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        武汉流川水处理有限公司

         

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        反渗透系统设计及运行控制(三)

        2020-12-22 11:02|发布:武汉流川水处理有限公司|点击数: 533

        1

        预处理系统的运行控制口

        难溶盐、金属氧化物、细菌、氧化性物质、有机物以及硅胶等都有可能引起膜元件的污染。

        因此为减少反渗透膜的污染,延长膜的清洗周期和使用寿命,提高产水率和脱盐率,反渗透一般都要求给水的浊度、SDI、微生物数量较低,并满足合适的水温和pH。

        传统的预处理出水很难达到理想的反渗透给水的水质要求,所以必须改进预处理工艺,为完善反渗透系统寻求更好的解决方法。

        1.1、多介质过滤器(去除胶体、悬浮、颗粒物)

        传统的过滤装置可分为开放的重力过滤和封闭的压力滤器。去除悬浮固体普通的方法是多介质过滤,多介质过滤器以成层状的无烟煤、石英砂或其他材料为床层,过滤面积的顶层由质轻和质粗品级的材料组成,而最重和最细品级的材料放在床的底部,原理为按深度过滤——水中较大的颗粒层被除去,较小的颗粒在过滤器介质的较深处被除去。

        在单一介质过滤器中,最细的颗粒材料反洗至床的顶部。大多数过滤发生在床顶部5cm区域内,其余作为支撑介质,形成泥浆层。

        过滤材料视进入过滤器的水pH值而不同使用铝盐(硫酸铝、明矾、氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝)混凝、澄清的水,可用石英砂过滤经石灰沉淀软化处理,用铁盐(硫酸亚铁、三氯化铁,聚合硫酸铁,聚合氯化铁)混凝处理的水,pH值较高,可用大理石、白云石或无烟煤过滤。

        所用的滤料应进行化学稳定性试验,石英砂和无烟煤分别在酸性、中性和碱性溶液中浸泡,大理石与白云石应在中性和碱性溶液中浸泡,酸性溶液含盐酸400mg/L,中性溶液含氯化钠500mg/L,碱性溶液含氢氧化钠400mg/L,10g上述滤料,粒径为O.5~1mm,在室温(20°C)浸泡24h,每4h搅动1次,浸泡液总溶解固形物增加量<20mg/L,二氯化硅<lmg/L。

        单层滤料的石英砂粒径为0.5~1.2mm;双层滤料无烟煤粒径为0.8~1.8mm,石英砂粒径为0.5~1.2mm,三层滤料用的重质矿石粒径可有4~5种级配,可为0.3~5mm以上。

        虽然单一介质过滤器的滤速限制为81.5—163L/(min.m2),多介质过滤器的水力过程流速可高达815L/(min.m2),但因高水质的要求,通常在RO预处理中流速限制在306L/ L/(min.m2)。过滤器的滤速,可参照DL/T5068--1996《火力发电厂化学设计技术规程》的表-2。


        1.2、活性炭过滤器(吸附去除余氯、重金属、有机物)

        活性炭过滤器用于对有机物的吸附和对过量氯(余氯)的吸附去除,对前者去除能力较差,通常为50%,对后者则很强可以完全脱除余氯,这是由于在对余氯吸附的同时,还有自身被氯化的作用。

        活性炭吸附水中营养物质,可以成为细菌微生物的温床,微生物膜对水的阻力影响较大,因此,应定期进行反洗去污,如果反洗不能奏效时,应进行灭菌处理。

        实际上,按照进水浊度安排合理的反冲洗制度更具有实际意义,由于微生物膜与微生物淤泥难于清净,采取空气擦洗是必要的。

        某热电厂用受严重污染的河水作为原水,水中菌、藻和微生物对滤池污塞严重,虹吸滤池的运行时间和反洗时间持平,活性炭过滤器无法使用,混床被淤泥结成团块无法分层再生。

        为保证水的产量,将虹吸滤池滤料粒径由1mm左右先后放大到2mm和3~4mm,将混床改成二级阳床与二级阴床除盐,其出水质量虽下降,但是满足了供热的用水量。

        最终的解决对策是使用了部分自来水,缓解河水污染造成的困扰,因此,当活性炭过滤器由于菌、藻造成污塞时除了加强反洗保证压差在规定范围内之外,灭菌虽属重要,但是更应从源头上解决。



        1.3、氯化过滤(去除铁、锰胶体物)

