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反渗透设备的进水要求与工艺流程
 一、水质要求
反渗透作为一种新型的纯物理脱盐工艺,由于反渗透膜元件的结构、材质、脱盐机理等条件的限制,反渗透设备对进水有较高的条件要求:
温度条件在1到45℃之间;
pH值必须在2到11的范围之内;
有机物含量(COD,mg/L)应该小于1.5;
浊度(NTU)应该控制在1.0以下;
淤泥密度指数(SDI值)<4.0;
余氯含量<0.1mg/L(实际控制在0);
铁含量(mg/L):溶氧>5mg/L时,Fe<0.05;
二氧化硅含量(mg/L):浓水中SiO2<100;LSI:pHb-pHs<0;
Sr、Ba等易形成难溶盐的离子:Ipb<0.8Ksp。
  后三项通过添加阻垢剂可适当提高其值。
  若如果上述指标某一项或几项不达标时,会对反渗透膜造成以下影响:
1、RO反渗透膜受金属氧化物污染;
2、胶体污染;
3、RO反渗透膜结垢;
4、悬浮物污堵RO反渗透膜;
5、有机物及微生物等污染,导致出水COD升高。
  进而对整个反渗透装置造成不良影响:
  降低反渗透纯净水系统的产水量;降低反渗透纯净水系统的产水品质;增加反渗透设备运行的能耗,包括原水、电耗;增加水处理的运行成本,包括反渗透阻垢剂、树脂再生盐、其他水处理药剂等。
  反渗透预处理在其中发挥着不可替代的作用。当预处理没有做好,反渗透进水水质严重不达标,且时间过长的情况下,会导致反渗透膜元件不可逆的物理、化学损伤,大大缩短反渗透膜元件的使用寿命。
  反渗透预处理的目的是解决如下问题,以保证反渗透设备稳定运行和使用寿命。
  第一,防止膜面结垢(包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化物等);
  第二,防止有机物质的污堵;
  第三,防止微生物的污堵;
  第四,防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵;
第五,保持反渗透装置产水量稳定。
二、工艺流程
原水罐
储存原水,用于沉淀水中的大泥沙颗粒及其它可沉淀物质。同时缓冲原水管中水压不稳定对水处理系统造成的冲击。(如水压过低或过高引起的压力传感的反应)。
原水泵
恒定系统供水压力,稳定供水量。
多介质过滤器
采用多次过滤层的过滤器,主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在20um以上的物质,可选用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。保证设备的产水质量,延长设备的使用寿命。
活性炭过滤器
系统采用果壳活性炭过滤器,活性炭不但可吸附电解质离子,还可进行离子交换吸附。经活性炭吸附还可使高锰酸钾耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2~7mg/L(O2),此外,由于吸附作用使表面被吸附复制的浓度增加,因而还起到催化作用、去除水中的色素、异味、大量生化有机物、降低水的余氯值及农药污染物和除去水中的三卤化物(THM)以及其它的污染物。同时,设备具有自我维护系统,运行费用很低。
离子软化系统/加药系统
R/O装置为了溶解固体形物的浓缩排放和淡水的利用,为防止浓水端特别是RO装置最后一根膜组件浓水侧出现CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4,SrSO4,SiSO4的浓度积大于其平衡溶解度常数而结晶析出,损坏膜原件的应有特性,在进入反渗透膜组件之前,应使用离子软化装置或投放适量的阻垢剂阻止碳酸盐,SiO2,硫酸盐的晶体析出.
精密过滤器
采用精密过滤器对进水中残留的悬浮物、非曲直粒物及胶体等物质去除,使RO系统等后续设备运行更安全、更可靠。滤芯为5um熔喷滤芯,目的是把上级过滤单元漏掉的大于5um的杂质除去。防止其进入反渗透装置损坏膜的表面,从而损坏膜的脱盐性能。
反渗透系统
反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般是水)通过反渗透膜(或称半透膜)而分离出来,因为这个过程和自然渗透的方向相反,因此称为反渗透。反渗透法能适应各类含盐量的原水,尤其是在高含盐量的水处理工程中,能获得很好的技术经济效益。反渗透法的脱盐率提高,回收率高,运行稳定,占地面积小,操作简便,反渗透设备在除盐的同时,也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。
臭氧杀菌器/紫外线杀菌器(可选)
杀灭由二次污染产生的细菌彻底保证成品水的卫生指标.
