工业用超纯水设备工艺流程说明

　　工业用超纯水设备工艺流程说明

　　本工艺包括预处理部分、反渗透部分、EDI部分。

　　1、预处理及反渗透部分组成和目的：为反渗透装置提供合格的进水。

　　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.预处理就是通过过滤、吸附、交换等方法使反渗透进水达到以上要求，实现以下目的：

　　防止反渗透膜面结垢(包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化物等);

　　防止胶体物质及悬浮固体微粒对反渗透膜的污堵;

　　防止有机物质的对反渗透膜的污堵和降解;

　　防止微生物对反渗透膜的污堵;

　　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：

　　原水中含有多种杂质，如悬浮物、胶体、有机物和无机物。为去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，原水预处理部分设置机械滤器、活性炭滤器、软化器、保安滤器等装置。

　　机械滤器、活性炭柱可有效去除水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，并吸附自来水中的腐殖质、色度、嗅味、余氯等，可降低水的浊度和污染指数，经其处理后的水洁净，无异味，称之为清水。机械滤器内装填无烟煤及石英砂，活性炭滤器内装填优质活性炭，软化器用钠离子交换树脂将原水中的钙、镁离子置换出去，经该设备流出后而为硬度很低的软化水，内装填优质树脂。

　　2、原水预处理部分：

　　原水中含有多种杂质，如悬浮物、胶体、有机物和无机物。为保证本系统中反渗透预除盐部分的正常运转，必须先去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，使反渗透的进水达到要求，故本系统设置原水预处理部分。原水预处理部分包括机械滤器、活性炭滤器、软化器、保安滤器、PH加药等装置。

　　(1)机械滤器：

　　反渗透设备对进水的浊度有较高的要求，特别是反渗透进水的污染指数SDI值要求小于4，浊度小于1NTU。多介质滤器中的滤料包括五种规格的石英砂，用于除去原水中的悬浮物及脱稳后的胶体。送往活性炭滤器和保安滤器进一步处理作为反渗透设备进水。

　　(2)活性炭滤器

　　反渗透设备要求进水的余氯含量小于0.1mg/l，因此采用活性炭滤器脱除原水中的余氯，防止反渗透膜受到污染。同时可以进一步吸附原水中的有机物。活性炭滤器内填精制耶壳型活性炭，用于吸附原水中的余氯、有机物、部分色素和有害物质，降低化学耗氧量COD。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反渗透膜有害的物质，防止反渗透膜被氧化。通常能够去除63%—86%胶体物质，50%左右的铁，以及47—60%的有机物质。 活性炭脱出余氯的过程是一个简单的氧化还原过程。此过程有可能使活性炭破碎，但破碎的活性炭并不影响脱出余氯的效果，因此活性炭脱出余氯的效果非常强。

　　(3)软水器

　　采用钠离子交换树脂将原水中的钙、镁离子置换出去，经该设备流出后而为硬度很低的软化水。当树脂吸附到一定量的钙、镁离子后，必须进行再生：用饱和的盐水浸泡树脂把树脂里的钙、镁等离子再置换出来，恢复树脂的软化交换能力，并将废液排出。整个再生过程包括：反洗-松动树脂层，吸盐再生-发生交换反应，冲洗(正洗)-将化学反应交换下来的钙、镁离子冲净，注水-为了下次再生。

　　(4)保安滤器

　　保安滤器属于微滤设备，在预处理系统中起保险作用，当机械滤器工作状态不正常时把关，为保证任何情况下都能够提供合格的供水,防止水中及管道中的微粒进入水泵和反渗透系统，特设置保安滤器作为最后的过滤装置。当滤器进出囗压差大于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。

　　3、反渗透除盐部分：

　　水中含有各种无机盐，用通常的过滤是无法去除的，而用传统的离子交换法去除，却面临着酸碱耗量大，再生周期短，工人劳动强度大及环境污染严重等问题，反渗透技术是近二十几年来新兴的高新技术，它利用逆渗透原理，采用具有高度选择透过性的反渗透膜，能使水中的无机盐去除率达到99%。因此它具备操作简单，能耗低、无污染等优点，在纯水制备方面得以广泛采用。

