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反渗透纯水设备操作说明及平时的日常维护保养

更新日期:2016年6月3日 大字 小字
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反渗透纯水设备操作说明及平时的日常维护保养

系统工艺流程:
  原水箱--石英砂过滤器--活性炭过滤器--软化过滤器--5U保安过滤器--RO反渗透主机--纯水箱

砂碳过滤系统概述:

石英砂滤器过滤原理说明:
  采用不同大小的颗粒精制石英砂,从上到下、由小到大依次排列。当水从上流经滤层时,水中的固体悬浮物质进入上层滤料形成的微小孔眼,受到吸附和机械阻留作用 被滤料的表面层所截留。同时,这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥等作用,就好像在滤层的表面形成一层薄膜,继续过滤着水中的悬浮物,这就是所谓滤料 表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有,而当水进入中间滤层也有这种截留作用,为区别于表面层的过滤,称为渗透过滤作用。此外,由于滤料彼此之间 紧密地排列,水中的悬浮颗粒流经滤料层中那些弯弯曲曲的孔道时,就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触,于是,水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与 凝絮体相互粘附,从而发生接触混凝过程。砂滤器的作用就是通过薄膜过滤、渗透过滤和接触混凝过程,使水进一步得到净化。

砂滤器的作用:
  去除粒度大于20μm的机械杂质,经过混凝的小分子有机物和部分胶体,使出水浊度小于0.5NTU,CODMn小于1.5mg/L,SDI≤5

运行注意事项:
  影响砂滤器运行的主要因素有滤速、反洗和水流的均匀性等。
   1)滤速。砂滤器的滤速不能过于慢。因为滤速过慢,单位过滤面积的处理水量就小。为了达到一定的出水量,势必要增大过滤面积,也就要增加投资。但如果滤速过快,不仅增加了水头损失,过滤周期也会缩短,并会使出水的质和量下降。滤速一般选择10~12m/h。
   2)反洗。反洗是用以除去滤层中的泥渣,以恢复滤料的过滤能力。为了把泥渣冲洗干净,必须要有一定的反洗速度和时间。这与滤料大小及相对密度、膨胀率及水温都有关系。滤料用石英砂的反洗强度为15L/(m2·s)。反洗时,滤层的膨胀率为25%~50%,反洗时间5~6min。只有反洗效果好,才能使砂滤器运行良好。
   3)水流的均匀性。无论是运行或反洗时,都要求各截面的水流分布均匀。要使水流均匀,主要是排水系统要良好。只有水流的均匀性,才能使过滤效果良好。

活性碳过滤原理说明:
  活性碳对水中杂质物的去除作用,是基于活性碳的活性表面和不饱和化学键。由于活性碳的表面积很大(500~1500m2/g)。加之表面又布满了平均直径为2~3nm的微孔,所以活性碳具有很高的吸附能力。同时,由于活性碳表面上的碳原子在能量上是不等值的,这些原子含有不饱和键,因此具有与外来分子或基团发生化学作用的趋势,对某些有机物有较强的吸附力。

活性碳过滤器的作用:
  活性碳被广泛应用于生活用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱氯、除油和去臭等。一般在除盐水处理过程中,于阳离子交换器的前面(少数的也有设在后面的)设置活性碳过滤器。由于活性碳的比表面积很大,其表面又布满了平均直径为20~30埃(Å)的微孔,因此,活性碳具有很高的吸附能 力。此外,活性碳的表面有大量的羟基和羧基等官能团,可以对各种性质的有机物质进行化学吸附、以及静电引力作用,因此,活性碳还能去除水中对于反渗透膜、 阴离子有害的腐殖酸、富维酸、本质素磺酸等有机物质,还可以去除像游余氯一类对阳离子交换剂有害的物质,从而提高了除盐水处理能力。通常,能够去除 63%~86%胶体物质;50%左右的铁;以及47%~60%的有机物质。

运行注意事项:
  活性碳过滤器在实际运行中,主要考虑入床水浑浊度,反洗周期,反洗强度等。
  1)入床水浑浊度。入床水浑浊度高,会带给活性碳滤层过多的杂质。这些杂质被截留在活性碳滤层中,并堵塞滤池间隙及活性碳表面,阻碍其吸附效果的发挥。长期运行下去,造成活性碳老化失效。所以进入活性碳过滤器的水,最好把浑浊度控制在5mg/L以下,以保证其正常的运行。
  2)反洗周期。反洗周期的长短是关系到滤池效果好坏的主要因素。反洗周期过短,浪费反洗水;反洗周期过长则影响活性碳吸附效果。一般来讲,当入床水浑浊度在5mg/L以下时,应4~5天反洗一次。
  3)反洗强度。活性碳过滤器在反洗中,滤层膨胀率对滤层冲洗是否彻底,影响较大。滤层膨胀过小,下层的活性碳悬浮不起来,其表面冲洗不干净;当膨胀过大,容易跑碳。在运行中一般控制其膨胀率为40%~50%。反洗强度为13~15L(m2·s)
  4)反洗时间。一般当滤层膨胀率为40%~50%,反洗强度为13~15L(m2·s)时,活性碳过滤器的反洗时间为8~10min。

