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醫藥超純水機應用工藝流程詳解

發表時間:2014-09-25 08:23:32

  1、醫藥超純水機預處理

  反滲透系統長期穩定運行的關鍵在于預處理,預處理的好壞不僅決定著反滲透裝置的清洗次數,而且決定著反滲透膜元件的使用壽命。預處理部分主要解決以下問題:

  防止膠體物質及懸浮物固體顆粒、泥沙等產生污堵

  防止大分子有機物質、微生物產生污堵

  防止反滲透膜元件表面結垢(包括因濃縮而出現鐵鋁化物等的結晶)

  保持反滲透系統長期穩定運行和裝置產水量穩定

  本系統預處理部分主要包括:原水箱、提升泵、組合過濾器、保安過濾器、阻垢劑投加裝置、調 pH 裝置。

  原水箱及提升泵

  原水箱的作用是儲存一定量的原水,以提供穩定的供水。

  原水箱的有效容積 V=30m 3 ,尺寸:Φ 3100 × 4200mm ,材質: PE ,箱內配置浮球閥 1 個,到達預定液位時自動停止進水。為盡量避免細菌污染,水箱采用封閉形式,并在通空氣處設有呼吸器,過濾凈化空氣。

  原水箱的出水經泵提升至后續處理單元—組合過濾器。設計提升泵 3 臺( 2 用 1 備),單臺能力為 Q=40m 3 /h , H=24.5m , N=5.5kw 。

  組合過濾器

  組合過濾作為預處理的第一步,主要用以去除膠體物質、懸浮物固體顆粒、泥沙、部分大分子有機物質及微生物。

  本系統組合過濾器采用石英砂與顆;钚蕴抗餐旌献鳛闉V料,通過過濾截留與吸附作用不僅可以達到上述目的,對于鐵、錳等也具有較好的去除效果;钚蕴康氖褂,可以有效預防地下水受到污染后水質變化的影響,同時可以改善處理水的水質條件,對反滲透和離子交換系統的穩定運行非常有利。其主要特點有:

  過濾精度高:水中懸浮物的去除率接近 100% ;

  截污容量大:一般為 5-10kg/m 3 ,是傳統過濾器的 3-5 倍;

  可調性強:過濾阻力、截污容量等參數可根據需要隨意自由調節;

  可以去除部分硅膠和鐵膠體,抑制硅、鐵等的結垢;

  操作管理簡單方便。

  設計選用組合過濾器 2 臺,規格為Ф 2400 × 3000 , 互為備用,罐體采用碳鋼材質,內襯膠,濾料為精選石英砂與顆;钚蕴。反沖洗利用原水直接進行,采用水反沖洗,配備水泵 1 臺,單臺能力為 Q=139m 3 /h , H=24m , N=15kw 。

  阻垢劑投加裝置

  為防止 RO 膜元件在選擇透過淡化水的同時,其濃水側溶解固形物濃縮出現因濃度極大與溶解度平衡常數而結晶析出,在 RO 膜表面結垢,影響 RO 膜的脫鹽率、水通量、運行壓力等性能參數。如果出現細小晶粒而不能及時處理的話,溶解固形物會以其為結晶核心,使結晶粒增大,從而其結晶棱角會刺破膜表面,損壞反滲透裝置,因而在反滲透裝置前設置某阻垢劑加藥裝置。

  該阻垢劑是能夠有效地控制無機鹽類結垢并特別針對硅酸鹽的結構,完全將硅的溶解度降在安全線以下( 64% ),可以有效控制 LSI 指數控制在 2.5 以內,使膜的壽命延長而降低成本。從量的角度來看,可以控制 240ppm 的濃水硅含量,從功能上看,具有以下幾個功能:

  有效控制無機鹽類結垢并特別針對硅酸鹽在濃縮液中高達 240ppm 還不致結垢;

  碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸、鍶等可高達 +2.5LSI 還不會結垢;

  所有主要反滲透膜元件都能使用;

  籍由分散阻塞微粒來維持更干凈的膜表面;

  液態產品,可稀釋或直接使用;