　　反渗透除盐系统的构成和功能：

　　(1)高压泵

　　高压泵的设置是为了使反渗透的进水达到一定的压力，让逆渗透过程得以进行，即克服渗透压使水分子透过反渗透膜到达淡水层。

　　(2)反渗透膜组件和压力容器

　　反渗透装置可以去除水中大部分无机盐、微粒、细菌、病毒以及其他溶解性物质等。

　　反渗透膜元件采用美国海德能公司生产的ESPA2-4040高脱盐率低压膜，材质为芳香族聚酰胺复合膜。

　　该膜元件的使用条件为：温度45OC，pH范围2.0—11.0，操作压力4.16MPa,压力损失为0.07 Map，进水污染指数SDI为5，进水浊度1.0NTU，进水余氯含量0.1ppm,，单根浓水与透过水的流量比为5：1。

　　在正常使用的情况下，该膜元件的平均使用寿命为3年。

　　该膜元件设计工作压力在1.4—2.2 Map的范围内。

　　压力容器即为反渗透膜元件提供工作压力环境的外壳，采用不锈钢4"-1W的压力容器，额定工作压力300PSI，即2.0Mpa，一根压力容器可以装1根反渗透膜元件。

　　(3)自动冲洗装置：

　　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开机前、停机后或连续运行一个可调整的期间后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。 反渗透装置设有德国产自动低压冲洗保护装置，当反渗透开机时该装置自动发生冲洗膜的动作，以确保膜污染降到较低程度。

　　4、EDI精除盐部分：

　　精除盐部分由增压水泵、TOC脱除器、EDI装置、纯水箱、变频纯水泵、精混床、紫外线杀菌器、终端膜滤器组成。

　　(1)增压水泵

　　EDI送水泵的作用是将合格的RO水输送至EDI装置。

　　本系统配置1台纯水泵，纯水泵正常出力为1m3/h。

　　(2)TOC脱除器

　　本系统配置1台UV-1T型TOC脱除器器，内置进口紫外线灯管，波长185nmUV，可将RO纯水中的总有机碳分解，然后在精密筛检程式中脱除。

　　(3)0.45μm膜滤器

　　采用0.45μm微孔折迭膜滤芯过滤，以去除超纯水中可能存在的细小微粒和细菌尸体。 本系统配置1台MF-1T-01型微孔膜滤器 ，出力1T/H。

　　(4)EDI装置

　　EDI(Electrodeionization)是通过用氢离子或氢氧根离子将RO水中的残余盐类交换并将它们送至浓水流中而除去。交换反应在模组的纯化室进行，在那里阴离子交换树脂用它们的氢氧根离子(OH-)来交换溶解盐中的阴离子(如氯离子Cl-)。相应地，阳离子交换树脂用它们的氢离子(H+)来交换溶解盐中的阳离子(如Na+)。在位于模组两端的阳极(+)和阴极(-)之间加一直流电场。电势就使交换到树脂上的离子沿着树脂粒的表面迁移并通过膜进入浓水室。阳极吸引负电离子(如Cl-，OH-)，这些离子通过阴离子选择膜进入相临的浓水流却被阳离子选择膜阻隔，从而留在浓水流中。阴极吸引浓水流中的阳离子(如Na+，H+)。这些离子通过阳离子选择膜进入相临的浓水流却被阴离子选择膜阻隔，从而留在浓水流中。当水流过这两种平行的室时，离子在纯水室被除去并在相临的浓水流中聚集，然后由浓水流将其从模组中带走。

　　在纯水和浓水中离子交换树脂的使用是EDI技术的关键。一个重要的现象在纯水室的离子交换树脂中发生。在电势差高的局部区域，电化学反应分解的水产生大量的H+和OH-。在混床自理交换树脂中局部H+和OH-的产生使树脂和膜不需要添加化学药品就可以持续再生。

　　主要经济技术指标

　　1)EDI产水电阻率≥15MΩ·cm

　　2)EDI产水流量≥1T/h

　　3)EDI水利用率≥90%

　　4)EDI使用寿命：3-5年

　　4、后端精处理部分(用户可自选)

　　(1)纯水箱

　　EDI产水带有一定的压力，可以自行进入纯水箱暂存，纯水箱用于贮存EDI电再生系统的产水，其目的是为了保证供水水量和水压的稳定，同时可通过超纯水箱的液位控制超纯水泵的启、停运行，调节系统的产水流量变化。

　　(2)变频纯水泵

　　变频纯水泵的作用是将合格的超纯水以恒定的压力输送至用水点。 本系统配置1台超纯水泵，正常出力为1m3/h，采用316材质。