20噸超純水工藝是怎么設計的?趕緊來看!

時間: | 瀏覽:

一、概況
本純水站是用于制備單晶硅工藝生產線所需的超純水。
純水站為主線工藝機組的配套設施。純水站設計能力根據要求設計1套制備能力為20m3/h超純水制備系統。工程內容包括成套水處理設備的工藝設計、制作及系統的安裝、調試、驗收等工作。
二、設計基礎資料
一、基本條件
1、原水水質:(由建設單位提供)
原水水質(自來水)
2、產水水質要求
出水指標
電阻:≧15MΩ·cm
3、設計水量分配及水利用率:

4、產水量
超純水總設計制備能力為20m3/h。
5、作業界線:
原水接至供方進水總管;出水至供水泵出口。
6、供電:
根據系統的用電量要求,由需方提供動力電源送到供方動力受電盤上。
7、壓縮空氣脫鹽水站所用壓縮空氣由業主提供。
8、藥劑:脫鹽水站調試及運行所消耗的藥劑由業主提供。
三、設計工藝
超純水:按預處理+反滲透+兩級混床+紫外線殺菌+精濾工藝進行優化設計。
四、處理流程概況
根據具體原水水質條件,采用如下工藝流程:
阻垢劑

原水→原水箱→原水泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→保安過濾器
→高壓泵→反滲透裝置(RO)→中間水箱→中間水泵→一級混床→二級混床
→紫外線殺菌器→精密過濾器→用水點(≧15MΩ·cm)
五、主要設備技術要求
1、多介質過濾器
選用多介質過濾器去除濁度。當進水濁度為10mg/L時,出水濁度小于2mg/L。
多介質過濾器為鋼制焊接的柱形容器,設備本體材質為碳鋼(Q235-A),所用主焊縫為埋弧自動焊接。設備本體內部環氧樹脂防腐,設備外部管道為UPVC;上部進水要求為喇叭式布水裝置,底部布水裝置采用濾料級配穹形板型式,填料隨貨提供。水反洗強度:3-8L/m2s氣洗壓力:0.05-0.1MPa氣洗強度:20-25L/m2s。過濾器內部的布水和集水裝置,保證整個過濾層水流均勻,防止局部偏流,出水裝置均勻匯集水外,還均勻地分配反洗水流通過床層,反洗排水裝置滿足設計最大反洗水量。設備本體上設側人孔、窺視孔。進出水管各設一套測壓裝置,壓力表為不銹鋼壓力表,量程為0~1.0MPa。同時配取樣閥兩只,取樣水槽一個。進水管設手工分析接口一個,出水管底部設手工分析接口一個。設備的本體管道、閥門和設備一起提供。所有的管道有牢固的支吊架,可以經受水的沖擊
為節約水資源,多介質過濾器反洗水利用原水作為過濾器反洗水。
多介質過濾器反洗時空氣擦洗采用壓縮空氣,由工廠提供壓縮空氣。
多介質過濾器Ф1800數量為二臺。
2、活性炭過濾器
選用活性炭過濾器去除余氯及有機物。其出水SDI≤4滿足反滲透進水要求。
活性炭過濾器為鋼制焊接的柱形容器,設備本體材質為碳鋼(Q235-A),所用主焊縫為埋弧自動焊接。設備本體內部環氧樹脂防腐,設備外部管道UPVC;上部進水要求為喇叭式布水裝置,底部布水裝置采用濾料級配穹形板型式,填料隨貨提供。水反洗強度:3-8L/m2s。過濾器內部的布水和集水裝置,保證整個過濾層水流均勻,防止局部偏流,出水裝置均勻匯集水外,還均勻地分配反洗水流通過床層,反洗排水裝置滿足設計最大反洗水量。設備本體上設側人孔、窺視孔。進出水管各設一套測壓裝置,壓力表為不銹鋼壓力表,量程為0~1.0MPa。同時配取樣閥兩只,取樣水槽一個。進水管設手工分析接口一個,出水管底部設手工分析接口一個。設備的本體管道、閥門和設備一起提供。所有的管道有牢固的支吊架,可以經受水的沖擊。
為節約水資源,活性炭過濾器反洗水利用多介質過濾器產水作為過濾器反洗水。
活性炭過濾器Ф1800數量為二臺。
3、反滲透系統
(一)、5μ保安過濾器(反滲透裝置進水管路上)
(1)5μm保安過濾器的作用主要是截留水箱防腐層脫落等微粒雜質,以防止其進入反滲透系統。
(2)保安過濾器本體材質采用304SS,濾元材質為PP。
(二)、反滲透高壓泵
(1)反滲透高壓泵要求采用原裝進口立式泵。
(2)反滲透高壓泵過流部分材料采用316SS。
(3)密封方式為耐腐蝕雙端面機械密封。
(4)反滲透高壓泵出口裝壓力開關,壓力高時報警及停泵。
