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        武汉流川水处理有限公司

         

        反渗透技术问答

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        关于反渗透的若干问答

        2018-11-2 11:33|发布:武汉流川水处理有限公司|点击数: 814

        1、什么叫背压,产水背压会有什么不良后果

        在反渗透水处理领域,背压指的是产品水侧的压力大于给水侧的压力的情况。如前面介绍,卷式膜元件类似一个长信封状的膜口袋,开口的一边粘接在含有开孔的产品水中心管上。将多个膜口袋卷绕到同一个产品中心管上,使给水水流从膜的外侧流过,在给水压力下,使淡水通过膜进入膜口袋后汇流人产品水中心管内。

        为了便于产品水在膜袋内流动,在信封状的膜袋内夹有一层产品水导流的织物支撑层;为了使给水均匀流过膜袋表面并给水流以扰动,在膜袋与膜袋之间的给水通道中夹有隔网层。

        膜口袋的三面是用粘结剂粘接在一起的,如果产品水侧的压力大于给水侧的压力,那么这些粘接线就会破裂而导致膜元件脱盐率的丧失或者明显降低,因此从安全的角度考虑,反渗透系统不能够存在背压。

        由于反渗透膜过滤是通过压力驱动的,在正常运行时是不会存在背压的,但是如果系统正常或者故障停机,阀门设置或者开闭不当,那么就有可能存在背压,因此必须妥善处理解决背压的问题。

        2、为什么高压泵后面应设手动调节门和电动慢开门

        配制标准测试溶液的水源为反渗透产水,因而几乎不带杂质,不存在膜元件被污染的问题。在实际使用时,除了二级反渗透系统的进水是以一级反渗透系统的产水作为原水外,其他反渗透系统的进水几乎都是经普通预处理后的原水。尽管预处理工艺去除了其中一部分杂质,但与标准测试条件下所用水源相比,其进水水质仍然较差。所以膜元件设计产水量应该小于标准产水量,此时如仍按标准产水量作为设计产水量,则反渗透膜元件很快就会受到污染,造成膜元件损坏。

        为了避免上述情况的发生,膜元件生产厂家提供了设计导则,以使设计人员有据可依。设计导则建议应根据不同的进水水源来选取不同的设计产水量。

        即使在实际使用时按照膜元件生产厂家提供的设计导则使用,但是反渗透膜元件仍然会慢慢受到污染,当然在一段时间后可以通过化学清洗部分恢复其性能,但却很难完全恢复其性能,所以有经验的设计人员在设计时应该考虑到这一问题,此时应该选用能够保证3年后达到设计产水量的给水泵,即需要设计更高压力的给水泵,但系统初始投运时不需要很高的压力就可以达到设计产水量,所以系统在初始运行时给水泵压力富裕,随着时间的推移,压力富裕逐渐减少,因此高压泵后面应设手动调节门来调节给水压力。有些时候可以对给水泵设置变频调节装置,此时可以用变频的方法来实现给水压力的调节。

        高压泵后面的手动调节门在设置后一般不需要经常调节,在一段时间内基本上是保持在恒定的位置,在系统每次启动时也不需要开闭此阀门。

        但是如果高压泵后面没有其他阀门,此时每次启动系统时,高压泵的高压水源会直接冲击膜元件,特别是在系统中存在空气时就会产生“水锤”的现象,这样容易造成膜元件的破裂。

        为了防止上述现象的发生,应该在高压泵后面设电动慢开门,在启动高压泵后慢慢打开电动慢开门,也即慢慢向系统的反渗透膜上加载压力,电动慢开门应该是全开全闭阀门,其全开全闭时间是可以调节的,但一般设定为45~60s。所以从反渗透膜元件的安全角度考虑应该设置电动慢开门。

        3、为什么要设置自动冲洗功能

        给水进入反渗透系统后分成两路,一路透过反渗透膜表面变成产水,另一路沿反渗透膜表面平行移动并逐渐浓缩,在这些浓缩的水流中包含了大量的盐分,甚至还有有机物、胶体、微生物和细菌、病毒等。在反渗透系统正常运行时,给水/浓水流沿着反渗透膜表面以一定的流速流动,这些污染物很难沉积下来,但是如果反渗透系统停止运行,这些污染物就会立即沉积在膜的表面,对膜元件造成污染。所以要在反渗透系统中设置自动冲洗系统,利用干净的水源对膜元件表面进行停运冲洗,以防止这些污染物的沉积。

        4、反渗透系统需要哪些常用仪表

        为了使RO装置能够安全可靠地运行,便于运行过程中的监控,应该装置必要的仪表和控制设备,一般需要装设的表计有温度表、压力表、流量表、pH表、电导率表、氯表、氧化还原电位表等,装设的地点及其作用分述如下。

