生物制藥純水技術方案.doc
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山東膠東生物制藥有限公司化學水處理系統(tǒng)技術方案目錄一、概述二、方案基礎三、工藝系統(tǒng)說明四、經(jīng)濟比較五、控制系統(tǒng)說明六、設備材料清單一、概述本項目是2t/h純水處理系統(tǒng),水源為城市自來水(備用水源為地下深井水),根據(jù)本項目的水源特點和目前化學水處理系統(tǒng)的工藝技術狀況,將本水處理工藝系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng),即預處理系統(tǒng)、脫鹽系統(tǒng)、純水供水系統(tǒng)。預處理系統(tǒng)主要用于去除水中的懸浮物、膠體、有機物和鐵錳等離子,保證出水有機物含量及污染指數(shù)(SDI)等指標滿足反滲透進水要求。脫鹽系統(tǒng)主要用于去除水中各種溶解固形物即鹽份。純水供水系統(tǒng)主要用于工藝用水殺菌消毒,并循環(huán)送至各用水點。根據(jù)該項目的水源水質情況、產(chǎn)水水質指標及業(yè)主的要求,建議采用下述方案,多介質過濾器+活性炭過濾器+一級反滲透+二級反滲透+紫外線殺菌+臭氧處理,由純水泵送至各用水點。二、設計基礎2.1 設計依據(jù)水質分析報告及業(yè)主用水水質水量的要求。2.2 原水水源及水質原水水源為乳山市城市自來水,主要水質指標見水質分析報告:項目單位mg/L項目單位mmol/L全固型物酚酞堿度溶解固形物全堿度懸浮物全硬度全硅電導率(s/cm)活性硅化學耗氧量(重鉻酸鉀快速法)mgO2/L非活性硅游離二氧化碳PH項目mg/Lmmol/L項目mg/Lmmol/L鈣離子(1/2Ca2+)氟離子(F-)鎂離子(1/2Mg2+)氯離子(Cl-)鐵離子(1/2Fe2- 3/1Fe3+)硫酸根(1/2SO42-)鈉離子(Na+)重碳酸根(HCO3-)鉀離子(K+)氫氧根(OH-)鍶(1/2Sr2+)碳酸根(1/2CO32-)鋇(1/2Ba2+)硝酸根(NO3-)總陽離子總陰離子2.3水質特點分析2.4水質要求項目單位數(shù)值總硬度微摩爾/升二氧化硅微克/升電導率微西/厘米2.5產(chǎn)水規(guī)模系統(tǒng)總出水 :2m3/h三、工藝系統(tǒng)說明3.1 工藝流程:來水原水箱原水泵(絮凝劑加藥裝置)換熱器管道混合器多介質過濾器活性炭過濾器(阻垢劑加藥裝置)一級保安過濾器一級高壓泵一級反滲透裝置中間水箱中間水泵(堿加藥裝置)二級保安過濾器二級高壓泵二級反滲透裝置純水箱純水泵紫外線殺菌臭氧發(fā)生器使用點3.2 概述本工藝系統(tǒng)可分為三個子系統(tǒng):即預處理系統(tǒng)、脫鹽系統(tǒng)、純水輸送系統(tǒng)。預處理系統(tǒng)主要由原水泵、絮凝劑加藥裝置、換熱器、多介質過濾器、活性炭過濾器等組成。脫鹽系統(tǒng)由阻垢劑加藥裝置、一級保安過濾器、一級高壓泵、一級反滲透裝置、中間水泵、堿加藥裝置、二級保安過濾器、二級高壓泵、二級反滲透裝置、反滲透清洗裝置等組成。純水輸送系統(tǒng)由純水泵、紫外線殺菌器、臭氧發(fā)生器等組成。3.3 主要工藝設備功能簡述3.3.1預處理系統(tǒng)3.3.1.1絮凝劑加藥裝置為了保證預處理的效果,在多介質過濾器前投加絮凝劑,使水中懸浮物、膠體、有機物等顆粒形成絮凝體,在多介質過濾器上被截留去除。本方案中的絮凝劑是淺黃色液體,其有效成分是10-11的Al2O3。它的作用原理是通過吸附架橋作用使膠體形成大顆粒絮體,從而達到除膠的目的。本加藥裝置主要由絮凝劑溶藥箱、絮凝劑計量箱和絮凝劑計量泵組成。