设备组成

原水箱 原水泵 多介质过滤器 活性碳过滤器 软化器再生系统 热交换器 温度传感器 压力计传感器 流量计。

连续电除盐装置(CEDI) 氢氧化钠加药系统 流量计 电导率传感器 温度传感器 压力传感器。

在线PH检测仪 手动和自动阀门 电气柜。

系统描述

该系统是用于纯化水制备系统，主要包括：原水罐、多介质过滤器、活性炭过滤器、软化器、RO装置、EDI装置。对以下几个关键工艺处理过程进行描述：

预处理系统。

软化系统。

RO系统。

EDI系统。

控制系统。

系统概括

纯化水制备系统整体采用PLC控制，人机对话接口（HMI）为触摸屏，可以实现独立的运行操作。包括：

自动：自动包含正常产水、清洗、不合格排放、灭菌等。正常产水从饮用水进入原水罐起，经过砂滤碳滤，软化，RO以及EDI，产出符合标准的纯化水，进入纯化水储罐。当纯化水被仪表检测不合格时，自动排放。

工艺步骤

1.  原水系统: 饮用水进入原水储罐，经过原水泵，将水打向多介质过滤器。

2.  预处理系统: 预处理系统包含多介质过滤器和活性炭过滤器。多介质过滤器过滤水中的大颗粒物和杂质。

3.  活性炭过滤器过滤高分子有机物和余氯。正常情况下，累计工作24H必须清洗。

4.  软化系统: 软化系统取出钙镁离子等，降低水的硬度。正常情况下，连续工作24H进行清洗和软化。

5.  换热系统: 对活性炭进行巴氏灭菌，提供温度；在天冷时，能满足RO进水温度25度。

6.  RO系统；去除各种离子，降低电导和TOC。

7.  EDI系统: 进一步去除各种离子，降低电导和TOC。产出合格纯化水。

预处理操作说明

(1)原水箱(TK3101)

原水箱是市政水的容器，材质304，水箱的容积为 1000L。液位变送器 (LT3101)能够将信号送至 PLC，我们可以通过 PLC在水箱液位高和低时，控制气动阀门(AV3101)的关闭和开启。当原水箱中的水被污染时，可以打开排污阀门(HV3102)进行排放。

(2)原水泵(PU3101)

原水泵(PU3101)在设备中连续运行。该水泵上配有一个变频器(VSD3101)。原水泵的运行由此变频器控制。当反洗多介质、活性炭过滤器时，原水泵(PU3101)的运行流量大约为XXXT/hr. 当软化器再生时，原水泵的流量也会相应增大来满足系统的需求。以上的功能都由变频器自动控制实现。阀门(HV3103)和(HV3104)在系统运行状态时总是打开，我们可以通过这两个阀门来调节原水泵出口的流量及压力。取样阀(SV3101)只是用于原水取样。压力表(PI3101)可以显示原水泵 (PU3101)出口压力。

(3)多介质过滤器(F3101)

在运行过程中，原水通过气动阀门(AV3102)进入多介质过滤器而后从气动阀门(AV3106)排出。多介质过滤器的反洗周期时间到达时（反洗周期一般为24h，在HMI参数设定可以自行设置）,此时多介质进入反洗模式，气动阀门(AV3104和AV3103)将打开，当反洗时间到达（反洗时间一般为5min，在HMI参数设定可以自行设置）进入正洗模式。此时多介质进入正洗模式，气动阀门(AV3102和AV3105)将打开，当正洗时间到达（正洗时间一般为5min，在HMI参数设定可以自行设置），设备进入运行状态。

(4)软化器

软化部分实际上是一组由两个串联连接的离子交换器（过滤器）构成的复式装置，每个均可处理 100％的流量。在软化器中填充特殊阳离子交换树脂，钙镁离子会被钠离子取代，但水中的总盐含量不变。

软化器(F3201)作为主工作软化器而软化器(F3202)作为精制软化器。当软化器(F3201)树脂再生后软化器(F3202)作为主工作软化器而软化器(F3201)作为精致软化器。软化树脂再生可以根据设定的时间长短来定，也可以根据生成软化水量进行控制。当时间到达设定点后（再生周期一般为24h，在HMI参数设定可以自行设置），软化器会自动启动再生程序，完成再生过程。当到了再生设定点，则将启动主软化器(F3201)的再生程序。主软化器(F3201)的再生过程中，阀门(AV3208)打开，阀门(AV3202)关闭，使进水流入精制软化器(F3202)，在此阶段此软化器将作为唯一的软化器。这样软化系统以及整体纯化水制备装置可持续运行。完成再生后，主软化器(F3201)恢复其功能，继续正常运行。两个软化器的再生过程互锁，因此不会发生两个软化器同时再生的现象。