        (1)温度表

        给水温度表,因产水量与温度有关,所以需要监测以便求出“标准化”后的产水量。大型设备应进行记录,另外,温度超过45℃会损坏膜元件,所以对原水加热器系统应设超限报警、超温水自动排放和停运RO的保护。

        (2)压力表

        给水压力表、第一段RO出水压力表、排水压力表用于计算每一段的压降(也可装设压差表)并用于对产水量和盐透过率进行“标准化”。盐透过率、产水量和△P用于RO性能问题的分析。

        5mm过滤器要安装进出口压力表(也可装设压差表),当压降达到一定值时(2bar)更换滤芯。

        给水泵进出口压力表用于监测给水泵进出口压力,进出口压力开关用于在进口压力低报警、停泵,出口压力高(延时,以防慢开门未打开)报警、停泵。

        (3)流量表

        产品水流量表在运行中监测产水量,每段应单独装设,以便于“标准化RO性能数据。产品水流量应有指示、累计和记录,浓水排水流量表在运行中监测排水量,应有指示、累计和记录。

        从各段产品流量和排水流量可计算出各段的给水量、回收率和整个RO系统回收率,给水流量表主要用于RO=加药量的自动调节(加酸、加阻垢剂、加亚硫酸氢钠往往两套RO共用),除知识累计外还要给出信号用于比例调节。

        (4)电导率表

        给水电导率表、产品水电导率表指示、记录水的电导率,可设置报警,从给水电导率和产品水电导率可估计出RO的脱盐率。

        (5)pH表

        当给水需加酸防止生成CaCO3垢时,加酸后的给水需装pH表在使用醋酸纤维素膜时,不仅为防止CaCO3垢生成,而且更重要的是维持最佳pH值。醋酸纤维素膜的pH值要求为5.7,除指示、记录、设超限报警外,还可以自动控制不合格给水排放,并停运RO还可以与流量表配合对加酸系统进行比例积分调节。

        (6)氯表

        使用醋酸纤维素膜元件RO给水必须含有0.1~0.5mg/L残余氯,最大允许含氯量为lmg/L,因此给水必须装设氯表,以指示、记录、和超越报警。药液箱要设液位开关,低液位报警,加酸可采用比例调节或比例积分调节,加阻垢剂等可采用比例调节,加药泵与给水泵之间进行连锁。

        (7)氧化还原电位表

        经加亚硫酸氢钠消除余氯的给水应装设氧化还原电位表,应有指示、记录、超限报警。

        5、设计反渗透控制系统时应考虑哪些方面的问题

        反渗透脱盐系统的运行和监控由PLC、仪表、计算机系统和工艺流程模拟屏执行,同时设有手动操作按钮和控制室操作按钮;系统具有联锁保护功能及报警指示功能。PLC和主要仪表由国外进口。

        1)RO系统运行过程对仪表和程控的工艺要求

        ⑴加药量采用比例调节方式,根据给水流量计发出的信号自动调节计量泵进行比例加药。

        ⑵计量箱装有就地液位计,并有低液位信号进行报警,以保证不会因药液箱无药而使加药中断。

        ⑶设有就地给水仪表盘,盘上装有流量指示和流量积累表、电导率表、pH值指示表。另外还设有给水压力表。流量表、电导率表和pH表所发出的参数信号送至中央控制室进行连续记录;同时流量计发出的信号控制计量泵进行比例加药;pH计发出的高、低报警信号送至中央控制室进行报警。

        ⑷保安过滤器进、出口装有压力指示表,当保安过滤器进出口压差达到一定值或运行一定时间后,需更换滤芯。

        ⑸高压泵进、出口侧分别装有低、高压开关。

        当高压泵进口压力低于限定值时,低压开关闭合并发送信号至PLC,由PLC进行报警并自动停止高压泵的运行;当高压泵出口压力高于限定值时,高压开关闭合,发出信号送至PLC,PLC延时一定时间后,如高压泵高压侧压力仍高于限定值,则PLC输出报警并自动停止高压泵的运行,如在延时范围内高压开关恢复至断开状态,则PLC自动取消输人信号。

        ⑹高压泵出口装有电动慢开门。

        高压泵启动后,慢开门自动缓慢打开以确保RO膜元件不受水锤破坏,如慢开门发生故障而未能在规定时间内打开,则高压泵出口压力增高,压力开关输出报警信号并经PLC自动停止高压泵的运行。

        ⑺每套RO装置设就地仪表盘一块,盘上装有RO一段、二段产品水、排水的流量表各一块(流量及累积流量值显示),产品水电导率表一块。流量表和电导率表所发出的参数信号送中央控制室进行连续记录,并具有电导率值高报警。就地盘上装有高压泵启动、停止按钮和指示灯,系统紧急停止按钮和指示灯,电动慢开门开、关按钮和指示灯。

