1.1原水水源及水质
原水水源：自来水，原水水质检测
2工艺系统描述工艺流程
工艺流程图详见见附图，主要工艺路线如下：
原水→原水箱→原水泵→氧化剂加药装置→UF装置→UF原水箱→RO原水泵→还原剂加药装置→5μm保安过滤器→阻垢剂加药装置→一级高压泵→一级反渗透膜组→一级RO产水箱→NaOH加药装置→二级高压泵→二级反渗透膜组→RO产水箱→RO增压泵→TOC去除器→脱氧膜组1→EDI装置→氮封EDI产水箱→超纯水泵→TOC去除灯→抛光混床→终端精密过滤器→超纯水使用点。
用水点1：纯水泵1→换热器→TOC去除器→脱氧膜组2→一级抛光混床→二级抛光混床→终端滤器→去用户终端工艺用水点
用水点2：→纯水泵2→TOC去除器→精滤器→去用户其它工艺用水点
用水点3：→二级RO产水箱→去用户其它工艺用水点
2.2工艺系统简述
工艺流程分为超滤预处理系统+反渗透初除盐系统+EDI精除盐系统+循环精处理系统四部分，即UF+RO+EDI+循环精处理 。各部分功能简述如下：
3.2.1超滤预处理系统（UF）
超滤预处理系统作为反渗透的前处理，主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。原水为自来水，水温受季节变化的影响较大。
预处理的设备主要包括原水箱、原水泵、板式换热器、氧化剂加药装置、超滤装置（UF）和反洗泵等。
3.2.1.1超滤装置
预处理的主要处理装置为超滤装置。超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好（出水SDI15小于3）、自动化程度高等特点。本系统采用超滤作为除盐系统的预处理，超滤膜采用材质为PVDF的中空纤维，其表面活化层致密，支撑层为海绵状网络结构，故耐压、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质， 对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。
超滤装置采用全流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，运行30分钟，反冲洗30秒。气洗时间间隔为24--48小时。系统采用PLC控制。化学清洗频率2～3个月，化学清洗时间10分钟，和反渗透共用一套化学清洗系统。
l）UF主要特点
1）中空纤维外表面活化层孔隙率高，故纤维单位面积产水量大；
2）中空纤维强度高，采用反向冲洗和气济工艺，使组件可在全流过滤状态下工作，化学清洗周期大大延长：
3）UF装置操作成本低；
4）UF装置操作和维护简单。
2）超滤系统技术先进性
1）过滤膜采用PVDF，化学性能稳定，耐酸碱，易清洗。
2）膜表面经过亲水改性，水通量大，水量衰减小。
3）外压式中空纤维膜，耐压高，寿命长。
4）外压式运行方式与内压式膜．相比，进水条件宽，截留物不易堵塞进水流道，当原水悬浮物含量高时，不会象内压式那样造成污染物浓缩并堵死在丝的中空通道中。外压式膜即使在原水悬浮物含量较高的情况下，也能进行全流过滤，而内压式则**采用循环错流过滤，水回收率低，动力消耗大。
5）采用气水混合反冲洗方式，反洗效果好，性能恢复能力强。
6）超滤作为反渗透预处理同常规的过滤工艺相比具有以下优点：
●过滤水质显著提高，大大延长反渗透的清洗周期，减少反渗透系统的投资量和运行费用
●只需一步处理，减少运行费用，提高效率减少了化学药剂投加量
采用超滤系统作为反渗透的预处理，系统可适应较大范围的进水水质变化，浊度小于50的情况下均可使用，且产水水质较好，产水SDI15值小于3。超滤的采用可以更有效地保护反渗透装置，使反渗透膜免受污染，使用寿命可从3年延长至5年，甚至更长时间；同时可提高反渗透膜的设计水通量，即在产水量不变的前提下可减少膜的使用数量，从而减少反渗透装置的设备投资。超滤装置的运行工况：
l）设计温度：25℃
2）设计进水量：30 m3／h／套
3）设计产水量：28m3／h／套
4）系统回收率：≥95％（三年内）
5）组件清洗周期：2～6个月／次
3.2.2反渗透初除盐系统（RO）
反渗透初除盐系统承担了主要的脱盐任务。反渗透系统设备包括超滤产水箱、UF水增压泵、还原剂加药装置、阻垢剂加药装置、NaOH加药装置、5μm保安过滤器、高压泵、反渗透膜组等。
3.2.2.1还原剂加药装置
在反渗透高压泵前加入还原剂，用以还原水中的氧化剂，如剩余氯［CI］，使水中的剩余氯［CD＜0.1mg／L，使RO进水满足RO装置的进水要求。
3.2.2.2阻垢剂加药装置
阻垢剂加药系统在反渗透进水中加入阻垢剂，防止反渗透浓水中碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢，堵塞反渗透膜。从而损坏膜元件的应用特性，因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数（ LSI）=2.6情况下运行之外，还能阻止SO2-的结垢，它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍，同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。