3.3.1.2多介質過濾器多介質過濾器是利用石英砂、無煙煤兩種濾料去除原水中的懸浮物,屬于普通快濾設備。含有懸浮物顆粒的水在管道混合器中與絮凝劑充分混合,使水中形成膠體顆粒的雙電層被壓縮。當膠體顆粒流過多介質過濾器的濾料層時,濾料縫隙對懸浮物起篩濾作用使懸浮物易于截留在濾料表面。當在濾料表層截留了一定量的污物形成濾膜,隨時間推移過濾器的產(chǎn)水量將會逐漸下降。此時需要利用逆向水流反洗濾料,使過濾器內(nèi)石英砂及無煙煤層懸浮松動,從而使粘附于石英砂及無煙煤表面的截留物剝離并被水流帶走,恢復過濾功能。本工程中使用的雙層濾料是在過濾層上部放置較輕的大顆粒無煙煤,下部為大比重的小顆粒石英砂,這樣可以充分發(fā)揮整個濾層的效率、提高截污能力。3.3.1.3活性炭過濾器活性炭過濾器主要去除水中的部分有機物和游離余氯。由于原水中加入了殺菌劑,會產(chǎn)生余氯。余氯如果直接進入RO系統(tǒng),則會氧化RO膜,對RO膜造成不可逆的破壞。過多的有機物非常容易滋生細菌,產(chǎn)生對膜的微生物污染?;钚蕴靠梢晕接嗦群筒糠钟袡C物,保護RO膜。3.3.2脫鹽系統(tǒng)3.3.2.1阻垢劑加藥裝置阻垢劑加藥裝置的作用是在預處理后的原水進入反滲透之前,加入高效率的專用阻垢劑,以防止反滲透濃水側產(chǎn)生結垢。反滲透的工作過程是原水在膜的一端流向另一端,水分子透過膜表面,從原水側到達產(chǎn)水側,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,水分子不斷進入到產(chǎn)水側,留在原水中的含鹽量逐步增大,即原水逐步得到濃縮,而最終成為濃水,從裝置中排出。濃水受濃縮后各種離子濃度將成倍增加。自然水源中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3-、SO42-、SiO2等易產(chǎn)生結垢的離子濃度積一般都小于其平衡常數(shù),所以不會有結垢出現(xiàn),但經(jīng)濃縮后,各種離子的濃度積都有可能大大超過平衡常數(shù),因此會產(chǎn)生嚴重的結垢。本系統(tǒng)設計采用進口的阻垢/分散劑,它可以提高水中的難溶鹽的飽和度,它具有以下功能:抑制析出作用分散作用晶格扭曲作用絡合作用3.3.2.2 5保安過濾器5過濾器的主要目的是截留膜前水中可能透過來的殘留的顆粒、膠體、懸浮物,以防止大顆粒物進入高壓泵、反滲透膜。保安過濾器的外殼采用不銹鋼,內(nèi)裝過濾精度5m聚丙烯濾芯。在正常工作情況下,濾芯可維持3-6個月的使用壽命,當大于設定的壓差(通常為0.15MPa)時更換。3.3.2.3反滲透主機反滲透系統(tǒng)主要去除水中的絕大部分溶解鹽類,同時去除一些有機大分子和前階段未去除的細小微粒等。預處理產(chǎn)水進入反滲透膜組,在壓力作用下,大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜,經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水,通過產(chǎn)水管道進入后續(xù)設備;水中的大部分鹽分、有機物等不能透過反滲透膜,殘留在少量濃水中,由濃水管排出。當反滲透裝置停運時,由于濃水直接接觸反滲透膜的外表面,濃水經(jīng)過靜置后,水中難溶物質會附著在反滲透膜外表面,污堵反滲透膜。因此,我們在設計中,通過PLC可編程控制器設定程序,在RO停機時用RO產(chǎn)品水自動沖洗反滲透膜35分鐘,將濃水排出RO主機。為保證產(chǎn)水水質滿足工藝用水要求,本系統(tǒng)設置兩級反滲透裝置串聯(lián)運行。