某工厂直饮水设计方案.doc

盛全水務（瀋陽）Prosperous Water Enterprise 直饮水设计方案Intent of the documentThe Prosperous water Industry Technology Company盛全-水工業技術研修所項目名稱：吉林省高金春源同力食品有限公司地下水處理系統業 主：吉林省高金春源同力食品有限公司項目位址：松原市經濟技術開發區編寫單位：遼寧盛全水務科技有限公司項目編號： SQ-2010-0906編寫日期：二0一0年九月六日第一部分 概述 1.1专案背景1.2编制依据、原则和范围1.3系统工程报价 第二部分 资信文件2.1企业营业执照2.2税务登记证 2.3组织机构代码证 2.4全国工业产品生产许可证 2.5高新技术企业认定证书 2.6ISO9001质量管理体系认证证书 2.7产品推荐证书 2.8守合同重信用证书 2.9实用新型专利证书 2.10ISO14001环境管理体系认证证书 2.11饮用水卫生许可证书 2.12水处理部分工程业绩 第三部分 方案论证 3.1工程处理水量 3.2源水水质3.3供水用途3.4工程范围3.5直饮水特点3.6国家饮用纯净水标准3.7工艺流程3.8系统工艺特点3.9设备功能简介3.10场地面积3.11装机容量3.12运行成本第四部分 工程方案安装4.1工程规模4.2施工组织方案4.3生产与施工专业队伍第五部分 服务承诺第六部分 样 本第一部分 概述1.1专案背景此项工程是为吉林省高金春源同力食品有限公司生活直饮水处理系统。该工作生活区位于吉林省松原市经济技术开发区，此工程建成后每天可为办公室和食堂提供1吨/小时的饮用直饮水。受用户的委托，由辽宁盛全水务科技有限公司承担该项工程的方案设计。1.2编制依据、原则和范围1.2.1编制依据（1）瓶装饮用纯净水卫生标准，GB 17324-1998；（2）瓶装饮用纯净水，GB 17323-1998；（3）反渗透水处理设备标准，CB/T192492003（4）生活饮用水水源水质标准，CJ3020-93（5）建设项目环境保护设计规定，（87）国环字第002号；（6）建设项目环境保护管理体例，中华人民共和国国务院令253号；（7）建筑给水排水设计规范GBJ15-88；（8）用户提供的设计图纸及有关数据。1.2.2编制原则（1）全面规划，合理布局，尽量减少占地面积，降低投资和运行费用；（2）发展和推广高效节能、成熟、易管理、易操作的水处理新工艺、新技术、新材料、新设备，并具较好的自控水平；（3）采用现代化技术手段，逐步实现科学自动化管理；1.2.3编制范围本可行性研究报告的范围为该直饮水制备处理系统。1.3 系统工程报价直饮水制备处理系统报价：97760元（人民币大写：玖万柒仟柒佰陆拾元整）。工程设备报价明细表序号名称规格数量备注单价（元）总价（元）一、预处理部分1原水泵CHL2-501(台)不锈钢/南特278027802多介质过滤器650H1950mm1玻璃钢55005500多路控制阀1配套150015003活性炭过滤器650H1950mm1玻璃钢55005500多路控制阀1配套150015004软水器650H1950mm1玻璃钢55005500多路控制阀1配套350035005盐箱500L1PE150015006活性炭0.8-1.2mm12袋配套28033607石英砂0.8-1.2mm17袋配套22037408阳树脂001*720袋配套28056009系统连接管路1套U-PVC15001500二、反渗透部分1精密过滤器SQF-05-401不锈钢420042002高压泵CDL2-111不锈钢/南特310031003压力容器4020-22不锈钢90018004反渗透膜ESPA2-40202海德能280056005流量计30GPM2有机玻璃3507006高压开关HS2201配套8508507低压开关HS2061配套8508508电导率仪CM-2302配套85017009电磁阀1.51铜阀60060010电磁阀1.21铜阀40040011低压表0-1MPa2充油式12024012高压表0-3MPa2充油式12024013浓水调节阀1铜阀30030014组合电控箱1配套6500650015UPVC管阀件1台湾1500150016机架1不锈钢35003500三、其他配置1卫生级不锈钢水箱2T1（套）不锈钢550055002紫外线消毒器1T1不锈钢267026703生态矿物质合成器不锈钢330033004恒压供水泵CHL2-501（台）不锈钢/南特310031005变频控制柜恒压供水42004200税 金：5430合 计：97760第三部分 方案论证3.1工程处理水量根据甲方提供的需水要求，设计水处理量为1m3/h。3.2源水水质该净水系统所处理的水源水为生活区地下水，源水执行生活饮用水水源水质标准CJ3020-93和GB3838-88中所规定的水质指标，适用于城乡集中式生活饮用水的水源水质。本方案的设计是饮用直饮水的制备,并实施消毒措施。3.3供水用途办公室，食堂饮用纯净水。3.4工程范围提供直饮水制备处理系统并安装调试至正常使用。3.5直饮水特点直饮水即为可直接饮用的纯净水，在制造过程中几乎去除了水中所有的杂质，是水的本来面目，可直接生饮，甘醇爽口，对人体的好处是多方面的： （1）纯净水与人体细胞亲和力最强，饮用纯净水有促进新陈代谢的功效。 （2）饮用纯净水能消除人体消化系统中的油腻，消除血管上的血脂，降低胆固醇。对高血压、动脉硬化、冠心病患者有好处。 （3）饮用纯净水有助于药物充分溶解、吸收，提高疗效。 （4）纯净水可延缓乙醇的吸收，防止饮酒后的腹泻，有解酒作用。 （5）用纯净水冲茶能适当调节鞣酸的溶解，使茶色明亮，茶味香醇，不仅口感好，还没有茶锈，您更能体会到“三分茶，七分水”的意境。 （6）用纯净水煮汤做饭味道鲜美可口。 （7）纯净水是富氧水，能活化细胞及内脏，增强免疫力和抵抗力。 自来水中也含有一些有益物质，纯净水在制造过程中把这些物质也去除了，常喝纯净水会不会对人体有不利影响？ 水在人体中的主要作用是新陈代谢。许多人不知，水中绝大多数元素不能被人体直接利用。只有活着的植物才能从土壤中吸收和利用无机矿物质。经植物转化的有机化合物才能被人体及动物吸收和利用。比如，水中含钙，但没有医生告诉你喝水补钙，而让你多喝牛奶，多吃钙片获取其中的活性钙（有机钙）。那些不能被人体吸收的物质只能通过肝脏、肾脏排出，增加了肝脏的负担。在自来水中，有益人体的矿物质只占其所含全部矿物质的1%。就人体所需矿物质而言，这1%比起食物中的矿物质是毫无意义的。谁也不会为这毫无意义的1%而把99%的无用的，有害的物质都喝进去。专家对用过三个月的保温瓶胆的水垢做过分析，其中对人体有害的重金属就有：镉、铅、砷、汞等。这些有害物质大都可在人体内积蓄而日渐危害人体，加速人的衰老。国外对多年饮用纯净水的统计表明，它可使泌尿系统的发病率下降60%，心血管系统的发病率下降40%，。由于这两个系统的健康提高了人的免疫力，又可使癌症的发病率下降20%。所以医生建议：肝病、肾病、糖尿病、结石病、心血管病以及癌症患者应饮用纯净水，以减轻身体负担。朋友，切不可把你的身体当成过滤器。饮用纯净水不仅不会对人体有副作用，而只能对人体的健康有益。其实，喝水就是为了解渴，促进人体的新陈代谢，这时候对水的唯一要求就是：水质纯净。 3.6国家饮用纯净水标准本设计方案依据国家瓶装饮用纯净水卫生标准，相关指标规定如下表： 表3-1 国家瓶装饮用纯净水标准项目指标要求色度5不得呈现其他异色浊度1嗅和味无异味、异臭肉眼可见物不得检出PH值5.07.0电导率(251)，s/cm10高锰酸钾消耗量（以O2计）mg/L1.0氯化物（以Cl计）mg/L6.0铅(以Pb计)，mg/L0.01砷(以As计)，mg/L0.01铜(以Cu计)，mg/L1氯化物(以CN)1),mg/L0.002挥发酚(以苯酚计)1),mg/L0.002游离氯,mg/L0.005三氯甲烷,mg/L0.02四氯化碳,mg/L0.001亚硝酸盐,(以NO2计)0.002菌落总数，cfu/ml20大肠菌数，MPN/100ml3致病菌(系指肠道致病菌和致病性球菌)不得检出霉菌，酵母菌，cfu/ml不得检出3.7工艺流程过滤水提升泵生产蓄水池多介质过滤器活性炭过滤器离子交换器过滤水提升泵卫生级不锈钢水箱RO机组高压泵保安过滤器生态水矿物质合成器紫外线消毒器直饮水供水恒压变频水泵 图3-1 系统工艺流程图3.8系统工艺特点由于该厂区的主要水源取自地下水，地下水作为饮用水水源不符合生活饮用水水源水质标准CJ3020-93的要求，其中铁、锰、悬浮物、PH值、细菌总数等严重超出生活饮用水水源水质标准的标准，因此、本公司设计具有世界先进技术的直饮水方案制备直饮水，满足该厂区的工作人员日常生活的需求。3.8.1直饮水制备原理1、水中悬浮物质和胶体的去除 沉淀对于水中的悬浮物质，可以通过颗粒与水稻密度差，在重力作用下进行分离。一般来说，20100m以上的颗粒可以直接用沉淀法去除。悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型：自由沉降、絮凝沉降、拥挤沉降、压缩沉降等。自由沉淀：悬浮颗粒的浓度低，在沉淀过程中呈离散状态，互不粘合，不改变颗粒的形状、尺寸及密度，各自完成独立的沉淀过程。对于低浓度的离散颗粒，如沙砾、铁屑等，沉降不受周围其他颗粒的影响。颗粒在静水中受到两个基本力度作用，一个是重力Fg；另一个是水对它的浮力Fb。两个力的方向相反，因此颗粒所受的作用力Fn为： Fn = Fg - Fb = (s )gV.(3-1)式中：s, 分别为颗粒和水电密度； g 重力加速度； Vs 颗粒体积。 混凝水中常常含有用自然沉降法不能去除的悬浮微粒和胶体污染物。对于这类原水，必须首先投加化学药剂来破坏胶体和悬浮微粒在水中形成的稳定分散体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后才能用重力沉降法予以分离。这一过程包括凝聚和絮凝两个步骤，统称为混凝。在纯水处理工程中，通常向水中投加混凝剂来实现混凝处理，最常用的混凝剂为铝盐和铁盐。混凝剂的工作机理为：压缩双电层：在水处理中使胶体凝聚的主要方法是向水中投加电解质。当投入电解质后，水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加了。这些离子可与胶粒吸附的反离子发生交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低点位，并使扩散层厚度缩小。