原水 → 原水箱 → 原水泵 →多介质过滤器 (石英砂过滤器)→活性炭过滤器 →软水处理器(添加阻垢剂装置) → 精密过滤器 → 高压泵 → 一级反渗透(RO)装置 →紫外线杀菌装置(臭氧杀菌装置) → 用水点
一、纯化水设备单元功能
1.1预处理设备
预处理设备由原水加压泵、石英砂过滤器、活性碳过滤器、及全自动软水器及精滤器五个单元组成。
1.1.1原水加压泵
原水为自来水时,自来水压力应大于石英砂过滤器、活性碳过滤器、全自动软水器及精滤器的水流总阻力(水压压差),并能满足进入反渗透主机水压要求,因此需要设置加压泵,以达到水压要求。
1.1.2石英砂过滤器
因为自来水的浊度一般为3~5度,水中还含有少量的悬浮物和泥沙。因此需要设置石英砂过滤器,降低水的浊度不超过1度,防止堵塞反渗透膜。
1.1.3活性碳过滤器
主要去除水中游离氯和有机物,防止游离氯氧化反渗透膜。同时还可去除水中异味,提高饮用纯净水口感。
1.1.4全自动软水器
当工艺水经过全自动钠离子交换器时,水中的Ca2+、Mg2+等阳离子与交换剂中的Na+进行离子交换,降低水的硬度,使水质得到软化。
1.1.5精滤器
该过滤器是自来水进入膜之前最后一道过滤装置,它可以有效的去除砂滤器、碳滤器未去除干净的大于5μm的物质,可以截流住由砂滤器、碳滤器流失的碎砂及活性碳粉末等,从而有效的保护RO膜不受或少受污染。
1.2反渗透主机
1.2.1进水条件
反渗透主机应在以下进水条件下运行。检查您的原水是否在此限度内是非常重要的。反渗透进水条件不符合此标准将会导致膜组元件的永久性不可恢复的污染和损坏。
最小进水压力:2.8KG/CM2
最小进水流量:1.5t/h
水温:4oC~45oC
PH范围:4~9
硬度:17mg/L(以CaCO3计)
浊度:≤1度
总溶解性固体含量:TDS<1000mg/L
铁:<0.1mg/L
游离氯:<0.5mg/L
锰:<0.05mg/L
有机物:COD<1mg/L
反渗透膜的进水要求(表二):
常用膜的品种与型式项目
卷式(醋酸纤维素膜)
中空纤维式(芳香聚酰胺)
卷式(复合膜)
浑浊度
0.5FTU
污染指数(FI)
<4
<3
<5
水温
15-35oC
15-35oC
<45oC
PH值
5-6
3-11
2-11
CODMn高锰酸钾法以O2计)
<1.5mg/L
<1.5mg/L
<1.5mg/L
游离氯(以Cl2计)
0.2~1mg/L
<0.1mg/L
<0.1mg/L
含铁量(以fe计)
<0.05mg/L
<0.05mg/L
<0.05mg/L
1.2.2进水水温与产水量关系
设备的额定产水量是在假设进水温度为25oC的情况下设定的。反渗透系统的产水量随进水水温降低而下降。一般情况下,水温每降低1oC,产水量将下降3%。
1.2.3部件名称及作用
1.2.3.1高压泵—高压泵采用南方立式多级离心式高压水泵,这是RO主机的一个重要组件,它的作用是给RO膜输送一定数量一定压力的水源。使用中应保证不得空转,不得长期超负荷运行,经常按要求排除空气,应保证电器部份的干燥。
1.2.3.2高压泵出水节流阀—安装在高压泵后的不锈钢截止阀,其主要作用是调节、控制RO膜进水流量,它和浓水调节阀配合使用调整膜管内压力和供水量。开机时应其部分关闭,待泵启动后再慢慢打开,开度要适中,而后再调整各项指标。
1.2.3.3RO膜壳—现采用的是不锈钢膜壳,安装两端的端头时,应在橡胶O型圈上涂上一层丙三醇(甘油),这样即方便拆卸,又可增加密封性。维修时应谨防损坏密封圈。
