光电超纯水处理设备

 
地仪光电科技（苏州）有限公司,主要的产品服务有生产新型电子元器件（片式元器件、敏感元器件及传感器、光电子器件），由于公司不断壮大，业务不断扩展，现需配置一套2.5吨/小时反渗透+2吨/时超纯水的生产系统，出水水质达到电阻率≥18MΩ.cm，以满足生产用水需求。
 
超纯水处理设备工艺方案：采用“石英砂过滤+活性碳过滤+软化过滤+反渗透+二级反渗透+EDI设备+抛光混床+终端处理”的工艺方案，本方案设计取水规模3m3/h，设备按每天运行24小时综合考虑。经济效益和社会环境效益是非常显著的。
 

一、工艺说明

预处理部分目的：为反渗透装置提供合格的进水。
原水预处理的目的和组成
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

二、预处理系统的组成：包括石英砂滤器、活性炭滤器。
 
1、石英砂滤器

多介质过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。
 
2、活性炭滤器

利用活性碳的吸附能力有效地吸附原水中的有机物、游离性余氯、胶体、微粒、微生物、某些金属离子及脱色等，使出水余氯含量＜0.1mg/L，所以被广泛用于生活用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱氯、除油和去臭等。通常，经过活性碳过滤的水能够去除63%-86%的胶体物质；50%左右的铁以及47%-60%的有机物质。
 
3、阻垢加药装置

加阻垢剂可有效控制碳酸钙、硫酸钙、硫酸锶结垢，碳酸钙的LSI高达+3.0上不致结垢。采用高分子有机物，其加药量依原水水质、温度、回收率等而定，建议加药量为2.5~5ppm。在实际运行过程中，若需改变实际加药量，只需在计量泵运行状态下，改变其计量泵的冲程百分数即可。冲程百分数计算同絮凝剂加药装置中计算方式。
 
4、二级反渗透系统

反渗透是一种反向迁移运动。是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶液分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便函是在水处理工艺中。用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。通过反渗透装置的水，可以达到国家饮用水标准。反渗透装置脱盐率≥99%，水回收率≥50%

5、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最后的预处理手段。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
 
6、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一定的压力，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。采用变频装置能更好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。
 
7、反渗透本体装置

用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。
 
 
8、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。
 
9、/二级水箱

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。
 
 
10、EDI装置

EDI膜堆中混合离子交换树脂将不断的去除原水中的阴、阳离子，而通过膜堆电流将在阴膜和阳膜附近的水分子使之产生氢离子和氢氧根离子，电离的氢离子和氢氧根离子将再生混合离子交换树脂，同时交换下来的阴、阳离子经过反扩散分别由阴膜和阳膜进入浓水室排出。电再生过程使EDI系统既不需要停机也不需要传统的再生设备就能实现持续生产高质量的去离子水。反渗透产水经过EDI装置深度脱盐处理后出水电阻率在15.0MΩ.cm（25℃）左右 。  

11、 18M供水部分
EDI产水电阻率最高在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。

12、抛光混床

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，使离子交换反应完全,因此，混床出水水质好。

（一）、氢型阳离子交换树脂的交换反应：
A、与碳酸盐硬度的交换反应：
Ca(HCO3)2 + 2RH → R2Ca + 2HO2 + 2CO2↑
 Mg(HCO3)2 + 2RH → R2Mg + 2HO2 + 2CO2↑
 
B、与非碳酸盐硬度的交换反应：
CaSO 4 + 2RH → R2Ca + H2SO4
CaCl2 + 2RH→ R2Ca + 2HCl
MgSO 4 + 2RH → R2Mg + H2SO4
MgCl2 + 2RH → R2Mg + 2HCl
 
 C、与钠盐的交换反应：
NaHCO 3 + 2RH → RNa + H2O + CO2↑
NaCl + RH → RNa + HCl
NaSO 4 + 2RH → RNa + H2SO4
 Na2SiO 3 + 2RH → 2RNa + H2SiO3
 
（二）、氢氧型阴离子交换树脂的交换反应：
Cl- + ROH → RCl + OH-
HSO 4- + ROH → RHSO 4 + OH-
SO4- + ROH → R2SO4 + 2OH-
 HCO3- + ROH → RHCO3 + OH-
HSiO3- + ROH → RHSiO3 + OH-
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100%，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。
 
13、0.22μ精密滤器

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。

三、工艺控制设计说明

控制系统概述
   
 根据本系统的规模及设备分布的具体情况，决定采用目前工业过程控制中最常用的集中分散型控制系统。它又称分级控制系统，是一种分布式控制系统，具有控制分散，信息集中管理的特点。本系统分上位操作站，下位控制站两级。上位操作站由一台主控制箱作为监控站。下位控制站的设置是根据优化控制，合理布局的原则视具体情况而定的，同时为方便系统在实施阶段或运行阶段进行必须的调整及扩展，控制站考虑了一定的余量。

四、设计原则

1、工程以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。
2、处理系统先进，设备运行稳定可靠，维护简单、操作方便。
3、污水处理系统不产生二次污染源污染环境。
4、控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度。

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