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反滲透技術問答
發布時間:2015-11-23 15:18:23   點擊: 1309

1.膜元件的標準測試回收率、實際回收率與系統回收率

膜元件標準回收率為膜元件生產廠家在標準測試條件所采用的回收率。海德能公司苦咸水膜元件的標準回收率15%,海水膜元件10%。

膜元件實際回收率是膜元件實際使用時的回收率。為了降低膜元件的污染速度、保證膜元件的使用壽命,膜元件生產廠家對單支膜元件的實際回收率作了明確規定,要求每支l米長的膜元件實際回收率不要超過18%,但當膜元件用于第二級反滲透系統水處理時,則實際回收率不受此限制,允許超過18%。

系統回收率是指反滲透裝置在實際使用時總的回收率。系統回收率受給水水質、膜元件的數量及排列方式等多種因素的影響,小型反滲透裝置由于膜元件的數量少、給水流程短,因而系統回收率普遍偏低,而工業用大型反滲透裝置由于膜元件的數量多、給水流程長,所以實際系統回收率一般均在75%以上,有時甚至可以達到90%。

在某些情況下,對于小型反滲透裝置也要求較高的系統回收率,以免造成水資源的浪費,此時在設計反滲透裝置時就需要采取一些不同的對策,最常見的方法是采用濃水部分循環,即反滲透裝置的濃水只排放一部分,其余部分循環進入給水泵入口,此時既可保證膜元件表面維持一定的橫向流速,又可以達到用戶所需要的系統回收率,但切不可通過直接調整給水/濃水進出口閥門來提高系統回收率,如果這樣操作,就會造成膜元件的污染速度加快,導致嚴重后果。

系統回收率越高則消耗的水量越少,但回收率過高會發生以下問題。

①產品水的脫鹽率下降。

②可能發生微溶鹽的沉淀。

③濃水的滲透壓過高,元件的產水量降低。

一般苦咸水脫鹽系統回收率多控制在75%,即濃水濃縮了4倍,當原水含鹽量較低時,有時也可采用80%,如原水中某種微溶鹽含量高,有時也采用較低的系統回收率以防止結垢。

2.如何確定系統回收率

工業用大型反滲透裝置由于膜元件的數量多、給水流程長,實際系統回收率一般均在75%以上,有時甚至可以達到90%。對于小型反滲透裝置也要求較高的系統回收率,以免造成水資源的浪費。

應該主要根據以下兩點來確定系統的回收率。

①根據膜元件串聯的長度。

②根據是否有濃水循環以及循環流量的大小。

在系統沒有濃水循環時,一般按照以下規定:決定膜元件和系統回收率。

表-1 回收率和膜元件串聯數量

膜元件串聯數量/支  1     2     4     6     8     12   18

最大系統回收率/%  <18<32 <50 <58 <68 <80 <90

3.膜元件標準測試壓力與實際使用壓力

膜元件標準測試壓力為膜元件生產廠家在標準測試條件下所使用的壓力,以海德能公司CPA系列產品為例,其標準測試壓力為1.55MPa(225psi或者15.5bar)。

膜元件使用壓力為膜元件實際工作時所需要的壓力,很多設計人員或使用人員以為膜元件的標準壓力即為膜元件的使用壓力,從而造成有時系統產水量很大,用戶認為膜元件生產廠家的產品質量很好,不知道此時由于系統平均水通量過高,超出了前面所介紹的設計產水量的要求,為反滲透系統長期安全運行埋下了禍根。有時系統產水量很小,認為膜元件生產廠家的質量不好,向膜元件生產廠家索賠。

實際上膜元件的標準壓力與膜元件的使用壓力有著本質的不同,膜元件標準壓力是膜元件生產廠家為了檢驗其膜元件質量而人為設定的壓力,而實際使用壓力則受到溫度、平均水通量選取值、進水含鹽量、系統回收率、膜元件種類等各種因素的影響,膜元件的使用壓力應根據各種因素的不同而不同。最簡單的辦法就是通過膜元件生產廠家提供的計算軟件進行實際計算。

4.如何計算系統脫鹽率

系統脫鹽率是反滲透系統對鹽的整體脫除率,它受到溫度、離子種類、回收率、膜種類以及其他各種設計因素的影響,因而不同的反滲透系統的系統脫鹽率是不一樣的,其計算公式為

(總的給水含鹽量-總的產水含鹽量)

系統脫鹽率= ×100%

總的給水含鹽量

有時出于方便的原因,也可以用下列公式來近似估算系統脫

鹽率

(總的給水電導率-總的產水電導率)

系統脫鹽率= ×100%

總的給水電導率

以此近似估算得到的系統脫鹽率往往低于實際系統脫鹽率,因而經常在反滲透系統驗收時引起爭議。

5.膜元件的標準脫鹽率、實際脫鹽率與系統脫鹽率

膜元件標準脫鹽率為膜元件生產廠家在標準條件下所測得的脫鹽率,以海德能公司的低壓系列產品為例,CPA2在標準條件下的最低脫鹽率為99.2%(平均脫鹽率為99.5%),CPA3在標準條件下的最低脫鹽率為99.6%(平均脫鹽率為99.7%)。

