中华人民共和国国家标准
电子工业纯水系统设计规范
Code for design of pure water system of electronic industry
GB 50685-2011
主编部门:中华人民共和国工业和信息化部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2 0 1 2 年 5 月 1 日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1028号
关于发布国家标准《电子工业纯水系统设计规范》的公告
现批准《电子工业纯水系统设计规范》为国家标准,编号为GB 50685-2011,自2012年5月1日起实施。其中,第6. 1. 8、6. 1. 9、6. 1. 10、6. 3. 3、6. 3. 4、6. 4. 7条为强制性条文,必须严格执行。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇一一年五月十二日
前 言
本规范是根据原建设部《关于印发<2005年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标函[2005]124号)的要求,由信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司会同中国电子工程设计研究院、上海电子工程设计研究院有限公司和北京北方佳云净水设备有限公司共同编制完成。
本规范在编制过程中,编制组认真贯彻国家基本建设方针和有关环保、节水要求,在认真、全面调查我国电子工业纯水系统的设计和使用现状的基础上,广泛征求国内各设计院,工程公司、生产厂商和使用单位的意见,参考相关国际标准,最后经审查定稿。
本规范共分8章和2个附录。主要内容包括:总则,术语,纯水制备工艺,纯水输送和分配,纯水回收和节水,纯水站房,药品贮存,计量和输送,控制及仪表等。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由工业和信息化部负责日常管理,由信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司负责具体技术内容的解释。在执行本规范过程中,请各单位结合技术进步和具体的工程实践,认真总结积累经验,如发现需要修改或补充之处,请将意见和建议寄送信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司(地址:四川省成都市新华大道双林路251号;邮政编码:610021;传真:028-84333172),以便今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司
参编单位:中国电子工程设计院
上海电子工程设计研究院有限公司
北京北方佳云净水设备有限公司
主要起草人:肖劲戈 路振福 樊勖昌 王凌旭 薛长立 杜宝强 路 健 崔淑洁 龙明全 马礼飞 黄汉新 周小莉 裴志华 李希云
主要审查人:周可可 林耀泽 毛煜林 罗昌贵 杨 琦 萧百宏 李春鞠 唐世权 王 春
1 总 则
1. 0. 1 为确保电子工业纯水系统出水满足电子产品生产工艺要求,确保电子工业纯水系统的设计做到技术先进、安全适用、经济合理、操作方便,制定本规范。
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1. 0. 2 本规范适用于新建、扩建和改建的电子工业纯水系统的工程设计。
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1. 0. 3 电子工业纯水系统设计应贯彻执行国家的技术经济政策,合理选择水源,节约能源,节约用水,节约用地,保护环境,安全卫生,提高经济效益。
▼ 展开条文说明
1. 0. 4 电子工业纯水系统设计应根据主体工程建设规划、生产特点等综合确定,并应经技术经济比较,择优确定设计方案。当主体工程为分期建设时,纯水系统应按最终容量(规模)统一规划、合理布局、分期实施。
1. 0. 5 电子工业纯水系统的设计应为施工安装、维护管理、检修、检(监)测和安全运行创造必要的条件。
1. 0. 6 电子工业纯水系统的改建、扩建设计,应合理利用、改造原有设施。
1. 0. 7 纯水回收和节水设施宜与纯水制备系统统筹规划,并宜同时设计、同时施工、同时投运。
1. 0. 8 纯水系统排放的废水,应达到国家和地方排放标准后再排放。
