【正文】 業(yè)裝置的運(yùn)行實(shí)踐表明，納濾膜可用于脫除河水及地下水中含有的三鹵甲烷中間體THM（加氯消毒時(shí)的副產(chǎn)物為致癌物質(zhì)）、低分子有機(jī)物、農(nóng)藥、異味物質(zhì)、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質(zhì)。日本也曾于1991～1996年組織國家攻關(guān)項(xiàng)目“MAC 21”(Membrane Aqua Century 21)開發(fā)膜法水凈化系統(tǒng)。納濾膜由于本身的性能特點(diǎn)，故十分適用于此用途的應(yīng)用。目前的深度處理方法主要有活性炭吸附、臭氧處理和膜分離。(2) 飲用水中有害物質(zhì)的脫除傳統(tǒng)的飲用水處理主要通過絮凝、沉降、砂濾和加氯消毒來去除水中的懸濁物和細(xì)菌，而對(duì)各種溶解性化學(xué)物質(zhì)的脫除作用很低。在美國目前已有超過40萬噸/日規(guī)模的納濾膜裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)，大型裝置多數(shù)分布在佛羅里達(dá)半島，(1989年)(1992年)，這兩套裝置均為Hydranautics公司承建，使用聚乙烯醇材質(zhì)的PVD1膜。鑒于國內(nèi)許多科研及使用單位對(duì)納濾膜不如反滲透膜那樣熟悉，現(xiàn)將國外主要的納濾膜及其性能列于表3和表4，以供參考。這是它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數(shù)百的膜也可脫除無機(jī)鹽的重要原因。其準(zhǔn)確定義到目前為止，學(xué)術(shù)界還沒有一個(gè)統(tǒng)一的解釋，這里暫表達(dá)為：(1) NF膜介于RO與UF膜之間，對(duì)NaCl的脫除率在90%以 下，RO膜幾乎對(duì)所有的溶質(zhì)都有很高的脫除率，但NF膜 只對(duì)特定的溶質(zhì)具有高脫除率；(2) NF膜主要去除直徑為1個(gè)納米(nm)左右的溶質(zhì)粒子，截留 分子量為100～1000，在飲用水領(lǐng)域主要用于脫除三鹵甲 烷中間體、異味、色度、農(nóng)藥、合成洗滌劑，可溶性有機(jī) 物、Ca、Mg等硬度成分及蒸發(fā)殘留物質(zhì)。納濾膜在飲用水凈化處理，污、廢水排放處理，各種水溶液的濃縮與精制領(lǐng)域的優(yōu)越性雖然已逐漸為人們所認(rèn)識(shí)，但由于膜成本較高的和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，國內(nèi)在此領(lǐng)域還剛剛起步，預(yù)計(jì)今后會(huì)有很大發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和膜技術(shù)的普及，這一領(lǐng)域的應(yīng)用前景很大。國內(nèi)在此領(lǐng)域已積累了豐富的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)國內(nèi)承建過100噸/小時(shí)以上規(guī)模反滲透裝置的水處理工程公司已超過10家。最早是火力發(fā)電廠，后來擴(kuò)展到煉油、石化、化肥、化工等行業(yè)。隨著國內(nèi)幾條引進(jìn)生產(chǎn)線的陸續(xù)開工生產(chǎn)，預(yù)計(jì)今后國產(chǎn)反滲透膜的市場(chǎng)份額會(huì)有上升。最近三年是反滲透應(yīng)用大發(fā)展階段。雖然有品種少、質(zhì)量、性能不夠完善等問題，但因價(jià)格低廉，不僅有效地阻擋了國外同類產(chǎn)品的大量流入，而且也擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。我國從60年代中期開始研制反滲透膜，與國外起步時(shí)間相距不遠(yuǎn)，但由于原材料及基礎(chǔ)工業(yè)條件限制，生產(chǎn)的膜元件性能偏低，生產(chǎn)成本高，還沒有形成規(guī)模化生產(chǎn)。由于這一領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)難度較高和經(jīng)濟(jì)成本原因，目前國內(nèi)還處于研究、開發(fā)階段，伴隨石油工業(yè)發(fā)展和水再利用、環(huán)境保護(hù)呼聲日益高漲，膜技術(shù)大量進(jìn)入這一領(lǐng)域已為時(shí)不會(huì)太遠(yuǎn)，對(duì)膜廠家和工程公司也是一個(gè)商業(yè)機(jī)會(huì)。、小規(guī)模在國外，1000～10000噸/小時(shí)規(guī)模的超大型反滲透或納濾裝置多用于城市供水系統(tǒng)，而國內(nèi)在飲用水用途的反滲透裝置還都是數(shù)十噸/小時(shí)以下的中、小規(guī)模。其中最大規(guī)模為600噸/小時(shí)，估計(jì)本世紀(jì)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)超過1000噸/小時(shí)的超大型反滲透水處理裝置?？