(三)、反滲透本體裝置
本期工程反滲透裝置,組合型式為20m3/h。反滲透裝置壓力容器的數量及排列方式根據提供的水質進行計算并推薦,并經買方確認,但RO裝置的正常運行壓力不大于1.2MPa。
(1)反滲透膜采用CAP3低壓復合膜。壓力容器(膜殼)選用哈爾濱樂普ROPV。
(2)RO膜元件的設計水通量不大于24L/m2h,并符合膜元件制造廠商《導則》的規定,保證膜元件正常運行和合理的清洗周期,膜元件設計水通量最終由買方確認
(3)反滲透裝置各段給水及濃水進出水總管上設有足夠連接清洗液進出的管道及閥門。
(4)反滲透裝置濃水排水裝流量控制閥(穩流閥),以控制水的回收率。
(5)反滲透裝置設有程序啟停裝置,停用后能延時自動沖洗。
(6)反滲透裝置每根高壓容器產品水管和濃水管設取樣點,取樣點的數量及位置能有效地診斷并確定系統的運行狀況。
(7)反滲透膜組件安裝在組合架上,組合架上配備全部管道及接頭,還包括所有的支架、緊固件、夾具及其它附件。高壓管道、法蘭均采用SS材質,閥門采用耐腐蝕產品,部分加藥管道采用耐壓等級相當的軟管或UPVC管。
(8)反滲透裝置組合架的設計滿足其廠址的抗震烈度要求和組件的膨脹要求。
(9)反滲透系統測量配置點及數量等要滿足本系統的安全、穩定、可靠運行需要。
(10)反滲透裝置采用程序控制,自動監控。其監控功能由除鹽水處理系統程控系統完成反滲透裝置的運行是根據中間水箱的水位,自動控制啟、停。控制方式詳見儀表和控制部分。
(11)每套反滲透裝置都配有就地控制盤,該元器件為進口的可靠產品。
(四)、阻垢劑加藥裝置
阻垢劑加藥裝置的作用是在反滲透保安過濾器進口處,加入高效率的專用阻垢劑,以防止反滲透濃水側產生結垢。反滲透的工作過程是原水在膜的一側從一端流向另一端,水分子透過膜表面,從原水側到達另一側,而無機鹽離子就留在原來的一側,隨著原水的流程逐漸增長,水分子不斷從原水中取走,留在原水中的含鹽量逐步增大;即原水逐步得到濃縮,最終成為濃水,從裝置中排出。濃縮后的濃水中各種離子濃度將成倍增加,自然水源中Ca2+、Ba2+、Sr2+、HCO-3、SO42-、SiO2等傾向于產生結垢的離子濃度積一般都小于其平衡常數;因此會產生嚴重的結垢。
判斷水結垢的標準是:對于碳酸鹽垢以朗格利爾(LSI)為基準;當LSI<0時不結垢,LSI>0時結垢;對于硫酸鹽垢,是以飽和指數來確定的,水中陽、陰離子的濃度積與飽和平衡常數的比值即為飽和指數。當飽和指數小于1時不結垢,反之就會出現結垢。
(五)、反滲透裝置清洗系統
(1)反滲透清洗系統包括清洗箱、清洗泵、膜清洗過濾器。為清洗系統所設置的管道為固定連接系統。
(2)清洗系統的材質和防腐涂層適用于所用的清洗液。清洗箱采用鋼襯膠、清洗系統本體管道采用UPVC,清洗泵材質為不銹鋼。
4、一級混合離子交換
一級混合離子交換器用來去除反滲透出水中殘余的陽、陰離子,確保出水水質達標。

(1)混床為鋼制焊接的立柱形容器,本體材質為碳鋼(Q235—A),封頭壁厚6mm,筒體壁厚6mm,所用主焊縫為埋弧自動焊焊接,本體內部襯膠厚度為5mm(內層3mm,外層2mm,交叉粘貼),設備本體的管系均為無縫鋼管襯耐酸橡膠3mm一層,內部部件均為不銹鋼316L。
(2)設備內部樹脂上方有100%總樹脂量的反洗樹脂膨脹空間。
(3)設備頂部進水裝置型式為穹形多孔板,底部排水裝置為多孔板加水帽,中間排水裝置為母管支管式,支管為多孔管不銹鋼外套梯形繞絲結構,材質為316SS,縫隙≦0.25mm。
(4)設備本體上設人孔兩個,窺視孔三個。
(5)設備本體配有進出水取樣裝置(包括取樣用不銹鋼閥門和取樣水槽及其固定設施等);設備本體進出水配有耐腐蝕壓力表及隔絕閥(包括膜片式壓力表及表前一次閥門);設備管系留有儀表測點接口。
(6)設備的本體管道,閥門及樹脂,所有的管道有牢固的支吊架,可以經受水的沖擊。
(7)設備本體接口及管系均為法蘭連接,法蘭標準JB/T81-94,接口管內流速合理。
5、二級混合離子交換器
二級混合離子交換器用來去除一級混床出水中殘余的陽、陰離子,確保出水水質達標。