        ⑻每套RO装置设就地压力表盘一块,盘上装有RO一段进水、二段进水和排水压力指示表。

        ⑼中央控制盘上设有高压泵、计量泵、冲洗水泵的三位操作开关(自动一关一手动),系统程序启、停按钮,可实现上述装置的自动启动控制室远操和就地手操功能。当三位开关打至“自动”位置时,上述装置不能就地操作。

        ⑽RO装置启动和运行过程

        a.RO装置程序启动和运行。先将高压泵、计量泵的“自动一关一手动”,三位开关扳至“自动”位置,然后按下每套RO装置的程序启动按钮,此时PLC按程序自动对所有计量箱液位、高压泵入口侧压力进行检测,当有“低”液位或高压泵入口侧压力“低”报警时,PLC进行声光报警并停止程序运行。消除报警后,按程序启动按钮,程序恢复运行,并自动启动加药计量泵、高压泵、开启电动慢开门,延时一定时间后,如高压泵高压侧压力仍高于限定值,则PLC输出报警并自动停止高压泵、计量泵的运行,同时自动关闭电动慢开门;如在延时范围内高压开关恢复至断开状态,则PLC自动取消高压开关输入信号,系统进入正常运行阶段。

        b.RO装置控制室手动启动和运行。当高压泵、计量泵、冲洗水泵的“自动一关一手动”三位开关扳至“手动”位置时,上述设备可在控制室内操作。

        c.RO装置就地手动启动和运行。当高压泵、计量泵的“自动一关一手动,三位开关扳至“关”位置时,上述设备可在就地手动启动和运行。在任何情况下,都可以通过设置在就地仪表盘上的系统紧急停止按钮,停止RO装置的运行。

        ⑾RO装置自动停止运行或由操作人员按程序停止按钮停运时,高压泵停止运行,计量泵联锁停止运行,自动关闭高压泵出口电动慢开门。

        ⑿计量泵与高压泵的联锁

        反渗透系统包括两套RO装置和一套加药系统,每套RO装置配备一台高压泵。当有一台高压泵启动时,加药系统计量泵联锁启动,当两台高压泵都停运时,加药系统计量泵联锁停运,高压泵一台运行一台停运时,计量泵正常工作。

        ⒀RO装置设有冲洗系统

        RO装置停止运行一定时间后,可自动启动冲洗水泵、开启冲洗进水及排放阀,对RO膜元件进行低压冲洗。

        ⒁中央控制盘上装有光字牌和音响器,可对报警信号进行声、光显示;装有系统模拟屏,可显示RO系统的运行;可对需记录的各种参数进行连续记录。装有电流表显示高压泵电机电流。