膜元件實際脫鹽率為膜元件在實際使用時所表現出來的脫鹽率,實際脫鹽率有時會比標準脫鹽率高,但更多情況下要比標準脫鹽率低,這是由于標準測試條件與實際使用條件完全不同。在標準測試條件下,其標準測試溶液為氯化鈉溶液,膜元件標準脫鹽率表現為對氯化鈉的脫除率。在實際使用條件下,由于水中各種離子成分不同,溫度、平均水通量選取值、系統回收率等均不同于標準測試條件,而這些因素均會影響到膜元件的脫鹽率。

系統脫鹽率為整套反滲透裝置所表現出來的脫鹽率,同樣由于使用條件與標準條件不同,系統脫鹽率有別于標準脫鹽率,同時由于反滲透裝置一般均串聯多根膜元件,而裝置中每根膜元件的實際使用條件均不同,故系統脫鹽率也有別于膜元件實際脫鹽率,對于只有1支膜元件的裝置,系統脫鹽率才等于膜元件實際脫鹽率。

要預測系統脫鹽率的最簡單的辦法就是通過膜元件生產廠家的計算軟件進行實際計算。

了解了膜元件標準脫鹽率、實際脫鹽率與系統脫鹽率之間的關系之后,在設計反滲透裝置、給用戶提供系統性能擔保、驗收反滲透裝置或者評定膜元件性能時,一定要根據系統實際脫鹽率來進行,而不能以膜元件標準脫鹽率來進行。

6.什么叫背壓,產水背壓會有什么不良后果

在反滲透水處理領域,背壓指的是產品水側的壓力大于給水側的壓力的情況。如前面介紹,卷式膜元件類似一個長信封狀的膜口袋,開口的一邊粘接在含有開孔的產品水中心管上。將多個膜口袋卷繞到同一個產品中心管上,使給水水流從膜的外側流過,在給水壓力下,使淡水通過膜進入膜口袋后匯流人產品水中心管內。

為了便于產品水在膜袋內流動,在信封狀的膜袋內夾有一層產品水導流的織物支撐層;為了使給水均勻流過膜袋表面并給水流以擾動,在膜袋與膜袋之間的給水通道中夾有隔網層。

膜口袋的三面是用粘結劑粘接在一起的,如果產品水側的壓力大于給水側的壓力,那么這些粘接線就會破裂而導致膜元件脫鹽率的喪失或者明顯降低,因此從安全的角度考慮,反滲透系統不能夠存在背壓。

由于反滲透膜過濾是通過壓力驅動的,在正常運行時是不會存在背壓的,但是如果系統正?;蛘吖收贤C,閥門設置或者開閉不當,那么就有可能存在背壓,因此必須妥善處理解決背壓的問題。

7.為什么高壓泵后面應設手動調節門和電動慢開門

配制標準測試溶液的水源為反滲透產水,因而幾乎不帶雜質,不存在膜元件被污染的問題。在實際使用時,除了二級反滲透系統的進水是以一級反滲透系統的產水作為原水外,其他反滲透系統的進水幾乎都是經普通預處理后的原水。盡管預處理工藝去除了其中一部分雜質,但與標準測試條件下所用水源相比,其進水水質仍然較差。所以膜元件設計產水量應該小于標準產水量,此時如仍按標準產水量作為設計產水量,則反滲透膜元件很快就會受到污染,造成膜元件損壞。

為了避免上述情況的發生,膜元件生產廠家提供了設計導則,以使設計人員有據可依。設計導則建議應根據不同的進水水源來選取不同的設計產水量。

即使在實際使用時按照膜元件生產廠家提供的設計導則使用,但是反滲透膜元件仍然會慢慢受到污染,當然在一段時間后可以通過化學清洗部分恢復其性能,但卻很難完全恢復其性能,所以有經驗的設計人員在設計時應該考慮到這一問題,此時應該選用能夠保證3年后達到設計產水量的給水泵,即需要設計更高壓力的給水泵,但系統初始投運時不需要很高的壓力就可以達到設計產水量,所以系統在初始運行時給水泵壓力富裕,隨著時間的推移,壓力富裕逐漸減少,因此高壓泵后面應設手動調節門來調節給水壓力。有些時候可以對給水泵設置變頻調節裝置,此時可以用變頻的方法來實現給水壓力的調節。

高壓泵后面的手動調節門在設置后一般不需要經常調節,在一段時間內基本上是保持在恒定的位置,在系統每次啟動時也不需要開閉此閥門。

但是如果高壓泵后面沒有其他閥門,此時每次啟動系統時,高壓泵的高壓水源會直接沖擊膜元件,特別是在系統中存在空氣時就會產生“水錘”的現象,這樣容易造成膜元件的破裂。

為了防止上述現象的發生,應該在高壓泵后面設電動慢開門,在啟動高壓泵后慢慢打開電動慢開門,也即慢慢向系統的反滲透膜上加載壓力,電動慢開門應該是全開全閉閥門,其全開全閉時間是可以調節的,但一般設定為45~60s。所以從反滲透膜元件的安全角度考慮應該設置電動慢開門。