(1)混床為鋼制焊接的立柱形容器,本體材質為碳鋼(Q235—A),封頭壁厚6mm,筒體壁厚6mm,所用主焊縫為埋弧自動焊焊接,本體內部襯膠厚度為5mm(內層3mm,外層2mm,交叉粘貼),設備本體的管系均為無縫鋼管襯耐酸橡膠3mm一層,內部部件均為不銹鋼316L。
(2)設備內部樹脂上方有100%總樹脂量的反洗樹脂膨脹空間。
(3)設備頂部進水裝置型式為穹形多孔板,底部排水裝置為多孔板加水帽,中間排水裝置為母管支管式,支管為多孔管不銹鋼外套梯形繞絲結構,材質為316SS,縫隙≦0.25mm。
(4)設備本體上設人孔兩個,窺視孔三個。
(5)設備本體配有進出水取樣裝置(包括取樣用不銹鋼閥門和取樣水槽及其固定設施等);設備本體進出水配有耐腐蝕壓力表及隔絕閥(包括膜片式壓力表及表前一次閥門);設備管系留有儀表測點接口。
(6)設備的本體管道,閥門及樹脂,所有的管道有牢固的支吊架,可以經受水的沖擊。
(7)設備本體接口及管系均為法蘭連接,法蘭標準JB/T81-94,接口管內流速合理。
6、混床再生系統
(一)、再生酸泵

酸泵與f800混床的再生工況匹配,所有接口均采用法蘭連接。
(二)、再生堿泵

堿泵與f800混床的再生工況匹配,所有接口均采用法蘭連接。
(三)、酸堿溶鹽箱
酸堿溶鹽箱采用PE。
容積滿足一次再生的用量。
7、紫外線殺菌器
紫外線能殺死有害的致病的細菌、病毒、霉菌、藻類和其它微生物。主要利用波長2537A。紫外線照射,使菌類遺傳物質失去活性,仍是一種獨特的滅菌方法。
當紫外線設備產生的足夠劑量的強紫外線照射到水、液體或空氣上時,其中的各種細菌、病毒、微生物、寄生蟲或其他病原體在紫外線的輻射下,細胞組織中的DNA、RAN被破壞,從而阻止了細胞的再生,紫外線在不使用任何化學藥劑的情況下,較短時間內(0.2-5秒)殺滅了水中、液體、或者空氣中99.9%以上的細菌和病毒。科學試驗證明,波長在240-280nm紫外線具有高效殺菌功能。
8、精密過濾器
采用無菌膜精密過濾器去除混床泄漏的微小顆粒、微生物和絮狀物,進一步提高純水的精度,筒體外殼一般采用不銹鋼材質制造,過濾精度為0.2~0.5微米。
精密過濾器出水接至用水點。
9、系統水箱
系統水箱含原水箱一個、中間水箱一個,材質均PE。
容積要求:原水箱一個30m3、中間水箱10m3一個。
六、系統運行費用的預測
1、動力費:
耗電:23.07×0.7×0.35÷20=0.28元/噸除鹽水系統裝機功率為:50.07KW,系統實際使用功率為:23.07KW,平均產水量:20t/h,電耗按0.35元/KW計。
2、阻垢劑加藥:
加藥量為2PPm,投加藥劑:PTP0100(8倍濃縮液),按40元/Kg計(濃縮液)
阻垢劑加藥費:28×2÷1000×40÷20=0.11元/噸除鹽水
2.3酸堿耗量:
一級混床周期產水量為4520噸,30℅鹽酸按0.8元/Kg計,則耗酸量約:0.01元/噸水。
40℅堿按2.2元/Kg計,則耗堿量約:0.05元/噸水。
合計酸堿費:0.06元/噸除鹽水
3、膜耗量:
反滲透膜按5年使用壽命設計,單支膜元件按5000元,共24支膜元件
膜耗:5000×24÷360÷5÷24÷20=0.14元/噸除鹽水
4、人工費用:
本系統按:2人管理,月工次按1000元/人
人工費用:2×1000÷30÷24÷20=0.14元/噸除鹽水
5、綜合以上系統直接運行費用:1+2+3+4=0.73元/噸除鹽水(不含精混床)。