吸附电中和：吸附电中和作用是指胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分或全部电荷，减少了静电斥力，因而容易与其他颗粒接近而相互吸附。吸附架桥作用：如果投加的化学药剂师能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异号胶粒上，胶粒间就能联结，团聚成絮凝体而被除去，这就是吸附架桥作用。网捕作用：向水中投加含金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶2形成胶体状沉淀物；或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来，这称网捕作用。混凝剂反应方程：Al(H2O)63+ Al(OH)(H2O)52+ +H+. (3-2)Al(OH)(H2O)52+ Al(OH)2(H2O)4 + +H+ (3-3)Al(OH)2(H2O)4 + Al(OH)3(H2O)3 + H+. (3-4) 过滤原水通过粒状滤料（如石英砂）床层时，其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过颗粒介质层分离不溶性污染物的方法称为过滤。它既可以用于化学混凝和生化处理之后作为后续处理，也可以用于活性炭吸附和离子交换等深度处理之前的预处理。直饮水处理工程中，常用的过滤设备为石英砂过滤器等。粒状介质过滤的机理，可概括为以下三个方面。a、阻力截留当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越强，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并有它起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留作用。b、重力沉降原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。1m3粒径为0.5mm的滤料中就拥有400m2可供悬浮物沉降的有效面积，形成无数的小“沉淀池”，悬浮颗粒极易在此沉降下来。重力沉降强度主要与滤料直径和过滤速度有关。滤料越小，沉降面积越大；滤速越小，则水流越平稳，这些都有利与悬浮物的沉降。c、接触絮凝由于滤料具有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外，通常用作滤料的砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土杂志和各种有机物等胶体，在沙粒上发生接触絮凝。大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起接触碰撞的媒介作用，从而促进其凝聚过程。 气浮气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附水中的悬浮颗粒，使其随气泡浮升到水面而加以分离去除的一种水处理方法。气浮分离的对象是疏水性细微固体或液体悬浮物质，如细沙、纤维、藻类以及乳化油等。在直饮水处理工程中，通常向水中投加浮选剂来实现气浮处理。2、 水中溶解物质的去除 水的软化（离子交换法）水中的Ca2+、Mg2+等二价金属阳离子会形成水的硬度，水的软化就是降低水中Ca2+、Mg2+的含量，以防止它们在管道和设备中结垢。离子交换法师给水软化的主要方法之一。离子交换的实质是不溶性离子化合物上的可交换离子与溶液中的其他同性离子之间的交换反应。它是一种特殊的吸附过程，通常称为离子交换吸附。直饮水制备工程中主要使用的软化设备为离子交换器，常用的离子交换剂为Na+型阳离子交换树脂。原水通过离子交换树脂后，水中的Ca2+、Mg2+被交换去除，转化为Na+盐，使水得到软化：而树脂则逐渐转为Ca2+、Mg2+。当树脂失效时，就需用食盐水（NaCl溶液）再生。Na+型阳离子交换树脂去除水中Ca2+、Mg2+反应如下：2RNa + Ca2+R2Ca + 2Na+.(3-5)2RNa + Mg2+R2 Mg + 2Na+.(3-6)式中：RNaNa+型阳离子交换树脂； R2Ca，R2 Mg分别为转变成Ca2型和Mg2型的失效树脂离子交换运行操作包括四个步骤：交换、反洗、再生、清洗。交换：交换过程主要与树脂性能、树脂层高度、原水浓度、水流速度以及再生程度等因素有关。当出水中的离子浓度达到限值时应进行再生。反洗：反洗的目的在于松动树脂层，以便下一步再生时，注入的再生液能分布均匀，同时也及时地清除积存在树脂层内地杂质、碎粒和气泡。反洗使树脂层膨胀40%60%。反洗流速约15m/h,历时约15min。再生：再生过程也就是交换反应的逆过程。使具有较高浓度的再生液流过树脂层，将先前吸附的离子置换出来，从而使树脂的交换能力得到恢复。再生液的浓度对树脂再生程度有较大影响。当再生剂用量一定时，在一定范围内，浓度越大，再生程度越高；但超过一定范围，再生程度反而下降。对于阳离子交换树脂，食盐再生液浓度一般采5%10%。清洗：清洗是将树脂层内残留的再生废液清洗掉，直到出水水质符合要求为止。清洗用水量一般为树脂体积的413倍。 吸附水处理中的吸附法主要用于去除溶解性的有机物质，此外还能除去微生物、病毒，并能脱色、除臭。