8.為什么要設置自動沖洗功能

給水進入反滲透系統后分成兩路,一路透過反滲透膜表面變成產水,另一路沿反滲透膜表面平行移動并逐漸濃縮,在這些濃縮的水流中包含了大量的鹽分,甚至還有有機物、膠體、微生物和細菌、病毒等。在反滲透系統正常運行時,給水/濃水流沿著反滲透膜表面以一定的流速流動,這些污染物很難沉積下來,但是如果反滲透系統停止運行,這些污染物就會立即沉積在膜的表面,對膜元件造成污染。所以要在反滲透系統中設置自動沖洗系統,利用干凈的水源對膜元件表面進行停運沖洗,以防止這些污染物的沉積。

9.反滲透系統需要哪些常用儀表

為了使RO裝置能夠安全可靠地運行,便于運行過程中的監控,應該裝置必要的儀表和控制設備,一般需要裝設的表計有溫度表、壓力表、流量表、pH表、電導率表、氯表、氧化還原電位表等,裝設的地點及其作用分述如下。

(1)溫度表

給水溫度表,因產水量與溫度有關,所以需要監測以便求出“標準化”后的產水量。大型設備應進行記錄,另外,溫度超過45℃會損壞膜元件,所以對原水加熱器系統應設超限報警、超溫水自動排放和停運RO的保護。

(2)壓力表

給水壓力表、第一段RO出水壓力表、排水壓力表用于計算每一段的壓降(也可裝設壓差表)并用于對產水量和鹽透過率進行“標準化”。鹽透過率、產水量和△P用于RO性能問題的分析。

5mm過濾器要安裝進出口壓力表(也可裝設壓差表),當壓降達到一定值時(2bar)更換濾芯。

給水泵進出口壓力表用于監測給水泵進出口壓力,進出口壓力開關用于在進口壓力低報警、停泵,出口壓力高(延時,以防慢開門未打開)報警、停泵。

(3)流量表

產品水流量表在運行中監測產水量,每段應單獨裝設,以便于“標準化RO性能數據。產品水流量應有指示、累計和記錄,濃水排水流量表在運行中監測排水量,應有指示、累計和記錄。

從各段產品流量和排水流量可計算出各段的給水量、回收率和整個RO系統回收率,給水流量表主要用于RO=加藥量的自動調節(加酸、加阻垢劑、加亞硫酸氫鈉往往兩套RO共用),除知識累計外還要給出信號用于比例調節。

(4)電導率表

給水電導率表、產品水電導率表指示、記錄水的電導率,可設置報警,從給水電導率和產品水電導率可估計出RO的脫鹽率。

(5)pH表

當給水需加酸防止生成CaCO3垢時,加酸后的給水需裝pH表在使用醋酸纖維素膜時,不僅為防止CaCO3垢生成,而且更重要的是維持最佳pH值。醋酸纖維素膜的pH值要求為5.7,除指示、記錄、設超限報警外,還可以自動控制不合格給水排放,并停運RO還可以與流量表配合對加酸系統進行比例積分調節。

(6)氯表

使用醋酸纖維素膜元件RO給水必須含有0.1~0.5mg/L殘余氯,最大允許含氯量為lmg/L,因此給水必須裝設氯表,以指示、記錄、和超越報警。藥液箱要設液位開關,低液位報警,加酸可采用比例調節或比例積分調節,加阻垢劑等可采用比例調節,加藥泵與給水泵之間進行連鎖。

(7)氧化還原電位表

經加亞硫酸氫鈉消除余氯的給水應裝設氧化還原電位表,應有指示、記錄、超限報警。

10.設計反滲透控制系統時應考慮哪些方面的問題

反滲透脫鹽系統的運行和監控由PLC、儀表、計算機系統和工藝流程模擬屏執行,同時設有手動操作按鈕和控制室操作按鈕;系統具有聯鎖保護功能及報警指示功能。PLC和主要儀表由國外進口。

1)RO系統運行過程對儀表和程控的工藝要求

⑴加藥量采用比例調節方式,根據給水流量計發出的信號自動調節計量泵進行比例加藥。

⑵計量箱裝有就地液位計,并有低液位信號進行報警,以保證不會因藥液箱無藥而使加藥中斷。

⑶設有就地給水儀表盤,盤上裝有流量指示和流量積累表、電導率表、pH值指示表。另外還設有給水壓力表。流量表、電導率表和pH表所發出的參數信號送至中央控制室進行連續記錄;同時流量計發出的信號控制計量泵進行比例加藥;pH計發出的高、低報警信號送至中央控制室進行報警。

⑷保安過濾器進、出口裝有壓力指示表,當保安過濾器進出口壓差達到一定值或運行一定時間后,需更換濾芯。

⑸高壓泵進、出口側分別裝有低、高壓開關。當高壓泵進口壓力低于限定值時,低壓開關閉合并發送信號至PLC,由PLC進行報警并自動停止高壓泵的運行;當高壓泵出口壓力高于限定值時,高壓開關閉合,發出信號送至PLC,PLC延時一定時間后,如高壓泵高壓側壓力仍高于限定值,則PLC輸出報警并自動停止高壓泵的運行,如在延時范圍內高壓開關恢復至斷開狀態,則PLC自動取消輸人信號。

