超纯水处理设备方案

18MΩ超纯水系统设计方案

 

广东东莞粤翔水处理设备有限公司

 目  录

 

 

一、技术方案

1、设计背景  …………………………………………………………4

2、设计基础 …………………………………………………………4

3、工艺流程图 ………………………………………………………5

4、设备清单及报价 …………………………………………………5-11

5、工艺流程说明 ……………………………………………………11-16

6、安装、调试、售后服务内容 ……………………………………17

 

一．设计背景

随着科技不断进步，高精尖材料不断被研发出来，使得各种新材料的生产工艺要求不断提高，在冶金、化工、电子行业的高新材料生产中，对生产环境的要求越来越高，空气、水是生产流程和生产工艺中必不可少的环境因素，特别是在纳米材料不断涌现，生产工艺中要求的清洗过程显得十分重要，一个微小的离子级的杂质颗粒都会影响到产品的质量，因此在很多应用中都需要将水的纯度提高再提高。

1997年，工业和信息化部信息产业部出台了《中国电子行业超纯水标准》(GB/T11446.1-1997 )，对水的纯度进行规范。

纯水

是指既将水中易去除的强电介质去除，又将水中难以除去的硅酸及二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。纯水的含盐量在1.0mg/L以下,电导率小于50μs/cm。

高纯水

高纯水是指将水中的导电介质几乎全部去除，又将水中不离解的胶体物质、气体和有机物均去除至很低程度的水。高纯水的含盐量在0. 3mg/L以下,电导率小于0. 2μs/cm。

超纯水

既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。电阻率大于18MΩ*cm，或接近18.3MΩ*cm极限值。

纯度极高的水，即水中除了H2O外，几乎不存在任何其他物质，能够导电的介质只剩下氢根和氢氧根，其他物质都已经去除，在25度的常温下，电阻率大于18MΩ*cm，或接近18.3MΩ*cm极限值，因此，电阻率高于18MΩ的纯水被称为超纯水。

超纯水在越来越多的行业中，高新材料的生产都需要超纯水进行清洗，在光学材料、半导体材料、光伏材料、纳米材料、航空航天材料的生产过程中都需要用到超纯水，集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化用的水汽源等。此外，其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路、真空管等的制作也都要使用超纯水。

工艺流程：

　　1.预处理----复床----混床---抛光树脂

　　2.预处理----反渗透---混床---抛光树脂

3.预处理----反渗透----CEDI膜块----抛光树脂

 

二．系统目标和任务

        既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。电阻率大于18MΩ*cm，或接近18.3MΩ*cm极限值。

三．设计基础

1  设计依据

1．业主提供的水量、水质、用地等原始设计资料及水样小试结果；

2.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

3.《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）

4．《水处理设备制造技术条件》JB/T2932-99

5．《反渗透水处理设备》CJ/T119-2000

6.《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）

7.《中国电子行业超纯水标准》(GB/T11446.1-1997 )

8．国家及地方颁发的其它相关设计规范

 

2  设计参数

2.1原水水质:当地市政自来水

2.2产水用途:  EDI超纯水

2.3系统出水:  取水点20T/H，反渗透出水6T/H，设备终端出水10T/H

2.4终端出水水质:电阻率≥18Ωm

3  设计基础及对界的要求

3.1进水流量：设备进水≥22m³/h，反渗透运行用水≥9m³/h

3.2供电: 电源条件380V/4ph/50Hz

3.3总电力容量约：90KW

3.4设计界限：原水箱进口到0.1u精密过滤器出口1.5米处

3.5现场要求：进水口DN65，排水口DN65，有排水沟

 

四．设计方案

1．工艺流程示意图

原水箱→增压泵→PH调节系统→全自动砂缸过滤器→全自动碳缸过滤器→

             保安过滤器→UV杀菌器→全自动软水器→高压泵→反渗透主机→RO水箱→EDI增压泵

→EDI主机→超纯水箱→TOC降解仪→混床增压泵→混床→UV杀菌器→0.22μ精密过

滤器→0.1μ精密过滤器→用水点

 

2、工艺流程说明

原水箱
 原水箱用于贮存进入本系统的原水，其目的是为了调节进水压力和流量的变化，防止进水波动影响到系统运行，原水箱内设有高低液位控制器，当水位达到高液位时，则停止进水，当液位低于低液位时，原水泵将停止运行。设置1个10m3的PE水箱。