在精制软化器 (F3202)再生过程中，阀门(AV3202、AV3206)打开，阀门(AV3208、AV3212)关闭，使从主软化器(F3201)流出的软化水直接进入RO系统。再生之后，精制软化器(F3202)恢复其正常运行状态。

再生所用化学品为氯化钠（食盐）。需要以固态提供（片状或球状）。在盐箱(TK3201)的底部形成几乎完全饱和 (26%)的盐溶液，在再生过程中此溶液将被注入相应的软化器中。盐箱可以通过自动补水来溶解氯化钠。

(5)多介质过滤器的手动阀门及仪表

压力表(PI3102)和(PIS3103)可以显示系统运行时多介质过滤器的进出口压力,当进出口压力差值增加 10%时，这表示我们需要反洗过滤器。阀门(HV3107)只是用于在特定时刻过滤器内部水的排放。我们可以从阀门(SV3102)来采取水样以检测多介质过滤器后产水的浊度。 

(6)软化器软化操作

再生-反洗- 吸盐 

在软化器(F3201)需要再生时，软化器(F3202)单独运行。此时阀门(AV3202、AV3206)关闭，同时阀门(AV3210、AV3203)打开，在软化器(F3202)运行时对软化器(F3201)进行反冲洗，冲洗时间可在HMI自行设定（冲洗时间建议5-10分钟）。冲洗结束阀门(AV3210、AV3203)关闭，此时进入吸盐阶段，阀门(AV3213、AV3219、AV3201、AV3205)打开，调节阀门(HV3220、HV3221、HV3222、HV3223)使进盐水流量达到需求。树脂和盐水接触时间通常HMI自行设定（通常在45分钟左右）。

冲洗

吸盐结束后软化器(F3201)进入冲洗状态，阀门(AV3213、AV3201、AV3205)打开，此时软化器(F3201)进行慢洗，时间可在HMI自行设定（慢洗时间建议5-10分钟）。目的是冲刷管道及罐内残余的盐水，保护管道不受盐水的腐蚀。慢洗结束进入快洗阶段，阀门(AV3213、AV3201)关闭，阀门(AV3202、AV3205)打开，软化器(F3201)进行快洗，时间可在HMI自行设定（快洗时间建议20-30分钟），目的是冲洗软化器(F3201)内残余的盐水。

补水

冲洗结束，盐箱处于缺水状态，阀门(AV3213、AV3214)打开给盐箱补水。盐箱水位达到高液位后，液位开关(LSA3201)把信号传递给PLC，PLC出发指令关闭阀门(AV3213、AV3214)。每次再生结束后需在盐箱加入足量的盐，在下次再生前充分溶解，形成饱和食盐水。

(7)软化器的手动阀门

阀门(HV3216、HV3220、HV3221、HV3222、HV3223)在调试初期设定好后，在平时运行时无需调节。阀门(HV3214、HV3215)是在特定情况下使用，比如软化器再生时，罐内有残余压力导致吸盐流量过小时打开泄压用。阀门(HV3217、HV3218)只是用于在特定时刻过滤器内部水的排放。

(8)压力传感器(PT3201)和取样阀

压力传感器(PT3201)可以通过调节原水泵(PU3101)的频率来维持过滤水的压力。我们可以从阀门(SV3201)和(SV3202)来采取水样以检测软化器后产水的硬度。

注：软化器(F3202)需要再生时阀门的切换参考软化器(F3201)的再生过程。

(9)活性炭过滤器(F3302)

在运行过程中，原水通过气动阀门(AV3301)进入多介质过滤器而后从气动阀门(AV3105)排出。多介质过滤器的反洗周期时间到达时（反洗周期一般为24h，在HMI参数设定可以自行设置）,此时多介质进入反洗模式，气动阀门(AV3302和AV3303)将打开，当反洗时间到达（反洗时间一般为5min，在HMI参数设定可以自行设置）进入正洗模式。此时多介质进入正洗模式，气动阀门(AV3301和AV3104)将打开，当正洗时间到达（正洗时间一般为5min，在HMI参数设定可以自行设置），设备进入运行状态。

