水處理設計手冊

香港禹龍水務工程有限公司HONGKONGYULONGWATERLTD.東營禹龍水務有限責任公司DONGYINGYULONGWATERLTD.香港堅尼地城海傍路20-21號中遠酒店2層TEL：00852- FAX：00852-E-mail： 山東省東營市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)TEL：0546- FAX：0546-807 E-mail： 水處理技術(shù)手冊(內(nèi)部資料，務需外傳)編輯：郭新 程嬌審核：陳憲平 羅紅亮東營禹龍水務有限公司貳零零三年十一月第 23 頁2003-11-11目 錄一.常用管道的允許流速2二.流速、流量與管道直徑的關(guān)系2三.原水箱設計規(guī)則2四.管道與流量的關(guān)系參考數(shù)據(jù)表2五.管道內(nèi)外徑的關(guān)系2六.原水泵設計規(guī)則2七.絮凝劑、助凝劑加藥設計規(guī)則（可參照exsell表格）2八.機械過濾器設計規(guī)則2九.活性炭過濾器設計參數(shù)2十.反洗水泵設計規(guī)則2十一.羅茨鼓風機的選擇2十二.5um精密過濾器的參考數(shù)據(jù)2十三.阻垢加藥的設計2十四.反滲透系統(tǒng)的設計2十五.反滲透清洗系統(tǒng)的選擇2十六.中間水箱的有效容量設計規(guī)則2十七.鼓風填料式除碳器的設計2十八.混床的運行設計及再生工藝過程技術(shù)數(shù)據(jù)2十九.混床再生周期及耗酸堿量的計算2二十.各類交換床常用運行流速2二十一.樹脂再生周期及耗鹽量的計算2二十二.過濾器濾料填充計算公式及參考數(shù)據(jù)2二十三.無油空壓機的選擇2二十四.換熱器的設計原理2二十五.超濾系統(tǒng)2二十六.EDI裝置2一. 常用管道的允許流速介質(zhì)管道種類允許流速（M/S）鹽溶液12.4污水壓力管0.9濃酸0.51稀酸12濃堿液0.51稀堿液12水離心泵進水管0.51離心泵出水管及壓力水管23虹吸管0.81二. 流速、流量與管道直徑的關(guān)系Q = (D2)2 V3600Q-流量(單位：m3/h)D-管道直徑(單位：m)V-水流速(單位：m/s)3600-單位換算系數(shù)(單位：s/h)三. 原水箱設計規(guī)則1. 預處理采用全自動表頭出力為1噸及1噸以下系統(tǒng)可按預處理每小時處理量的80100；出力為1噸以上系統(tǒng)可按預處理每小時處理量的5080；2. 預處理不采用全自動表頭，且反沖從原水箱抽水;原水箱可按照預處理每小時處理量12倍選型；3. 預處理不采用全自動表頭，且反沖不從原水箱抽水;原水箱可按照預處理每小時處理量的50100；4. 對于大型設備，修筑原水池時，原水池的容量一般按原水2個小時處理量來選擇。四. 管道與流量的關(guān)系參考數(shù)據(jù)表 V Q DD=mm V=m/s Q=T/ H0.511.522.533.54150.30.641.01.271.591.912.22.52.262.833.394.04.5250.91.772.63.534.425.306.27.1321.42.894.35.797.248.6810.111.6402.34.526.89.0411.3113.5615.818.1 503.57.0710.614.1317.6721.2024.728.3656.011.9417.923.8829.8635.8241.847.8809.018.0927.136.1745.2454.2663.372.310014.128.2642.456.5270.6984.7898.9113.012522.144.1666.288.31110.45132.47154.5176.615031.863.5995.4127.17159.04190.76222.5254.320056.5113.04169.6226.08282.74339.12395.6452.222571.5143.07214.6286.13357.85429.20500.7572.325088.3176.63264.9353.25441.79529.88618.2706.5300127.2254.34381.5508.68635.9763.02890.21017.4350173.1346.2519.3692.4865.51038.61211.61384.7400226.1452.2678.2904.31130.41356.51582.61808.6五. 