本系统推荐使用进口复合阻垢剂，它具有：
1）抑制析出作用。
2) 分散作用。
3）晶格扭曲作用。
4) 络合作用。
3.2.2.3NaOH加药装置
在二级反渗透高压泵前加入NaOH，用以调节其进水pH值，不仅可以提高RO装置对盐离子和TOC的脱除，而且能使RO产水的pH值满足IONPURE的EDI装置进水要求。
3.2.2.4反渗透装置
反渗透系统主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子，前阶段未去除的小颗粒等。包括5μm保安过滤器、高压泵、反渗透装置、反渗透清洗系统等。本工程中，拟采用陶氏公司的BW30－400型反渗透膜，单根膜脱盐率可大于 99. 7％。
预处理系统产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。
在反渗透装置停运时，自动冲洗3～5分钟，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。
反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。这类污垢**使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。化学清洗使用反渗透清洗装置进行，装置包括一台清洗液箱、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。当膜组件受污染时，可以用它进行RO系统的化学清洗。反渗透装置的运行工况：
1）设计温度：25℃
2）设计进水量：56m3／h
3）设计产水量：
一级反渗透产水量：48m3／h
二级反渗透产水量：38.5m3／h
4) 系统回收率
一级反渗透回收率：≥75％（三年内）
二级反渗透回收率：≥80％（三年内）
5）系统脱盐率: ≥ 97％（三年内）
6）组件清洗周期：3～6个月／次
3.2.3EDI精除盐系统
EDI精除盐系统主要功能是为了进一步去除水中的离子。EDI精除盐系统设备主要包括RO产水箱、RO水增压泵、紫外光杀菌器、脱氧膜装置、EDI装置等。
3.2.3.1脱氧膜装置1
脱氧膜装置采用脱氧膜2级串联，配置真空泵，以抽真空和氮气吹扫同时进行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，装置出力32m3／h,，满足系统出水溶解氧＜5ppb的要求。
3.2.3.2EDI装置
EDI技术是将电渗析和离子交换相结合的除盐新工艺，该设备取电渗析和混床离子交换两者之长，弥补对方之短，即可利用离子交换做深度处理，且不用药剂进行再生，利用电离产生的H+和OH-，达到再生树脂的目的。
IONPURE装置主要技术参数：
l）设计进水量：30.5 m3／h
2）设计产水量：29.0 m3／h
3）回收率：≥90－95％
4）产水电阻率：≥16MΩ.cm
EDI的如下特点：
1）可连续生产符合用户要求的合格超纯水，产水稳定;
2）无需化学药品进行再生，没有化学物排放，属绿色环保产品;
3）结构紧凑，占地面积小，制水成本低;
4）出厂前完成装置调试，现场安装调试简单;
5）运行操作简单，劳动强度极低，培训容易
6）模块化组合，便于系统水量的调整;
7）运行电压低能耗小。
3.2.4循环精处理系统
循环精处理系统主要功能是为了保证系统出水的水质、水量的稳定性以及各项指标在通常状态下满足业主要求，本系统水量循环比例为1.5。系统设备主要包括氮封EDI产水箱、纯水泵、电加热器、TOC去除器、抛光混床、树脂捕捉器、终端精密过滤器和终端超滤等。
3.2.4.1脱氧膜装置2
脱氧膜装置采用脱氧膜2级串联，配置真空泵，以抽真空和氮气吹扫同时进行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，装置出力 23.0 m3／h，溶解氧去除率 99.96％， CO2去除率92.30％。满足系统出水溶解氧＜5ppb的要求。
3.2.4.2TO去除器
TOC去除器的主要功能是利用185μm 波长紫外线将水光解成氢氧根离子和氢离子，氢氧根离子能氧化和裂解有机物，使其被氧化形成碳酸氢根离子后，被后续混床去除。TOC去除器出力23.0m3／h，TOC可减少到5ppb以下。
3.2.4.3抛光混床
设置抛光混床是为了进一步去除超纯水循环系统中可能引入的微量离子，保证出水电阻率 ＞ 18.1MΩ.cm，以满足用户要求。抛光混床内装填的树脂为超纯水级树脂，失效后无需再生，直接更换。更换周期约为6～8个月。
3.2.4.4终端精过滤
本系统采用精密过滤器及滤芯组件，此过滤器能有效截留超纯水中的微细颗粒，保证出水水质。
3系统控制与电气3.1控制系统概述