⑹高壓泵出口裝有電動慢開門。高壓泵啟動后,慢開門自動緩慢打開以確保RO膜元件不受水錘破壞,如慢開門發生故障而未能在規定時間內打開,則高壓泵出口壓力增高,壓力開關輸出報警信號并經PLC自動停止高壓泵的運行。

⑺每套RO裝置設就地儀表盤一塊,盤上裝有RO一段、二段產品水、排水的流量表各一塊(流量及累積流量值顯示),產品水電導率表一塊。流量表和電導率表所發出的參數信號送中央控制室進行連續記錄,并具有電導率值高報警。就地盤上裝有高壓泵啟動、停止按鈕和指示燈,系統緊急停止按鈕和指示燈,電動慢開門開、關按鈕和指示燈。

⑻每套RO裝置設就地壓力表盤一塊,盤上裝有RO一段進水、二段進水和排水壓力指示表。

⑼中央控制盤上設有高壓泵、計量泵、沖洗水泵的三位操作開關(自動一關一手動),系統程序啟、停按鈕,可實現上述裝置的自動啟動控制室遠操和就地手操功能。當三位開關打至“自動”位置時,上述裝置不能就地操作。

⑽RO裝置啟動和運行過程

a.RO裝置程序啟動和運行。先將高壓泵、計量泵的“自動一關一手動”,三位開關扳至“自動”位置,然后按下每套RO裝置的程序啟動按鈕,此時PLC按程序自動對所有計量箱液位、高壓泵入口側壓力進行檢測,當有“低”液位或高壓泵入口側壓力“低”報警時,PLC進行聲光報警并停止程序運行。消除報警后,按程序啟動按鈕,程序恢復運行,并自動啟動加藥計量泵、高壓泵、開啟電動慢開門,延時一定時間后,如高壓泵高壓側壓力仍高于限定值,則PLC輸出報警并自動停止高壓泵、計量泵的運行,同時自動關閉電動慢開門;如在延時范圍內高壓開關恢復至斷開狀態,則PLC自動取消高壓開關輸入信號,系統進入正常運行階段。

b.RO裝置控制室手動啟動和運行。當高壓泵、計量泵、沖洗水泵的“自動一關一手動”三位開關扳至“手動”位置時,上述設備可在控制室內操作。

c.RO裝置就地手動啟動和運行。當高壓泵、計量泵的“自動一關一手動,三位開關扳至“關”位置時,上述設備可在就地手動啟動和運行。在任何情況下,都可以通過設置在就地儀表盤上的系統緊急停止按鈕,停止RO裝置的運行。

⑾RO裝置自動停止運行或由操作人員按程序停止按鈕停運時,高壓泵停止運行,計量泵聯鎖停止運行,自動關閉高壓泵出口電動慢開門。

⑿計量泵與高壓泵的聯鎖

反滲透系統包括兩套RO裝置和一套加藥系統,每套RO裝置配備一臺高壓泵。當有一臺高壓泵啟動時,加藥系統計量泵聯鎖啟動,當兩臺高壓泵都停運時,加藥系統計量泵聯鎖停運,高壓泵一臺運行一臺停運時,計量泵正常工作。

⒀RO裝置設有沖洗系統。RO裝置停止運行一定時間后,可自動啟動沖洗水泵、開啟沖洗進水及排放閥,對RO膜元件進行低壓沖洗。

⒁中央控制盤上裝有光字牌和音響器,可對報警信號進行聲、光顯示;裝有系統模擬屏,可顯示RO系統的運行;可對需記錄的各種參數進行連續記錄。裝有電流表顯示高壓泵電機電流。