原水泵

为了保证系统供水的流量和压力恒定而设置,原水泵设有压力保护装置，当进水压力低于设定值时，原水泵停止工作，防止原水泵烧坏。本系统配置2台原水增压泵，选用丹麦格兰富不锈钢水泵。

PH调节系统
pH调节系统由一台计量泵、一个加药箱、一台PH在线检测仪组成，采用全自动方式控制，PH在线检测仪设定PH值范围，在PH在设定范围内，计量泵不启动，当检测的PH值超出上限或下限，计量泵启动加酸或加碱。

全自动砂缸过滤器

砂缸过滤器内装优质石英砂，主要用于去除水中的悬浮物、泥砂及颗粒性杂质。砂缸过滤器运行一段时间后需要冲洗，冲洗周期一般为3个工作日，具体将根据进水浊度而定。过滤器为立式结构，选用玻璃钢材质，罐体品牌为美国唯赛勃。控制部分采用全自动控制系统.

全自动碳缸过滤器

碳缸过滤器内装粒状椰壳净水型活性炭，主要去除水中的大分子有机物、胶体、异味、余氯等杂质，降低COD含量。碳缸过滤器冲洗周期一般为1周，活性碳过滤器的反洗、正洗过程，可将活性碳滤层的杂质冲洗出来，同时使滤层松动，提高流量及吸附效果。活性碳更换周期约为12～18个月。过滤器为立式结构，罐体品牌为美国唯赛勃。控制部分采用全自动控制系统.

保安过滤器

该设备为内安装有5μm PP滤芯的过滤器，主要是对反渗透系统进水进行过滤，目的是减低或消除前处理设备漏出的滤料碎粒，对RO膜组件起保护作用，确保最终进入反渗透系统的水符合要求。保安过滤器材质为不锈钢304，经久耐用。

UV杀菌器
为了防止水中的细菌和其它微生物进入到后续系统中影响出水水质.

全自动软化器

除去水中硬度离子的过程称为软化，为防止Ca2+、Mg2+在反渗透膜浓水侧的表面上结垢，延长RO膜的使用寿命。交换剂为阳离子交换树脂，经过钠离子软化后，水中的Ca2+、Mg2+为钠离子所取代，水中的阴离子成分并无变化，碱度不变，只是由原来的暂时硬度变为负硬，由于钠的当量（23）高于钙（20）、镁（21）水中的矿物盐的总量略有升高。

交换剂使用一段时间后，出水的硬度泄漏量会逐渐增加，达到一定值时交换剂失效。为了恢复交换剂的交换能力，可用再生液对其进行再生，常用的再生液为NaCl溶液。本系统采用进口自动多路控制阀，同时此多路阀具备手动控制装置。

高压泵

配置一台高压泵,为了保证反渗透系统供水的流量和压力恒定,高压泵设有高低压力保护装置，选用丹麦格兰富不锈钢水泵。

RO装置

RO【Reverse Osmosis】反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1纳米=10^-9米），在一定的压力下，H₂O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓水严格区分开来。

反渗膜的工作原理图如下：

将纯水与含有溶质的溶液用一种只能通过水的半透膜隔开，此时，纯水侧的水就自发的透过半透膜，进入溶液一侧，溶液侧的水面升高，这种现象就是渗透。当液面升高至一定高度时，膜两侧压力达到平衡，溶液侧的液面不再升高，这时，膜两侧有一个压力差，称为渗透压。如果给溶液侧加上一个大于渗透压的压力，溶液中的水分子就会被挤压到纯水一侧，这个过程正好与渗透相反，我们称之为反渗透。我们可以从反渗透的过程看到，由于压力的作用，溶液中的水分子进入纯水中，纯水量增加，而溶液本身被浓缩。

反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成。高压泵对源水加压，除水分子可以透过RO膜外，水中的其它物质（矿物质、有机物、微生物等）几乎都被拒于膜外，无法透过RO膜而被高压浓水冲走。