管道內(nèi)外徑的關(guān)系管材通經(jīng)英寸值PVC管外徑不銹鋼外徑管材通經(jīng)英寸值PVC管外徑不銹鋼外徑DN151/22018DN1004110108DN203/42525DN1255140133DN2513232DN1506160159DN321+1/44038DN2008200219DN401+1/25045DN25010250273DN5026357DN30012315325DN652+1/27576DN35014355377DN8039089DN40016400425六. 原水泵設計規(guī)則1. 如果客戶使用原水箱原水泵揚程范圍為：30 50 m；流量就高不就低；超出量不超過20；2. 如果客戶不使用原水箱若原水供水水壓滿足35kg的壓力可不設原水加壓泵；若原水供水水壓低于2kg則必須設置加壓泵，使后續(xù)設備的供水壓力達到35kg；3. 泵的操作臺數(shù)：在不設變頻器的情況下，需要連續(xù)運行的水泵一般一用一備，但供水量超過150T/H以上時，可設兩用一備或三用一備，尤其在作電廠項目時，一定要考慮備用； 七. 絮凝劑、助凝劑加藥設計規(guī)則（可參照exsell表格）1. 常用絮凝劑有：硫酸鋁、聚合氯化鋁(PAC)、硫酸亞鐵、氯化鐵、聚合鐵(PFS)。在目前的水處理設計中，各種混凝劑的加藥量可參考數(shù)據(jù)如下：硫酸亞鐵40100mg/L; 三氯化鐵2560mg/L；硫酸鋁3580 mg/L；聚合鋁510 mg/L。實際運行中還要進行混凝試驗后予以確認。 常用助凝劑有：用于調(diào)節(jié)PH值的石灰(CaO)或純堿(Na2CO3)；作為氧化劑的氯(Cl2)或漂白粉(CaOCl2)；作為絮凝物加固劑的水玻璃(Na2OxSiO2yH2O)；用作高分子吸附劑的聚丙烯酰氨(PAM)等。一般來說，陽離子型適用于PH較低的水質(zhì)，陰離子型適用于PH較高的水質(zhì)，非離子型受PH影響很??；PAM有一定的毒性，飲用水中單體丙烯酰胺的最高允許濃度為0.25ug/L；它不能提高除鐵和除有機物的效果。電廠項目中，通常選用聚丙烯酰氨(PAM)作助凝劑，其加藥濃度為13ppm，配比濃度為0.1%-0.5%。實際運行中還要進行混凝試驗后予以確認。 八. 機械過濾器設計規(guī)則 A 過濾器的濾速過濾器的形式濾速（m/h）混凝澄清直流混凝正常濾速強制濾速細砂過濾68單層濾料單流8101014610雙流1518雙層濾料10141418三層濾料18202025B 過濾器濾料級配及反洗強度表項目過濾器型式濾料反洗強度 L/M2.S種類粒徑mm層高mm水反洗空氣擦洗空氣水重力式濾池單層濾料無煙煤0.81.570010石英砂0.51.270015大理石0.51.270015雙層濾料普通快濾池無煙煤石英砂1.2400500400500131610151010接觸濾池無煙煤石英砂1.04006004006001517壓力式濾器細砂過濾石英砂0.30.560080010122733單層濾料石英砂0.51.21200121520無煙煤0.51.21200101210雙層濾料石英砂0.51.280013161015810無煙煤0.81.8400注：1 表中所列為反洗水溫20度的數(shù)據(jù)，水溫每增減1度，反洗強度相應增減1%。2反洗時間根據(jù)過濾器（池）的形式和預處理方式而定，一般510min。3重力式過濾器是水流對大氣敞開，它流經(jīng)濾料是靠其自身重力來完成的；4壓力式過濾器是水流在壓力作用下，流經(jīng)裝在壓力容器內(nèi)的濾料，并以比進水壓力稍低的壓力流出壓力容器。