3.3.2.4化學清洗系統(tǒng)反滲透膜經(jīng)過長期運行后,會積累某些難以沖洗的污垢,如有機物、無機鹽垢等,造成系統(tǒng)能耗上升產(chǎn)水量下降。這類污垢必須使用化學藥品進行清洗才能去除。化學清洗使用反滲透清洗裝置進行,其中包括一臺清洗液箱、清洗過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表。清洗泵與清洗液箱設有循環(huán)回路,通過泵打循環(huán)的方式使清洗液充分與水混合。根據(jù)膜污染物的不同配置不同的清洗液。333純水輸送系統(tǒng)3.3.3.1 紫外線殺菌器工藝原理:設置紫外線殺菌燈,將水中余留的少量細菌殺死,確保系統(tǒng)的細菌指標達到用戶要求。其紫外線波長為254nm,照射強度30000ws/cm2,照射時間8000h,殺菌率99%。技術要求:規(guī)格:UV-6波長:254nm外殼材質:不銹鋼 3.3.3.2臭氧發(fā)生器 與2t/h純化水系統(tǒng)配套五、控制系統(tǒng)說明51控制系統(tǒng)51.1控制系統(tǒng)概述根據(jù)工藝條件,系統(tǒng)的控制對象主要是開關量,涉及到的控制對象除了開關閥以外,主要是泵設備的控制。也就是說系統(tǒng)是一個以開關量控制為主的系統(tǒng);所以本控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)的自動控制,同時通過各類在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。PLC數(shù)據(jù)總線還保留與工廠DCS系統(tǒng)的接口能力。51.2 PLC控制原理本控制系統(tǒng)采用PLC進行控制。PLC即可編程邏輯控制器,它根據(jù)編制的程序以及采得的數(shù)據(jù)信息進行邏輯運算,并將運算結果通過信號輸出到執(zhí)行機構來控制系統(tǒng)設備的運行。采集的數(shù)據(jù)信號(如流量、液位、閥門和馬達的反饋信號等)通過開關量輸入、模擬量輸入等卡件傳送中央處理器CPU,CPU經(jīng)過邏輯運算,將運算結果通過開關量輸出、模擬量輸出等卡件以及配合的外圍電路驅動執(zhí)行機構(如閥門、馬達等),用戶將編制的程序下傳至CPU,CPU按用戶指令進行運算,實現(xiàn)可編程控制。51.3 工藝過程控制方案1)水泵控制系統(tǒng)中所有水泵均帶有低液位保護裝置,當前面用水水箱液位低時,會發(fā)出低液位報警信號,停止相應水泵的運行,來保護水泵不在空轉情況下工作。RO裝置的高壓泵進出口裝有低壓和高壓保護開關。當供水量不足使高壓泵入口的水壓低于某一設定值(正常為0.05MPa), 會自動發(fā)出信號停止高壓泵運行, 保護高壓泵不在空轉情況下工作。 當系統(tǒng)因其它的原因或誤操作, 使高壓泵的出口壓力超過某設定值時, 高壓泵出口壓力保護會自動切斷高壓泵供電,同時停運相應的RO裝置,保護系統(tǒng)設備不受損害。2)加藥控制對于配比加藥的控制,本系統(tǒng)是根據(jù)對應裝置的啟??刂茖嬃勘玫膯⑼?,從而實現(xiàn)定量投加。3)反滲透系統(tǒng)(RO)控制RO系統(tǒng)的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程均可由PLC實現(xiàn)自動控制。同時,RO系統(tǒng)還設置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤,在就地盤上可讀出RO的有關工藝參數(shù),如電導率、流量、壓力等;以及能在就地操作盤上啟停RO進水高壓泵及相關的自動閥門。