反渗透水处理系统

反渗透水处理系统（共9篇）

反渗透水处理系统 篇1

中国石油化工股份有限公司沧州分公司位于水资源匮乏的河北省沧州市, 节约生产用水, 在促进经济发展及环境保护方面具有实际意义。目前沧州分公司生产用水水源为黄河水, 主要处理工艺流程主要由以下步骤组成:市政原水—多介质过滤器—超滤—精密保安过滤器—反渗透—阴阳离子交换器。其中反渗透过程要损失25%的水量。为了降低损耗, 分公司动力车间将反渗透产生的浓水再经过一套反渗透处理设备, 回收部分一次浓水以达到节水目的。该系统采用反渗透系统浓水 (一次浓水) 作为进水来源, 经过精密保安过滤器+反渗透处理工艺, 处理后的水与其它反渗透处理产水汇合后, 作为原料水一同进入离子交换器处理产出合格的除盐水, 剩余二次浓水用做其它过滤器一次反洗用水。

1 系统描述及问题

沧州分公司动力车间3号反渗透系统为浓水回收系统, 共15支膜壳, 每只膜壳6支膜, 排列方式为2∶1, 设计回收率为70%, 脱盐率≥98%, 设计产水量为70 t/h, 进水温度25℃左右, 所有管线均使用衬胶管线。进水原水为1、2号反渗透系统出来的浓水。

3号反渗透系统是浓水回收系统, 进水为其它反渗透系统出来的浓水, 水质较差, 详见表1。SDI<2, 电导在3 000 us/cm左右, 一段进口压力0.8~1.2 MPa, 在线添加反渗透阻垢剂HLH-201J, 控制量8~10 mg/L, 一般运行周期40 d左右, 产水量由70 t/h降至30 t/h, 进口控制压力逐步升高。在线清洗使用氢氧化钠+EDTA清洗6 h后, 再使用盐酸调配p H 3~4药液, 在线化学清洗8~12 h。系统清洗后, 在控制进口压力0.8 MPa时, 产水量可恢复到70 t/h。

设备已运行2.5年, 近期运行周期已降至15 d左右, 在线清洗后, 进口压力约1.0 MPa, 产水量降至60~65 t, 已无法满足生产运行要求。

通过实际检查发现, 系统已出现比较明显的偏流情况。

在线化学清洗前后数据对比见表1。

1) 清洗前后各部分压差没有明显增加的趋势。

2) 脱盐率在清洗后略有增加, 但都在合格范围内。

3) 产水流量明显降低。

从以上情况可以看出, 现在3号浓水反渗透生产运行中主要存在膜污染速度快, 运行周期短, 出力不足等问题。

2 问题分析

多次对市政原水及3号反渗透系统进水及浓水取样进行化验分析, 结果见表2。

从表3数据分析可以看出:

1) 3号浓水反渗透系统进水属于高碱、高硬度水质。

2) 3号反渗透进水LSI值已达1.974, 有严重的Ca CO3结垢倾向。

3) 浓水p H值低于进水p H值, 表明系统中可能存在结垢情况。

4) 经数据比较发现, 浓水中有钙离子丢失现象。当拆出膜元件进行观察时, 可发现明显的无机盐垢污染, 还有少量透明胶状物质。从现场取污染物分别采用灼烧损失法及化学法进行实验。

a) 灼烧损失法是一种重量分析方法。它是将膜面上残留的污染物在105℃下干燥后加热至550℃, 以破坏污染物中的有机物, 高温使污染物中的有机物降解或挥发。通过称量加热前后的污染物重量, 可以确定有机污染百分比。然后将温度加热至950℃, 分解碳酸盐。再称量加热前后的污染物重量, 可以确定碳酸盐垢污染百分比。结果见表4及表5。

g

从表5可以计算出除去水分后, 550℃失重和950℃失重所占的百分比分别为6.25%和42.3%。说明系统的主要污染物是无机盐垢及少量有机物。

b) 化学分析法过程如下, 称取105℃烘干后的污染物0.154 2 g, 分批加入30 m L HCL和10m L HNO3, 搅匀, 在电路上加热煮沸, 发现大部分污染物都已溶解, 并产生大量气泡。冷却后, 过滤, 将滤液收集到250 m L的容量瓶中, 稀释至刻度, 摇匀, 然后进行测试, 实验结果见表6。