C 過濾器的罐體直徑計算公式：R = SQR Q / ( V ) SQR-開平方R-過濾器半徑（單位：m）Q-設備處理水量（單位：m3/h）V-設計流速（單位：m/h，通常按V=8m/h計算）九. 活性炭過濾器設計參數(shù)活性炭床的水流速度v515m/h，一般不大于15m/h；活性炭床的層高H10002000mm，一般不低于1000mm；濾料：當處理飲用水時多采用木質(zhì)碳，如椰殼碳、桔殼碳、山核桃碳等；當處理工業(yè)水時多采用煤質(zhì)碳，粒徑一般為23mm；反洗方式：采用空氣和水聯(lián)合反洗，反洗強度為0.5m3/(.S),反洗時間為1015min（或反洗流速2030m/h，反洗時間410min，36d反洗一次），濾層膨脹率為3050）。使用壽命一般為23年，飽和碳去再生或更換，目前有的廠每年更換50。罐體直徑計算公式同機械過濾器的計算公式。十. 反洗水泵設計規(guī)則反沖水泵的流量的確定主要需考慮過濾器截面積和反洗強度兩個因素，原則上在沒有空氣擦洗時，流量較大，若設置了羅茨風機進行空氣擦洗，則反洗流量會縮小1/3,具體計算公式如下：Q = KS3.6Q-流量(單位：m3/h)K-濾料的反洗強度（單位：L/m2s）S-罐體截面積(單位：m2)3.6-比例常數(shù)(單位：s/hm3/L)反洗時間一般為510min。反洗水泵的臺數(shù)一般的情況下，一臺即可，但是在罐體數(shù)量較多、反洗頻率又大時，建議備用一臺。十一. 羅茨鼓風機的選擇羅茨鼓風機的選擇主要取決于排出壓力及風量。過濾器的氣洗壓力一般為5070Kpa;氣洗強度參照濾料的反洗強度。風量的計算公式為：Q = KS10-360Q-流量(單位：m3/min)K-反洗強度(單位：L/m2s)(參見表一)S-罐體截面積(單位：m2)60-單位換算系數(shù)(單位：s/min)10-3-單位換算系數(shù)(單位：m3/L)十二. 5um精密過濾器的參考數(shù)據(jù)1. 250mm長濾芯每根濾芯可過0.5噸/小時；2. 500mm長濾芯每根濾芯可過1.0噸/小時；3. 1000mm長濾芯每根濾芯可過1.5-2噸/小時。十三. 阻垢加藥的設計清力公司的阻垢劑PTP-0100，加藥量一般為2-4ppm，可根據(jù)原水水質(zhì)報告，在設計軟件上計算出加藥量，實際添加量一般在設計值上加0.5-1ppm?？砂聪鹿接嬎慵铀幭渲袘尤霛饪s液的體積：U = ( QaV ) ( 81000濃X )U-應加入濃縮液的體積(單位：L)Q-反滲透給水流量，(單位：m3/h)a-加藥劑量(單位：ppm，g/T)V-加藥箱有效容積(單位：L)-阻垢劑濃縮液密度(單位：Kg/L)(濃=1.45，標=1.08)X-加藥計量泵實際工作出力(單位：L/h)1000-單位換算系數(shù)(單位：g/Kg)8-濃縮倍數(shù)十四. 反滲透系統(tǒng)的設計反滲透系統(tǒng)因為投資較高，一般不考慮備用， 但是針對50T/H以上的系統(tǒng)一般設計為23套獨立的裝置，出水總量滿足供水即可。系統(tǒng)的回收率為75，脫鹽率按選用膜元件的性能確定，濃水原則上應該無壓力排放，但為了降低運行費用，我司建議將濃水收集至反洗水箱，用來反洗機械過濾器，反洗水箱容量的確定看具體系統(tǒng)的大小，滿足過濾器的1-2次用量即可。膜元件的選擇以膜供應廠家提供的選型原則為準，在進行軟件模擬后確定。高壓泵的選擇要考慮3年后的增壓，故要在軟件模擬數(shù)據(jù)之上加23kg。 十五. 反滲透清洗系統(tǒng)的選擇1.清洗泵的選擇清洗泵的大小根據(jù)下表的流量和壓力再加上管路和濾芯的壓力損失來選擇，水泵的材質(zhì)必須是316不銹鋼或非金屬聚酯復合材料。 在高流量循環(huán)期間每支壓力容器推薦清洗流量清洗壓力元件直徑(in)每支壓力容器的流量值psigbargpmm3/h20601.54.02.5350.71.220601.54.048101.82.320601.54.0616203.64.520601.54.0830406.09.120601.54.0835458.010.22.