v觀國內(nèi)反滲透應(yīng)用市場(chǎng)，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國已建成和在建的100噸/小時(shí)以上的反滲透裝置已超過50套，但除少數(shù)電子等行業(yè)以外，大多數(shù)都集中于鍋爐補(bǔ)給水用途。根據(jù)保守的估計(jì)，各種反滲透膜元件1997年的國內(nèi)銷售額在1～。國內(nèi)反滲透應(yīng)用始于70年代后期，最早多限于電子、半導(dǎo)體純水，80年代以后逐漸擴(kuò)大到電力及其它工業(yè)，90年代起在飲用水處理方面獲得普及，現(xiàn)在反滲透已進(jìn)入到家庭飲用純水。相比面言，我國的超濾、微濾膜研制雖晚于反滲透，始于70年代，但目前已發(fā)展到數(shù)百個(gè)生產(chǎn)廠。反滲透技術(shù)最初只用于海水淡化，后來逐步擴(kuò)大到苦咸水淡化、食品加工、醫(yī)藥衛(wèi)生、飲料凈化、超純水制備等方面，產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟(jì)效益。而對(duì)超濾的研究探索則開始于70年代初。因此我國對(duì)反滲透的開發(fā)與國外起步時(shí)間相差不大。反滲透技術(shù)在美國、日本的研究應(yīng)用較早。同年，Loeb和Milstein用他們研制成功的醋酸纖維索反滲透膜研究并組裝成功第一個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的板框式反滲透膜裝置。1960年洛布和索里拉金制成了第一張高通量和高脫鹽率的醋酸纖維索膜。1954年，世界上第一臺(tái)離子交換膜電滲析的工業(yè)裝置在美國誕生。1952年，美國研制成功實(shí)用性離子交換膜，并組裝成功第一臺(tái)電滲析苦咸水淡化裝置。1950年，Juda論證了從電解質(zhì)水溶液中分離水和電解質(zhì)的可能性，并用人工合成的方法制得了第一張離子交換膜，促進(jìn)了電滲析技術(shù)的發(fā)展。1942年，Goldman定電位學(xué)說問世，進(jìn)一步補(bǔ)充和發(fā)展了膜學(xué)說。1935年，Groy開始引出了離子具有主動(dòng)遷移(active transport)的概念。1931年，Zemieke位相顯微鏡和Ardenne Ruska電子顯微鏡開始出現(xiàn)，并用于對(duì)細(xì)胞膜的觀察研究。而且他第一次在報(bào)告中使用了“超濾”(Uhrafiltration)一詞。同年，Sehmidt首次發(fā)現(xiàn)了膜超濾現(xiàn)象，并公開了第一個(gè)超濾實(shí)驗(yàn)，證明牛心胞膜能部分截留溶解的阿拉伯樹膠。1861年，Gramer等人通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，提出了透過與非透過的機(jī)理在于膜的孔徑。該機(jī)理至今仍具有實(shí)用價(jià)值。1854年，Graham通過對(duì)動(dòng)物膀胱的一系列演示實(shí)驗(yàn)。 反滲透系統(tǒng)發(fā)展概況1748年法國學(xué)者阿貝 ⑨ 分析和優(yōu)化膜系統(tǒng)。 ⑦ 段數(shù)的確定。 ⑤ 計(jì)算所需的元件數(shù)量。③ 膜元件的選擇。 反滲透系統(tǒng)的配置(7) 反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟：① 考慮進(jìn)水水源、水質(zhì)，進(jìn)水和產(chǎn)水流量以及所需的產(chǎn)水水質(zhì)。④ 結(jié)垢：部分鹽類的濃度超過其溶度積在膜表面的沉淀，例如碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶、氟化鈣、磷酸鈣等。② 反滲透預(yù)處理解決的問題：解決反滲透系統(tǒng)的污堵結(jié)垢和膜本身發(fā)生化學(xué)變化。計(jì)算公式如下（僅適用于稀溶液）： π＝CRT π——滲透壓 C ——離子濃度差 R ——?dú)怏w常數(shù) T ——絕對(duì)溫度 (5) 影響反滲透性能的因素：產(chǎn)水通量和脫鹽率是反滲透過程中的關(guān)鍵參數(shù)，針對(duì)特定系統(tǒng)條件，水通量和脫鹽率主要受壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量和pH值的影響。(3) 反滲透：滲透平衡時(shí)，如果在濃溶液側(cè)施加一個(gè)壓力，那么濃側(cè)的溶劑會(huì)在壓力作用下向淡水一側(cè)滲透，這個(gè)滲透由于與自然滲透相反，故叫反滲透（RO）。 設(shè)計(jì)背景(1) 滲透：是指稀溶液中的水分子自發(fā)地透過半透膜進(jìn)入濃溶液的過程。