日常维护保养:
  1)过滤器每天必须进行反洗、静止分层、正洗过程。砂碳过滤器确保出水浊度(SDI)≤4。
  2)定期检查电气控制系统,确保设备正常运行。
  3)定期更换罐体滤料,建议砂碳6~12个月更换一次。砂滤器在保证正常操作使用情况下,由出水浊度SDI值可确定是否需更换滤料,当SDI≥4时,建议更换;碳滤器可由氯离子检测试剂测出水中余氯含量决定滤料更换周期。
  4)定时定期检查各管道及阀门是否渗露,并每4小时记录各运行参数一次。

软化水系统说明:
   软水器即由钠型阳离子树脂置换作用,达到去除水中钙、镁离子的目的。原水至软水器进水由上方进入而由上方出水,经由软化阳离子树脂之置换作用,去除钙镁离子,而Na+自树脂中释放出来,当产水硬度增加时,表示树脂已饱和,须进行再生。一般而言,离子树脂塔采用累计采水量或采水时间作为再生设定。再生时,以逆洗步骤去除阴塞树脂床之微粒及搅动树脂,使再生死角部分之树脂能进行再生,以8-10NaCl溶液,由上而下注入槽体,Na+即置换出树脂中之钙、镁离子,置换出钙、镁离子之废液则排出至再生废水排水管,再以水由上至下,执行押出;稀释废液则排出至再生废水排水管,再以过滤水由上而下执行水洗动作,以洗去残余盐液,最后进入产水。

软水器有什么作用:
   软水器的作用是去除水中的钙、镁离子,使水得到软化。如果没有软水器或软水器失效,钙、镁盐在反渗透膜表面因浓度急剧升高而形成难溶于水的沉淀物,堵塞反渗透膜孔,使反渗透膜的使用寿命缩短。
日常维护保养
 1)过滤器每天必须进行反洗、静止分层、正洗过程。
 2) 定期更换罐体滤料。软水器树脂更换周期视出水水质而定。出水纯度要求得高,在工作周期内,树脂要置换水中的离子就越多,则它的工作周期也就越短,这样会造 成由于工作周期短,再生次数频繁,再生剂用量多等问题。反之,如出水纯度控制得低,交换床树脂要置换的水中离子少,交换床工作周期长,再生次数少,再生剂 用量少,则它的更换周期就会长。一般在正常操作使用情况下,可6-12个月更换一次。
 3) 定时定期检查各管道及阀门是否渗漏,并每4小时记录各运行参数一次。
  
反渗透膜除盐原理说明:
  反渗透是20世纪60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术,是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。要了解反渗透法除盐原理,先要了 解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象,当两种含有不同浓度盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的 水中,而所含的盐分并不渗透,这样,逐渐把两边的含盐浓度融和到均等为止。然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高 的水侧,试加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大,可以使水向相反方向渗透,而盐分剩下。因此,反渗透除盐原 理,就是在有盐分的水中(如原水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去 水中盐分的目的,这就是反渗透除盐原理。

渗透系统进水要求:
  因为给水的原水—地表水或地下水,都含一些可溶或不可溶的有机和无机物质,虽然反渗透是能够截留这些物质的。但是,反渗透主要是用于除盐,如果反渗透的给水处理无完善,那么给水中有过高的浑浊度、悬浮物质、硬度等,会淤积在反渗膜的表面上,使表面结垢,堵塞水流通道,造成膜组件压差增加,产水量下降,除盐率 降低,危害反渗透器的使用寿命。由于反渗透膜的材质不同,使其有不同的化学稳定性。所以,对给水中PH、余氯、水温、微生物以及其他化学物质等的忍耐程度 也有很大差异。给水的浑浊度、悬浮物质和胶体物质的含量要有严格控制。污染指数FI的指标不要超出,FI越低越好。本系统采用的是中空纤维式(芳香聚酰胺)反渗透膜。