  適用于硅含量高以及具有鐵和鋁的水型。

  通過阻垢劑投加計算,阻垢劑的投加量為 2.9 ppm ,考慮到設計的安全余量,設計投加量確定為 3.5 ppm ,具體投加量由現場調試決定。

  為了增加加藥的混合效果,在加藥點設置靜態混合器一臺,以使阻垢劑和原水充分混合,滿足阻垢機阻垢機理以及充分發揮所加藥劑的性能。

  設計采用阻垢劑投加裝置一套,藥箱的容積為 0.15m 3 ,計量泵采用進口計量泵,最大加藥量為 0.9L/h 。

  調 pH 裝置

  投加鹽酸調整 pH 值在 6.8 左右,有利于膜的使用,防止結垢。

  根據計算, 36% 鹽酸最大投加量為 25ppm ,配套在線 pH 計,控制 pH 的調節。

  設計采用調 pH 裝置一套,藥箱的容積為 0.15m 3 ,計量泵采用進口計量泵,最大加藥量為 1.2L/h 。

  保安過濾器

  為進一步改善反滲透進水的物化指標,確保反滲透工藝穩定運行,在組合過濾器之后,設計采用保安過濾作為最終的預處理手段,使 RO 進入濁度低于 1 的水平, SDI < 3 。

  本工程設計采用保安過濾器 1 臺,處理能力 Q=60-80m 3 /h ,規格為Ф 600 × 2111mm ,濾芯材質:聚丙烯,過濾精度: 5 μ m ,濾芯數量: 51 根。

  在正常工作情況下,濾芯可以維持 7-8 個月以上,當進出口壓力差達到 1kg/cm 2 時進行更換,以便能在清洗濾芯時達到滿意的恢復效果,減低運行成本,濾器的結構滿足快速更換濾芯的要求。

  2. 反滲透系統

  反滲透是系統預脫鹽的核心部分,設計的成熟、合理與否不僅直接決定系統能否達到設計要求,而且關系到反滲透裝置的使用壽命,本系統設計反滲透產水量為 50m 3 /h 。

  高壓泵

  反滲透膜元件對水中的離子具有選擇透過性,因而在反滲透濃水側和產水側存在著滲透壓差,這樣就必須要有外界的壓力來克服滲透壓差才能夠使反滲透裝置正常工作并達到設計要求,外界的壓力通過高壓泵來提供。根據設計計算,采用立式多級離心高壓泵 2 臺( 2 用 0 備),具有運行壓力穩定,噪音小,使用壽命長等特點。高壓泵單臺能力 Q=40 m 3 /h , H=15bar , N=30kw 。

  反滲透裝置

  考慮到微生物污染的有效防治, RO 的膜元件選用抗污染型低壓復合膜。

  該種復合膜與傳統復合膜相比,具有以下優點:

  膜流量高,可以在較低的水壓和較高的流速下,獲得相等的脫鹽率,也就是說,在保持高脫鹽率的狀態下時,其淡水流速幾乎達到其他復合聚酰胺膜的兩倍,在產水量相同的條件下,可以減少占地面積,降低膜組的投資;機械強度好,運行壽命長,在設計工況下,使用壽命一般可以達到 3~5 年;對水質的適應能力強,尤其是水溫和 pH 。進水 pH 值在 2~11 均可,在進水的常規水溫度下不影響其處理效果。

  整套反滲透系統共用 48 支 8 ″膜,膜組件采用一級兩段形式,每根壓力容器中安裝 6 根膜元件,按照 5 : 3 的排列,即第一段的 5 根反滲透膜管的濃水作為第二段 3 根反滲透膜管的進水。這樣的設置可以保證 RO 膜元件的設計通量和回收率小于膜元件制造的最大通量和回收率,降低單只膜元件的產水回收率,從而延長膜元件的使用壽命,降低膜元件的產水年衰減率。選用的膜元件的型號為 BW30-400 ,單根膜元件的最大回收率為 15% ,脫鹽率超過 98% ,可以達到 99.5% ,連續運行的 pH 范圍廣,在 2-11 之間。系統總回收率為 75% ,可以保證三年以上仍保證穩定的系統回收率。

  反滲透裝置配有相關的流量計、壓力表、溫度計、集中取樣裝置和相關的控制元件。在產水側設不合格排放閥,能夠將剛開機、停機維護、調試時短時間內產生的不合格產水排放,不使其進入后續工段。反滲透濃水側設置電動排放閥,在反滲透裝置開啟前進行低壓沖洗和停用時置換膜元件內的濃水,防止停用后無機鹽在膜元件內沉淀,沖洗壓力為 1.5kg/cm 2 ,一般用預處理設備的給水就足夠了。

