20吨超纯水工艺是怎么设计的?赶紧来看!

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一、概况
本纯水站是用于制备单晶硅工艺生产线所需的超纯水。
纯水站为主线工艺机组的配套设施。纯水站设计能力根据要求设计1套制备能力为20m3/h超纯水制备系统。工程内容包括成套水处理设备的工艺设计、制作及系统的安装、调试、验收等工作。
二、设计基础资料
一、基本条件
1、原水水质:(由建设单位提供)
原水水质(自来水)
2、产水水质要求
出水指标
电阻:≧15MΩ·cm
3、设计水量分配及水利用率:

4、产水量
超纯水总设计制备能力为20m3/h。
5、作业界线:
原水接至供方进水总管;出水至供水泵出口。
6、供电:
根据系统的用电量要求,由需方提供动力电源送到供方动力受电盘上。
7、压缩空气脱盐水站所用压缩空气由业主提供。
8、药剂:脱盐水站调试及运行所消耗的药剂由业主提供。
三、设计工艺
超纯水:按预处理+反渗透+两级混床+紫外线杀菌+精滤工艺进行优化设计。
四、处理流程概况
根据具体原水水质条件,采用如下工艺流程:
阻垢剂

原水→原水箱→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器
→高压泵→反渗透装置(RO)→中间水箱→中间水泵→一级混床→二级混床
→紫外线杀菌器→精密过滤器→用水点(≧15MΩ·cm)
五、主要设备技术要求
1、多介质过滤器
选用多介质过滤器去除浊度。当进水浊度为10mg/L时,出水浊度小于2mg/L。
多介质过滤器为钢制焊接的柱形容器,设备本体材质为碳钢(Q235-A),所用主焊缝为埋弧自动焊接。设备本体内部环氧树脂防腐,设备外部管道为UPVC;上部进水要求为喇叭式布水装置,底部布水装置采用滤料级配穹形板型式,填料随货提供。水反洗强度:3-8L/m2s气洗压力:0.05-0.1MPa气洗强度:20-25L/m2s。过滤器内部的布水和集水装置,保证整个过滤层水流均匀,防止局部偏流,出水装置均匀汇集水外,还均匀地分配反洗水流通过床层,反洗排水装置满足设计最大反洗水量。设备本体上设侧人孔、窥视孔。进出水管各设一套测压装置,压力表为不锈钢压力表,量程为0~1.0MPa。同时配取样阀两只,取样水槽一个。进水管设手工分析接口一个,出水管底部设手工分析接口一个。设备的本体管道、阀门和设备一起提供。所有的管道有牢固的支吊架,可以经受水的冲击
为节约水资源,多介质过滤器反洗水利用原水作为过滤器反洗水。
多介质过滤器反洗时空气擦洗采用压缩空气,由工厂提供压缩空气。
多介质过滤器Ф1800数量为二台。
2、活性炭过滤器
选用活性炭过滤器去除余氯及有机物。其出水SDI≤4满足反渗透进水要求。
活性炭过滤器为钢制焊接的柱形容器,设备本体材质为碳钢(Q235-A),所用主焊缝为埋弧自动焊接。设备本体内部环氧树脂防腐,设备外部管道UPVC;上部进水要求为喇叭式布水装置,底部布水装置采用滤料级配穹形板型式,填料随货提供。水反洗强度:3-8L/m2s。过滤器内部的布水和集水装置,保证整个过滤层水流均匀,防止局部偏流,出水装置均匀汇集水外,还均匀地分配反洗水流通过床层,反洗排水装置满足设计最大反洗水量。设备本体上设侧人孔、窥视孔。进出水管各设一套测压装置,压力表为不锈钢压力表,量程为0~1.0MPa。同时配取样阀两只,取样水槽一个。进水管设手工分析接口一个,出水管底部设手工分析接口一个。设备的本体管道、阀门和设备一起提供。所有的管道有牢固的支吊架,可以经受水的冲击。
为节约水资源,活性炭过滤器反洗水利用多介质过滤器产水作为过滤器反洗水。
活性炭过滤器Ф1800数量为二台。
3、反渗透系统
(一)、5μ保安过滤器(反渗透装置进水管路上)
(1)5μm保安过滤器的作用主要是截留水箱防腐层脱落等微粒杂质,以防止其进入反渗透系统。
(2)保安过滤器本体材质采用304SS,滤元材质为PP。
(二)、反渗透高压泵
(1)反渗透高压泵要求采用原装进口立式泵。
(2)反渗透高压泵过流部分材料采用316SS。
(3)密封方式为耐腐蚀双端面机械密封。
(4)反渗透高压泵出口装压力开关,压力高时报警及停泵。
(三)、反渗透本体装置