反渗透膜性能下降原因及处理:
  反渗透膜的性能下降主要原因是由于膜表面受到了污染,如表面结垢,膜面堵塞;或是膜本身的物理化学变化而引起的。物理变化主要是由于压实效应引起膜的透水率 下降;化学变化主要是由于PH值的波动而引起的,如使醋酸纤维素膜水解;游离氯也会使芳香聚酰胺膜性能恶化。反渗透膜污染堵塞的主要原因是由于膜面沉积和 微生物的滋长而引起的。其中微生物不仅堵塞膜,并对醋酸纤维素有侵蚀损害作用。因此,在膜内必须保持一定的余氯量,但是余氯太高,又会引起膜性能下降,故 在醋酸纤素膜前保持余氯0.1~0.5mg/L,而在芳香聚酰胺膜前余氯要小于0.1mg/L。反渗透膜的清洗处理是一个细致而又烦杂的工作,且多次清洗 膜易损坏。为了减轻清洗工作,必须要搞好前置预处理,严格把好水质关。处理方法是:定期用0.1%甲醛溶液,或100mg/L质量浓度的新洁尔灭循环清洗 处理至少1h。已经污染的膜要用2%柠檬酸铵溶液(PH=4~8)进行清洗,或用亚硫酸氢钠、六偏磷酸钠、稀盐酸等来防止锰、铁及碳酸盐的结垢。有时也用 酶洗涤剂对有机物进行清洗。清洗压力控制在0.34~0.98Mpa(3.5~10kgf/cm2),清洗流速为原来水处理流速的2~3倍。

反渗透膜化学清洗:
  膜清洗频率与预处理措施的完善程度是紧密相关的。预处理越完善,清洗间隔越长;反之,预处理越简单,清洗频率越高。一般膜清洗是遵循“10%法则”---当 校正过的淡水流量与最初200h运行(压紧发生之后)的流量相比,降低了10%和(或)观察到压差上升了10%~20%就需进行清洗。尽可能在脱盐率下降 显示出来以前采取措施。正规安排的保护性维护清洗不足以保护反渗透系统。譬如,由于预处理设备运行不正常,进水条件在短时间内就会发生变化。
反冲洗对于防止大颗粒对某些型式反渗透膜件的堵塞是有效的。但不是所有的污染都可通过简单的反冲洗就能清除掉,还需要有周期的化学清洗。化学清洗除 需增加药剂和人工费用外,还有污染问题,所以也不可过于频繁,每月不应超过1~2次,每次清洗时间约1~2h。化学清洗系统通常包括一台化学混合箱和与之 相配的泵、混合器、加热器等。化学清洗常是根据运行经验来决定(可以根据每列设备压降读数与运行时间的关系曲线,或是依据产水量、淡水水质和膜的压降 等)。化学清洗所用的药剂和方法,需根据污染源来决定。为了保证效果,在化学清洗前要进行冲洗。冲洗前先降压,再用2~3倍正常流速的进水冲洗膜,靠流体 的搅动作用将污物从膜面剥离并冲走。然后针对污染特征,选择清洗液对膜进行化学清洗。为了保护反渗透膜件,液温最好不超过35℃。系统若停用5天以上,最 好用甲醛冲洗后再投用。如果系统停用两周或更长一些时间,需用0.25%甲醛浸泡,以防微生物在膜中生长。化学药剂最好每周更换一次。

反渗透装置的操作规程:
  1、 RO装置开启之前,必须检查经预处理来水是否达到RO装置进水指示,否则设备不得投入运行。
  2、 在任何情况下,RO装置周围环境温度不能低于5℃和高于40℃,水温控制在20-25℃为宜。
  3、 检查各管路是否按工艺要求接妥,电器线路是否完整,接线是否可靠。
  4、 注意检查高压、低压控制电接点压力表上、下限控制指针的位置,高压泵进口前的低压电接点压力表下限指针在0.1Mpa位置,高压泵出口的高压控制电接点压力表上限指针在2.0Mpa位置。  
  6、 检查高压泵转动部分是否灵活,如发现异常,需采取必要的措施予以处理。
  7、 开启RO装置的总电源开关,开启电导率仪等仪表的电源开关。
  8、 开动预处理系统,打开过滤器的放气阀门,待放气阀出水后,关阀门。预处理给水压力应使精密过滤器出口压力指示在0.15-0.5Mpa范围内。
  9、 利用预处理给水压力,使水通过高压泵进入反渗透组件数分钟,以排除组件及管路的空气。
  10、关闭RO膜进水压力控制阀。
  11、再次确定浓水控制阀是位于打开位置。
  12、缓慢地打开进水压力控制阀(进水压力低于0.4Mpa)。
  13、启动高压泵。
  14、慢慢地打开进水压力控制阀,增加进水压力和进水流量直至设计值,但升压速度必须低于0.07Mpa/秒,继续让所有产水和浓水排入合适的排放水收集处。
  15、缓慢地关闭浓水压力控制阀直至产水与浓水之比接近设计比,但不要超过设计比(即回收率)。检查系统压力以确保不超过设计上限。
  16、重复步骤9和10直到系统达到设计的产水量和浓水量。
  17、本装置停止时,首先要逐渐打开高压浓水阀门。逐渐降低工作压力,注意关机时严禁突然降压,避免卷式反渗透膜元件损坏。关闭所有阀门时,注意让反渗透膜组件内充满水。
  18、关闭电导率仪表的电源和电源总开关。关闭预处理系统各设备。
   