二級(jí)反滲透裝置是借助壓力使水分子強(qiáng)迫透過對(duì)水分子有選擇透過作用的反滲透膜，即是反滲透凈水的原理，這種裝置為反滲透裝置根椐各種物料的不同滲透壓，可以大于滲透壓的反滲透法進(jìn)行分離、提取、純化和濃縮。由于反滲透膜的膜孔徑非常小（僅為10A左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等（去除率高達(dá)97%98%）。反滲透自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要 1Abstract 2目 錄 31 引言 5 設(shè)計(jì)背景 5 反滲透系統(tǒng)發(fā)展概況 7 8 9 102反滲透系統(tǒng)工藝流程 123 反滲透水處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 可編程控制器PLC系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 14 PLC簡(jiǎn)介 14 PLC控制功能的選擇 16 PLC選型（西門子S7200） 17 模擬量I/O模塊的種類 18 PLC輸入、輸出電路 19 控制電路設(shè)計(jì) 21 變頻器簡(jiǎn)介 21 變頻器的選型 22 25 29 29 主電路設(shè)計(jì) 30 31 34 34 36 兩線制和四線制儀表的接線區(qū)別 3控制原理、通訊 38 38 384 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 39 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述 39 39 40 PID控制設(shè)計(jì) 40 PID控制原理 40 PID控制器的參數(shù)整定 41 PID的反饋邏輯 42 P、I、D參數(shù)調(diào)整原則 42 42 STEP 7 44 STEP7 概述 44 STEP7硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)計(jì) 44 PLC控制程序 46 47 SIMATIC WinCC 簡(jiǎn)介 47 51 545 結(jié)論 58致謝 59參考文獻(xiàn) 60附錄 611 引言反滲透技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)和最節(jié)能有效的膜分離技術(shù)。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。反滲透是目前高純水設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種脫鹽技術(shù)，它的分離對(duì)象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機(jī)物；反滲透（RO）、超過濾（UF）、微孔膜過濾（MF）和電滲析（EDI）技術(shù)都屬于膜分離技術(shù)。反滲透技術(shù)應(yīng)用很廣如電子、醫(yī)療、食品、鍋爐補(bǔ)給水等工業(yè)中純水、超純水的制備，太空水、蒸餾水的制備及啤酒和飲料用水的凈化，高壓鍋爐補(bǔ)給水的預(yù)脫鹽處理，海水、苦咸水的脫鹽淡化，制藥、輕紡、化工、食品等工業(yè)用于分離、濃縮、液體脫色為目的的工藝，其它以分離細(xì)菌、熱源、膠體微粒及有機(jī)物為目的的分離過程等[1]。(2) 滲透壓：是指某溶液在自然滲透過程中，濃溶液液面不斷升高，稀溶液液面相應(yīng)降低，直到兩側(cè)形成的水柱壓力抵消了水分子的遷移，溶液兩側(cè)的液面不再變化，滲透達(dá)到平衡點(diǎn)，此時(shí)的液柱高差稱為該溶液的滲透壓。 反滲透的基本原理 (4) 滲透壓的計(jì)算：滲透壓的大小取決于溶液的種類、濃度和溫度而與半透膜本身無關(guān)。基本關(guān)系式 產(chǎn)水率： 鹽通量： (6) 反滲透預(yù)處理的選擇： ① 反滲透預(yù)處理的必要性：反滲透的預(yù)處理是為了保證膜組件良好的設(shè)計(jì)性能和長(zhǎng)時(shí)間的安全穩(wěn)定運(yùn)行、保證膜的使用壽命。③ 污堵：有機(jī)物、膠體在膜表面上的沉積。⑤ 膜本身發(fā)生化學(xué)變化：使TFC膜的胺基受氧化而破壞、受到強(qiáng)酸強(qiáng)堿的溶解等。② 選擇系統(tǒng)排列和級(jí)數(shù)。④ 膜平均通量的確定。 ⑥ 計(jì)算所需的壓力容器數(shù)。 ⑧ 確定排列比。 ⑩ 運(yùn)用反滲透計(jì)算軟件進(jìn)行系統(tǒng)模擬運(yùn)算。諾倫特(Abble Nellet)發(fā)現(xiàn)，水能自然地?cái)U(kuò)散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，首次揭示了膜分離現(xiàn)象，證實(shí)了這種膜的滲透過程，并創(chuàng)造了“Osmosis”一詞來描述半透膜的這種現(xiàn)象。