1.2.3.4RO膜—RO膜是反渗透主机的关键部件,对设备的产水量和品质起着决定性作用,本设备一级选用美国海德能ESPA4-4040低压复合膜,二级选用陶式膜。
1.2.3.5电导率仪—其主要作用是显示设备运行时纯水的电导率情况,其计量单位为μs/cm。
1.2.3.6浓水调节阀—该阀是反渗透主机的一个重要元件,它的主要作用是调节膜管内压力,达到调节纯水和浓水比例的目的。它与高压泵节流阀配合使用,可更好的调整膜管内压力、纯水产量等。设备开启前应将该阀门打开一定程度,以防备设备启动时膜压力突然升高超过极限。
1.2.3.7膜冲洗电磁阀—其主要作用是定时开放,让浓水大流量通过,降低膜管内压力,增加膜管内的流速,达到冲洗膜的目的,它是反渗透主机的一个重要组成部分。
1.2.3.8纯水、浓水流量计—其作用是计量纯水和浓水流量,计量单位为加仑/分钟(GPM)或升/分钟(LPM)。通过这两个流量计,可以清楚地掌握设备当时的产水量和浓水流量,可以直观地观看纯水和浓水的比例,以利于我们按要求比例和产量调整系统状况。
1.2.3.9高压泵前压力表(0~10.5kg/cm2)—这块表主要是显示原水进入高压泵前的压力。该表与微孔膜精滤器进水压力表配合观察,可以判断精滤器过滤芯是否失效或是否该清洗。压力差很大时,说明滤芯应该清洗,如清洗后仍达不到要求,则应更换。
1.2.3.10膜前和浓水压力表(0~28kg/cm2)—膜前压力表显示水进入膜时的水压情况,浓水压力表显示最后一根膜出口到浓水调节阀前的压力。两块表配合观察,可以知道压差情况,这一点在实际运行中是很重要的。调整运行参数时,应以膜压力表为依据调整系统压力,尤其是当系统压力在上限时,且膜压差大较大时,更应该注意这一点。
1.2.3.11低压压力开关—低压压力开关的功能是按系统工艺要求而设置的水压值来控制主机运行或停止的保险装置。当进水供水压力低于系统设定值时,压力开关会自动将主机关闭,以避免高压泵在缺水或无水时空转,造成泵的损坏。该设备使用的是内部已设置好参数的压力开关。它的最低值大致设置在0.35kg/cm2左右。
1.2.3.12电器控制箱—反渗透主机的进水电磁阀、低压压力开关、冲洗电磁阀及高压泵的启停,均由DDG403b微电脑控制器控制,控制器输入电源220伏。电控箱设有开关、熔断器、微电脑控制器、接触器、热保护器及等元器件。
1.3低压配电装置
该装置输入电源380伏,输出设有四个15安三相空气开关及一个10安单相空气开关,构成输出电源380伏四个回路,分别对原水加压泵、1#高压泵、2#高压泵及清洗泵供电。另一个回路220伏,对砂滤、碳滤及全自动软水器供电。为使原水加压泵与反渗透主机同时启动,低压配电装置内设有接触器和热继电器,用控制线连接反渗透主机启动元器件。
二、纯化水设备运行操作
2.1预处理设备及反渗透主机开机与关机
2.1.1设备开机前,操作人员首先要熟悉反渗透主机电控面板上各仪表名称及作用,仪表在面板上的安装位置及电路图。
2.1.2设备若是首次开机,则应打开活性碳过滤器出水管上的排污阀,用肉眼观察排水口,确定水中无碳末水质干净后,关闭排污阀。然后打开微孔膜精滤器下部排水阀,待水质干净后,关闭排水阀。
2.1.3检查预处理设备及反渗透主机各部件是否正常,调整各阀门开关状态,保证运行时水路畅通。
2.1.3.1常开加压水泵进水阀,稍开水泵旁通管回流阀,开度要适中。
2.1.3.2关闭砂滤器旁通管上控制阀,打开砂滤器进水阀及出水阀。同时关闭碳滤器旁通管上控制阀,打开碳滤器进水阀及出水阀。