本期工程反渗透装置,组合型式为20m3/h。反渗透装置压力容器的数量及排列方式根据提供的水质进行计算并推荐,并经买方确认,但RO装置的正常运行压力不大于1.2MPa。
(1)反渗透膜采用CAP3低压复合膜。压力容器(膜壳)选用哈尔滨乐普ROPV。
(2)RO膜元件的设计水通量不大于24L/m2h,并符合膜元件制造厂商《导则》的规定,保证膜元件正常运行和合理的清洗周期,膜元件设计水通量最终由买方确认
(3)反渗透装置各段给水及浓水进出水总管上设有足够连接清洗液进出的管道及阀门。
(4)反渗透装置浓水排水装流量控制阀(稳流阀),以控制水的回收率。
(5)反渗透装置设有程序启停装置,停用后能延时自动冲洗。
(6)反渗透装置每根高压容器产品水管和浓水管设取样点,取样点的数量及位置能有效地诊断并确定系统的运行状况。
(7)反渗透膜组件安装在组合架上,组合架上配备全部管道及接头,还包括所有的支架、紧固件、夹具及其它附件。高压管道、法兰均采用SS材质,阀门采用耐腐蚀产品,部分加药管道采用耐压等级相当的软管或UPVC管。
(8)反渗透装置组合架的设计满足其厂址的抗震烈度要求和组件的膨胀要求。
(9)反渗透系统测量配置点及数量等要满足本系统的安全、稳定、可靠运行需要。
(10)反渗透装置采用程序控制,自动监控。其监控功能由除盐水处理系统程控系统完成反渗透装置的运行是根据中间水箱的水位,自动控制启、停。控制方式详见仪表和控制部分。
(11)每套反渗透装置都配有就地控制盘,该元器件为进口的可靠产品。
(四)、阻垢剂加药装置
阻垢剂加药装置的作用是在反渗透保安过滤器进口处,加入高效率的专用阻垢剂,以防止反渗透浓水侧产生结垢。反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端,水分子透过膜表面,从原水侧到达另一侧,而无机盐离子就留在原来的一侧,随着原水的流程逐渐增长,水分子不断从原水中取走,留在原水中的含盐量逐步增大;即原水逐步得到浓缩,最终成为浓水,从装置中排出。浓缩后的浓水中各种离子浓度将成倍增加,自然水源中Ca2+、Ba2+、Sr2+、HCO-3、SO42-、SiO2等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数;因此会产生严重的结垢。
判断水结垢的标准是:对于碳酸盐垢以朗格利尔(LSI)为基准;当LSI<0时不结垢,LSI>0时结垢;对于硫酸盐垢,是以饱和指数来确定的,水中阳、阴离子的浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。当饱和指数小于1时不结垢,反之就会出现结垢。
(五)、反渗透装置清洗系统
(1)反渗透清洗系统包括清洗箱、清洗泵、膜清洗过滤器。为清洗系统所设置的管道为固定连接系统。
(2)清洗系统的材质和防腐涂层适用于所用的清洗液。清洗箱采用钢衬胶、清洗系统本体管道采用UPVC,清洗泵材质为不锈钢。
4、一级混合离子交换
一级混合离子交换器用来去除反渗透出水中残余的阳、阴离子,确保出水水质达标。

(1)混床为钢制焊接的立柱形容器,本体材质为碳钢(Q235—A),封头壁厚6mm,筒体壁厚6mm,所用主焊缝为埋弧自动焊焊接,本体内部衬胶厚度为5mm(内层3mm,外层2mm,交叉粘贴),设备本体的管系均为无缝钢管衬耐酸橡胶3mm一层,内部部件均为不锈钢316L。
(2)设备内部树脂上方有100%总树脂量的反洗树脂膨胀空间。
(3)设备顶部进水装置型式为穹形多孔板,底部排水装置为多孔板加水帽,中间排水装置为母管支管式,支管为多孔管不锈钢外套梯形绕丝结构,材质为316SS,缝隙≦0.25mm。
(4)设备本体上设人孔两个,窥视孔三个。
(5)设备本体配有进出水取样装置(包括取样用不锈钢阀门和取样水槽及其固定设施等);设备本体进出水配有耐腐蚀压力表及隔绝阀(包括膜片式压力表及表前一次阀门);设备管系留有仪表测点接口。
(6)设备的本体管道,阀门及树脂,所有的管道有牢固的支吊架,可以经受水的冲击。
(7)设备本体接口及管系均为法兰连接,法兰标准JB/T81-94,接口管内流速合理。
5、二级混合离子交换器
二级混合离子交换器用来去除一级混床出水中残余的阳、阴离子,确保出水水质达标。