本装置性能特点：

·主要零部件均采用名优产品，性能可靠。

·系统无易损部件，无需大量维修，运行长期有效。

·前置预处理保护系统，保护高压泵及RO膜不受颗粒或其他硬物损坏；同时低压开关同液位开关保护高压泵，不会因压力过低而损坏。若自来水供水中断或欠压，系统自动停机。

·先进的膜保护系统，在设备开机时，该装置自动发出物理冲洗膜的动作，借助高压泵产生的高水压将膜表面污染物冲洗干净，降低污染速度，延长膜寿命。

·聚酰胺复合膜元件（BW-8040）膜脱盐率高，保证了系统的运行的高效率。

·产品水、浓缩水各设有流量计以监视并调节运行出水量及系统水利用率，通过合理工艺设计，水利用率高。

·RO产水电导率仪监测水质。

·进水及排水压力表，监测RO膜压差，提示清洗时间，并设计备有膜化学清洗剂的出入口。

RO水箱

设置了一个PE水箱，容量为10m3。箱内设置进口液位控制器，缺水则自动补充，满水则水箱前工序停机。

EDI增压泵

设置一台增压泵，选用丹麦格兰富不锈钢水泵，目的是为了保证EDI供水流量和压力的恒定，EDI增压泵设有压力保护装置。当进水压力低于设定值时，增压泵停止工作，防止增压泵烧坏。

EDI系统简介

    EDI（Electrodeionization）是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。EDI的功能与传统的混床相似，一般都用于反渗透系统后去除水中微量的离子，但EDI系统不需停机再生，其利用电解水产生的H+、OH-进行再生，因此也不需使用酸碱进行再生，也无酸碱废水排放的问题。经EDI系统处理后，水质可达15MΩ以上。

    EDI系统与传统的混床相比，有其显著的优势：

• 结构紧凑，占地面积小；
• 只需利用电源开关控制即可，操作简便；
• 可连续运行，不需停机再生；
• 无需使用酸碱再生，无酸碱废水排放，符合环保要求；
• 配管简易，大幅整体设置及维护成本。

系统选用美国IONPURE公司的EDI模块，与其他品牌产品相比其优势在于：

• 无需注入盐水循环，完全不需使用化学物质；
• 浓水直接回流至反渗透前继续使用，无需专设浓水循环泵；
• 配管极为简易，仅有3支配管；
• 只需利用电源开关控制即可，无需使用PLC来控制；
• 独立模块电源控制，单一模块需维护或故障时不影响其他模块组运行。

 

 

EDI原理                                       EDI模块

超纯水箱

设置了一个全密封玻璃钢水箱，容量为10m3。箱内设置高效过滤器和高低液位控制器，缺水则自动补充，满水则超纯水箱前工序停机。

TOC降解仪

TOC是指水中的总有机碳，有机物质会影响水质的纯度，TOC降解仪是利用采用UV-185nm低压高能紫外技术，并结合UV-254nm紫外线杀菌器，通过高剂量的UV-185紫外关催化，在水中产生.OH翔基自由基，对水中的有机物进行氧化降解，以达到水中TOC的含量，且该设备采用美国进口的紫外线灯管和镇流器，灯管的有效使用寿命为10000小时，腔体的标准材质为316L不锈钢，采用内外镜面抛光设计，设备配有光报警系统和时间计数器。

混床增压泵

配置2台格兰富不锈钢水泵，为了混床供水的流量和压力恒定而设置,混床增压泵设有压力保护装置。

核能级混床

在同一个交换器中,将阴阳离子交换树脂按照一定的体积比例进行填装,在均匀混合状态下,进行阴阳离子交换,从而除去水中的盐分.混床的阴阳离子交换树脂在交换过程中,由于是处于均匀混合状态,交错排列,互相接触,可以看作是由许许多多的阴阳离子交换树脂而组成的多级式复床,因为均匀混合,所以阴阳离子的交换反应几乎是同时进行的,所产生的H+ 和OH- 随即合成H2O,交换反应进行得很彻底,出水水质好. 核能级混床树脂经过特别的处理，再生转型已接近极限化，故具有极高的再生效率和极低的杂质含量，并具有很强的交换能力和很高的机械强度。

紫外线杀菌器

为了防止水中的细菌和其它微生物进入到后续系统中影响出水水质，在纯水的供水管道上设置一套紫外线杀菌器。

0.22μm精滤器

防止管道中的细小颗粒及细菌残体进入到后续系统中，我们在系统供水管道上设置一套0.22μ的精密过滤器，防止杂质流入用水点。

0.1μm精滤器

防止管道中的细小颗粒及细菌残体进入到后续系统中，我们在系统终端供水管道上设置一套0.1μ的精密过滤器，对水质进行最后的把关。

 