2)儀表及PLC系統的構成

儀表及PLC控制系統的構成根據RO系統對儀表和控制的要求確定。

⑴液位開關。給出低液位信號。

⑵流量計。瞬時流量指示及流量累積值顯示。

⑶電導率儀。數字顯示,具有電導率值高報警輸出和4~20mA電流信號輸出。

⑷pH計。數字顯示,具有用戶可設定的pH值高、低報警輸出和4~20mA電流信號輸出。

11.裝置初次啟動前的檢查事項

1)對給水加藥系統核查

⑴所有管道和裝置必須都是防腐材料制作的。

⑵核查系統中使用的所有管道對壓力和pH值的適合性。

⑶檢查加藥系統包括:所加藥品之間要兼容,例如陽離子型

絮凝助劑與阻垢劑的兼容;加藥管線上的逆止閥安裝方向正確;藥品與給水的充分混合,如靜態混合器等。

使用醋酸纖維素膜元件時還要檢查一下加氯系統,使進入反滲透組件的游離氯確保在規定范圍內。所有加入的化學藥品其純度應符合要求。

⑷檢查所有儀表是否已經過校準,保證加藥系統的正確運行和準確的監測。

⑸檢查報警和安全閥設置正確與否。

2)對反滲透系統檢查

⑴檢查5mm保安過濾器是否能起到保護高壓泵和反滲透膜元件的作用。

⑵在將反滲透組件連接到管路上之前,吹掃并沖洗管路,包括反滲透給水母管。

⑶在RO裝置啟動之前,記錄好每套RO中第一段和第二段中各壓力容器的系列號和所裝膜元件的系列號產水量和脫鹽率。畫一張圖表明各壓力容器在滑架上的位置。

⑷檢查反滲透器壓力容器的管道是否連接無誤(正常運行和清洗操作)。

⑸檢查反滲透的壓力表、流量表、電導率表安裝正確與否。

⑹保證給水、一段濃水、排水、一段和二段產品水以及總產品水的取樣點有代表性。

⑺如果產品水管上裝設了關斷閥,則要安裝壓力釋放保護裝置。

⑻肯定RO高壓泵已經可以立即運行,檢查一下泵的轉動以及潤滑情況。

⑼保證所有管線都采用防腐管道。

⑽核對每一段的給水、產品水和濃水以及混合后的產品水都裝有采樣裝置。

⑾審查系統中所有管道對壓力和pH值的適合性。

⑿核對泵與液位接觸的部件是否由防腐材料制作。

⒀檢查所有儀表是否已經過校準,保證反滲透系統的正確運行和準確的監測。

⒁核對聯鎖、報警、安全網和延時繼電器已經過正確的鑒定。

⒂檢查管件、壓力容器應嚴密不漏。

⒃核對產品水管線確實是打開的,當系統沒加壓力時在產品水側沒有壓力。

⒄保證濃水流控制閥處于開啟位置,可能需要人工整定開度。

⒅核對產品水流向排水溝。

⒆保證泵的節流控制閥的開啟程度使初始的給水壓力低于50%的運行壓力。

⒇應保證產品水的壓力永遠不會超過給水或濃水的壓力的規定值。對復合膜元件一般為34.5kPa(5psi)(根據膜廠家規定)。

(21)檢查反滲透/壓力容器固定在滑架上的U形螺栓不要擰得太緊,否則會使玻璃鋼外殼翹曲。

3)RO系統的試運行

對于地表水水源,在RO裝置初次啟動之前,預處理系統必須已經過調試和試運,出水質量能夠滿足R0裝置運行的要求,原水的預處理應包括殺菌、凝聚、澄清和過濾,預處理過程中所加入的化學藥品必須與RO系統加入的化學藥品相兼容,這一點是非常重要的,例如凝聚過程中加入某些陽離子型聚電解質十分有效,但與RO系統中加入的(NaPO3)6會反應生成沉淀而嚴重污染RO膜,因此不能使用,經二級過濾后水的濁度應小于0.2NTU,SDI值必須小于5。在將給水送入RO系統之前,預處理系統必須工作正常,給水水質必須滿足RO給水要求。具體操作如下。

⑴在低壓力下將系統中的空氣趕出。

⑵檢查并消除系統的泄漏。

⑶用低壓水將膜元件的保護液從滲透器沖出(開濃水排放閥)。

⑷將產品水排向地溝。

⑸打開濃水減壓閥。

⑹高壓泵出口節流閥的開度調整到其初始壓力的50%。

⑺啟動高壓泵進行沖洗,直至沖凈。

⑻關斷濃水排放閥,調節濃水減壓閥,調節給水泵出口節流閥,打開產品水出口閥,關閉產品水排放閥,直至達到設計的產品水流量和系統回收率。

⑼試運行72h。

⑽做好運行記錄包括試驗用儀器藥品清單;試驗方法;預處理系統;原水加熱自動控制;凝聚燒杯試驗;加氯量試驗;出水濁度測定,SDI測定。

12.為什么剛開機時系統要不帶壓沖洗

反滲透系統在停止運行后,一般都要自動沖洗一段時間,然后根據停運時間的長短,決定是否需要采取停用保護措施或者采取什么樣的停用保護措施。在反滲透系統再次開機時,對于已經采取添加停用保護藥劑的系統,應該將這些保護藥劑排放出來,然后再通過不帶壓沖洗把這些保護藥劑沖洗干凈,最后再啟動系統。對于沒有采取添加停用保護藥劑的系統,此時系統中一般是充滿水的狀態,但這些水可能已經在系統中存了一定的時間,此時也最好用不帶壓沖洗的方法把這些水排出后再開機為好。有時,系統中的水不是在充滿狀態,此時必須通過不帶壓沖洗的方法排凈空氣,如果不排凈空氣,就容易產生“水錘”的現象而損壞膜元件。

13.為什么要記錄初始時的運行數據

在運行過程當中,系統的運行條件,如壓力、溫度、系統回收率和給水濃度可能有變化而引起產品水流量和質量的改變,為了有效地評價系統的性能,需要在相同的條件下比較產品水流量和質量數據,因為不可能總是在相同條件下獲得這些數據,因此需要將實際運行狀況下的RO性能數據按照恒定的運行條件進行“標準化”,以便評價RO膜的性能。標準化包括產品水流量的“標準化”和鹽透過率的“標準化”。

如果系統運行條件與初投運時相同,現在理論上所能達到的流量,稱標準化的流量。

如果系統運行條件與初投運時相同,現在理論上所能達到的脫鹽率稱標準化的脫鹽率。

從上述定義可以知道,標準化的參考點是以初投運時(穩定運行或經過24h)的運行數據,或者由反滲透膜元件制造廠商的標準參數做參考,此時反滲透膜基本上沒有受到任何污染,今后要判斷反滲透是否存在污染以及是否需要清洗,都需要以初投運時的數據來判斷,因此,初投運時的數據尤其重要,必須進行記錄。