2.1.3.3常开反渗透主机浓水调节阀,将高压泵泵后节流阀调整到适中状态。
2.1.3.4打开精滤器顶部排气水阀,待设备水压稳定后,再关闭排气水阀。
2.1.4将低压配电装置内部四个三相空气开关及一个单相空气开关,全部合上送电。
2.1.5将砂滤、碳滤及全自动软水器的电源插头分别插在220伏插座上,使电源接通,然后调整控制器,达到运行状态。
2.1.6将反渗透主机电控面板上电源开关,由OFF关位旋至ON开位,电源接通使进水电磁阀打开,加压水泵及高压水泵同时启动。
2.1.7反渗透主机电源开关打开时,微电脑控制器内部设置将冲洗电磁阀马上打开,反渗透主机自动冲洗。电源每关闭、启动一次,自动冲洗都进行一次。电源关闭时,计时取消,恢复到零位,下次启动重新计时。
2.1.8设备运行中当进水水压低于低压开关设定值时,低压开关动作,微电脑控制器内部设置将主机高压泵关闭。待水压恢复时,主机高压泵自动启动。
2.1.9待反渗透主机冲洗结束后,适当调整高压泵泵后节流阀,控制膜前进水压力不得超过15kg/cm2。同时调整浓水调节阀,控制纯水流量。满足上述条件后,再将浓水调节阀与高压泵节流阀配合使用调整,使设备回收率在合适范围内。无论任何时候,都不要将浓水调节阀完全关闭,否则会使反渗透主机压力突然升高,造成设备的损坏或危及操作者的安全。
三、纯化水设备维护保养
3.1在夜间停机时,可利用作为原水的自来水对石英砂过滤器及活性碳过滤器进行反洗。因为具有一定的压力自来水,仍可通过加压水泵泵体及回流阀进入砂滤器及碳滤器。
3.2根据原水水质及设备运行情况,可按照用户的需要,设定全自动软水器的运行周期和时间。
3.3砂滤器或碳滤器内的石英砂或活性碳,建议一年左右更换一次。
3.4精滤器,每周排水一次,精滤器内的PP滤芯,建议一个月左右更换一次。
3.5若不是因温度和压力的因素而引起的产水量逐渐减少15%时,或水质逐渐下降超标时,则说明反渗透膜需要进行化学清洗。
3.6在运行中,由于各种原因会偶然出现一些故障问题,出现问题后应详细查看运行记录,分析故障原因。
四、日常运行应记录的数
运行注意事项:
1)、反渗透膜的水解易造成反渗透装置的性能恶化,为此,必须严格控制水的PH值,给水PH值在3-11范围内。
2)、当注入的次氯酸钠量不足而使给水中的游离氯不能测出时,在反渗透装置的膜组件上会有黏泥发生,反渗透装置的压差将增大。但对于聚酰胺膜来讲,必须严?格控制进入膜组件的游离氯量,超过规定值将导致膜的氧化分解。
3)、若把FI值超标的水供给反渗透装置作为给水,在膜组件的表面将附着污垢,这样必须通过清洗来去除污垢。
4)、过量的给水流量将使膜组件提前劣化,因此给水流量不能超过设计标准值。此外浓水的流量应尽量避免小于设计标准值,在浓水流量过小的条件下运转,会使反渗透装??置的压力容器内发生不均匀的流动及由于过分浓缩而在膜组件上析出污垢。
5)、反渗透装置的高压泵即使有极短的时间中断运转都可能使装置发生故障。
6)、反渗透入口压力要保持有适当的裕度,否则由于没有适当的压实,除盐率会降低。
7)、反渗透装置停止时应用低压给水置换反渗透装置内的水。这是为了防止在停运时二氧化硅的析出(在冬季时水温下降之故)。
8)、需经常注意保安过滤器的压差。出现压差急剧上升的原因主要是保安过滤器浑浊度的泄漏。相反,出现压差急剧下降的原因是精密过滤器元件的破损,以及保安过滤器元件紧固螺丝松动等。