吸附法就是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而分离去除的方法。具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂，被吸附的物质则称为吸附质。在直饮水制备工程中，通常用活性炭作为吸附剂，来去除水中的余氯、胶体、异味等。活性炭是用含碳为主的物质、如煤、木材、骨头、硬果壳等作原料，经高温碳化和活化制成的。碳化温度为300400，将原料热解为碳。活化的目的是使碳晶格间形成形状和大小不一的发达细孔，吸附作用主要发生在细孔表面上。每克吸附剂所具有的表面积称为比表面积。活性炭的比表面积可达5001700m2/g。活性炭的吸附量不仅与比表面积有关，而且还取决于细孔的构造和分布情况。吸附量的测定方法如下：在一定体积和一定浓度的吸附质溶液中，投加一定量的吸附剂，搅拌混合，直至吸附平衡为止，此时： q = .(3-7)式中：q 吸附量，g/g； V 溶液体积，L； ，吸附质的初始浓度和平衡浓度，g/L； 吸附剂的投加量，g。活性炭吸附饱和后，经过再生可重复使用。再生的目的，就是在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂的细孔中除去，使吸附剂能够重复使用。活性炭再生的方法主要有加热法、蒸汽法、溶剂法、臭氧氧化法与生物法等。 膜分离技术凡是在溶液中一种或几种成分不能透过，而其他成分能透过的膜，都叫做半透膜。膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一侧溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂（水）渗透出来，从而达到分离溶质的目的。膜分离法的优点是可在一般温度下操作、没有相的变化、设备可工厂化生产、容易操作等。以下为几种常用的膜分离技术：a、 电渗析电渗析是在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。电渗析器由置于正、负电极之间的一系列阴、阳膜组成。在电场作用下，水中阴、阳离子都作定向运动。阴离子朝向正极，如遇到阴膜，就能透过；同样，阳离子朝向负极，如遇到阳膜，也能透过。离子减少的隔室称淡室，其出水为淡水；相反，离子增多的隔室称浓室，其出水为浓水。与电极板接触的隔室称极室， 其出水为极水。电渗析常用的膜有异相膜和均相膜两种。异相膜上将离子交换树脂磨成粉末，加入黏合剂，滚压在纤维网上而制成的，也有直接滚压成膜的。均 相膜与一般离子交换树脂具有同样的组成，它是将制造离子交换树脂的母体材料 制成膜状物，作为底膜，然后在上面嵌接上具有交换能力的活性基团而制成的。电渗析过程是膜体上活性基团所吸附的离子在直流电场作用下通过相互接触的活性基团或它们之间的溶液不停地定向传递迁移，直到透过膜体进入浓室为止。因此电渗析离子交换膜在使用期内无所谓失效，也不需要再生。离子交换膜是电渗析器的关键部件，良好的电渗析膜应具备下列条件： 离子选择透过性高，即阳膜只允许阳离子透过，阴膜则相反。 渗水性低；导电性好，膜电阻低。膜电阻越小，电渗析所需电压越低。膜电阻通常为210; 化学稳定性良好,能耐酸、碱抗氧抗氯。紧靠正、负电极的膜多用抗腐蚀性较强的阳膜； 足够的机械强度，较小的收缩性和溶胀性，以适应使用和安装。在直饮水制备工程中，电渗析主要用于水的淡化和除盐。海水和苦咸水的淡化水电渗析最主要的用途。它也可作为离子交换法制取直饮水的预处理，使离子交换柱的生产能力提高，延长交换周期，节省再生剂的用量，操作简便。在直饮水处理中，电渗析器的浓、淡室的进水往往是同一种原水，有时为节约原水，可使浓水循环使用，浓度到一定数值后，再排放更换。b、反渗透反渗透是一种借助于选择透过（半透过）性膜将淡水和盐水隔开，该膜只能让水分子通过，而不让溶质通过。由于淡水中水分子的化学位比盐水中水分子的化学位高，所以淡水中的水分子自发地通过膜而渗流入盐水中，直到盐水水侧的水位上升到一定高度为止，此高度称为盐水的渗透压。如在盐水侧施加压力，当施加的压力等于渗透压时，水分子在膜两侧通过的数目相等，达到平衡状态。当施加的压力大于渗透压时，则盐水中的水分子将流向淡水中去，使盐水增浓，这就是反渗透现象。渗透压是区别盐溶液与纯水性质的一种标志，其值为： （105Pa）= iRTc式中：R理想气体常数； T绝对温度，K； c溶液的浓度，mol/L； i范特霍夫系数，它表示溶质的离解状态。常见液体的渗透压见下表： 表3-2 几种常见水溶液的渗透压成分浓度/（mg.L-1）渗透压/MPa成分浓度/（mg.L-1）渗透压/MPa海水320002.4MgSO410000.025苦咸水200050000.1050.28MgCl210000.068NaCl350002.8CaCl210000.058NaCl20000.16蔗糖10000.014Na2SO410000.042葡萄糖10000.007NaHCO310000.09反渗透膜有醋酸纤维膜、聚酰胺膜、聚丙烯膜、聚砜膜等多种有机高分子膜。