0.35Mpa           

            温度：     常温；

1.4 系统配置：预处理、二级反渗透、EDI电再-生连续除盐装置床。

1.5供水方式：连续产出（24小时运行）。

2． 设计依据 本电子工业纯水站工程项目设计依据如下：

(1) 原水水质分析资料；

(2) 高纯水的品质要求（产品水水质指标），以及相关标准；

(3)高纯水的生产规模;

(4) 用户对系统整体水准要求。

2.1  原水水质资料和技术指标

表1. 原水水样水质分析报告（供参考）：

检测报告表

原水：市政自来水

检测结果：无

2.2  电子级水标准

2.3  本方案设计指标

(1)水量：            ≥25m3/h

(2)电阻率：          ≥18 MΩ·cm

(3)供水压力           0.35Mpa

(4)供水温度           常温

3. 总体设计方案

3.1 系统组成

序号     名称       处理量     数量     单位     备注

1     预处理部分     45 T/H     1        套

2    二级反渗透部分  28 T/H     1        套

3      EDI部分       25 T/H     1        套

4    18M供水部分     25 T/H     1        套    变频供水

3.2 系统布局

预处理部分、二级反渗透部分、EDI部分、18M供水部分集中放置在中间水站。为保证高纯水的水质和水量，将整个水处理系统置于PLC控制下运行，并适时监控。

3.3 控制系统结构

控制系统采用分散控制，集中监视的控制系统。操作站选用PLC控制器控制，组成一个高可靠性的自动运行和监视控制的控制系统。       

3.4工艺流程简图

原水箱→原水泵→机械滤器→活性碳滤器→阻垢加药装置→保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透装置→PH调节装置→二级高压泵→二级反渗透装置→纯水箱→纯水泵→UV装置→精密滤器→EDI设备→超纯水箱→变频水泵→除TOC装置→精混床→精密滤器→用水点

4.0 工艺说明

4.1  预处理部分

目的：为反渗透装置提供合格的进水。

4.1.1原水预处理的目的和组成

A.反渗透系统进水要求：

（1）污染指数：          SDI≤4；

（2）余氯：              <0.1 ppm

（3）浊度                <1NTU

（4）供水Fe3+             ≤0.01ppm。

（5）供水水温适宜范围    10～30℃。

（6）碳酸钙饱和指数      LSI：<0

B.预处理系统就是通过过滤、吸附等方法使反渗透进水达到以上要求，以实现以下目的：

（1）防止反渗透装置膜面结垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化 物等）；

（2）防止胶体物质及悬浮固体微粒对反渗透的污堵；

（3）防止有机物质的对反渗透的污堵和降解；

（4）防止微生物对反渗透的污堵；

（5）防止氧化性物质对反渗透膜的氧化破坏；

C.预处理系统的组成：包括机械滤器、活性炭滤器。

4.1.2机械滤器

机械滤器中的滤料包括多种规格的石英砂，用于除去原水中的悬浮物及及脱稳后的胶体,以使出水的污染指数SDI<4达到RO进水要求。

4.1.3活性炭滤器

活性炭被广泛应用于生活用水及食品工业、化工等工业用水的净化，由于活性炭的比表面积很大，其表面又布满了平均为20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此，活性炭还能去除水中对阴离子交换剂有害的腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质，还可去除象余氯一类对阴离子交换剂有害物质，从而提高了除盐水处理能力，防止树脂被氧化。通常能够去除63%—86%胶印体物质，50%左右的铁，以及47—60%的有机物质。

4.1.4阻垢加药装置

自来水中含有一部分钙、镁离子等容易结垢性的物质，此类离子在水中的溶解性相对比较小，而反渗透部分对离子的拦截比较充分，必然会加大浓水侧离子的浓度；从而导致影响整个反渗透膜的进水通道。阻垢剂是一种增大难溶解性离子溶解度的一种化学药品，通常对钙、镁离子的溶解度能增加3倍左右；能很好的调节由于浓缩而引起的结垢总问题。

阻垢剂的投加量一般在2-5ppm左右。根据原水水质的总硬试值调节加药量。

4.2  二级反渗透部分

渗透是水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的过程。半透膜只允许水通过，而阻止溶解固形物(盐)的通过，见图 (a)。 浓溶液随着水的流人而不断被稀释。当水向浓溶液流动而产生的压力足够用于阻止水继续净流入时，渗透处于平衡状态，见图 (b)。平衡时，水从任一边通过半透膜向另一边流入的数量相等，即处于动态平衡状态，而此时压力p称为溶液的渗透压(注意：半透膜一边是纯水，另一边是盐溶液)。