4)反滲透(RO)啟停保護當RO投入運行時,為了防止高壓泵突然啟動升壓,產(chǎn)生對RO膜元件的高壓沖擊破壞反滲透膜,在RO裝置的高壓泵出口至RO膜組件間設置一個慢開閥門,由可編程序控制器(PLC)控制打開閥門,使反滲透膜元件逐漸升壓至一定的壓力。在RO 停止使用時,打開沖洗閥、濃水端排放閥和產(chǎn)水閥,用產(chǎn)品水對RO膜組件自動沖洗5min左右,以避免濃水中的高濃度鹽類在RO膜表面沉積結垢而影響膜的性能。51.4 PLC控制方案1)數(shù)據(jù)采集采集整個系統(tǒng)各個裝置的重要工藝參數(shù)、設備運行狀態(tài)等重要數(shù)據(jù)。2)實時監(jiān)控對整個工藝生產(chǎn)過程實現(xiàn)實時操作、設置、控制、顯示、報警,最大限度的減少值守人員。3)動態(tài)仿真對工藝流程畫面實現(xiàn)動態(tài)模擬顯示,動態(tài)跟蹤工藝參數(shù),直觀了解設備運行狀況。4)聯(lián)鎖、報警對非正常的工藝參數(shù)和設備的運行狀態(tài)實施聲光報警,出現(xiàn)危險和異常狀態(tài)時對設備進行聯(lián)鎖保護,如系統(tǒng)中的液位與相應的泵及閥門設備的聯(lián)鎖,高壓泵與進、出口壓力的聯(lián)鎖。5)流量的累積及清零本系統(tǒng)對過濾器、反滲透(RO)、混床等設備的流量計都設有流量的瞬時顯示及累積功能,并且對于每個累計流量均設有回零功能。6)報表輸出提供裝置運行狀態(tài)的各種統(tǒng)計、積算報表,報表可以按班、日、月等各種需求的時間段輸出。同時提供打印輸出功能。7)手動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)手動和自動的切換,在非正常運行狀態(tài)下,對每臺泵設備和控制閥可以進行手動控制。8)網(wǎng)絡功能系統(tǒng)保留通過以太網(wǎng)與工廠管理信息網(wǎng)絡(MIS)連接,也可以通過擴展與工廠的其他控制網(wǎng)絡通訊。提供WINDOWS2000、WINCC或CIMPLICIHY SOFTWARE等軟件支持平臺。9)電儀控制一體化電氣設備和工藝過程的控制由一個控制系統(tǒng)完成,提高系統(tǒng)的完整性和可靠性。51.5 控制系統(tǒng)配置1)硬件控制系統(tǒng)硬件組成包括可編程控制器(PLC)和上位機構成的控制網(wǎng)絡。上位機采用工業(yè)控制機,PLC采用性能可靠、廣泛應用于工業(yè)控制領域的產(chǎn)品。2)軟件PLC應用軟件:運行于PLC,實現(xiàn)各種控制功能;監(jiān)控軟件:基于WINDOWS2000平臺,功能強、使用簡單、運用可靠的軟件。作為人機界面,用于操作、調(diào)試人員監(jiān)視裝置運行狀態(tài)、控制現(xiàn)場設備的接口。 52儀表52.1 概述現(xiàn)場儀表包括溫度、壓力、液位、流量、在線分析儀表和控制閥。分析儀表有電導率等檢測儀表。52.2 儀表選型現(xiàn)場儀表的選型原則是滿足工藝要求、質量可靠。53電氣53.1 供配電水處理站用電設備電壓等級為380/220VAC。車間內(nèi)設動力配電中心。動力中心向全車間動力設備供電。53.2 電氣設備控制電動機采用自動/手動兩種操作方式。集控操作在中央控制室統(tǒng)一操作,控制由PLC實現(xiàn)。泵的聯(lián)鎖、備用自投均由PLC實現(xiàn)。中央控制室上位機能監(jiān)控電氣設備的運行狀態(tài)、參數(shù)、電氣設備故障報警等。所有電動機旁均設有機旁就地操作按鈕。- 配套講稿:
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