14.日常運行應記錄哪些數據

日常運行記錄應包括以下內容。

1)啟動記錄

RO裝置的性能特性必須從一開始就記錄,啟動報告應該包括完整的裝置說明,可以利用流程圖、裝置圖表示預處理、RO裝置和后處理、初始時預處理和RO的性能記錄。

所有儀表和表計必須按照廠家的建議進行校準并做記錄。

2)RO運行數據

運行數據可以說明.RO系統的性能,在整個RO使用期所有的數據都要收集和記錄,這些數據與定期的水分析一起為評價RO裝置的性能提供資料。

⑴流量(各段產品水和濃水流量)。

⑵壓力(各級給水、濃水、產品水)。

⑶溫度(給水)。

⑷pH值(給水、產品水、濃水)。

⑸電導率/TDS(給水,產品水,每一段給水,產品水濃水)。

⑹SDI(給水,5mm過濾后,每一段給水,濃水)。

⑺最后一段濃水的LSI。

⑻運行小時數。

⑼偶然事件(SDI、pH值和壓力失常、停運等)。

⑽所有儀表和表計的校準,必須按照制造商的建議方法和周期進行,但是3個月至少要校準(校改)1次。

⑾流量壓力、溫度、pH值、電導率、SDI(給水),每班一次。

⑿每一段給水,濃水的SDI每星期一次,并對濾膜上殘留物進行分析。

⒀每一段給水,濃水,產品水的TDS每月分析一次。

⒁余氯、電導率每天一次。

⒂濃水(排水)LSI每星期一次。

⒃偶然事件發生時記錄下來。

3)加藥運行數據

⑴加酸前后SDI每天一次。

⑵5mm過濾器進出口壓力每班一次。

⑶酸耗量每天一次。

⑷NaClO耗量每天一次。

⑸所有儀表和表計的校準按制造商的建議和方法,但至少3個月校準1次。

4)維修日志

必須進行維修記錄,它們可以提供關于滲透器和機械設備性能

的更進一步的資料,包括以下內容。

⑴日常維護。

⑵機械故障/更換。

⑶反滲透/壓力容器/膜元件的更換。

⑷清洗(清洗劑和清洗情況)。

⑸更換5mm過濾器濾芯。

⑹儀表和表計的校準。

15.反滲透裝置運行啟動前的檢查

檢查包括以下內容。

⑴在將給水送人RO系統之前,預處理系統必須運行得很正常,且必須滿足所有導則,必須肯定向系統加入的化學藥品的純度是符合要求的。

⑵在低壓、小流量下將系統中的空氣排出。

⑶檢查系統有無泄漏。

⑷啟動給水泵,在低于50%給水壓力下沖洗,直至排水不含保護液。

⑸慢慢增加給水壓力并調整排水減壓控制閥,直到滿足設計的回收率。

⑹當系統達到設計條件后,核查濃水的LSI。

⑺當系統穩定運行后(大約0.5~1h運行時間),記錄所有運行條件。

16.介質過濾器流速的設計標準

水的過濾凈化處理由來已久,民用的河砂濾床,依靠重力過濾,早期的衛生用水使用素燒瓷濾芯過濾。傳統的過濾裝置可分為開放的重力過濾和封閉的壓力濾器。

過濾材料視進入過濾器(池)的水pH值而不同。使用鋁鹽(硫酸鋁、明礬、氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁)混凝、澄清的水,可用石英砂過濾,經石灰沉淀軟化處理。用鐵鹽(硫酸亞鐵、三氯化鐵,聚合硫酸鐵,聚合氯化鐵)混凝處理的水,pH值較高,可用大理石、白云石或無煙煤過濾。

所用的濾料應進行化學穩定性試驗,石英砂和無煙煤分別在酸性、中性和堿性溶液中浸泡,大理石與白云石應在中性和堿性溶液中浸泡。酸性溶液含鹽酸400mg/L,中性溶液含氯化鈉500mg/L,堿性溶液含氫氧化鈉400mg/L,10g上述濾料,粒徑為0.5~1mm,在室溫(20℃)浸泡24h,每4h攪動1次,浸泡液總溶解固形物增加量<20mg/L,二氯化硅<1mg/L。單層濾料的石英砂粒徑為0.5~1.2mm,雙層濾料無煙煤粒徑為0.8~1.8mm,石英砂為0.5~1.2mm。三層濾料用的重質礦石粒徑可有4~5種級配,可為0.3~5mm以上。

過濾器(池)的濾速,可參照DL/T5068--1996《火力發電廠化學設計技術規程》的表-2。

表-2 過濾器(池)濾速(DL/T5068--1996表3.2.2.4)

過濾器(池)型式 濾速/(m/h)

混凝澄清     接觸凝聚

正常濾速     強制濾速    

細砂過濾     6~8      —   —

單層濾料     單流雙流     8~10 15~18     10~14 14~18   6~106~10

雙層濾料

三層濾料

變孔隙過濾

高效纖維過濾    10~14

18~20

18~21

20~40  20~25  6~10

17.活性炭過濾器為什么要注意滅菌

在水處理工藝中,活性炭過濾器用于對有機物的吸附和對過量氯(余氯)的吸附去除,對前者去除能力較差,通常為50%,對后者則很強,可以完全脫除余氯,這是由于在對余氯吸附的同時,還有自身被氯化的作用。