  化學清洗裝置

  反滲透裝置的預處理設計越趨于完善,膜元件清洗的次數就可以減少,但是完全保證膜元件不被污染是不可能的,當系統出現壓力升高,產水量降低,脫鹽率下降等特征時,就必須考慮對反滲透膜的化學清洗,首先應判斷發生污染的性質和位置,然后采用相應配套的化學藥劑溶液通過每段反滲透組件留有的清洗接口進行清洗。

  清洗裝置由清洗泵、清洗箱以及相關的流量計、壓力表、閥門、管路系統等。一般當系統壓力上升 15% 以上時,需要進行化學清洗,一般 4-6 個月清洗一次;瘜W清洗裝置溶藥箱容積為 2m 3 ,清洗泵 1 臺,能力為 40m 3 /h , H=34m , N=5.5kw ,配套精密過濾器 1 臺,處理能力 Q=40m 3 /h ,規格為Ф 500 × 1757mm ,濾芯材質:聚丙烯,過濾精度: 5 μ m ,濾芯數量: 36 根。

  3. 精處理系統

  精處理脫鹽系統是保證產品水達到目標水質的保障手段。本精處理系統包括:中間水箱、純水泵、混床、微孔過濾器、純水箱、供水泵和紫外線消毒器。

  中間水箱與純水泵

  為便于收集反滲透出水,并利于泵的穩定連續提升,設置中間水箱 1 個,有效容積 V=10m 3 ,尺寸:Φ 2390 × 2800mm ,材質: PE ,箱內配置液位控制,可根據液位的高低自動控制純水泵的啟停,并具有報警功能。為盡量避免細菌污染,水箱采用封閉形式,并在通空氣處設有無菌空氣呼吸器,過濾凈化空氣。

  RO 出水流至中間水箱,中間水箱出水經純水泵提升至混床。

  選用純水泵 2 臺( 1 用 1 備),單臺能力為 Q=50m 3 /h , H=18 m 。

  混床

  混床是離子交換除鹽系統中應用非常廣泛和有效的一種方式,它將陰、陽樹脂按一定比例混合填裝在一個交換器內,可以同時去除水中的陰、陽離子,在混床中經陰陽樹脂交換生成的氫氧根離子立即得到中和生成水,不存在反離子的干擾,因此離子交換反應進行的十分徹底,出水純度很高,同時出現間斷運行時對產水水質影響較小,交換終點明顯,容易判斷交換器是否失效。本設計采用一級混床進一步脫鹽,確保產品水水質穩定可靠。

  設計混床 3 臺( 2 用 1 備),混床設有人孔、手孔和視鏡孔等,便于觀察和操作,單臺處理能力 Q=25m 3 /h ,規格為Ф 1200 × 3700mm 。

  離子交換運行到一定時期,必須進行樹脂的再生,保證樹脂再生交換容量,再生的方式具有體外再生和體內再生兩種方法。一般而言,體外再生的再生效果優于體內再生,但是操作復雜,工作量大。對于本系統,混床是作為精處理工段使用,再生周期很長,約半年再生一次,如果采用體外再生樹脂重新裝填將非常麻煩,而采用簡單易于操作的體內再生即可以滿足系統使用的要求。因此,設計采用體內再生方式,配置堿酸再生裝置 1 套,包括酸堿貯槽、酸堿計量箱、酸堿計量泵等配套設備。

  微孔過濾器

  作用是有效濾除細菌尸體和混床樹脂碎屑。

  設計微孔過濾器 1 臺,設備處理能力 Q=50m 3 /h ,規格為Ф 500 × 1500 ,濾芯材質:聚丙烯,過濾精度: 0.45 mm ,濾芯數量: 51 根。

  純水箱與供水泵

  微孔過濾的出水進入純水箱,通過供水泵輸送至用水點。

  設計純水箱 1 座 , 有效容積 V=63 m 3 ,尺寸:Φ 4500 × 4400mm ,材質: PE ,箱內配置液位控制,可根據液位的高低自動控制純水泵的啟停,并具有報警功能。為盡量避免細菌污染,水箱采用封閉形式,并在通空氣處設有無菌空氣呼吸器,過濾凈化空氣。

  配套供水泵 2 臺( 1 用 1 備),單臺泵能力為 Q=50 m 3 /h , H=16 m 。

  紫外線殺菌器

  紫外線殺菌是目前純水制備普遍采用的殺菌方式,重要的是不產生任何消毒副產品,對產品水水質量沒有影響。而且設備簡單、操作簡便,運行費用低。

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