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1、·建筑给排水·上海光源工程去离子水处理系统设计汤福南徐凤鲁宏深(上海建筑设计研究院有限公司,上海200041)摘要上海光源工程是迄今为止国内最大的大科学工程。介绍了该工程工艺装置用去离子水处理系统的设计,针对该工程特殊的工艺要求,提出了去离子水处理系统设计的思路及方法。关键词去离子水EDI上海光源工程上海光源工程是迄今为止国内最大的大科学工程,投入运行后,将是当今世界上最先进的第三代同步辐射光源之一;将成为21世纪我国乃至世界的多学科前沿研究中心和高新技术的开发应用研究基地,为我国的知识和技术创新提供实验
2、平台。工程总体概况及功能见文献[1,2]。1光源工程工艺装置对冷却水系统的要求1.1工艺装置对冷却水系统的要求在工艺装置的运行过程中,各种工艺设备所消耗的电能大多转化为热能,而其中大部分的热能需用冷却水加以消能。同时,有的工艺设备必须在严格的温度条件下才能正常工作,这样就需要调节、控制冷却水的温度,以达到其温度精度的要求。工艺冷却水系统分为一次冷却水系统及二次冷却水系统,一次冷却水原理见文献[3]。一次冷却水系统直接冷却工艺装置各用水设备,在有的用水设备中一次冷却水管路同时也是通电电路(某些磁铁线圈即是内
3、径通一次冷却水的通电线圈),为了防止由于水路对地短路而造成电流泄漏,满足用水设备的电气绝缘要求,同时也为了杜绝水路中产生结垢或水路堵塞的现象,必须以去离子水作为一次冷却水系统的冷媒。去离子水能防止水携带电负荷,能够满足用水设备的电气绝缘要求,也能保证较低的腐蚀率以防止腐蚀及结垢等,同时去离子水的电导率低而不容易泄漏电流,从而使水温保持相对的恒定(如果泄漏较大的电流,会容易致使水发热升温)。1.2冷却水系统工艺流程的选择和组成按工艺要求,去离子水处理系统的出水水质指标如下:电阻率≥14(MΩ·cm)(25℃
4、),悬浮物≤1mg/L,有机物≤1mg/L,颗粒度≤5μm,细菌个数≤10个/mL。一次冷却水系统由于去离子的纯水在运行过程中电阻率会逐渐降低,故在系统回路上设置旁流离子交换柱(该离子交换柱为抛光混床,设计水量为系统循环水量的3%)以维持一定的水质(按工艺要求,该离子交换柱的出水电阻率为1MΩ·cm,25℃),以满足用水设备在不间断运行时的电气绝缘要求,同时也保证了较低的腐蚀率及防止结垢。按工艺要求,一次冷却水在运行时的水质指标如下:电阻率≥0.5MΩ·cm(25℃),悬浮物≤1mg/L,有机物≤1mg/
5、L,颗粒度≤5μm,细菌个数≤10个/mL。一次冷却水系统均是闭式循环系统,平时运行需补充少量的去离子水,同时考虑系统初次补水的要求,因此设置了专用的去离子水处理机房。机房设有储存去离子水的水箱和全不锈钢的压力给水装置,为各个一次冷却水系统的高位开式膨胀水箱补水,同时也供各个一次冷却水系统直接补水用。2去离子水处理系统的设计2.1处理水量的确定一次冷却水系统均是闭式循环系统,平时运行只需补充少量的去离子水以补充可能的管道泄漏及设备的损耗,纯水站处理水量的确定主要是考虑整个系统在运行初期及每年两次工艺装置检
6、修后再运行的初次充水的要求。因此只要确定初次充水的时间,并复核工艺装置运行时的渗漏损失水量,即可计算出纯水站的处理水量。经过综合考虑纯水站的投资规模、工艺装置初次运行至运行稳定所需的时间,设计中采用的给水排水Vol135No15200973初次充水时间为48h,经过计算,确定纯水站的处理水量为6m3/h。2.2水处理工艺流程的确定目前纯水站工艺流程大多采用EDI(Electro2deionization)工艺或传统的离子交换柱工艺。综合比较了EDI工艺和离子交换柱工艺的优缺点,本工程采用了EDI工艺,原水
7、为城市自来水,工艺流程见图1。渗透装置、化学清洗装置、反渗透冲洗泵等。经过预处理后的水需要经过RO保安过滤器进一步过滤,避免残留的固体颗粒及细菌对反渗透系统可能造成的污堵,并避免较大颗粒在高压泵的加速下导致膜表面的破损。预处理进水被加压后通过反渗透膜去除水中的杂质和溶解固体。反渗透系统主要技术参数见表2。表2反渗透系统主要技术参数21313EDI系统反渗透产水经过EDI处理,可将水中剩余的微量阴阳离子、CO2和SiO2进一步去除,保证出水电阻率>14MΩ·cm(25℃)。紫外线杀菌用于进一步去除水中的细菌
8、、病毒、藻类物质及其他残余有机物。EDI系统主要技术参数见表3。表3EDI系统主要技术参数图1纯水站工艺流程示意213各处理系统设计参数水处理系统分为预处理系统、反渗透系统和EDI系统。产水量为6m3/h,可提供电阻率≥14MΩ·cm(25℃)的纯水。21311预处理系统预处理系统主要目的是去除水中的沉淀物、悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的固体颗粒杂质。预处理设施主要包括:原水池、原水泵、超滤装置、超滤反