以下为几种反渗透装置的性能： 表3-3 几种反渗透装置的性能形式膜的装填密度/（m2.m-3）压力/(kg.cm-2)透水量/（m-3.d-1）透水量密度/（m3.m-1.d-1）管式（d=13 mm）330561000330螺卷式656561000660空心纤维式92002873670板框式490561000490注：指以3000mg/L的NaCl溶液为原液，去除率92%96%时的透水量。反渗透设备是将原水经过一系列预处理后,再通过泵加压, 水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在一端流出水中的杂质，如离子、有机物、细菌、病毒等，被截留在膜的进水侧，然后在浓水出水端流出，分离净化，从而达到饮用规定的理化指标及卫生标准,产出至清至纯的水,是人体及时补充优质水份的最佳选择.由于RO反渗透技术生产的水纯净度是目前人类掌握的一切制水技术中最高的,洁净度几乎达到100%,所以人们称这种产水机器为反渗透纯净水机。 反渗透设备应用膜分离技术，能有效地去除水中的带电离子、无机物、胶体微粒、细菌及有机物质等。是高直饮水制备、苦咸水脱盐和废水处理工艺中的最佳设备。广泛用于电子、医药、食品、轻纺、化工、发电等领域。c、微滤、超滤和纳滤反渗透膜的孔径极小，表皮致密层处仅约0.81.0nm，可以截留0.0001m以上的颗粒，如水中的盐类离子。但很多情况下，要去除的目标是腐殖酸等大分子有机物、胶体物、病毒、细菌乃至藻类，如用反渗透膜，就需施加过高的外压。于是，微滤、超滤和纳滤等膜技术应运而生。微滤、超滤和纳滤与分渗透类似，也是依靠压力和膜进行工作，纸膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺等。但删去热处理工序，使制成的膜孔径比较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用来取代深床过滤，降低出水浊度，强化的水消毒，有时也用作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子质量大于1000100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤也称为低级反渗透，可分离相对分子质量大于200400的物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。与反渗透相似，微滤、超滤和纳滤膜在使用中要注意防止水中杂质对界面层的影响。不能滤过膜的残留物在膜表面的浓聚会产生浓差极化现象，导致结构，使水通量急剧减少。为防止浓差极化现象，应使沿膜表面送回到主流程中，以减少界面层的厚度，保持一定的通水速度和截留率。在运行过程中，还需要定期对膜进行冲洗，必要时可作化学清洗。d、液膜分离技术液膜分离式模拟生物膜功能而发展起来的一种以特殊的有机溶剂制备的液相膜分离技术。3、水中有害微生物的去除在纯净水制备技术中，混凝沉淀和过滤能除去水中不少细菌和其他微生物，但不能保证去除所有的病原微生物，因此还必须进行水的消毒。消毒的目的是杀死水中的病原细菌和其他对人体健康有害的微生物。消毒与灭菌不同。消毒并非要杀灭水中的一切微生物，而只要求将水中的病原微生物除去。水消毒的方法很多。我国人民不习惯喝生水，而将水煮沸，实际上这就是一种普遍的消毒方法。但是目前最常用、最简单经济且效果良好的当推氯消毒。此外，臭氧消毒、二氧化氯消毒和紫外线消毒等方法也在世界各国应用。a、氯消毒氯在气态时呈黄绿色，是空气密度的2.48倍。液氯为琥珀色，约为水密度的1.44倍。氯有刺激臭，有很强的氧化能力。氯气略溶于水，10时最大溶解度约1%。氯气溶于水后能发生如下水解反应：Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl.(3-8)上述反应在几分钟内基本完成。生成的次氯酸HOCl是一种弱酸，可离解为H+ 和OCl- HOCl H+ + OCl-.(3-9)一般认为, Cl2、HOCl和OCl-均具有氧化能力；但研究指出，HOCl的杀菌能力比OCl-强得多，大约要高出7080倍以上。这是因为HOCl系中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细胞膜渗入细胞体内，由于氯原子的氧化作用破坏了细菌体内的酶而使细菌死亡；OCl-带负电，难于靠近带负电的细菌，所以虽有氧化作用，也难起到消毒作用。从饮用水消毒的角度看，为了保证水中的余氯，加氯过少固然要发生危险；但加得过多，不仅造成浪费，还会使水产生氯嗅味，特别是当水中有酚存在时，氯与酚作用会生成难闻的氯酚化合物。因此，所加氯量只要在杀死细菌和氧化其他还原性物质后，能保证水中的余氯要求即可。b、物理消毒加热消毒：消耗大量燃料，只适合用于少量饮用水。紫外线消毒紫外线的波长在100400nm之间，又可分为：长波紫外线（UV A），330400nm；中波紫外线（UV B），270330nm；短波紫外线（UV C），170270nm亦称远紫外线；170nm以下属真空紫外。对紫外线杀菌的原理，目前看法还不一致，较普遍的看法为细菌受紫外线照射后，紫外光谱的能力为细菌的重要组成部分核酸所吸收，使核酸的结构破坏。根据试验，波长220320nm的紫外线有杀菌能力，而波长254260nm的紫外线杀菌能力最强。