活性炭的吸附能力曾被用于口服對腸道細菌的吸附而治療細菌性痢疾,在第一次世界大戰中,氯氣類毒氣作為大規模殺傷性武器被使用,活性炭則是防毒面具中主要的毒氣吸附劑,離子交換樹脂被廣泛應用后,活性炭在化學除鹽系統中使用較廣,大機組對有機酸的腐蝕敏感,因此配置活性炭床者更多?;钚蕴课剿袪I養物質,可以成為細菌微生物的溫床,微生物膜對水的阻力影響較大,因此,應定期進行反洗去污。如果反洗不能奏效時,應進行滅菌處理。

實際上,按照進水濁度安排合理的反沖洗制度更具有實際意義,由于微生物膜與微生物黏泥難于清凈,采取空氣擦洗是必要的。某熱電廠用受嚴重污染的河水作為原水,水中菌、藻和微生物對濾池污塞嚴重,虹吸濾池的運行時間和反洗時間持平;活性炭過濾器無法使用,混床被黏泥結成團塊無法分層再生。為保證水的產量,將虹吸濾池濾料粒徑由1mm左右先后放大到2mm和3~4mm,將混床改成二級陽床與二級陰床除鹽,其出水質量雖下降,但是滿足了供熱的用水量。最終的解決對策是使用了部分自來水,緩解河水污染造成的困擾,因此,當活性炭過濾器由于菌、藻造成污塞時除了加強反洗保證壓差在規定范圍內之外,滅菌雖屬重要,但是更應從源頭上解決。

在水處理工藝中,在反滲透裝置運行中都應根據實際情況做應變處置。在對內蒙古某電廠進行風險評估時,該廠停爐保護僅做熱爐放水處理,按照通常情況是遠遠不夠的,但是認可該對策。當電廠人員詢問是否應該采取成膜等保護措施時指出,對于地處沙漠與干旱地區的該廠來說,由于當地相對濕度常年低于40%,采取熱爐放水已經能起到良好的停爐保護作用,無需采取更多的停爐保護措施,對于活性炭過濾器來說,只要壓差合乎規定,CODMn去除率不低于30%,無需更多的維護。

18.什么樣的系統用軟化器合適

軟化器是鈉陽離子交換器的俗稱,它可把水中鈣、鎂離子交換除去,使成為對應的鈉鹽。水中含有鋇、鍶等離子時,也可經過鈉離子交換脫除。因此,下列情況可以對水進行軟化處理,以免除結水垢的困擾。

1)在水處理系統中原來配置有軟化器時,應盡量利用它作為前置過濾和軟化防垢,例如某熱電廠的熱網補充水和蒸發器的用水是軟化水,該廠原水是河水,限于資金,反滲透預處理較簡單,反滲透器壓差增長快,清洗周期短,出水質量差,為此建議考慮。

⑴用軟化水作為反滲透器原水可使進水的濁度和污染指數達標,并防止鈣,鎂結垢。

⑵也可填設微濾裝置。

2)水的硬度過高,例如≥8mmol/L(Ca2++Mg2+),使用一般的阻垢分散技術難以奏效者。

3)水質較特殊,含鋇、鍶等離子高,或是含硫酸根高(例如≥200mg/L)或是含氟離子高(例如≥10mg/L)者。

4)經技術經濟比較,并經過模擬試驗證明,使用軟化技術優于阻垢處理者。進口阻垢劑通常為8萬元/噸,對于雜質含量不高時,處理費用較高,其防垢效果比軟化為差。

19.為什么系統脫鹽率整體過低

有一個200m3/h的反滲透項目,分成兩套裝置,每套裝置的產水量為100m3/h,設計采用海德能公司的低壓高脫鹽率CPA3反滲透膜,設計回收率75%,每套裝置采用8040CPA3膜元件108支,(12:6)×6排列,給水含鹽量1000mg/L,溫度為25℃,按照公司的設計軟件的設計計算,在初始投運時,其系統脫鹽率應該在98%以上,運行壓力應該不高于1.06MPa(10.6bar)。

系統實際運行時,運行壓力與設計壓力吻合,但系統脫鹽率不到90%,工程公司經過與海德能公司技術人員的多次討論與原因分析,并且在現場對每一支壓力容器的產水電導率進行了測試,測試結果表明,裝置第一段12支壓力容器的產水電導率基本一致,裝置第二段6支壓力容器的產水電導率基本一致.,并且第一段壓力容器的產水電導率均低于第二段壓力容器的產水電導率,符合反滲透產水的一般規律,從而排除了某些壓力容器內存在密封圈泄漏的可能性。