(1)混床为钢制焊接的立柱形容器,本体材质为碳钢(Q235—A),封头壁厚6mm,筒体壁厚6mm,所用主焊缝为埋弧自动焊焊接,本体内部衬胶厚度为5mm(内层3mm,外层2mm,交叉粘贴),设备本体的管系均为无缝钢管衬耐酸橡胶3mm一层,内部部件均为不锈钢316L。
(2)设备内部树脂上方有100%总树脂量的反洗树脂膨胀空间。
(3)设备顶部进水装置型式为穹形多孔板,底部排水装置为多孔板加水帽,中间排水装置为母管支管式,支管为多孔管不锈钢外套梯形绕丝结构,材质为316SS,缝隙≦0.25mm。
(4)设备本体上设人孔两个,窥视孔三个。
(5)设备本体配有进出水取样装置(包括取样用不锈钢阀门和取样水槽及其固定设施等);设备本体进出水配有耐腐蚀压力表及隔绝阀(包括膜片式压力表及表前一次阀门);设备管系留有仪表测点接口。
(6)设备的本体管道,阀门及树脂,所有的管道有牢固的支吊架,可以经受水的冲击。
(7)设备本体接口及管系均为法兰连接,法兰标准JB/T81-94,接口管内流速合理。
6、混床再生系统
(一)、再生酸泵

酸泵与f800混床的再生工况匹配,所有接口均采用法兰连接。
(二)、再生碱泵

碱泵与f800混床的再生工况匹配,所有接口均采用法兰连接。
(三)、酸碱溶盐箱
酸碱溶盐箱采用PE。
容积满足一次再生的用量。
7、紫外线杀菌器
紫外线能杀死有害的致病的细菌、病毒、霉菌、藻类和其它微生物。主要利用波长2537A。紫外线照射,使菌类遗传物质失去活性,仍是一种独特的灭菌方法。
当紫外线设备产生的足够剂量的强紫外线照射到水、液体或空气上时,其中的各种细菌、病毒、微生物、寄生虫或其他病原体在紫外线的辐射下,细胞组织中的DNA、RAN被破坏,从而阻止了细胞的再生,紫外线在不使用任何化学药剂的情况下,较短时间内(0.2-5秒)杀灭了水中、液体、或者空气中99.9%以上的细菌和病毒。科学试验证明,波长在240-280nm紫外线具有高效杀菌功能。
8、精密过滤器
采用无菌膜精密过滤器去除混床泄漏的微小颗粒、微生物和絮状物,进一步提高纯水的精度,筒体外壳一般采用不锈钢材质制造,过滤精度为0.2~0.5微米。
精密过滤器出水接至用水点。
9、系统水箱
系统水箱含原水箱一个、中间水箱一个,材质均PE。
容积要求:原水箱一个30m3、中间水箱10m3一个。
六、系统运行费用的预测
1、动力费:
耗电:23.07×0.7×0.35÷20=0.28元/吨除盐水系统装机功率为:50.07KW,系统实际使用功率为:23.07KW,平均产水量:20t/h,电耗按0.35元/KW计。
2、阻垢剂加药:
加药量为2PPm,投加药剂:PTP0100(8倍浓缩液),按40元/Kg计(浓缩液)
阻垢剂加药费:28×2÷1000×40÷20=0.11元/吨除盐水
2.3酸碱耗量:
一级混床周期产水量为4520吨,30℅盐酸按0.8元/Kg计,则耗酸量约:0.01元/吨水。
40℅碱按2.2元/Kg计,则耗碱量约:0.05元/吨水。
合计酸碱费:0.06元/吨除盐水
3、膜耗量:
反渗透膜按5年使用寿命设计,单支膜元件按5000元,共24支膜元件
膜耗:5000×24÷360÷5÷24÷20=0.14元/吨除盐水
4、人工费用:
本系统按:2人管理,月工次按1000元/人
人工费用:2×1000÷30÷24÷20=0.14元/吨除盐水
5、综合以上系统直接运行费用:1+2+3+4=0.73元/吨除盐水(不含精混床)。