RO机操作说明:
  1、 打开预处理阀门,使水源与RO机进水口相连。
  2、 打开RO机电控箱电源。
  3、 启动RO机自动开关:前置泵启动,进水电磁阀开,高低压开关检测到水压达到要求,RO主机延时(可调)启动,同时冲洗电磁阀打开,冲洗延时关闭(冲洗时间可调),冲洗电磁阀每间隔4小时循环冲洗一次。
  4、 RO机在纯水塔满水时,前置泵、主机泵在冲洗某时间后全部自动停机,纯水塔低于某一水位时,RO机如7-3自动启动。
  5、 RO机在源水塔缺水时,前置泵、主机泵全部停机,当源水塔上升到某一水位时,RO机如7-3自动启动。
  6、 RO机工作压力超过电接点设定压力时,前置泵、主机泵全部停机,在排除故障(RO机膜堵塞等)时,按下复位开关,RO机如7-3自动启动。
  7、  打到手动开关时,除了纯水塔满水不停机外,其它功能一样。

运行注意事项:
  1、 醋酸纤维素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,给水的PH值必须维持在5~6,而复合膜可以在给水PH3~PH11范围下运行。
  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。但对于复合膜和聚酰胺膜来讲,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、 反渗透装置入口压力要保持有适当,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、 需经常注意精密过滤器的压有效期。出现压差急剧上升的原因主要是精密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,以及精密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。

RO系统故障排除主要措施:
  1、核实仪表操作:包括压力表、流量计、PH计、电导率仪、温度计等,必要时重新校正。
  2、重新检查操作数据:检验操作记录、通量及脱盐率的变化,考虑温度、压力、给水浓度、膜的年龄等对产量和脱盐率的影响。
  3、 评估可能的机械和化学问题:机械问题主要是O型环的损坏,盐水密封的损坏、泵的损坏、管道和阀门的损坏、不精确的仪表等。化学问题一是酸添加的不适当:高 剂量的酸会损坏膜或引起基于硫酸盐的结垢(若使用硫酸),低剂量会导致碳酸盐或基于金属氢氧化物的垢或污染;二是阻垢剂添加的不适当,高剂量可能导致污 染,低剂量可能导致结垢。
  4、将现行的进料水分析和设计时的基准数据相比较;进料水化学条件的变化会产生增添预处理或更新原有预处理设备的需求。
  5、 鉴定污染物:一是分析进料液、盐水和产品液的无机成分,总有机碳(TOC)、浊度、PH、TDS、总悬浮固体(TSS)、SDI和温度,其中SDI、 TSS和浊度的测试能提供微粒物质污染的依据,TOC的测定可预示有机物的污染倾向;二是浸渍和分析进料液筒过滤器(优先采用的方法)或SDI过滤器滤 垫。
   
反渗透的日常维护保养:
  1、 保安过滤器进出口压差升高(>0.15Mpa),则必须更换滤芯,以确保RO装置正常运行。建议:每三天必须将滤芯取出检查并清洗。滤芯更换周期视其进水水质而定,一般在10天左右更换一次。
  2、 定时定期记录RO装置各种运行参数。建议:每两小时记录RO装置各运行参数一次。
  3、 随着运转时间增长,膜表面将附着沉淀物,影响透水量,就要定期清洗RO元件。若发现组件中每个膜元件的压力将大于0.1Mpa要立即进行清洗(清洗由清洗系统完成)。按不同的污染状况,有针对性的处理措施。具体清洗方法详见《反渗透膜化学清洗方法》。
  4、 定时定期检查检验电导率仪及各压力表,使之正常准确地工作。
  5、 定时定期检查电器控制系统,确保设备运行正常。
  6、 定时定期检查高压泵及RO前置泵,按保养手册及时更换润滑油。

反渗透装置停机保养:
  (1) RO装置短期停机(不超过三天),每天必须用保安过滤器冲洗30分钟并保证RO组件内充满过滤水。
  (2)RO装置如长期停机(大于三天),应采用1%甲醛溶液,充满RO组件,然后关闭所有阀门,且每月检查一次。夏天,控制环境温度以防霉变,冬季防冻,必要时可加入10-20%甘油。
  (3)保存用水最好用反渗透淡水,甲醛应用化学试剂产品。
  (4)当由复合膜组成的反渗透系统拟暂停使用达一周以上时,则系统应以1%的NaHSO3溶液进行浸泡以防止细菌在膜面繁殖。
  (5)选择合适的清洗方案:在清洗方案的选择中,应考虑以下因素:膜的类型和清洗剂选择的相容性,清洗设备的需求,系统的结构材料,污染物的鉴定等方机。


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