以上数据及实验现象说明, 系统的污染物主要成分是钙类无机盐垢及少量有机物。

3 制定措施

污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现, 有时亦可通过改变运行条件来实现。针对以上实验结果及原因分析, 制定以下解决措施:

1) 因本系统采用一次浓水作为原料水, 所以水质无法改变。分析3号反渗透系统进水水质, 发现进水LSI值高达1.974, 属于严重结垢型水质, 浓缩后结垢趋势更甚。所以单靠投加阻垢剂, 很难从根本上解决系统结垢速度的控制问题。为了控制降低饱和指数LSI, 根据LSI=p H1-p H2 (p H1是浓水p H值;p H2是Ca CO3饱和溶液p H值) , 计划对进水进行加酸, 调节p H值, 以降低LSI值, 降低结垢倾向。

2) 由于系统有90支膜, 设计产水量在70 t/h, 是典型的大马拉小车的状况, 即便在部分膜不产水的状况下, 整个系统满足70 t/h的产水量也是不难的。所以在运行时会产生偏流情况。另外在实际生产中, 虽然对3号反渗透进行在线清洗后产水量可恢复至70 t/h, 但由于膜污染已相当严重, 并且每支膜的污染程度是不同的, 这样在线清洗也会存在偏流的情况, 使在线清洗不能够清洗彻底, 导致部分污染严重的膜不能得到很好地恢复, 这也是影响运行周期的一个因素。长此下去, 这些膜的性能将彻底无法恢复。应定期对系统进行离线清洗, 使膜的性能能够彻底恢复。

3) 根据生产运行情况, 适当降低系统回收率, 继续累计摸索阻垢剂的使用量。

4 结语

目前由于水源短缺或出于对环境影响的考虑, 设置反渗透浓水回收系统以提高回收率已成为一种习惯做法。在这种情况下, 采取精心设计, 考虑周全的结垢控制措施, 防止微溶性盐类超过其溶解度而引发沉淀与结垢尤为重要。当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时, 它们就会在反渗透或纳滤膜膜面上发生结垢。反渗透水处理系统回收率越高, 产生结垢的风险性就越大, 所以需要不断摸索经验, 提高系统运行的水平, 满足实际生产要求。

反渗透水处理系统 篇2

（逆）渗透水处理设备采用选择性较高的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。所以选择脱盐率高，低渗透压力，高通量的膜，可以将水中的大部分的盐离子去除。

反渗透（逆渗透）是一种在压力驱动下，借助半透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质 与溶剂分开的分离方法。目前被广泛的应用于各种液体的分离与浓缩。水处理工艺中，将水 中无机离子、细菌、病毒、有机物及胶质等杂质去除，以获得高质量的水。

〖反渗透设备〗原理：

反渗透（逆渗透）技术：逆渗透原文是 REVERSE OSMOSIS，它是美国太空总署集合多国科学家，在政府支持下，花费数十亿美元，经过多年研究而成。逆渗透的原理是在原水一方施加比自然渗透压力更大的压力，使水分子由浓度高的一方逆渗透到浓度低的一方。

由于逆渗透膜的孔径远远小于病例毒和细菌的几百倍乃至上千倍以上，故各种病毒，细菌，重金属，固体可溶物，污染有机物，钙镁离子等根本无法通过逆渗透膜，从而达到水质软化净化的目的。

反渗透半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，膜的表面选择性的吸附了一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价态愈高的离子被排斥愈远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的 推动作用下，通过膜的毛细血管作用流出纯水而达到除盐目的。RO膜的孔径<1.0nm，因此 能滤除最少细菌之一的绿脓杆菌（3000Х10-10m），流感病毒（800Х10-10m），脑膜炎病毒（200Х10-10m等各种病毒，甚至还能滤除热原（10-500Х10-10m）。

〖反渗透设备〗-----反渗透法分离过程有如下优点：

①不需加热、没有相变； ②能耗少；

③设备体积小、操作简单，适应性强； ④对环境不产生污染。

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反渗透设备概述

RO反渗透设备-ro纯水处理设备采用反渗透膜分离技术有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，可以生产纯水、高纯水，以满足不同行业、不同需求的用户。反渗透（称 RO）是膜分离技术的一种。