1. 0. 9 电子工业纯水系统的工程设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2. 0. 1 电子工业纯水 pure water for electronic industry
电子工业生产所需的纯化水的通称,根据生产需要的水质去除生产所不希望保留的各种离子以及其他杂质的水。
2. 0. 2 电子工业纯水系统 pure water system for electronic industry
制取和配送用于电子工业生产纯水的系统,通常包括纯水制备、纯水的输送和分配、纯水的回收和处理的系统。
2. 0. 3 软化水 soft water
除掉部分或全部钙、镁离子等后的水。
2. 0. 4 淤塞指数(SDI) silt density index
保证反渗透正常运行的进水水质重要指标,它通过被测水样对0. 45μm滤膜的淤塞程度间接表征造成反渗透膜面堵塞的水中微量悬浮物、胶体的含量,又称污染指数FI。
2. 0. 5 电阻率 resistivity
度量水溶液阻止电流通过的能力,等于在一定温度下,一对截面积为1cm2的电极在1cm距离间的电阻值,其单位为Ω·cm或MΩ·cm。
2. 0. 6 电导率 conductivity
度量水溶液导电的能力,等于电阻率的倒数,其单位为μs/cm或s/cm。
2. 0. 7 总有机碳(TOC) total organic carbon
水中溶解性和悬浮性有机物中碳的总量,反映水中有机物含量的指标。
2. 0. 8 微滤(MF) microfiltration
通常指在外压作用下,利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜分离技术。
2. 0. 9 超滤(UF) ultrafiltration
通常指在外压作用下,利用非对称性膜去除水中亚微米悬浮物的膜分离技术。超滤能截留分子量范围为几百至几百万的溶质和微粒,多为大分子有机物和胶体。
2. 0. 10 反渗透(RO) reverse osmosis
在外加压力作用下,利用一种半透性薄膜使水分子和其他一些物质选择性透过,从而将绝大部分悬浮物和绝大部分溶解固形物(盐)截留去除的膜分离技术。
2. 0. 11 电脱盐(EDI) electrodeionization
一种利用装填阳、阴混合离子交换树脂或离子交换无纺布,在直流电场作用下连续去除水中离子而不需要专门再生的除盐装置的统称。
2. 0. 12 紫外线杀菌 UV sterilization
通过波长254nm的紫外线照射杀灭水中的活菌为紫外线杀菌装置。
2. 0. 13 紫外线除有机碳 UV-TOC Removal
通过波长185nm的紫外线照射分解纯水中的微量TOC为紫外线除TOC装置。
2. 0. 14 膜脱气装置(MDG) membrane degasifier
利用膜分离技术降低水中挥发性溶解物质的装置,在电子工业纯水系统中主要是脱除纯水中的溶解氧。
2. 0. 15 供水环路 distribution loop
为保证电子工业最终使用点的纯水水质和水压而采用的有附加循环水量的不间断供水方式,最终使用点用水取自从终端过滤器到纯水水箱之间的闭合供水环路。供水环路一般由纯水精处理系统和供、回水管路共同组成。
2. 0. 16 背压调节阀组 back pressure regulation unit
设于纯水回水管路末端,通过调节阀通径大小的变化来维持、调节纯水供回水管路压力的调节阀组。
3 纯水制备工艺
3. 1 一般规定
3. 1. 1 电子工业纯水系统应根据电子产品生产工艺要求,合理解定纯水制备系统的规模和供水水质。
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3. 1. 2 电子工业纯水系统制水流程和设备的选择应根据对纯水水质的要求、原水水质以及运行管理水平,并结合处理效果、原水的利用率、节能、环保等因素,经技术经济比较确定。
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3. 1. 3 电子工业纯水系统应根据最终产品水水质要求选择简捷、有效的处理流程和可靠的处理设备。
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3. 1. 4 纯水站的产水量应根据各类产品水量加系统自用水量确定。
3. 1. 5 电子工业纯水系统设计前应取得全部可利用水源的水质全分析资料,并应选择有代表性的水质分析资料作为设计依据。水质全分析报告格式应符合本规范附录A的要求。水质资料的获取应符合下列要求:
1 水源为地表水时宜取得全年逐月水质资料。
2 水源为地下水时宜取得全年每季的水质资料。