当紫外线的能量达到细菌致死剂量而又保持一定的照射时间时，细菌便大量死亡。紫外线光源为高压石英贡灯，杀菌设备主要有浸水式和水面式两种形式。前者将灯管置于水中，其特点是辐射能的利用率较高，杀菌效果交换，但结构复杂；后者构造简单，但由于反光罩吸收紫外线以及光线散射，杀菌效果不如前者。紫外线消毒与氯消毒相比，具有下列优点：消毒速度快，效率高。据试验，经紫外线照射几十秒钟既能杀菌。一般大肠杆菌的平均去除率可达98%，细菌总数的平均去除率可达96.6%.此外还能去除加氯法难以杀死的某些芽孢和病毒。不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的嗅和味。操作简单，便于管理，易于实现自动化。c、臭氧消毒臭氧分子由三个氧原子组成，在常温常压下为无色气体，有特臭。臭氧极不稳定，分解时放出新生态氧： O3 O2 + O.(3-10)O具有强氧化能力，是除氟以外最活泼的氧化剂，能杀灭病毒、芽孢等具有顽强抵抗力的微生物。药剂的氧化能力不足以衡量其杀菌能力（如过氧化氢H2O2亦为强氧化剂，但杀菌能力很差），杀菌必须能穿透细菌的细胞壁。臭氧杀菌效率高，除因为其氧化能力以外，还可能由于其渗入细胞壁的能力强，也可能由于臭氧破坏细菌有机体链状结构而导致细菌死亡。空气中含有21%的氧气，臭氧水以空气中的氧或已制备的纯氧为原料通过高压放电产生的。臭氧在水中的溶解度虽比氧高，但在一般温度和近乎中性的条件下，每升水中仅能溶解十几毫克。要使大量臭氧溶解于水中很困难，因此不能充分利用发生器所制造出来的全部臭氧，损失会达40%。为了使臭氧在水中充分混合，提高臭氧利用率，一般需要水深56m或通过几个串联的接触器。还必须使进入接触器的臭氧化空气变成微小气泡均匀散布。在接触器底部可设管式或板式微孔扩散器。扩散器常用陶瓷或微孔塑料，也可由不锈钢或钛制成。臭氧消毒不需要很长的接触时间，也不受水中氨氮和PH影响。臭氧能氧化水中的有机物，可用于去除水中的铁、锰，并能去除嗅、味和色度。臭氧还能完全去除水中的酚。臭氧单独用于消毒过滤水时，其投加量一般不大于1 mg/L；如用于去色、除嗅和除味，则可增加至45 mg/L.。剩余臭氧和接触时间为决定臭氧处理效果的主要因素。如维持剩余臭氧量为0.4 mg/L，接触时间为15min，可达到良好的消毒效果，包括病毒的杀灭。臭氧法的主要缺点是基本建设投资大耗电量大；臭氧在水中不稳定，容易分解，因而不能在配水管网中保持持续的杀菌能力；臭氧需边生产边使用，不能储存；当水量和水质发生变化时，调节臭氧投加量比较困难。d、二氧化氯消毒二氧化氯（ClO2）在常温下是一种黄绿色至橘红色的气体，有刺激臭沸点11，熔点-59，极不稳定，受热或遇光易分解成氧和氯，可能引起爆炸，故必须在现场制造，即时使用。二氧化氯气体易溶于水，其溶解度约是Cl2的5倍，当浓度在10g/L以下时，没有爆炸的危险。水处理工程中所用的浓度远低于此。ClO2是强氧化剂，氧化能力是Cl2的2.63倍，能与很多物质发生剧烈反应，如酚、氰、硫化物、硫醇等，故可用于水的除嗅和除味。ClO2在广泛的PH范围内对大肠杆菌等细菌、芽孢、病毒均有很强的杀灭作用。其杀菌机理被解释为：细菌和病毒的蛋白质外膜吸附了ClO2，渗透进入细胞内，有效地氧化破坏酶，抑制了生长。由于ClO2对肠道病毒、疱疹病毒、脑髓炎病毒、脊髓灰质炎病毒、鸡的病毒性肺炎等众多病毒有良好的灭活效果，因此，是很好的水消毒剂。作为饮水消毒剂，ClO2的投加量通常为1.02.0mg/l。ClO2的制取方法有化学法和电解法两类。化学法以亚氯酸钠（NaClO2）、氯酸铵（NaClO3）或氯酸钾（KClO2）为主要原料，其中应用最为普遍的事亚氯酸钠的氯氧化法，反应式为： 2 NaClO2 + Cl2（g） 2ClO2 + 2NaClO2.(3-11) Cl2 + H2O HClO + HCl.(3-12) HClO + HCl + 2 NaClO2 2 ClO2 + 2NaCl + H2O.(3-13)3.8.2 盛全水务公司纯水制备工艺盛全水务有限公司采用国际上领先的直饮水制备技术，由专业人士进行设计研发。制定了能适应各种地域，水质，用水要求的多种直饮水制备系统。盛全水务有限公司的直饮水制备系统，以反渗透法为主要程序，采取能适应各种需求的预处理工艺，来完成不同水质的直饮水制备过程。该工艺出水水质好，工艺灵活多样，适应性强。以下为盛全水务公司几种典型的直饮水制备工艺。a、新村镇站式集中饮水设备该工艺为适应新农村的饮水净化工程。农村用水具有以下特点：u 人口众多，可饮用水资源少，用水分散。u 饮用水质量差，含多种有害细菌，危害人体健康，部分地区地方病严重。u 水污染情况严重，水中硝酸盐等有害物质严重超标。u 自来水普及率低，改造费用高。盛全水务公司设计的新村镇式饮水站是根据农村地区自身的特点，以最经济有效的方式解决农村饮水问题而建立的一种独立工作的水质净化工程。由于居住分散、地形复杂、供水管道设施工程巨大、费用高并宜遭损坏等原因。采用站式供水完全避免上述不足，并具有产水量大、占地小、施工费用少、环保、节能、设备易于操作、方便管理、使用简单等特点。是广大农村地区改善水质工程的首选。