發(fā)表了第一篇證實(shí)存在膜滲透現(xiàn)象方面的論文，并于1866年第一次提出了透過膜的機(jī)理。而關(guān)于滲透膜的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用是從1860年開始的。首先提出了膜孔徑的理論。1907年，H．Bechold發(fā)表了第一篇系統(tǒng)研究微孔濾膜性質(zhì)的報(bào)告，并首先提出了用氣泡法測(cè)定濾膜的孔徑。1911年，Donnan提出了膜平衡的概念，后稱Donnan理論，至今仍被用于解釋半透膜和離子交換膜的選擇透過性。從此細(xì)胞膜的存在得到了確認(rèn)，進(jìn)一步促使了膜分離技術(shù)的飛速發(fā)展。1936年，Teorell和Meyer以及Sievers通過實(shí)驗(yàn)表明荷電型膜既體現(xiàn)了Donnan膜平衡理論，又體現(xiàn)了擴(kuò)散電位學(xué)說。1945年，G．E．(General Electric)公司成功地用放射線痕跡腐蝕法制得核孔性超濾膜。同年，加利福尼亞大學(xué)的Reid和Hassle第一次提出了關(guān)于海水滲透膜的設(shè)想，同時(shí)也開始了對(duì)離子交換膜和電滲析技術(shù)的研究。1953年，美國佛羅里達(dá)大學(xué)的Reid在美國內(nèi)務(wù)部鹽水局(OSW)開始反滲透的研究，并向美國國會(huì)提交了脫鹽報(bào)告，首次建議把反滲透用于脫鹽。同年，沙特阿拉伯也開始使用離子交換膜電滲析裝置進(jìn)行地下水除鹽。為反滲透和超濾膜的分離技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。1961年美國Hevens公司首先提出管式膜組件的制造方法；1964年美國通用原子公司研制出螺旋式反滲透組件；1965年美國加利福尼亞大學(xué)制造出用于苦咸水淡化的管式反滲透裝置，生產(chǎn)能力為19 t／d；1967年美國社邦公司首先研制出以尼龍一66為膜材料的中空纖維膜組件；1970年又研制出以芳香聚酰胺為膜材料的“Permasep9”中空纖維膜組件，并獲得1971年美國柯克帕特里克化學(xué)工程最高獎(jiǎng)[1]。我國的反滲透研究始于1965年，而1967年開始的全國海水淡化會(huì)戰(zhàn)則為CA不對(duì)稱反滲透膜的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。但事實(shí)上由于原材料及基礎(chǔ)工業(yè)條件限制，生產(chǎn)的膜元件性能偏低，生產(chǎn)成本高，還沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。近年來反滲透技術(shù)在我國已得到廣泛應(yīng)用。我國從60年代中期開始研制反滲透膜，與國外起步時(shí)間相距不遠(yuǎn)，但由于原材料及基礎(chǔ)工業(yè)條件限制，生產(chǎn)的膜元件性能偏低，生產(chǎn)成本高，還沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。雖然有品種少、質(zhì)量、性能不夠完善等問題，但因價(jià)格低廉，不僅有效地阻擋了國外同類產(chǎn)品的大量流入，而且也擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。最近三年是反滲透應(yīng)用大發(fā)展階段。隨著國內(nèi)幾條引進(jìn)生產(chǎn)線的陸續(xù)開工生產(chǎn)，預(yù)計(jì)今后國產(chǎn)反滲透膜的市場(chǎng)份額會(huì)有上升。最早是火力發(fā)電廠，后來擴(kuò)展到煉油、石化、化肥、化工等行業(yè)。國內(nèi)在此領(lǐng)域已積累了豐富的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)國內(nèi)承建過100噸/小時(shí)以上規(guī)模反滲透裝置的水處理工程公司已超過10家。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和膜技術(shù)的普及，這一領(lǐng)域的應(yīng)用前景很大。納濾膜在飲用水凈化處理，污、廢水排放處理，各種水溶液的濃縮與精制領(lǐng)域的優(yōu)越性雖然已逐漸為人們所認(rèn)識(shí)，但由于膜成本較高的和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，國內(nèi)在此領(lǐng)域還剛剛起步，預(yù)計(jì)今后會(huì)有很大發(fā)展。相比面言，我國的超濾、微濾膜研制雖晚于反滲透，始于70年代，但目前已發(fā)展到數(shù)百個(gè)生產(chǎn)廠。國內(nèi)反滲透應(yīng)用始于70年代后期，最早多限于電子、半導(dǎo)體純水，80年代以后逐漸擴(kuò)大到電力及其它工業(yè)，90年代起在飲用水處理方面獲得普及，現(xiàn)在反滲透已進(jìn)入到家庭飲用純水。