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纯水设备,超纯水系统的常见技术问题,晨兴环保给您解答

更新日期:2015年12月11日 大字 小字
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  反渗透设备晨兴环保反渗透设备


  1.膜元件的标准测试回收率、实际回收率与系统回收率

   膜元件标准回收率为膜元件生产厂家在标准测试条件所采用的回收率。海德能公司苦咸水膜元件的标准回收率15%,海水膜元件10%。
   膜元件实际回收率是膜元件实际使用时的回收率。为了降低膜元件的污染速度、保证膜元件的使用寿命,膜元件生产厂家对单支膜元件的实际回收率作了明确规定,要求每支l米长的膜元件实际回收率不要超过18%,但当膜元件用于第二级反渗透纯水设备系统水处理时,则实际回收率不受此限制,允许超过18%。系统回收率是指反渗透设备在实际使用时总的回收率。系统回收率受给水水质、膜元件的数量及排列方式等多种因素的影响,小型反渗透设备由于膜元件的数量少、给水流程短,因而系统回收率普遍偏低,而工业用大型反渗透设备由于膜元件的数量多、给水流程长,所以实际系统回收率一般均在75%以上,有时甚至可以达到90%。
在某些情况下,对于小型反渗透设备也要求较高的系统回收率,以免造成水资源的浪费,此时在设计反渗透设备时就需要采取一些不同的对策,最常见的方法是采用浓水部分循环,即反渗透设备的浓水只排放一部分,其余部分循环进入给水泵入口,此时既可保证膜元件表面维持一定的横向流速,又可以达到用户所需要的系统回收率,但切不可通过直接调整给水/浓水进出口阀门来提高系统回收率,如果这样操作,就会造成膜元件的污染速度加快,导致严重后果。

  系统回收率越高则消耗的水量越少,但回收率过高会发生以下问题。
   ①产品水的脱盐率下降。
   ②可能发生微溶盐的沉淀。
   ③浓水的渗透压过高,元件的产水量降低。

  一般苦咸水脱盐系统回收率多控制在75%,即浓水浓缩了4倍,当原水含盐量较低时,有时也可采用80%,如原水中某种微溶盐含量高,有时也采用较低的系统回收率以防止结垢。

  2.如何确定系统回收率

   工业用大型反渗透设备由于膜元件的数量多、给水流程长,实际系统回收率一般均在75%以上,有时甚至可以达到90%。对于小型反渗透设备也要求较高的系统回收率,以免造成水资源的浪费。
   应该主要根据以下两点来确定系统的回收率。
   ①根据膜元件串联的长度。
   ②根据是否有浓水循环以及循环流量的大小。
   在系统没有浓水循环时,一般按照以下规定:决定膜元件和系统回收率。

   膜元件串联数量/支 1 2 4 6 8 12 18
   最大系统回收率/% <18  <32 <50 <58 <68 <80 <90

  3.膜元件标准测试压力与实际使用压力

   膜元件标准测试压力为膜元件生产厂家在标准测试条件下所使用的压力,以海德能公司CPA系列产品为例,其标准测试压力为1.55MPa(225psi或者15.5bar)。膜元件使用压力为膜元件实际工作时所需要的压力,很多设计人员或使用人员以为膜元件的标准压力即为膜元件的使用压力,从而造成有时系统产水量很大,用户认为膜元件生产厂家的产品质量很好,不知道此时由于系统平均水通量过高,超出了前面所介绍的设计产水量的要求,为反渗透系统长期安全运行埋下了祸根。有时系统产水量很小,认为膜元件生产厂家的质量不好,向膜元件生产厂家索赔。

   实际上膜元件的标准压力与膜元件的使用压力有着本质的不同,膜元件标准压力是膜元件生产厂家为了检验其膜元件质量而人为设定的压力,而实际使用压力则受到温度、平均水通量选取值、进水含盐量、系统回收率、膜元件种类等各种因素的影响,膜元件的使用压力应根据各种因素的不同而不同。最简单的办法就是通过膜元件生产厂家提供的计算软件进行实际计算。

  4.如何计算系统脱盐率

   系统脱盐率是反渗透系统对盐的整体脱除率,它受到温度、离子种类、回收率、膜种类以及其他各种设计因素的影响,因而不同的反渗透系统的系统脱盐率是不一样的,其计算公式为
(总的给水含盐量-总的产水含盐量)系统脱盐率= ×100%总的给水含盐量有时出于方便的原因,也可以用下列公式来近似估算系统脱盐率
(总的给水电导率-总的产水电导率)系统脱盐率= ×100%总的给水电导率
  以此近似估算得到的系统脱盐率往往低于实际系统脱盐率,因而经常在反渗透系统验收时引起争议。