3 当无法得到逐月或逐季资料时,应掌握水质随季节的变化规律。
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3. 1. 6 对可能受到海水倒灌或其他因素影响的水源,应掌握由此而引起的水质变化情况。对于来自生产过程中的回用水,应掌握其来源与组成。
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3. 1. 7 电子工业纯水制备系统应由预处理、脱盐及深度处理和精处理组成,各阶段达到的目标应符合下列要求:
1 预处理阶段水质应满足脱盐装置进水水质的要求。
2 脱盐及深度处理阶段产水水质应接近最终产水水质要求。
3 精处理阶段应保证不间断地满足最终产水水质、水量和水压等要求。
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3. 1. 8 系统设计中每个水处理装置的出水水质应满足后续处理装置的进水水质要求,水处理装置的进水水质应根据制水设备的要求确定。水质要求较高或有多项水质指标时尚应符合最终水质的要求。
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3. 2 预 处 理
3. 2. 1 预处理系统需要达到的水质指标应根据所选脱盐装置的进水水质要求确定,缺乏资料时可按表3. 2. 1选择。脱盐处理单元采用反渗透工艺时,预处理系统应根据水质特点采取有效防止结垢等化学污染,以及防止生物、有机物及铁锰金属离子等污染的措施。
3. 2. 2 原水浊度较高时宜采用凝聚澄清过滤工艺,设计参数可按现行国家标准《室外给水设计规范》GB 50013的有关规定执行;原水采用含低密度、疏水性悬浮物较高的地面水水源时,宜加设气浮分离工艺;原水采用城市自来水时,宜采用微絮凝过滤、微滤或超滤等处理工艺。纯水系统预处理设计应符合下列要求:
1 过滤器的设计产水量应包括后续处理装置要求的供水量及过滤器的自耗水量。过滤器台数不宜少于2台。
2 过滤器的过滤周期应根据进出口水质、滤料截污能力等因素确定。每台设备每昼夜反洗次数宜为1次~2次。
3 絮凝剂的选用和加药量的确定应根据进水浊度、水温、pH值及碱度等因素的影响,以及相似水质的工程运行经验或试验资料,经技术经济比较后确定。
4 絮凝剂投加点宜设置于原水加压泵吸入段或在进入过滤器前设置静态混合器。
5 微絮凝聚过滤的过滤器的设计参数可根据表3. 2. 2-1的要求选用,过滤器采用气水反洗时设计参数可根据表3. 2. 2-2的要求选用。
6 采用微滤、超滤除浊时,应采取完善的自动反洗和化学清洗措施。微滤、超滤前宜设置预过滤器,其过滤精度可根据所选用的微滤和超滤产品的进水水质要求确定。
7 微滤、超滤和活性炭过滤并用时,活性炭过滤应置于微滤、超滤之后。
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3. 2. 3 原水中铁锰含量不能满足后续装置进水要求时,应采取除铁锰措施,设计参数可按现行国家标准《室外给水设计规范》GB 50013的有关规定执行。
3. 2. 4 活性炭过滤器应根据进水水质、处理要求和活性炭的种类进行设计。活性炭过滤器的设计参数可按表3. 2. 4的要求确定。活性炭过滤器用于去除游离余氯时,可取较高滤速;去除有机物时,可取较低滤速。
3. 2. 5 防止反渗透膜结垢的设计应符合下列要求:
1 采用投加阻垢剂防止反渗透设备结垢时,应根据原水水质和药剂的技术说明选择药剂品种和投加量。
2 采用钠离子交换软化或复床式离子交换降低原水的硬度和碱度时,离子交换器的设计参数可按本规范附录B的要求选用。
3 采用调节PH值降低碳酸盐硬度时,宜采用盐酸。
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3. 2. 6 采用药剂氧化法降低有机物和抑制微生物时,其加氯量应根据原水中的有机物含量计算。对经过混凝沉淀及过滤处理后的原水或清净的地下水,加氯量可采用0. 5mg/L~1. 0mg/L。
3. 2. 7 原水经氧化处理或原水余氯含量超过后续处理装置的进水要求时,应采用活性炭吸附或投加还原剂等方法进行脱氯处理。
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3. 2. 8 当冬季原水水温较低时进入反渗透装置前是否提高水温,应根据制水量、产品水的水温要求、热源供应及加热成本等因素综合比较确定。当选择换热设备时,宜采用板式换热器。其设置位置应根据预处理各单元装置对水温的要求确定。