清洗藥箱的選擇混合循環(huán)清洗水箱可以是聚丙烯或玻璃鋼(FRP)，清洗水箱應有蓋子和溫度表計，提高清洗溫度有利于提高清洗效率。一個確定清洗箱大小的大致原則是將空的壓力容器的體積加上清洗液循環(huán)管路的體積而得。3.清洗過濾器的選擇清洗系統(tǒng)的過濾器安裝在清洗水泵的出口，為一次性使用，使用周期為34個月，故清洗過濾器的出水量可比正常出水量高23倍，單支過濾芯的出水量可比保安過濾器的濾芯出水量增加一倍，過濾器的規(guī)格按裝填濾芯數(shù)量選擇。濾芯出水量選型表格如下：250mm長濾芯每根濾芯可過水1噸/小時；500mm長濾芯每根濾芯可過水 2噸/小時；1000mm長濾芯每根濾芯可過水 4噸/小時。十六. 中間水箱的有效容量設計規(guī)則對單元制系統(tǒng)，應為每套水處理設備出力的25min貯水量，且最小不應少于2M3；對于母管制系統(tǒng)，總有效容量應為水處理設備出力的1530min的貯水量。十七. 鼓風填料式除碳器的設計A 鼓風填料式除碳器的直徑 根據(jù)設計處理水量由下表確定： 設備直徑mm處理水量m3/h空氣耗量m3/h60016.833650480030.0600900100046.89361404110056.411281692125073.214642196140091.8183627541600120.0240036001800151.8303645542000187.2374456162200226.8453668042500293.4586888022800367.87356110343200480.6961214418技術(shù)條件淋水密度：60 m3/m2.h；填料：D25*25*3mm拉希瓷環(huán)；進水碳酸硬度：7.5mmol/L；出水殘余CO25mg/L；汽水比：2030 m3/ m3注：上表僅供參考，選型時要看供貨廠家提供的數(shù)據(jù)及選擇的填料而定。B 鼓風填料式除碳器的填料高度的確定 因為水溫會影響二氧化碳在水中溶解度（見下表），所以應根據(jù)除碳器直徑按設計處理水溫及進水中二氧化碳量按下表確定填料層高度。不同溫度時二氧化碳的溶解度（0.1Mpa）水溫05101520253035404550CO2溶解度g/ m333472774231919711689145012501106974862762鼓風填料式除碳器填料高度進水溫度進水中CO2含量mg/L67114165222287360443填料層高度m152.5004.004.004.00202530352.00 2.50002.002.502.502.002.502.50401.602.002.00十八. 混床的運行設計及再生工藝過程技術(shù)數(shù)據(jù)流速：一級混床的設計運行流速為4060m/H，二級混床的設計運行流速為6080 m/H；填料：常規(guī)情況下樹脂裝填高度為0017MB 600mm，2017MB 1200mm；再生工藝過程技術(shù)數(shù)據(jù)：再生工藝過程技術(shù)數(shù)據(jù)操作步驟工藝參數(shù)兩步法同時法小反洗流速m/h時間min終點10151520樹脂分層明顯10151520樹脂分層明顯再生陽樹脂再生進酸流速m/h進酸濃度用酸量kg頂壓水流速m/h時間min5235視進酸情況定523陰樹脂再生進堿流速m/h進堿濃度用堿量kg托堿水流速m/h時間min511.55視進堿情況定511.5對流情況頂壓水流速m/h托堿水流速m/h5555終點硬度0umol/LHsiO350ug/L硬度0umol/LHsiO350ug/L混脂風壓Mpa時間min風量m3/m2.min終點0.10.5352.3混脂均勻0.10.5352.3混脂均勻正洗流速m/h時間min10155101015510終點HsiO320/L 電導率0.2us/cm運行流速m/h4060終點指標硬度0umol/L HsiO320/L電導率0.2us/cm注： 混床用酸堿量見下表混床再生比耗與出水質(zhì)量關(guān)系再生劑耗量kg/m3（樹脂）出水電導率us/cmH2SO3HCLNaOH型樹脂型樹脂243162130113198132106921628149320.070.1670.250.300.40十九. 