        通常含盐量为苦咸水范围的某些并水量还原态,典型特点是含有二价的铁和锰,有时还会存在硫化氢和氨。

        如果对这类水源进行氯化处理,或当水中含氧量超过5mg/L时,Fe2+让将转化为Fe3+形成难溶解性的胶体氢氧化物颗粒。铁和锰的氧化反应如下:4Fe(HCO3)2+02+2H20-->4Fe(OH)3+8C02

        4Mn(HCO3)2+02+2H20-->4Mn(OH)3+8C02

        由于铁的氧化在很低的pH值时就会发生,因而出现铁污染的情况要比锰污染的情况要多,即使SDI小于5,RO进水的铁含量低于0.1mg/L,仍会产生铁污染的问题。碱度低的进水铁离子含量要高,这是因为FeC03的溶解度会限制Fe2+的浓度。

        处理这类水源的两种方法:

        一种是防止整个RO过程中与空气和任何氧化剂如氯的接触,低pH值有利于延缓Fe2十的氧化,当pH<6.氧含量<0.5mg/L时,最大允许Fe2十浓4mg/L

        另一种方法是用空气、Cl2或KMn04氧化铁和锰,将所形成的氧化物通过多介质过滤器除去,但需要主要的是,由硫化氢氧化形成的胶体硫可能难以由过滤器除去,在多介质过滤器内添加氧化剂通过电子转移氧化Fe2+,即可一步同时完成氧化和过滤。

        海绿石就是这样一种粒状过滤介质,当其氧化能力耗尽时,它可通过KMn04的氧化来再生,再生后必须将残留的KMn04完全冲洗掉,以防止对膜的破坏。当原水中含Fe2+的含量小于2mg/L时可以采用这一处理方法,如原水中含更高的Fe2+时,可在过滤器进水前连续投加KMn04,但是在这种情况下,必须采取措施例如安装活性炭滤器以保证没有高锰酸钾进入膜元件内。

        Binn过滤也可以有效地用于从RO/NF进水中去除Fe2+,Birm是一种硅酸铝基体上涂有二氧化锰形成沉淀,并且通过滤器反洗可将这些沉淀冲出滤器。由于该过程pH将升高,可能会发生LSI值变化,因而要预防过滤器和RO/NF系统内出现CaC03沉淀。


        1.4、微絮凝(加药絮凝过滤)

        由于胶体悬浮物既很细小又由于介质电荷之间的排斥,所以单独过滤不起作用,在这种情况下,过滤前必须加絮凝剂或絮凝化学药品。常用的絮凝剂有三氯化铁、矾和阳离子聚合物,因为阳离子聚合物在低剂量下就有效果,且不明显地增加过滤器介质的固体负荷,所以最常用。

        另一方面,如果阳离子聚合物进入现在采用的某些最通用的膜上,则它们却是非常强的污染物,很少量的阳离子聚合物就能堵塞这些膜,且往往难以去除,须谨记当用阳离子聚合物作为过滤助剂时,必须小心使用。

        硫酸铁和三氯化铁可以用于对胶体表面的负电荷进行失稳处理,将胶体捕捉到新生态的氢氧化铁微小絮状物上,使用含铝絮凝剂其原理相似,但因其可能有残留铝离子污染问题,并不推荐使用,除非使用高分子聚合铝。迅速的分散和混合絮凝剂十分重要,建议采用静态混合器或将注入点设在增压泵的吸入段,通常最佳加药量为10-30mg/L,但应针对具体的项目确定加药量。

        为了提高混凝剂絮体的强度进而改进它们的过滤性能,或促进胶体颗粒间的架桥,絮凝剂与混凝剂一起或单独使用,絮凝剂为可溶性的高分子有机化合物,如线性的聚丙烯酰胺,通过不同的活性功能团它们可能表现为阳离子性、阴离子性或中性非离子性。

        混凝剂和絮凝剂可能直接或间接地影响RO膜,间接的影响如它们的反应产物形成沉淀并覆盖在膜面上,例如当过滤器发生沟流而使混凝剂絮体穿过滤器并发生沉淀;当使用铁或铝混凝剂,但没有立即降低pH值时,在RO阶段或因进水浓缩诱发过饱和现象,就会出现沉淀,还有在多介质滤器后加入化合物也会产生沉淀反应,最常见的是投加阻垢剂,几乎所有的阻垢剂都是带负电荷的,将会与水中阳离子性的絮凝剂或助凝剂反应而污染RO膜。