        2)仪表及PLC系统的构成

        仪表及PLC控制系统的构成根据RO系统对仪表和控制的要求确定。

        ⑴液位开关。给出低液位信号。

        ⑵流量计。瞬时流量指示及流量累积值显示。

        ⑶电导率仪。数字显示,具有电导率值高报警输出和4~20mA电流信号输出。

        ⑷pH计。数字显示,具有用户可设定的pH值高、低报警输出和4~20mA电流信号输出。

        6、装置初次启动前的检查事项

        1)对给水加药系统核查

        ⑴所有管道和装置必须都是防腐材料制作的。

        ⑵核查系统中使用的所有管道对压力和pH值的适合性。

        ⑶检查加药系统包括:所加药品之间要兼容,例如阳离子型

        絮凝助剂与阻垢剂的兼容;加药管线上的逆止阀安装方向正确;药品与给水的充分混合,如静态混合器等。

        使用醋酸纤维素膜元件时还要检查一下加氯系统,使进入反渗透组件的游离氯确保在规定范围内。所有加入的化学药品其纯度应符合要求。

        ⑷检查所有仪表是否已经过校准,保证加药系统的正确运行和准确的监测。

        ⑸检查报警和安全阀设置正确与否。

        2)对反渗透系统检查

        ⑴检查5mm保安过滤器是否能起到保护高压泵和反渗透膜元件的作用。

        ⑵在将反渗透组件连接到管路上之前,吹扫并冲洗管路,包括反渗透给水母管。

        ⑶在RO装置启动之前,记录好每套RO中第一段和第二段中各压力容器的系列号和所装膜元件的系列号产水量和脱盐率。画一张图表明各压力容器在滑架上的位置。

        ⑷检查反渗透器压力容器的管道是否连接无误(正常运行和清洗操作)。

        ⑸检查反渗透的压力表、流量表、电导率表安装正确与否。

        ⑹保证给水、一段浓水、排水、一段和二段产品水以及总产品水的取样点有代表性。

        ⑺如果产品水管上装设了关断阀,则要安装压力释放保护装置。

        ⑻肯定RO高压泵已经可以立即运行,检查一下泵的转动以及润滑情况。

        ⑼保证所有管线都采用防腐管道。

        ⑽核对每一段的给水、产品水和浓水以及混合后的产品水都装有采样装置。

        ⑾审查系统中所有管道对压力和pH值的适合性。

        ⑿核对泵与液位接触的部件是否由防腐材料制作。

        ⒀检查所有仪表是否已经过校准,保证反渗透系统的正确运行和准确的监测。

        ⒁核对联锁、报警、安全网和延时继电器已经过正确的鉴定。

        ⒂检查管件、压力容器应严密不漏。

        ⒃核对产品水管线确实是打开的,当系统没加压力时在产品水侧没有压力。

        ⒄保证浓水流控制阀处于开启位置,可能需要人工整定开度。

        ⒅核对产品水流向排水沟。

        ⒆保证泵的节流控制阀的开启程度使初始的给水压力低于50%的运行压力。

        ⒇应保证产品水的压力永远不会超过给水或浓水的压力的规定值。对复合膜元件一般为34.5kPa(5psi)(根据膜厂家规定)。

        (21)检查反渗透/压力容器固定在滑架上的U形螺栓不要拧得太紧,否则会使玻璃钢外壳翘曲。

        3)RO系统的试运行

        对于地表水水源,在RO装置初次启动之前,预处理系统必须已经过调试和试运,出水质量能够满足R0装置运行的要求,原水的预处理应包括杀菌、凝聚、澄清和过滤,预处理过程中所加入的化学药品必须与RO系统加入的化学药品相兼容,这一点是非常重要的,例如凝聚过程中加入某些阳离子型聚电解质十分有效,但与RO系统中加入的(NaPO3)6会反应生成沉淀而严重污染RO膜,因此不能使用,经二级过滤后水的浊度应小于0.2NTU,SDI值必须小于5。在将给水送入RO系统之前,预处理系统必须工作正常,给水水质必须满足RO给水要求。具体操作如下。

        ⑴在低压力下将系统中的空气赶出。

        ⑵检查并消除系统的泄漏。

        ⑶用低压水将膜元件的保护液从渗透器冲出(开浓水排放阀)。

        ⑷将产品水排向地沟。

        ⑸打开浓水减压阀。

        ⑹高压泵出口节流阀的开度调整到其初始压力的50%。

        ⑺启动高压泵进行冲洗,直至冲净。

        ⑻关断浓水排放阀,调节浓水减压阀,调节给水泵出口节流阀,打开产品水出口阀,关闭产品水排放阀,直至达到设计的产品水流量和系统回收率。

        ⑼试运行72h。

        ⑽做好运行记录包括试验用仪器药品清单;试验方法;预处理系统;原水加热自动控制;凝聚烧杯试验;加氯量试验;出水浊度测定,SDI测定。

        7、为什么刚开机时系统要不带压冲洗

        反渗透系统在停止运行后,一般都要自动冲洗一段时间,然后根据停运时间的长短,决定是否需要采取停用保护措施或者采取什么样的停用保护措施。在反渗透系统再次开机时,对于已经采取添加停用保护药剂的系统,应该将这些保护药剂排放出来,然后再通过不带压冲洗把这些保护药剂冲洗干净,最后再启动系统。

        对于没有采取添加停用保护药剂的系统,此时系统中一般是充满水的状态,但这些水可能已经在系统中存了一定的时间,此时也最好用不带压冲洗的方法把这些水排出后再开机为好。有时,系统中的水不是在充满状态,此时必须通过不带压冲洗的方法排净空气,如果不排净空气,就容易产生“水锤”的现象而损坏膜元件。

        8、为什么要记录初始时的运行数据

        在运行过程当中,系统的运行条件,如压力、温度、系统回收率和给水浓度可能有变化而引起产品水流量和质量的改变,为了有效地评价系统的性能,需要在相同的条件下比较产品水流量和质量数据,因为不可能总是在相同条件下获得这些数据,因此需要将实际运行状况下的RO性能数据按照恒定的运行条件进行“标准化”,以便评价RO膜的性能。标准化包括产品水流量的“标准化”和盐透过率的“标准化”。

        如果系统运行条件与初投运时相同,现在理论上所能达到的流量,称标准化的流量。

        如果系统运行条件与初投运时相同,现在理论上所能达到的脱盐率称标准化的脱盐率。

        从上述定义可以知道,标准化的参考点是以初投运时(稳定运行或经过24h)的运行数据,或者由反渗透膜元件制造



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