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3. 3 脱盐及深度处理
3. 3. 1 脱盐系统的选择应根据处理水量、进出水质的要求,经技术经济比较确定。当产品水对微粒、TOC等水质指标有要求时,宜选反渗透处理工艺。
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3. 3. 2 反渗透装置的设置应符合下列要求:
1 反渗透装置不宜少于2套,每套反渗透装置的保安过滤器、反渗透给水泵宜独立设置。
2 反渗透装置前应设置过滤精度不小于5μm的保安过滤器,并应设置清洗设施。
3 反渗透装置应有流量、压力、温度等控制措施。反渗透高压泵进口应设置低压保护开关,出口应设置止回阀和高压保护开关。反渗透装置宜采用高压泵变频启动或在高压水泵出口设置电动慢开阀门等稳压装置。当几台反渗透装置出水并联连接时,每台装置出水管上应设置止回阀。反渗透装置出口背压应符合所选用膜件的设计要求。
4 反渗透装置宜按连续运行设计,停运时应采取冲洗保护措施。
5 反渗透装置在线化学清洗应能逐段单独进行。在线清洗装置宜设加热装置。
6 保安过滤器、反渗透高压泵宜选用不锈钢材质。
7 采用两级反渗透时,进入第二级反渗透之前宜作pH调节。
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3. 3. 3 离子交换装置的设置应符合下列要求:
1 当水质较稳定、出水量不大时,初级处理系统中阳、阴离子交换器应采用单元制串联系统,且阴离子交换器的树脂装填量应为计算值加10%~15%的裕量。
2 当进水水质变化较大、出水量大时,初级处理系统中阳、阴离子交换器宜采用母管并联制系统,每台离子交换器进出口应设置手动隔离阀。
3 离子交换除盐系统中顺流再生固定床、逆流再生固定床、浮动床、双层床和满室床的选用,应根据处理水量、进水水质条件和出水水质要求进行技术经济比较后确定。浮动床宜用于制水量大、连续运行的系统。
4 使用强酸、强碱离子交换树脂的初级复床除盐有关床型适用进出水水质,可按表3. 3. 3的要求确定。采用弱型树脂与强型树脂串联工艺或用双层床组成复床时,系统进水水质条件可放宽,具体适用的进水水质条件应通过技术经济比较确定。
5 弱酸、弱碱离子交换树脂的使用应根据进水水质条件合理选择。当碳酸盐硬度较高、碳酸盐硬度与总阳离子之比大于0. 5时,宜采用弱酸阳离子交换树脂;当强酸阴离子含量大于2mmol/L、强酸阴离子与弱酸阴离子之比大于2或有机物含量高时,宜采用弱碱阴离子交换树脂。在强、弱型离子交换树脂层高合适时,可选用双层床或双室离子交换器。
6 离子交换树脂的工艺性能数据应根据设计工况条件,按树脂生产厂家提供的产品性能参数或类似设计工况条件下的实际运行资料确定。必要时也可通过模拟试验确定。
7 离子交换装置的设计参数可按本规范附录B的要求设计。
8 阳、阴离子交换器工作周期宜按每昼夜再生1次~2次设计。
9 采用强酸、强碱离子交换树脂的固定床交换器,交换器的再生方式应经技术经济比较确定。当进水总含盐量大于150mg/L、总阳离子含量大于100mg/L(CaCO3)、强酸阴离子含量大于100mg/L(CaCO3)时,宜采用逆流再生方式。
10 离子交换器的交换树脂层高,应通过计算确定,树脂层高度不宜低于1. 0m。混合离子交换器的阳、阴树脂比例宜为1:2。
11 无石英砂垫层的离子交换器出口应设置树脂捕捉器。
12 采用双室床、浮动床或满室床离子交换器时,应分别设置阳、阴离子交换树脂清洗罐。
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3. 3. 4 二氧化碳器或真空除气器的填料层高度,应根据填料品种和尺寸,进、出水二氧化碳含量,水温以及所选定淋洒密度下的实际解析系数等因素经计算确定。
3. 3. 5 电脱盐装置的设置应符合下列要求:
1 电脱盐装置的进水水质要求应根据设备要求确定,缺乏资料时,可按本规范表3. 2. 1的要求确定。
2 电脱盐装置不宜少于2套,其浓水宜回收至反渗透系统进水。
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3. 3. 6 深度脱盐的混合床离子交换器,宜采用氮气混合离子交换树脂。
3. 3. 7 脱氧膜设备和纯水储罐气封氮气的纯度,不应低于99. 999%。
3. 3. 8 紫外线灭菌器后应安装灭活细菌过滤器,过滤精度不宜低于0. 45μm。TOC UV后应设置混床离子交换器或抛光混床离子交换器。
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