其工艺流程见图3-2地下深井水潜水泵多介质过滤器活性炭过滤器阳离子过滤器保安过滤器中空超滤膜/反渗透膜/纳滤膜臭氧发生器不锈钢储水箱 图3-2 新村镇站式集中饮水设备工艺流程b、管道式饮用直饮水管道式饮用直饮水工程是以城镇新建住宅工程为依托建立直饮水站，采用分质供水管道输送的方式。它无桶装水的二次污染，比桶装水使用更方便、卫生、健康、维护便捷、且使用成本远低于桶装水。同时也是健康时尚园区的重要标志。产品特点：l 水质符合并优于国家瓶装饮用纯净水卫生标准（GB17323-1998），使用户实时使用到新鲜的纯净水。l 管道流动供给，避免了因人工及容器的周围环境而带来的二次污染。l 及时全面透明度水质监测程序，在线消毒灭菌、安全可靠。l 自家封闭使用，24小时随用随有，省时省力，安全方便快捷，无后顾之忧。管道式饮用直饮水工程工艺流程图见图3-3一级高压泵保安过滤器离子软水器活性炭过滤器多介质过滤器稳压装置原水泵原水PH调节臭氧发生器二级高压泵中间水箱一级反渗透装置二级反渗透装置供水管道变频恒压供水泵不锈钢终端水箱臭氧混合器图3-3 管道式饮用直饮水c、管道式直饮生态水生态水采用当代最先进的水处理技术与有益天然矿物质的完美结合。是至今最为科学的保健饮用水、是21世纪人类最健康、最时尚的饮水方式。 管道直饮生态水应用范围：生态水适用于花园式住宅，大、中、小学校、宾馆酒店等高级公共场所，是当代最为健康时尚的饮水方式。 管道直饮生态水的特点：管道生态水具有环保、卫生、简便、科学、保健养颜等特点。众所周知：微量元素是人体生命运动必须的动力物质，如果缺乏会给人体的健康带来极大的危害。如缺硒会导致人体抵抗力下降，心肌衰退，胆固醇升高、动脉硬化。肝脏排毒能力受阻、我国作为肝炎高发国，缺硒砂重要原因之一。缺锌可导致性机能、免疫能力与抗氧化能力降低，致癌几率升高易患老人痴呆症、高血压、糖尿病、影响小儿智力的发育、易患流感。缺钒会影响甲状腺功能、新生儿死亡率升高，易患心脑血管疾病。缺锰则会引起小儿生长发育停滞、智力呆滞、贫血。 管道直饮生态水的构成：生态水是由纯净水和30余种人体所需的微量元素及矿物质通过当代最新的生产工艺与纯净水结合而成。生态水对人体健康有重要作用，生态水中含有30多种人体所必须的微量元素，其中10种是人体的生命动力元素，长期饮用可以充分补充人体所消耗的缺乏的微量元素及矿物质，促进人体发育，保护人体健康，增加人体免疫力。例如：补锌可以增加人体免疫力和抗氧化能力，还可以预防老年痴呆、高血压、糖尿病及白血病。补锰可以增加儿童抵抗力促进儿童生长发育，预防儿童贫血。补硒除了可以增加人体抵抗癌症的能力外，还可以预防心脑血管疾病生态水富含生态氧和超强的溶解能力，使生态水具有一定的杀菌、分解农药的功能，用于日常清洗蔬菜、水果等可消除残留农药对人体的危害，时时刻刻保护您的健康安全。 生态水特点与矿泉水、纯净水比较：纯净水是对人体有害物质滤除的同时也滤除了对人体有益的微量元素，长期饮用不符合人体健康的需求。矿泉水虽然含有部分有益的微量元素，但同时也存在对身体有害或超标的矿物质。而生态水是采用先进技术将纯净水与有益天然矿物质完美结合而成的，可谓“取其糟粕取其精华。管道直饮生态水工艺流程见图3-4原水原水泵稳压装置多介质过滤器活性炭过滤器离子软水器保安过滤器一级高压泵PH调节一级反渗透装置中间水箱二级高压泵臭氧发生器二级反渗透装置臭氧混合器生态水矿物质合成器不锈钢终端水箱变频恒压供水泵供水管道图3-4 管道直饮生态水盛全水务有限公司管道直饮生态水主要矿物质及微量元素含量见表2-2 表3-3 管道直饮生态水矿物质及微量元素含量项 目指 标钾K0.2 2.0钠Na0.1 1.0钙Ca0.5 5.0镁Mg0.5 5.0铜Cu0.003 0.03锌Zn0.2 2.0锰Mn0.0005 0.005锶Sr0.2 2.0锂Li0.0002 0.002硒Se0.002 0.02水中有害物质含量对比表见表2-3 表3-4 水中有害物质含量对比表项 目生态水指标（mg/L）国家饮用水标准（mg/L）汞Hg0.0010.001镉Cd0.0010.01铅Pb0.0050.01砷As0.0010.05铬Cr0.0010.05挥发性酚（以苯酚计）0.0010.002氰化物（以CN计）0.0010.01亚硝酸盐（以NO2计）0.0010.005总放射性Bq/L0.51.53.8.4 直饮水制备工艺的选择原始资料在确定直饮水制备工艺流程时，需要用户提供以下数据：a.原水的水质数据，包括水中盐含量，PH值，硬度，浊度，水温，色 度，余氯及微生物的含量等。b.直饮水制备设备的有效出水量。c.处理后对水质的具体要求。工艺设计 经确定，该厂区直饮水制备工艺系统选择为管道式直饮生态水系统工艺，并在此基础上，根据厂区用水实际要求，加以改进。3.9设备功能简介a、多介质过滤器。多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，直饮水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。b、活性炭过滤器。在水质预处理系统中，活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级发渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用，还具有降低COD的作用。