五．售后服务

5.1设计工作

由本公司负责系统的设计工作。

5.2调试工作

现场安装工作结束后由本公司全面负责设备的调试工作。

5.3培训工作

现场培训：本公司在现场进行设备调试的同时，结合现场调试实际情况对操作工作进行现场培训。

5.4本公司服务承诺：

5.4.1本系统工程为交钥匙工程，整个工程所有设备及器材均由我司提供。

5.4.2本公司负责派专业工程师和技术工人到现场进行系统设备安装和调试工作，并在安装调试全过程中，对买方的操作人员进行全面的跟班技术培训，详细讲解系统设备的技术图纸资料，操作手册等，培训结束可达到全面掌握全套系统的工艺流程，设备工作原理，操作规程，并能独立的进行操作与维护全套系统，进行一般的故障排除和维修。

5.4.3本公司提供的系统设备自全套系统验收合格之日起一年内实行免费质量保证，若设备一年内本身出现故障，免费修复。一年后实行收取成本费维修服务，长期执行。

 

 

公司简介

广东东莞粤翔水处理设备有限公司 是一家专业从事水处理系统的开发、设计、制造、安装及技术服务的高新企业。公司秉承“以人为本，科技创新，崇尚信誉，追求卓越”的经营理念，以中国环境科学院为技术支持，拥有机械、化工、工艺、电器、自动化仪表等方面的高、中级工程师二十余人，并拥有一支由多位技师组成的经验丰富的安装队伍。

广东东莞粤翔水处理设备有限公司是设计生产工业与民用水处理设备的大型生产厂家,是广东省十大水处理设备公司之一，多年来，公司已先后完成近三百个水处理工程项目。并荣获了“客户满意优质产品”“质量、服务、诚信示范企业”的荣誉称号。

主要经营范围：纯水处理，中水回用，废水处理回用，雨水收集利用设备，反渗透纯净水，医药生产用水系统，饮用纯净水系统，化工厂锅炉补给水系统，实验室超纯水系统、电子行业高纯水系统，锅炉软水设备，电子生产纯净水、光学生产纯净水，海水淡化、锅炉补给水、半导体工业超纯水、集成电路清洗用水、中央空调循环水、生活废水处理回收、电镀废水处理、镍回收处理等。可以为多种行业设计水处理设备：电力工业：电子工业、配方用水食品工业、生产用水、饮料工业、制药行业、化学工业、等生产生活用水。

超纯水设备系统案例：

1、新纶科技下属北京工厂

2、新纶科技下属大连工厂

3、新纶科技下属合肥工厂

4、新纶科技下属成都工厂

5、新纶科技下属西安工厂

6、新纶科技下属厦门工厂

7、新纶科技下属苏州工厂

8、广州晶科电子有限公司

9、深圳科拓新能源材料有限公司

10、湛江市聚鑫新能源有限公司

可就近参观考察。

 

 

 

供 应 商：东莞市粤翔水处理设备有限公司

电    话：0769-83266758/83525876

地    址：广东省东莞市东城区牛山老围村工业园

邮    箱：yuexiang56208@126.com

联 系 人：刘先生13922100899

设计日期：2011 年 12月20日

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

超纯水

纯度极高的水，即水中除了H2O外，几乎不存在任何其他物质，能够导电的介质只剩下氢根和氢氧根，其他物质都已经去除，在25度的常温下，接近电阻率的极限值18.3MΩ，因此，电阻率高于18MΩ的纯水被称为超纯水，超纯水在越来越多的行业中，高新材料的生产都需要超纯水进行清洗，在光学材料、半导体材料、光伏材料、纳米材料、航空航天材料的生产过程中都需要用到超纯水，集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化用的水汽源等。此外，其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路、真空管等的制作也都要使用超纯水。

超纯水：既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。电阻率大于18MΩ*cm，或接近18.3MΩ*cm极限值。

　　超纯水,是一般工艺很难达到的程度，采用预处理、反渗透技术、超纯化处理以及后级处理四大步骤，多级过滤、高性能离子交换单元、超滤过滤器、紫外灯、除TOC装置等多种处理方法，电阻率方可达18.25MΩ*cm

　　超纯水是美国科技界为了研制超纯材料(半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等)应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水，这种水中除了水分子(H20)外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，一般不可直接饮用，对身体有害，会析出人体中很多离子。