(10)活性炭过滤器的手动阀门及仪表

压力表(PI3104)和(PIS3105)可以显示系统运行时活性炭过滤器的进出口压力,当进出口压力差值增加 10%时，这表示我们需要反洗过滤器。阀门(HV3301)只是用于在特定时刻过滤器内部水的排放。我们可以从阀门(SV3301)来采取水样以检测活性炭过滤器后产水的余氯值。

(11)热交换器(HE3401)

原水泵出来的水通过阀门(HV3401) 后在热交换器(HE3401)加热到 25℃，随后被输送到多介质过滤器。将水温控制在 25℃左右可以使系统的产水量最大。

(12)多介质、活性炭过滤器巴氏灭菌

如过滤器需要进行巴氏灭菌，首先要关闭阀门(AV3405)。原水箱水位在水箱容积1/3时原水泵将启动，进水阀(AV3101)关闭，阀门(AV3102、AV3106、AV3207、AV3208、AV3301、AV3305和AV3404）开启。水在原水箱、石英砂、活性炭过滤器中循环。通过热交换器(HE3401)在循环过程中逐渐达到 85℃,此循环时间大约为 90到 120分钟。循环水的温度可通过温度变送器(TT3402)进行监控。换热器进口温度达到 80℃，温度变送器(TT3401)将把信号输出到 PLC计时。计时结束原水泵(PU3101)继续运行，同时关闭气动阀门(AV3402)。此时进入冷却排放状态，在冷却的过程中可以通过外部冷却水冷却，或者让系统自然循环冷却。热水冷却到 50℃以下后，阀门 (AV3304)才能打开排水。

(13)灭菌系统手动阀门和仪表

手动阀门(HV3103和HV3104)总是打开，我们可以通过这两个阀门来调节原水泵(PU3101)出口的流量及压力。工业蒸汽(3公斤)通过Y型过滤器(Y3４01)去除蒸汽中的杂质。PID控制阀 (CV3４01)可接受温度变送器(TT3４02)传来的信号，以调整工业蒸汽的流量。温度变送器 (TT3４01)对灭菌的温度进行监测。冷凝水通过阀门(ST3101)排放,阀门(HV3122)总是打开着。气动阀门(AV3４０２)在巴氏灭菌时必须打开的。

主机操作说明

(1)精密过滤器(F3４01)

从软化器(F3３01)流出的水进入保安过滤器(F3４01)，此过滤器用于去除可能会影响到RO元件的任何遗留粗颗粒。此过滤器中安装有高精度的 5 µm滤芯。

压力表(PI3４01)和压力表(PI3４02)可以显示出过滤器(F3４01)的进出口压力。当这两个压力表的压力差值达到一公斤，我们需要尽快更换过滤器滤芯。 从保安过滤器流出的水在到达一级RO高压泵(PU3４01)之前，将进口压力降低到一个设定值，从而保证 RO高压泵吸入侧的稳定条件。气动阀(AV3４0５)用来隔离（关闭）反渗透阶段。

保安过滤器出口侧的水压可通过压力表(PI3４02)测量，可与压力表(PI3４01)所指示的进口压力进行比较以检查过滤器元件的状况。取样阀(SV3４01)用于采集过滤器出口侧的水样。

(2)一级RO高压泵 (PU3302)

进入一级RO装置之前水的压力和流量可通过流量计(FI3４01) 和压力表(PI3４0３)测量。此高压泵由变频器(VSD3４01)控制，可以根据高压泵出口压力或者RO出口流量调节变频器。一级RO产水流量可通过流量计(FＥ3４03)测量。一级RO浓水流量可通过流量计(FI3４02)测量。通过立式、多级、速度可控离心泵(PU3302)将水以高压形式泵入一级RO装置。

(RO3４01、RO3301B)的每个膜壳中含有XXX个 RO组件，各个组件的类型和型号均相同。RO装置采用XXX段式设计。

阀门(HV3４06)在系统运行状态时总是打开，我们可以通过这个阀门来调节高压泵出口的流量及压力。我们可以从阀门(SV3４02Ａ、SV3４02B、SV3４02Ｃ、SV3４02D、SV3４02E、SV3403)来采取水样以检测每个压力容器或者总产水的水质。

(3)高压泵的压力(PE3403、PE3404)