  5.膜元件的标准脱盐率、实际脱盐率与系统脱盐率

   膜元件标准脱盐率为膜元件生产厂家在标准条件下所测得的脱盐率,以海德能公司的低压系列产品为例,CPA2在标准条件下的最低脱盐率为99.2%(平均脱盐率为99.5%),CPA3在标准条件下的最低脱盐率为99.6%(平均脱盐率为99.7%)。膜元件实际脱盐率为膜元件在实际使用时所表现出来的脱盐率,实际脱盐率有时会比标准脱盐率高,但更多情况下要比标准脱盐率低,这是由于标准测试条件与实际使用条件完全不同。在标准测试条件下,其标准测试溶液为氯化钠溶液,膜元件标准脱盐率表现为对氯化钠的脱除率。在实际使用条件下,由于水中各种离子成分不同,温度、平均水通量选取值、系统回收率等均不同于标准测试条件,而这些因素均会影响到膜元件的脱盐率。

   系统脱盐率为整套反渗透设备所表现出来的脱盐率,同样由于使用条件与标准条件不同,系统脱盐率有别于标准脱盐率,同时由于反渗透设备一般均串联多根膜元件,而装置中每根膜元件的实际使用条件均不同,故系统脱盐率也有别于膜元件实际脱盐率,对于只有1支膜元件的装置,系统脱盐率才等于膜元件实际脱盐率。
要预测系统脱盐率的最简单的办法就是通过膜元件生产厂家的计算软件进行实际计算。
了解了膜元件标准脱盐率、实际脱盐率与系统脱盐率之间的关系之后,在设计反渗透设备、给用户提供系统性能担保、验收反渗透设备或者评定膜元件性能时,一定要根据系统实际脱盐率来进行,而不能以膜元件标准脱盐率来进行。

  6.什么叫背压,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。

  7.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。

  8.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。

  9.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。

  10.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。

  11.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。

  12.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。

  13.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厂商的标准参数做参考,此时反渗透膜基本上没有受到任何污染,今后要判断反渗透是否存在污染以及是否需要清洗,都需要以初投运时的数据来判断,因此,初投运时的数据尤其重要,必须进行记录。

  14.日常运行应记录哪些数据

  日常运行记录应包括以下内容。
  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)RO运行数据
  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。
   ⑴流量(各段产品水和浓水流量)。
   ⑵压力(各级给水、浓水、产品水)。
   ⑶温度(给水)。
   ⑷pH值(给水、产品水、浓水)。
   ⑸电导率/TDS(给水,产品水,每一段给水,产品水浓水)。
   ⑹SDI(给水,5mm过滤后,每一段给水,浓水)。
   ⑺最后一段浓水的LSI。
   ⑻运行小时数。
   ⑼偶然事件(SDI、pH值和压力失常、停运等)。
   ⑽所有仪表和表计的校准,必须按照制造商的建议方法和周期进行,但是3个月至少要校准(校改)1次。
   ⑾流量压力、温度、pH值、电导率、SDI(给水),每班一次。
   ⑿每一段给水,浓水的SDI每星期一次,并对滤膜上残留物进行分析。
   ⒀每一段给水,浓水,产品水的TDS每月分析一次。
   ⒁余氯、电导率每天一次。
   ⒂浓水(排水)LSI每星期一次。
   ⒃偶然事件发生时记录下来。

  3)加药运行数据
   ⑴加酸前后SDI每天一次。
   ⑵5mm过滤器进出口压力每班一次。
   ⑶酸耗量每天一次。
   ⑷NaClO耗量每天一次。
   ⑸所有仪表和表计的校准按制造商的建议和方法,但至少3个月校准1次。

  4)维修日志
  必须进行维修记录,它们可以提供关于渗透器和机械设备性能的更进一步的资料,包括以下内容。
   ⑴日常维护。
   ⑵机械故障/更换。
   ⑶反渗透/压力容器/膜元件的更换。
   ⑷清洗(清洗剂和清洗情况)。
   ⑸更换5mm过滤器滤芯。
   ⑹仪表和表计的校准。

  15.反渗透设备运行启动前的检查

  检查包括以下内容。
   ⑴在将给水送人RO系统之前,预处理系统必须运行得很正常,且必须满足所有导则,必须肯定向系统加入的化学药品的纯度是符合要求的。
   ⑵在低压、小流量下将系统中的空气排出。
   ⑶检查系统有无泄漏。
   ⑷启动给水泵,在低于50%给水压力下冲洗,直至排水不含保护液。
   ⑸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。
   ⑹当系统达到设计条件后,核查浓水的LSI。
   ⑺当系统稳定运行后(大约0.5~1h运行时间),记录所有运行条件。