系统中的控制对象主要是开关量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制。也就是说系统是一个以开关量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）完成电气和仪表部分的自动控制，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。
根据系统特点，把工艺流程分为预处理系统、反渗透系统、精处理系统、循环精处理四部分。采用PLC集中控制。
3.2PLC控制原理
PLC即可编程逻辑控制器，它根据编制的程序以及采得的数据信息进行逻辑运算，并将运算结果通过信号输出到执行机构来控制系统设备的运行。
采集的数据信号（如流量、液位、阀门和马达的反馈信号等）通过开关量输入、模拟量输入等卡件传送至中央处理器CPU，CPU经过逻辑运算，将运算结果通过开关量输出、模拟量输出等卡件以及配合的外围电路，驱动执行机构（如阀门、马达等），用户将编制的程序下传至CPU，CPU按用户指令进行运算，实现可编程控制。
3.3设备控制原理
3.3.1水泵控制
原水泵、超滤反洗泵、UF水增压泵、RO水增压泵、EDI水增压泵等均根据相应的水箱液位控制后停，同时联锁整个系统设备的启停。
RO装置的高压泵进出口均装有低压和高压保护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为 0.1MPa）；会自动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在无水情况下工作。当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为2.0MPa），高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。
3.3.2加药控制
对于配比加药的控制，本系统是根据对应反渗透装置的启停控制对应计量泵的启停，从而实现定量投加。
氧化剂、还原剂、阻垢剂计量泵和对应的工艺流程泵联锁启停。
3.3.3超滤控制
超滤装置的启动、运行、反洗、气洗、正洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出其有关工艺参数，以及能在就地操作盘上操作相关的水泵和自动阀门。对重要参数如流量等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
3.3.4反渗透系统( RO）控制
RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO有关工艺参数，如电导率、流量、pH值、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。对重要参数如流量、电导率、pH值、压力等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
3.3.5反渗透（ RO）启停保护
当RO投入运行时，为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至RO膜组件间设置一个漫开阀门，由可编程序控制器（PL）控制打开阀门，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。在RO停止使用时，应用原水对RO膜组件自动冲洗3～5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能。
3.3.6 EDI装置的控制
EDI装置的启动、运行、停机备用等过程均可由 PLC实现自动控制，同时， EDI装置还设置一块就地仪表盘和操作盘。对 EDI系统的重要参数如电阻率、流量等设在线检测仪表，并设定有超限报警功能；可在就地操作盘调节整流器电流、浓水泵及相关的自动阀门。
3.4控制系统配置
3.4.1硬件
控制系统硬件组成包括1套可编程控制器（PLC）和1台程控柜构成的控制系统。PLC采用性能可靠、广泛应用于工业控制领域的产品。
3.4.2软件
我公司在大量实践运用的基础上开发的控制软件，能为系统的运行和保护提供可靠的工作程序。
（1）PLC应用软件：运行于PLC，实现各种控制功能。
（2）监控软件：基于WINDOWS9X／NT平台，功能强、使用简单、运用可靠的软件。 作为人机界面，用于操作、调试人员监视装置运行状态、控制现场设备的接口。
3.5仪表
3.5.1概述
现场仪包括温度、压力、液位、流量、在线分析仪表和控制阀等。分析仪表有电导率、pH表等检测仪表
3.5.2仪表选型
现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠。
3.6电气
3.6.1供配电
超纯水站用电设备电压等级为380／220VAC。设低压配电柜即MCC柜，向超纯水工艺系统动力设备供电。
3.6.2电气设备控制
电机采用自动／手动两种操作方式。集控操作在PLC相统一进行，控制由PLC实现。控制室上位机用于监控电气设备的运行状态、参数、电气设备故障报警等。
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