当在浓溶液上有外加压力，且该压力大于渗透压时，浓溶液中的水就会通过半透膜流向稀溶液，使得浓溶液的浓度更大，这一过程就是渗透的相反过程，称为反渗透，见图 (c)。

渗透是自发过程，而反渗透则是非自发过程。反渗透系统正是利用反渗透的原理，将需要处理的高含盐水用高压泵加压，迫使水透过反渗透膜，以达到脱除盐份的目的。

二级反渗透是对一级反渗透产水的进一步提纯。

4.2.1保安滤器

为防止水中及管道中的微粒进入高压泵和RO膜组件，特设置保安滤器作为的预处理手段。作为保险措施，即使多介质机械滤器过滤不彻-底，也能够保证反渗透膜不会受到严重污染。

保安滤器内装5um的聚丙稀微孔滤器。当滤器进出囗压差大于0.05-0.1Mpa时需更换滤芯（由于被过滤的介质直接进入到微孔滤膜的空隙中，因此很难通过酸碱清洗恢复通量）。滤器结构能满足快速更换滤芯的要求。

4.2.2高压泵

反渗透膜分离推动力是压力差，因此设置高压泵使反渗透的进水达到的压力，让反渗透过程得以进行。即克服渗透压使水分子透过反渗透膜到淡水层。高压泵采用变频器设置加、减速时间减缓高压泵启动时膜的冲击，变频器还能进一步起到节约能量的作用；新系统刚运行的时候对进水的压力要求比使用一段时间之后对进水的压力要求要低。采用变频装置能的控制高压泵的压力与进水流量之前的变化。本系统设置了进水低压保护和出水高压保护。

4.2.3反渗透本体装置

反渗透装置是该项目预脱盐的心脏部分，经反渗透处理的水能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物及细菌等。

4.2.3.1系统设备选型

膜组件选用陶氏公司BW30-400卷式组件。该组件由三层的薄膜复合，分别是上面的薄脱盐层（厚度约为0.2µm聚铣胺材质）、中间的聚枫内夹层和下面的聚酯支撑网层。该组件膜面积400平方英尺，产水通量大，对无机盐具有99.5℅的脱除率。

压力膜管选用加拿大海德信公司于卷式RO组件的WAVE 300P-6型压力膜管，该压力膜管是增强FRP材质，具有抗腐蚀性，耐压300psi,管内壁光滑装卸方便等特点。每个压力膜管可安装6支膜组件。

4.2.3.2反渗透装置工艺设计

整套系统反渗透膜装置安置在一个机架上，并配置控制系统，在进水水温25℃时二级反渗透产水量28.0T/H，每根膜组件的回收率15℅计算，一级反渗透装置需配膜组件36根， WAVE 300P-6压力膜管6根；二级反渗透装置需配膜组件30根，WAVE 300P-6压力膜管5根；一级反渗透组合排列形式为3-2-1排列，二级反渗透组合排列形式为3-2。

反渗透每支压力膜管产水侧设有取样囗，方便取样。

4.2.3.3自动低压冲洗装置

反渗透在运行的过程中，浓缩过程和浓差极化将导致膜表面所接触原水的固含量浓度远远大于原水的本体浓度。因此配备自动低压冲洗装置在停机后、开机前对反渗透膜进行定时的低压冲洗，将附于膜表面的少量污染物冲走。冲洗完成后，系统自动恢复到冲洗启动前的状态。

4.2.3.4就地仪表配置

反渗透装置设置二次仪表显示装置，就地显示产水量、电导率等重要参数。系统设置高、低压保护开关，保证反渗透系统安-全可靠运行。

4.2.4反渗透纯水箱

反渗透产品水送入PE材质的水箱。该水箱设置高低液位控制装置能控制泵的联锁，同时配备空气呼吸器防止大气中尘埃颗粒和细菌进入水箱。

4.2.5反渗透化学清洗装置   

无论预处理过程多么完善，在*运行过程中，反渗透膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物。从而使装置的性能下降，如组件进出囗压差升高、脱盐率下降、产水量下降，当这些变化超过原始值的15%时，就要用化学药品进行清洗。为此，除日常运行中进行的低压冲洗外，还需进行定期化学清洗，有时还需进行杀-菌处理。