        当添加的聚合物本身影响膜导致通量的下降,这属于直接影响。为了消除RO/NF膜直接和间接的影响,阴离子和非离子的絮凝剂比阳离子的絮凝剂合适,同时还须避免过量添加。


        1.5、微滤/超滤

        采用超滤/微滤预处理工艺的反渗透/纳滤系统叫做集成膜系统(IMS)。与采用传统预处理工艺的反渗透系统相比,IMS设计具有一些明显的优势。MF/UF透过液水质更好,SDI和浊度更低,明显降低了对反渗透的胶体有机物、微生物污染负荷;由于膜在这里是污染物的绝对屏障,MF/UF滤液的高质量可以保持稳定,即便是地表水和废水等水质波动异常频繁的水源,这种稳定性也不会改变,由于胶体污染减少反渗透系统的清洗频率明显降低,与一些传统过滤工艺相比,MF/UF系统操作更容易,耗时更少,与采用大量化学品的传统工艺相比,MF/UF浓缩废液的处置比较容易。

        2

        反渗透系统的运行控制


        2.1、初次居动前的检查事项

        2.1.1对给水、加药系统核查

        1.所有管道和装置必须都是防腐材料制作的。

        2.核查系统中使用的所有管道对压力和pH值的适合性。

        3.检查加药系统: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。

        检查加氯系统.使用醋酸纤维膜元件时要使进入反渗透组件的游离氯确保在规定范围内(0.1-0.3mg/L),使用聚酰胺复合膜元件时要使进入反渗透组件的给水不含游离氯,所有加入的化学药品其纯度应符合要求。

        4.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。

        5.检查报警和安全阀设置正确与否。

        6.检查给水泵进出口是否安装压力表,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)报答、停泵。


        2.2、对RO系统检查

        1.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,过滤器是否安装进出口压力表(也可装设压差表),当压降达到一定值时(2bar)需更换滤芯。

        2.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。

        3.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。

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

        5.检查反渗透的压力表、流量表、电导率表、余氯表、ORP表安装正确与否。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,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),除支持累计流量外还要给出信号用于比例调节;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,使用醋酸纤维素膜元件RO给水必须含有0.1~0.3mg/L残余氯,最大允许含氯量为1mg/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,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、超限报答。

        6.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。

        7.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。

        8.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。

        9.保证所有管线都采用防腐管道。

        10.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。

        11.审查系统中所有管道对压力和pH值的适合性。

        12.核对泵与液位接触的部件是否由防腐材料制作。

        13.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。

        14.核对联锁、报警、安全网和延时继电器已经过正确的鉴定。

        15.检查管件、压力容器应严密不漏。

        16.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。

        17.保证浓水流控制阀处于开启位置,可能需要人工整定开度。

        18.核对产品水流向排水沟。

        19.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。

        20.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)。


        2.3、RO系统运行

        1.启动给水泵,在低压、小流量下将系统中的空气排出,在低于50%给水压力下冲洗,直至排水不含保护液。

        2.检查系统有无泄漏。

        3.慢慢增加给水压力并调整排水减压控制阀,直到满足设计的回收率。

        4.当系统达到设计条件后,核查浓水的LSI。

        5.当系统稳定运行后(大约O.5~1h运行时间),记录所有运行条件。


        2.4、RO系统的正常运行

        2.4.1启动记录

        RO装置的性能特性必须从一开始就记录,启动报告应该包括完整的装置说明可以利用流程图、装置图表示预处理、RO装置和后处理、初始时预处理和RO的性能记录。

        所有仪表和表计必须按照厂家的建议进行校准并做记录。


        2.4.2运行数据记录

        运行数据可以说明RO系统的性能在整个RO使用期所有的数据都要收集和记录,这些数据与定期的水分析一起为评价RO装置的性能提供资料。

        以下参数需监测并记录在合适的记录表上,每班至少一次。

        (1)操作日期、时间及系统运转时数,

        (2)每一段压力容器(膜组件)前后的压降,

        (3)每一段进水、产水与浓水压力;

        (4)每一段产水、浓水和系统给水流量;

        (5)每一段进水、产水与浓水的电导度,每周测量一次每支压力容器的产水电导率;

        (6)每一段进水、产水和浓水的含盐量TDS;

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