　　超纯水，目前的主要工艺流程

　　1.预处理----复床----混床---抛光树脂

　　2.预处理----反渗透---混床---抛光树脂

　　3.预处理----反渗透----CEDI膜块----抛光树脂

　　中国国家实验室分析用水标准（GB6682-92）《分析实验室用水规格和实验方法》：

　　指标名称一级水二级水三级水

　　1级水>10MΩ；2级水>1MΩ；3级水>0.2MΩ

　　PH值范围（25℃）- - - - 5.0-7.5

　　比电阻MΩ.cm@25℃> 10 1 0.2

　　电导率（25℃）us/cm≤ 0.1 1 5

　　可氧化物[以O计]mg/L -- 0.08 0.40

　　吸光度（254nm,1cm光程）≤ 0.001 0.01 --

　　二氧化硅（mg/L）0.02 0.05 --

　　蒸发残渣（mg/L）-- 1.0 2.0

　　纯水，高纯水，超纯水的区别

纯水

　　纯水是指既将水中易去除的强电介质去除，又将水中难以除去的硅

  

OKP超纯水

酸及二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。纯水的含盐量在1.0mg/L以下,电导率小于50μs/cm。

高纯水

　　高纯水是指将水中的导电介质几乎全部去除，又将水中不离解的胶体物质、气体和有机物均去除至很低程度的水。高纯水的含盐量在0. 3mg/L以下,电导率小于0. 2μs/cm。

超纯水

　　超纯水是指将水中的导电介质几乎全部去除，又将水中不离解的胶体物质、气体和有机物均去除至很低程度的水。

　　纯度极高的水。集成电路工业中用于半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模版的制备和硅片氧化用的水汽源等。此外，其他固态电子器件、厚膜和薄膜电路、印刷电路、真空管等的制作也都要使用超纯水。超纯水是指下列杂质含量极低的水：①无机电离杂质,如Ca、Mg、Na、K、Fe、Fe、Mn、Al、HCO婣、CO婣、SO嬄、Cl、NO娱、NO婣、SiO婣、PO等；②有机物,如烷基苯磺酸、油、有机铁、有机铝以及其他碳氢化合物等；③颗粒,如尘埃、氧化铁、铝、胶体硅等；④微生物,如细菌、浮游生物和藻类等;⑤溶解气体, 如N2、O2、CO2、H2S等。超纯水中电离杂质的含量用水的电阻率数值来衡量。理论上,纯水中只有H离子和OH离子参加导电。在25℃时超纯水的电阻率为18.3(兆欧·厘米)，一般约为15～18（兆欧·厘米）。

　　超纯水中有机物含量由测定有机物碳含量而定，电子工业超纯水中规定含量为50～200微克/升,并要求直径大于1微米的颗粒性物质每1毫升内含量为1～2个，微生物每1毫升为0～10个。现代采用预处理、电渗析、紫外线杀菌、反渗透、离子交换、超滤和各种膜过滤技术等，使超纯水的电阻率在25℃时达到18(兆欧·厘米)。

　　依各种原水水质和用户要求的不同，超纯水的制备工艺大体可分为预

  

超纯水

处理、脱盐和精处理三步。

　　预处理包括砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤、脱气等。过滤可除去1～20微米大小的颗粒，软化和调节pH可防止反渗透膜结垢，加氯是杀菌。活性碳过滤是除去有机物和自由氯，脱气是清除溶于水中的CO2等。

　　脱盐包括电渗析、反渗透、离子交换。电渗析的原理是在外加直流电场作用下利用阳离子和阴离子交换膜对离子选择性透过，脱盐率可达95%以上。反渗透是渗透现象的逆过程,在浓溶液上加压力,使溶剂从浓溶液一侧通过半透膜向稀溶液一侧反向渗透，脱盐可达98%，并能除去99%的细菌颗粒和溶解在水中的有机物。离子交换的原理是当水通过阳离子交换树脂时，水中的阳离子被阳离子交换树脂吸附，树脂上可交换的阳离子如H离子被置换到水中，并和水中的阴离子结合成相应的无机酸，如

  

超纯水

这种含有无机酸的水，当下一步通过阴离子交换树脂层时，水中的阴离子被阴离子交换树脂吸附。树脂上可交换的阴离子如OH离子被置换到水中,并与水中的H离子结合成水，即

  

超纯水

精处理包括紫外线杀菌、终端膜过滤和超滤。紫外线杀菌是因生物体的核酸吸收紫外线光的能量而改变核酸自身结构,破坏核酸功能而使细菌死亡。杀菌最强的光谱波长为2600埃。各种膜过滤能除掉直径大于0.2微米的颗粒，但对于清除有机物则不如反渗透和超滤有效。超滤是把各种选择性的分子分离。在超滤过程中，水在压力下流过一个卷式或中空纤维膜棒。膜孔径在10～200埃范围内,薄膜厚度为0.1～0.5微米,附在一个中孔的纤维棒内壁上，超滤能除去细菌和0.05微米的粒子。