9)、当反渗透装置入口和出口的压差超过标准时,说明膜面已受污染或者是给水流量在设计值以上。如经流量调整尚不能解决压差问题,则应对膜面进行清洗。
10)、在夏天给水温度高,产水流量就过多,有时不得不降低操作压力,这样做将导致产水水质下降。为了防止这点,可减少膜组件的根数,而操作压力仍保持较高的水平。
序 号
原 因
对 策
1
膜组件数量的减少
按照设计的膜组件数量运行
2
低压力运转
按照设计的基准压力运行
3
发生膜组件的压密
当在大大超过基准压力的条件下运转就会发生膜组件的压密,必须更换膜组件
4
运转温度的降低
按照设计温度25oC运行
5
在较高的回收率条件下
运转当在75%以上回收率条件下运转时,浓水的水量就减少,这样膜组件内水的浓缩倍率就上升,结果造成给水水质严重下降。由于这种给水的渗透压上升,导致透过水量的减少。严重时,将在膜面上析出盐垢。必须按设计回收率产水。6金属氧化物和污浊物
附着在膜面上每天进行低压冲洗7在运转中反渗透装置压差
上升改进预处理装置的运行管理,改善进反渗透水质
用药品清洗膜组件
反渗透系统在正常运行一段时间后,反渗透膜元件会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污染,当出现下列症状时,需要进行物理或化学清洗:
●在正常给水压力下,产水量较正常值下降10~15%;
●为维持正常的产水量,经温度校正常值下降10~15%;
●产水水质降低10~15%,透盐率增加10~15%;
●给水压力增加10~15%;
●系统各段之间压差明显增加(可能没有仪表检测该参数)。
清洗单元系统一般采取如下六个步骤:
1.配制清洗液
将药剂加入洁净的水中,且配制用水必须是去除硬度、不含过度金属和余氯的RO产品水或去离子水。保证溶液要彻底混和均匀,并且把温度和PH调到所需要的值。
2.低流量输入清洗液
首先用清洗水泵混合一遍清洗液,预热清洗液时应以低流量。然后以尽可能低的清洗液压力置换元件内的原水,其压力仅需达到足以补充进水至浓水的压力损失即可,即压力必须低到不会产生明显的渗透产水。低压置换操作能够最大限度的减低污垢再次沉淀到膜表面,视情况而定,排放部分浓水以防止清洗液稀释。
3.循环
当原水被置换掉后,浓水管路中就应该出现清洗液,让清洗液循环回清洗水箱并保证清洗液温度恒定。
4.浸泡
停止清洗泵的运行,让膜元件完全浸泡在清洗液中。有时元件浸泡1小时就足够了,但对于顽固的污染物,需要延长浸泡时间,如浸泡10~15小时或浸泡过夜。为了维持浸泡过程的温度,可采用很低的循环流量(约为表1所示流量的10%)。
5、高流量水泵循环
按表1所列的流量循环30~60分钟。高流量能冲洗掉被清洗液洗下来的污染物。如果污染严重,请采用高于表1所规定的50%的流量将有助于清洗,在高流量条件下,将会出现过高压降的问题,单元件最大允许的压降为1bar(15psi),对多元件压力容器最大允许压降为3.5bar(50psi),以先超出为限。
6、冲洗
用清洁水(去除硬度、不含金属离子如铁和氯的RO产品水或去离子水)进行低压冲洗,冲洗系统内的清洗液可以用预处理的合格产水,除非存在腐蚀问题。为了防止沉淀,最低冲洗温度为20oC。
五、纯化水相关单位换算
长度:1英寸=2.54厘米
压力:0.1MPa=1kg=14.1psi
流量:1加仑=3.785升
电导率单位:μS/cm
电阻率单位:MΩ·CM
电导率=1/电阻率
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