压力表(PI3306)、压力变送器(PT3305)可以实时反映高压泵的出口压力。

(4)一级反渗透装置

系统中的所有安装管道均采用不锈钢材质。反渗透装置用于去除软化水中的离子，根据反渗透的原理运行。经过过滤的水通过变频调节泵(PU3401)以高压形式进入膜组件（压力容器 RO3401A、RO3401B、RO3401C、RO3401D、RO3401E）。一部分水通过 RO膜元件的同时把水中的溶解性固体等杂质留在了浓水测。通过 RO膜元件的水称之为淡水(渗透水)。在正常运行情况下，反渗透装置中的膜可因矿物质垢、生物物质、胶体颗粒和不溶性有机物而淤塞。运行过程中膜表面会积聚污垢，直至导致正常渗透水产量、正常盐去除量降低，或二者均降低。

达到如下所述任意参数条件时，应对膜组件进行清洗：正常渗透水流量降低 10-15％，正常盐通过率上升 5－10％；正常压力降（进水压力减去浓水压力）上升了 10－15％。

通过浓水调节阀(HV3409)可对水转化系数 WCF进行调节。一部分浓水被排放到一级RO泵之前。渗透水的相对产量（对应于 WCF）正常情况下应为约进入系统的原水 70％。反渗透装置出水中的电导率仪(CT3402)用来监控渗透水的质量。当产水电导率高于设定值时，阀门(AV3410)打开，阀门(AV3411)关闭，一级RO不合格产水排放。产水合格时阀门(AV3411)打开，阀门(AV3410)关闭，此时应注意阀门打开和关闭的先后顺序，一级RO正常产水。电导率仪(CT3301)用来监测原水电导率，当原水电导超过设定值时，系统会报警。

阀门(AV3407)在系统刚开机时打开，设定冲洗时间约2分钟，目的冲洗RO膜浓水侧，使管道和压力容器中充满水。此时系统只启动原水泵，在高压泵启动时阀门(AV3407)关闭。

(5)压力传感器(PE3403)

高压泵(PU3401)进水压力通过压力变送器(PE3403)进行监控，如果进水压力过低，则不能满足后续系统的运行要求,所以这里会设置报警。如果压力值低于设定的下限，便会发出报警而后关闭系统。

(6)二级RO高压泵 (PU3303) 

进入二级RO装置之前水的压力和流量可通过流量计(FE3403) 和压力表(PE3407)测量。此高压泵由变频器(VSD3302)控制。根据系统设计二级RO产水量应保持在约XXXm3/hr。二级RO产水流量可通过流量计(FIT3102)测量。为了保证产水量，二级RO高压泵(PU3303)可以和二级RO出水流量计(FE3404)或者二级RO高压泵(PU3303)出口压力变送器(PE3408)连锁控制，压力变送器(PE3407)用于监测二级RO高压泵进口压力，压力不满足要求时，系统会发出停机报警。通过立式、多级、速度可控离心泵(PU3402)将水以高压形式泵入二级RO装置。

(RO3302)的每个膜壳中含有XXX个 RO组件，各个组件的类型和型号均相同。

阀门(HV3412)在系统运行状态时总是打开，我们可以通过这个阀门来调节二级高压泵出口的流量及压力。我们可以从阀门(SV3404)来采取水样以检测产水的水质。

(7)二级反渗透装置

二级反渗透装置用于进一步去除一级淡水中的离子，根据反渗透的原理运行。经过一级RO过滤的水通过变频调节泵(PU3402)以高压形式进入膜组件（压力容器 RO3302）。一部分水通过 RO膜元件的同时把水中的溶解性固体等杂质留在了浓水测。在通过阀门(HV3413) 流入一级高压泵(PU3402)之前。可对水转化系数 WCF进行调节。二级反渗透装置出水的电导率仪(CT3403)用来监控渗透水的质量。如果电导率超过预先设定值，电气柜上会显示报警，同时阀门(AV3315)打开，阀门(AV3316)关闭，系统进入冲洗程序并关闭。

(8)压力传感器(PT3314) 

二级RO出水的压力通过压力传感器(PE3411)进行监控。如果二级RO出水压力过高，EDI的模块会受到损害。如果二级RO的出水压力过低，则不能满足后续系统的运行要求,所以这里会设置报警。如果压力高于设定的上限或低于设定的下限，便会发出报警而后关闭系统。