混床再生周期及耗酸堿量的計算1. 陽離子交換的再生周期計算公式為：h陽 = ( E陽V陽 ) ( P陽Q )h陽-陽樹脂再生周期（單位：h）E陽-陽樹脂工作交換容量（mol/L）（約為1mol/L）V陽-陽樹脂量（L）P陽-處理水中陽離子的含量（mol/L）Q-處理水流量（m3/h）2. 陰離子交換的再生周期計算公式為：h陰 = ( E陰V陰 ) ( N陰Q )h陰-陰離子再生周期（單位：h）E陰-陰樹脂工作交換容量（mol/L）（約為0.5mol/L）V陰-陰樹脂量（L）N陰-處理水中陰離子和CO2的含量總和（mol/L）Q-處理水流量（m3/h）陰陽樹脂的再生周期短的為混床的再生周期。直徑為800mm-1200mm的混床，陰陽樹脂的裝填高度為800mm、400mm；直徑為1500mm-3200mm的混床，陰陽樹脂的裝填高度為1200mm、600mm。3. 再生陽樹脂一次消耗鹽酸溶液量的計算公式：mHCl = E陽V陽MnHCl30%mHCl-再生一次的消耗HCl的量（g）E陽-陽樹脂工作交換容量（mol/L）（約為1mol/L）V陽-陽樹脂量（L）M-摩爾當量(g/mol)(HCl摩爾當量是36.5 g/mol)nHCl-HCl的再生比耗（HCl的再生比耗一般為5）30%-HCl的濃度按30%計算4. 每年耗酸量的計算公式：mHCl年 = Q產(chǎn)P陽MnHCl30%24350mHCl年-一年(按350天計算)消耗HCl的量（單位：g）Q產(chǎn)-系統(tǒng)總產(chǎn)水量(單位：m3/h)P陽-處理水中陽離子的含量（mol/L）5. 再生一次陰樹脂消耗堿溶液量的計算公式：mNaOH = E陰V陰MnNaOH30%mNaOH-再生一次的消耗NaOH的量（單位：g）E陰-陰樹脂工作交換容量（mol/L）（約為0.5mol/L）V陰-陰樹脂量（L）M-摩爾當量(g/mol)(NaOH摩爾當量是40 g/mol)nNaOH-NaOH的再生比耗（NaOH的再生比耗一般為6）30%-NaOH的濃度按30%計算6. 每年耗堿量的計算公式：mNaOH年 = Q產(chǎn)N陰MnNaOH30%24350mHCl年-一年(按350天計算)消耗NaOH的量（單位：g）Q產(chǎn)-系統(tǒng)總產(chǎn)水量(單位：m3/h)N陰-處理水中陰離子和CO2的含量總和（mol/L）或可參照excel表格混床程式。二十. 各類交換床常用運行流速交換床類型運行流速M/H備注鈉離子交換床順流床一級1520進水硬度7mmol/L二級4060逆流床2030進水硬度710mmol/L浮床2040H離子交換床順流床1520原水含鹽量150mg/l逆流床2030原水含鹽量80500mg/l浮床2040OH離子交換床順流床1520逆流床2030浮床2040弱酸交換床1520弱堿交換床1520混床001*74060201*74060二十一. 樹脂再生周期及耗鹽量的計算1 再生周期的計算公式：h = ( EV ) ( HQ2 M)h-再生周期（h）E-樹脂工作交換容量（mol/L）（約為1mol/L）V-樹脂量（L）H-原水硬度（mg/L或g/m3）(以CaCO3計)Q-處理水流量（m3/h）M-摩爾當量(g/mol)( CaCO3的摩爾當量是100 g/mol)2 再生耗鹽量的計算公式為：mNaCl = EVMnNaClm-再生一次時消耗NaCl的量（單位：g）E-樹脂工作交換容量（mol/L）（約為1mol/L）V-樹脂量（L）nNaCl-NaCl的再生比耗（NaCl的再生比耗一般為2）M-摩爾當量(g/mol)( NaCl的摩爾當量是58.5 g/mol) 二十二. 