  16.介质过滤器流速的设计标准

  水的过滤净化处理由来已久,民用的河砂滤床,依靠重力过滤,早期的卫生用水使用素烧瓷滤芯过滤。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。
过滤材料视进入过滤器(池)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0.5~1mm,在室温(20℃)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<1mg/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。


  17.活性炭过滤器为什么要注意灭菌

  在水处理工艺中,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。
活性炭的吸附能力曾被用于口服对肠道细菌的吸附而治疗细菌性痢疾,在第一次世界大战中,氯气类毒气作为大规模杀伤性武器被使用,活性炭则是防毒面具中主要的毒气吸附剂,离子交换树脂被广泛应用后,活性炭在化学除盐系统中使用较广,大机组对有机酸的腐蚀敏感,因此配置活性炭床者更多。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黏泥难于清净,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,混床被黏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。
  在水处理工艺中,在反渗透设备运行中都应根据实际情况做应变处置。在对内蒙古某电厂进行风险评估时,该厂停炉保护仅做热炉放水处理,按照通常情况是远远不够的,但是认可该对策。当电厂人员询问是否应该采取成膜等保护措施时指出,对于地处沙漠与干旱地区的该厂来说,由于当地相对湿度常年低于40%,采取热炉放水已经能起到良好的停炉保护作用,无需采取更多的停炉保护措施,对于活性炭过滤器来说,只要压差合乎规定,CODMn去除率不低于30%,无需更多的维护。

  18.什么样的系统用软化器合适

  软化水处理设备是钠阳离子交换器的俗称,它可把水中钙、镁离子交换除去,使成为对应的钠盐。水中含有钡、锶等离子时,也可经过钠离子交换脱除。因此,下列情况可以对水进行软化处理,以免除结水垢的困扰。

  1)在水处理系统中原来配置有软化器时,应尽量利用它作为前置过滤和软化防垢,例如某热电厂的热网补充水和蒸发器的用水是软化水,该厂原水是河水,限于资金,反渗透预处理较简单,反渗透器压差增长快,清洗周期短,出水质量差,为此建议考虑。
   ⑴用软化水作为反渗透器原水可使进水的浊度和污染指数达标,并防止钙,镁结垢。
   ⑵也可填设微滤装置。

  2)水的硬度过高,例如≥8mmol/L(Ca2++Mg2+),使用一般的阻垢分散技术难以奏效者。
  3)水质较特殊,含钡、锶等离子高,或是含硫酸根高(例如≥200mg/L)或是含氟离子高(例如≥10mg/L)者。
  4)经技术经济比较,并经过模拟试验证明,使用软化技术优于阻垢处理者。进口阻垢剂通常为8万元/吨,对于杂质含量不高时,处理费用较高,其防垢效果比软化为差。

  19.为什么系统脱盐率整体过低

  有一个200m3/h的反渗透项目,分成两套装置,每套装置的产水量为100m3/h,设计采用海德能公司的低压高脱盐率CPA3反渗透膜,设计回收率75%,每套装置采用8040CPA3膜元件108支,(12:6)×6排列,给水含盐量1000mg/L,温度为25℃,按照公司的设计软件的设计计算,在初始投运时,其系统脱盐率应该在98%以上,运行压力应该不高于1.06MPa(10.6bar)。
系统实际运行时,运行压力与设计压力吻合,但系统脱盐率不到90%,工程公司经过与海德能公司技术人员的多次讨论与原因分析,并且在现场对每一支压力容器的产水电导率进行了测试,测试结果表明,装置第一段12支压力容器的产水电导率基本一致,装置第二段6支压力容器的产水电导率基本一致.,并且第一段压力容器的产水电导率均低于第二段压力容器的产水电导率,符合反渗透产水的一般规律,从而排除了某些压力容器内存在密封圈泄漏的可能性。