(9)连续电除盐模块 

来自二级反渗透装置的渗透水进入电去离子模块(EDI3401)。从 EDI模块中出来的淡水通过阀门(AV3420、AV3423)经过两条管线进入纯水罐。两条管线中的水流方向相同。如果淡水的电导率超过设定值。电气柜上会显示报警，系统进入冲洗程序并关闭。

EDI模块可生成少量的氢离子和氢氧根离子，用于模块中的离子交换树脂的再生。EDI模块中生成的高 PH值和低 PH值可在运行过程中将微生物滋生情况控制在非常低的水平。

淡水的电导率和温度可通过电导率仪(CE3404)持续进行监控。如果淡水的电导率低于设定值，阀门(AV3420、AV3423)打开，淡水流入纯水罐。如果电导率高于设定值，阀门 (AV3422)打开而阀门(AV3420、AV3423)关闭。 淡水的流量可以通过流量计(FE3406)测量,浓水的流量通过流量计(FIS3405)测量，流量计(FIS3405)带有低限位开关，浓水通过流量低于设定值时，便会发出报警而后关闭EDI系统的供电。

当纯水箱满液位后，纯水箱中的液位变送器会向控制柜发出信号。阀门(AV3420、AV3423)将关闭，阀门(AV3421)打开，系统以循环模式运行。此时系统循环运行的效率约为正常运行时的70-80%。

(10)系统的手动阀门及压力表

手动阀门(HV3416、HV3417)位于EDI模块进出口，这些阀门可以调节EDI系统的运行压力及流量，这些阀门总是打开并且我们可以在系统测试的时候调节这些阀门。并且阀门 (HV3418)可以调节 EDI浓水流量计(FIS3405)和压力(PI 3412)。阀门(HV3419)可以调节EDI淡水流量计(FE3406)和压力(PI 3413)。

(11)运行模式

可在 HMI上选择各种运行模式（有关各程序步骤请参见程序流程图）。

循环冲洗：当系统以间歇模式运行时，会有一段时间系统不生成纯水。如果管道中的水保持静止则会增加微生物滋生的危险。为了尽量降低此危险，系统将在纯水罐满之后自动转换到循环模式。阀门(AV3420、AV3322、AV3323)关闭，而后水通过阀门(AV3421)进行循环。如果在循环过程中，通过电导仪(CE3404)监控的电导率上升到设定值以上（可通过 HMI设定）， 则自动将水从阀门(AV3422)排放。当纯水罐中的液位降低之后，系统返回正常运行模式。 

采用间歇式冲洗模式取代循环冲洗模式，系统可设定为在一定时间间隔进行冲洗。在此模式中，系统在经过一段可调节设定的闲置期后自动启动并通过阀门(AV3414)自冲洗 15分钟，并将冲洗水排放入排水系统。而后系统返回到待机模式。

冲洗：反渗透压力容器（RO3301-RO3301B）的浓水侧，矿物盐会在此沉积。因为当系统突然关闭时软化水将停留在压力容器中，所以其中的任何颗粒都会沉淀到膜上，同时溶解盐将会从软化水中结晶出来。这将会给系统性能带来负面影响甚至损坏膜。为了避免此类事情的发生，系统具有冲洗功能，可在反渗透装置开关时自动冲洗膜的浓水侧。

如出现“RO淡水电导率太高”等报警或在“间歇漂洗模式”下运行时在经过预先设定的闲置期后，系统也会启动冲洗程序。将通过阀门(AV3414)对反渗透装置进行冲洗。最后通过阀门(AV3415) 将系统压力释放。

质量：为了保证水中的良好微生物质量，即使储罐液位满之后整个系统也保持活动。在此阶段系统通过连续循环，以保证可对纯化水制备系统和储罐之间的管道可以持续冲洗。

(12)氢氧化钠加药装置

加氢氧化钠的目的是为了在高 PH的条件下，通过将二氧化碳（CO2）转化成重碳酸盐（HCO3-）的形式将其清除。此紧凑型泵安装在加药箱上。氢氧化钠通过加药泵(PU3403)注入。氢氧化钠加药装置还包括带有抽吸组件的微处理器控制电磁泵(PU3403)和与之连锁的液位开关(LSA3401)以及氢氧化钠加药箱(TK3302)，加药程序通过安装在控制面板上的 pH变送器(PHT3301)控制。加药率可通过外部 信号调节，目标 pH值为7.8-8.2。安装在控制面板上的 pH变送器可以对加药程序进行持续控制。

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