過濾器濾料填充計算公式及參考數(shù)據(jù)W = R23.14LW-濾料填充量（單位：t）R-過濾器半徑(單位：m)L-濾料層高(單位：m)-堆積比重(單位：t/m3)鞏義丁東水處理濾料廠提供的濾料的主要技術(shù)指標參考如下：1 活性炭的主要技術(shù)指標項目測試數(shù)據(jù)項目測試數(shù)據(jù)粒徑0.4-3mm真比重2-2.2g/cm3長度0.4-6mm堆比重0.35-0.55g/cm3強度80-95%總孔容積0.7-1 cm3/g碘值700-1300mg/g比表面積590-1500m2/g亞甲蘭值100-150mg/gPH值8-10半脫氯值5cm灰份8-12%水分3%比熱-1.00J/g.C2 核桃殼濾料取材于優(yōu)質(zhì)厚皮山核桃殼，適用于石油煉化企業(yè)的水處理，具有硬度高、耐磨損、抗壓性好、吸附截污能力強等優(yōu)點，可直接采用濾前反沖洗，對含油污水處理效果顯著。主要技術(shù)指標檢測項目測試數(shù)據(jù)檢測項目測試數(shù)據(jù)油驅(qū)除率9096反洗強度25 m3/ m2.h懸浮物驅(qū)除率9598水沖洗壓力0.32mpa濾速20-25m/h維護方式每年補充5-10%密度1.26g/cm3堆密度0.85 g/cm3果殼濾料主要規(guī)格序號1234粒徑（mm）0.5-0.80.8-1.251.2-1.61.6-2目數(shù)24-3516-2412-1610-123 無煙煤濾料采用山西優(yōu)質(zhì)白煤，外觀光澤度好，機械強度高，化學性能穩(wěn)定。在酸性、堿性、中性水中都不溶解。理化指標：分析項目測試數(shù)據(jù)分析項目測試數(shù)據(jù)固定碳C97孔隙率53磨損率0.35密度1.57g/cm3破碎率0.68堆密度0.947g/cm3鹽酸可容率0.98不均勻系數(shù)K802硫含量S0.05銅含量Cu0.025鋅含量0.04其他重金屬含量不超過國家飲用水標準4 石英砂濾料天然石英礦石加工精致而成，多棱角、截污能力強、化學性能穩(wěn)定理化指標：分析項目測試數(shù)據(jù)分析項目測試數(shù)據(jù)SiO299莫氏硬度7.5度破碎率0.35密度2.66g/cm3磨損率0.3堆密度1.5 g/cm3 （實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)）孔隙率45沸點2550度鹽酸可容率0.2熔點1480度5 磁鐵礦濾料含鐵量4052的磁鐵礦石精選加工而成，適應于大阻力配水系統(tǒng)，通常與無煙煤濾料、石英砂濾料配合使用，反沖洗時不易混層。理化指標：分析項目測試數(shù)據(jù)分析項目測試數(shù)據(jù)FeO245莫氏硬度6度破碎率0.05密度4.6g/cm3磨損率0.04堆密度2.8 g/cm3孔隙率47不均勻系數(shù)1.86 錳砂除鐵濾料天然優(yōu)質(zhì)錳礦石加工而成，外觀呈褐色，對地下水除鐵除錳有獨特效果。理化指標：分析項目測試數(shù)據(jù)分析項目測試數(shù)據(jù)MnO240含泥量3破碎率1.0密度3.6g/cm3磨損率1.0堆密度2.2 g/cm37 塔器用填料技術(shù)指標 填料名稱規(guī)格mm實際尺寸外徑*高*厚mm比表面積m2/m3孔隙率m3/m3堆積系數(shù)個/ m3堆積重kg/ m3多面空心球25255000.818500021038383000.862500010050502200.901150095階梯環(huán)填料1616*8*1.23270.8841052525*12.5*1.22280.908150097.83838*38*1.4132.50.912720057.55050*25*1.5114.20.9271074054.87676*38*2.876.70.93301463鮑爾環(huán)填料1616*16*1.21940.9111412525*25*1.21550.87535001013838*38*1.41120