本系统配置的化学清洗装置，其组成和流程如下：清洗液水箱——泵——精密滤器——流量计——反渗透装置

化学清洗准则

A、装置的产水量比初次或上一次清洗后下降5～10℅时；

B、装置的盐透过率比初次或上一次清洗后提高一倍时；

C、装置各段的压力差或压力差的差值为初次或上一次清洗后的1～1.5倍时；

D、装置运行3-4个月时；

E、装置在*停止运行前用NaHSO3溶液保护。

膜污染特征与化学清洁剂的选择

表一：污染物类型与装置性能的变化

表二  污染物种类与化学清洁剂配方

注：“★”表示清洗效果好或较好。

4.3  EDI部分

4.3.1 UV装置

紫外光是电磁波谱的一部分，其波长位于100nm到400nm之间。杀-菌波长位于200nm到310nm之间的波谱区。微生物被紫外光灭活是由于光化学反应破坏了其体内的核酸物质的结果。这一过程有效的阻止了细胞和病毒的繁殖从而导致细胞的死亡。紫外光通过改变细菌、病毒和其它微生物细胞的遗传物质（DNA），使其不再繁殖而达到对水与废水进行消毒的目的。浸没于水下的灯管产生紫外光，当水流流经紫外灯管时，其中的微生物受到某*死剂量紫外能的辐射。紫外剂量为所受UV辐射光强与曝光时间的乘积。

4.3.2 EDI装置

EDI连续电再生除盐装置的英文缩写，是电解、渗析及离子交换相结合的深度脱盐装置，由给水室、浓水室和电极室组成。给水室内装填常规混合离子交换树脂，给水室和浓水室之间装有阳离子交换膜和阴离子交换膜。给水室中的阴（阳）离子在两端电极作用下不断通过装置里的阴（阳）离子膜进入浓水室；H₂O在直流电能的作用下可分解成H⁺和OH^-，使给水室中的混合离子交换树脂经常处于再生状态，因而有深度除盐能力。因此EDI在通电状态下可以不断地制出纯水，其内填的离子交换树脂不用酸碱再生.

运用EDI技术使酸碱污染降低为零，且可降低成本及劳动强度。反渗透产水经过EDI装置深度脱盐处理后出水电阻率在16.0MΩ.cm（25℃）左右 。                                                                   

本系统配置美国IONPURE型号为IPLX45Z处理量为6.7 T/H的膜块共5块，每个膜块设置单独的电源。

正常情况下5块同时工作，每个模块处理水量为5.0T/H。为了保障用水安全，每个模块可以单独关闭。

本系统设置了水流保护开关，防止干烧导致EDI损坏。

4.3.3超纯水箱

EDI产品水送入水箱。该水箱设置高低液位控制装置能控制泵的联锁，同时配备氮封装置防止大气中尘埃颗粒和细菌进入水箱。

4.4  18M供水部分

EDI产水电阻率高在17 MΩ.cm左右，为达到用水标准，在终端增加了精混床用以提升水质。

4.4.1 TOC脱除器

TOC脱除器采用的是185nm的紫外光，它能够打开将有机物分子结合在一起的化合键。因此，这一波长的紫外光能够破坏水中的有机化合物、臭氧、氯和氯胺。破坏产生后产生的物质用后续的精混床脱除。同时，它也具有一定的杀菌作用

4.4.2精混床

精混床是以阳、阴两种离子交换树脂按一定比例混合后装填于同一交换器中，相当于一个多级的除盐系统。其中经H型强酸性阳树脂与水中阳离子交换后形成的H+，和经OH型强碱性阴树脂与水中阴离子交换后形成的OH-相结合，形成电离度很小的水，使交换过程中形成的H+和OH-不能积累，从而消除了反离子对交换过程的干扰，使离子交换反应*,因此，混床出水水质好。

精混床树脂不同于普通混床的树脂，阳离子交换树脂氢化率及阴离子交换树脂氢氧化率几乎达到了*，并按比例充分混合。因此该树脂无法再生，不过由于进水含盐量低，一般可用1年左右时间

4.4.3  终端膜滤器

0.22μ过滤器是用于阻挡纯水中微小颗粒特，以满足使用点对产品水中微粒的要求。设置0.22μ精密滤器进行深度处理，除去水中固体颗粒物，滤芯过滤精度（孔径）0.22μm，可有效除去水中悬浮颗粒，使用的滤芯具有大量固定不规则孔径（公称孔径0.22μm），属微孔膜过滤，因膜孔径固定，可保证过滤的精度和可靠性。

滤器内装20支40英寸长，0.22μm的聚丙稀微孔滤芯，出力为25 T/H。滤器结构能满足快速更换滤芯的要求。