  由于现场条件有限,不能进行水质全分析,只有电导率表和pH试纸,在测量给水电导率和pH值后发现,电导率值基本与设计水质相符,用pH试纸测出的pH值大约为7~8,从而排除了水质大幅度变化的可能性。经过反复调查发现,工程公司只是对来水进行简单的预处理后送入反渗透系统,而甲方所提供的来水实际上已经在另一个车间进行了石灰软化处理,处理后也没有对水进行pH值的调节就送到了反渗透的净化车间,由于工程公司没有在给水系统中设计安装pH表,同时pH试纸又已经失效,因而没有能够发现pH值已经很高的事实。根据这一调查结果,现场及时采取措施通过加酸来调节pH值,在将pH值调整到设计值后,系统脱盐率超过了98%,问题得到了圆满解决。

  pH值是水的酸碱度的衡量指标,pH值变化,会影响到水中各种离子的平衡,尤其是碳酸系统离子的平衡,同时也会影响到氢离子和氢氧根离子的含量,而反渗透膜对各种离子的脱除率是不一样的,同时其脱除率会受到pH值的明显干扰,只有在pH值介于6~8之间时,其脱除率最高,当pH值过高或者过低时,其脱除率均会大大降低,而石灰软化处理工艺其pH值往往都超过10,因而导致了本系统脱盐率的大大降低。

  20.反渗透膜元件产水管为什么会破裂

  有一个520m3/h的反渗透项目,分成4套装置,每套装置的产水量为130m3/h,设计采用海德能公司的低压高脱盐率CPA3反渗透膜,设计回收率75%,每套装置采用8040CPA3膜元件144支,(16:8)×6排列,给水含盐量1200mg/L,温度为25℃,按照公司的设计软件的设计计算,在初始投运时,其系统脱盐率应该在98%以上,运行压力应该不高于1.1MPa(11bar)。
  在系统实际运行前的冲洗阶段即发现产水流量很大,在系统实际运行时,系统脱盐率很低,几乎无脱除效果,工程公司在现场对每一支压力容器的产水电导率进行了测试,测试结果表明,所有压力容器的产水电导率均很高,并且第一段压力容器的产水电导率基本与第二段压力容器的产水电导率相同,因而认为压力容器内存在密封圈泄漏的可能性。为了确认是否存在密封圈泄漏,现场决定首先拆卸其中一套装置中的膜元件进行验证,但随即发现,该套装置中几乎所有膜元件的中心管(产水管)均出现了碎裂,不言而喻,中心管的碎裂造成了系统的泄漏。膜生产厂家随即派出技术人员去现场了解情况,并收集代表性样品送到公司总部进行分析,分析结果表明,中心管的碎裂是由于用户在安装时使用了不恰当的润滑剂,该润滑剂与由高分子材料制成的膜元件中心管发生了反应,同时由于安装时的应力作用,造成了膜元件中心管的破裂。
  根据膜元件厂家的建议,任何时候不允许使用石油类(如化学溶剂、凡士林、润滑油及润滑脂等)的润滑剂用于润滑O形密封圈、连接管、接头密封圈及浓水密封圈。允许使用的润滑剂只有硅基胶、水或丙三醇(甘油)。

  21.反渗透膜元件玻璃钢外皮为什么会破损

  有一个180m3/h的反渗透项目,分成3套装置,每套装置的产水量为60m3/h,设计采用海德能公司的低压高脱盐率CPA3反渗透膜,设计回收率75%,每套装置采用8040CPA3膜元件84支,(9:5)×6排列,给水含盐量1200mg/L,温度为25℃,按照公司的设计软件的设计计算,在初始投运时,其系统脱盐率应该在98%以上,运行压力应该不高于0.9MPa(9.0bar)。
  在系统实际运行时,系统产水量和脱盐率均能完全达到要求,在现场对每一支压力容器的产水电导率进行了测试,测试结果表明,所有压力容器的产水电导率均合格,因而认为整套系统运行正常。在该系统运行1年后,尽管系统段间压力降也几乎没有增加,但还是决定对其进行保护性清洗,为了确认是否存在可见的污染物,现场决定首先拆卸其中一套装置中的膜元件进行外观检查,但随即发现,该套装置中已经有某些膜元件的玻璃钢外皮出现了裂纹,有些膜元件的端板与膜元件主体连接处出现裂纹甚至脱落,但并没有造成系统产水量和脱盐率的明显变化。膜生产厂家随即派出技术人员去现场了解情况,该装置尽管采用了进口的膜元件和压力容器,但在安装时并没有按照厂家的要求在膜元件与压力容器的连接处安装相应的垫片,同时系统中反渗透入口处也没有安装电动慢开门,在系统启动时,也没有进行低压冲洗排气,因而造成高压力的给水瞬间加载到膜元件上,造成了“水锤”的现象,同时由于在系统启动时,没有进行低压冲洗排气,残留的空气无法排出,被压缩在压力容器的出口端,因而在系统停运时,膜元件又被反推回来,造成了膜元件在系统内来回窜动。
  根据膜元件生产厂家的建议,现场重新安装电动慢开门和相应的垫片,在系统启动前均进行低压冲洗,并有效排除空气,消除了造成“水锤”的条件,该系统再运行已经多年,均没有发生破裂的现象。

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