可以进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI5，TOC2.Oppm。 活性炭过滤器的工作是通过炭床来完成的。组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力。水通过炭床，水中有机污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非结晶部分上有一些含氧管能团，使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜，离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。c、离子交换器。本系统采用的离子交换器为钠离子交换器，用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。离子交换器内的树脂使用一段时间后会失效，需要定期再生，以保证交换器正常运行。d、保安过滤器。又称精密过滤器，一般设置在压力容器之前，以去除浊度1度以上的细小微粒，来满足后续工序对进水的要求；有时也设置在整个水处理系统的末端，防止细小微粒（如破碎的树脂）进入成品水。保安过滤器有以下特点：保安过滤器具有以下特点： l 能有效除去液体中的悬浮物、铁锈等。 l 可承受较高的过滤压力。 l 独特的深层网孔结构使滤芯有较高的容渣负荷能力。 l 滤芯可用多种材质制作,以适应各种流体过滤的需要。 l 外形体积小,过滤面积大,阻力小,使用寿命长e、高压泵。为了满足反渗透系统的进水压力需求，要在水进入反渗透系统前设置高压泵，提高进水压力，确保反渗透系统的正常运行。f、RO机组。RO机组即反渗透过滤器。反渗透是一种借助于选择透过（半透过）性膜的工力能以压力为推动力的膜分离技术，当系统中所加的压力大于进水溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在一端流出水中的杂质，如离子、有机物、细菌、病毒等，被截留在膜的进水侧，然后在浓水出水端流出，从而达到分离净化目的。一般包括预处理系统、反渗透装置、清洗系统和电气控制系统等。 预处理系统一般包括原水泵、加药装置、石英砂过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器等。其主要作用是降低原水的污染指数和余氯等其他杂质，达到反渗透的进水要求。预处理系统的设备配置应该根据原水的具体情况而定。预处理阶段应减少悬浮物和胶体含量以及使浊度1.0NTU（最后0.3 NTU），15分钟SDI低于5.0（最后3.0）。预处理还应减少有机物含量，建议TOC(总有机碳)含量应低于2.0ppm（以碳计）。这2.0ppmTOC大致相当于5ppm的总有机生物量，如反渗透膜以13gfd的水通量工作一年且在运行过程中这些有机物不被连续地冲掉或者未被定期地清洗掉时，就会在膜表面堆积达0.05英寸厚（约合1.27毫米，是给水隔网厚度的近两倍）。预处理还应控制藻类和细菌的增长，建议在细菌含量为10,000fu/ml（在每毫升中的菌落生成单位）时应引起注意。 反渗透装置主要包括多级高压泵、反渗透膜元件、膜壳（压力容器）、支架等组成。其主要作用是去除水中的杂质，使出水满足使用要求。反渗透膜按材料分类包括醋酸纤维膜、聚酰胺膜、聚丙烯膜、聚砜膜等多种有机高分子膜等；按形式分类包括管式、螺卷式、空心纤维式、板框式等。 清洗系统主要有清洗水箱、清洗水泵、精密过滤器组成。当反渗透系统受到污染出水指标不能满足要求时，需要对反渗透进行清洗使之恢复功效。当出现下列污染特征（标准化后产水量下降1015%，标准化后产水水质下降1015%，或者给水与浓水间的压降增加1015%）时，表明RO膜需要清洗。常见的RO膜污染物有以下几种：碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢、铁锰铝等的金属氧化物；二氧化硅、胶体沉积物（无机或无机/有机混合物）、自然或合成有机物、生物质。RO膜的清洗需要用到清洗药剂，下列为几种常用的清洗药剂： 表3-5 RO膜清洗药剂污染物清洗溶液碳酸钙，磷酸钙，金属氧化物PH值4.0，2%柠檬酸溶液+氨水，温度40，有时也可用PH23的盐酸水溶液清洗硫酸钙，混合胶体，小分子天然有机物，微生物PH值10.0，2%三聚磷酸钠溶液，温度40，有时也可用PH小于10的NaOH水溶液清洗大分子天然有机物，微生物PH值10.0，2%三聚磷酸钠溶液，温度40，0.25%十二烷基苯磺酸钠溶液 电气控制系统是用来控制整个反渗透系统正常运行的。包括仪表盘、控制盘、各种电器保护、电气控制柜等。g、不锈钢水箱。不锈钢高位水箱是继玻璃水箱之后又一代新型贮水工具，其产品采用全不锈钢板精工细作而成，造型美观、经济实用、主体以久不坏。不锈钢高位水箱与其它水箱相比，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐高温、水质清洁，防渗，抗震，永不生青苔，安装方便，无需维修，便于清洗等诸多优点。其特点如下：l 不锈钢材质物理化学性质稳定，对水质无污染，保证水质清洁卫生。l 水箱强度高、重量轻、外型整洁、美观高雅。 l 表面光洁美观、易清洗。 l 耐腐蚀性能优越，密封