由于現場條件有限,不能進行水質全分析,只有電導率表和pH試紙,在測量給水電導率和pH值后發現,電導率值基本與設計水質相符,用pH試紙測出的pH值大約為7~8,從而排除了水質大幅度變化的可能性。經過反復調查發現,工程公司只是對來水進行簡單的預處理后送入反滲透系統,而甲方所提供的來水實際上已經在另一個車間進行了石灰軟化處理,處理后也沒有對水進行pH值的調節就送到了反滲透的凈化車間,由于工程公司沒有在給水系統中設計安裝pH表,同時pH試紙又已經失效,因而沒有能夠發現pH值已經很高的事實。根據這一調查結果,現場及時采取措施通過加酸來調節pH值,在將pH值調整到設計值后,系統脫鹽率超過了98%,問題得到了圓滿解決。

pH值是水的酸堿度的衡量指標,pH值變化,會影響到水中各種離子的平衡,尤其是碳酸系統離子的平衡,同時也會影響到氫離子和氫氧根離子的含量,而反滲透膜對各種離子的脫除率是不一樣的,同時其脫除率會受到pH值的明顯干擾,只有在pH值介于6~8之間時,其脫除率最高,當pH值過高或者過低時,其脫除率均會大大降低,而石灰軟化處理工藝其pH值往往都超過10,因而導致了本系統脫鹽率的大大降低。

20.反滲透膜元件產水管為什么會破裂

有一個520m3/h的反滲透項目,分成4套裝置,每套裝置的產水量為130m3/h,設計采用海德能公司的低壓高脫鹽率CPA3反滲透膜,設計回收率75%,每套裝置采用8040CPA3膜元件144支,(16:8)×6排列,給水含鹽量1200mg/L,溫度為25℃,按照公司的設計軟件的設計計算,在初始投運時,其系統脫鹽率應該在98%以上,運行壓力應該不高于1.1MPa(11bar)。

在系統實際運行前的沖洗階段即發現產水流量很大,在系統實際運行時,系統脫鹽率很低,幾乎無脫除效果,工程公司在現場對每一支壓力容器的產水電導率進行了測試,測試結果表明,所有壓力容器的產水電導率均很高,并且第一段壓力容器的產水電導率基本與第二段壓力容器的產水電導率相同,因而認為壓力容器內存在密封圈泄漏的可能性。為了確認是否存在密封圈泄漏,現場決定首先拆卸其中一套裝置中的膜元件進行驗證,但隨即發現,該套裝置中幾乎所有膜元件的中心管(產水管)均出現了碎裂,不言而喻,中心管的碎裂造成了系統的泄漏。膜生產廠家隨即派出技術人員去現場了解情況,并收集代表性樣品送到公司總部進行分析,分析結果表明,中心管的碎裂是由于用戶在安裝時使用了不恰當的潤滑劑,該潤滑劑與由高分子材料制成的膜元件中心管發生了反應,同時由于安裝時的應力作用,造成了膜元件中心管的破裂。

根據膜元件廠家的建議,任何時候不允許使用石油類(如化學溶劑、凡士林、潤滑油及潤滑脂等)的潤滑劑用于潤滑O形密封圈、連接管、接頭密封圈及濃水密封圈。允許使用的潤滑劑只有硅基膠、水或丙三醇(甘油)。

21.反滲透膜元件玻璃鋼外皮為什么會破損

有一個180m3/h的反滲透項目,分成3套裝置,每套裝置的產水量為60m3/h,設計采用海德能公司的低壓高脫鹽率CPA3反滲透膜,設計回收率75%,每套裝置采用8040CPA3膜元件84支,(9:5)×6排列,給水含鹽量1200mg/L,溫度為25℃,按照公司的設計軟件的設計計算,在初始投運時,其系統脫鹽率應該在98%以上,運行壓力應該不高于0.9MPa(9.0bar)。


在系統實際運行時,系統產水量和脫鹽率均能完全達到要求,在現場對每一支壓力容器的產水電導率進行了測試,測試結果表明,所有壓力容器的產水電導率均合格,因而認為整套系統運行正常。在該系統運行1年后,盡管系統段間壓力降也幾乎沒有增加,但還是決定對其進行保護性清洗,為了確認是否存在可見的污染物,現場決定首先拆卸其中一套裝置中的膜元件進行外觀檢查,但隨即發現,該套裝置中已經有某些膜元件的玻璃鋼外皮出現了裂紋,有些膜元件的端板與膜元件主體連接處出現裂紋甚至脫落,但并沒有造成系統產水量和脫鹽率的明顯變化。膜生產廠家隨即派出技術人員去現場了解情況,該裝置盡管采用了進口的膜元件和壓力容器,但在安裝時并沒有按照廠家的要求在膜元件與壓力容器的連接處安裝相應的墊片,同時系統中反滲透入口處也沒有安裝電動慢開門,在系統啟動時,也沒有進行低壓沖洗排氣,因而造成高壓力的給水瞬間加載到膜元件上,造成了“水錘”的現象,同時由于在系統啟動時,沒有進行低壓沖洗排氣,殘留的空氣無法排出,被壓縮在壓力容器的出口端,因而在系統停運時,膜元件又被反推回來,造成了膜元件在系統內來回竄動。

根據膜元件生產廠家的建議,現場重新安裝電動慢開門和相應的墊片,在系統啟動前均進行低壓沖洗,并有效排除空氣,消除了造成“水錘”的條件,該系統再運行已經多年,均沒有發生破裂的現象。

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