反渗透设备其原理是：

用足够的压力使溶液中的溶剂（通常指水）通过反渗透膜分离出水，因它的运行与自 然界的正常渗透过程相反，故称反渗透（或称逆渗透）。随着膜技术的发展，膜性能不断提 高，反渗透技术将发展成为进行分离、分级、提纯和富集的化工分离新技术。

RO反渗透设备反渗透系统由其预处理及反渗透装置和后处理三部分组成。反渗透系的核心是反渗透装置，预处理是反渗透装置能否长期稳定运行的前提，后处理用以满足不同处理对象的最终产水水质指标。

RO反渗透设备特点

RO反渗透设备系列反渗透装置采用国内外优质的膜组件及关键部件，具有设备 运行稳定、成本低、效益好等特点。

RO反渗透设备-反渗透技术的主要特点：能耗低、结构紧凑、操作简单、易维修、自动化程度高、不污染环境。

反渗透设备应用

RO反渗透设备反渗透技术广泛应用于给水处理、城市自来水的净化、制取电力、电子、医药、医疗和食品等行业的纯水及超纯水、注射用水和食用纯水的制备；海水和苦咸水的淡化；制取饮用水等。

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【二级反渗透设备】包括两级 RO装置、清洗系统和中间水箱。

二级反渗透设备-RO反渗透主要去除水中溶解盐类、有机物、二氧化硅胶体、大分 子物质及预处理未去除的颗粒物等。采用两级 RO工艺可有效去除水中离子，同时使出水满足后续 EDI装置工艺进水要求。

二级反渗透设备-双级反渗透设备是利用一级反渗透机组的出水，作为二级反渗透设备的进水，进行二次脱盐处理,采用带正电荷反渗透膜的二级反渗透设备产水电阻值可达 1－4MΩ*cm。不用阴、阳离子交换设备，降低环境污染和运行成本。其出水水电导率更低。

【二级反渗透设备】-----双级反渗透设备应用范围：

电力工业：锅炉补给水电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水；

食品工业：配方用水、生产用水；茶叶、果汁、蔬菜汁、植物等热敏性物质的提取及浓缩； 饮料工业：配方用水、生产用水、洗涤用水制药行业：工艺用水、试剂用水、洗涤用水、注 射用水、药物浓缩分离；

化学工业：生产用水、废水处理、有价值的物质的浓缩分离； 饮水工程：纯水制备、饮用水净化；

石油化工：油田注入水、石化废水深度处理；

海水淡化：海岛地区、沿海缺水地区、船舶、海水油田等生产生活用水。

【二级反渗透设备】典型工艺流程：

原水加压泵－多介质过滤器－活性炭过滤器－软水器－保安过滤器－第一级反渗透机 －第二级反渗透机－不锈钢储水罐－纯水输送泵－用水点

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【反渗透设备】-----分质供水：

分质供水又称“双路供水”，就是指根据生活中人们对水的不同需要，一路供水即采 用特殊工艺将普通自来水进行加工，处理成可直接饮用的纯净水，然后由专门的管道输送到 户，并单独计量。另一路供水是未经处理的普通自来水，用于清洗、卫浴、清洁等，用普通 管道输送计量。这种直接饮用的纯净水分纯水或净水，即按照中华人民共和国

GB17323标准的定义，即以符合生活饮用水卫生标准的水为原料，通过反渗透法及其他适当的加工方法制得的，密封于容器中且不含任何添加物可以直接饮用的水，称为纯水。按照建设部颁布 CJ94饮用净水标准，同样符合生活饮用水卫生标准的水为原料，通过中空纤维超滤膜净化后，再通过专门管道送进每家每户直接饮用，称为净水。由于其水质纯净，入口绵甜，这是其他水所无法比拟的，非常适应于现代城市的需要。

【反渗透设备】-----纯净水加工工艺

纯水的制造方法基本有四种：蒸馏法、电渗析法、离子交换法和反渗透法（简称 RO）。

A、蒸馏法是通过加热使水汽化，再冷凝成液体的过程；

B、离子交换法为化学置换原理；

C、电渗析法是根据物理化学原理制造纯水。

（以上三种制水方法工艺和设备都比较复杂，耗能高。）

D、反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。其原理是在高于溶液 渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与 溶剂分离，从而达到纯净水的目的。反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成 的。它的孔径为

1.（0.1纳米）-10.（1纳米），即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小 的千分之一，病毒的百分之一）。利用反渗透膜的分离特性，可以有效的去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌和病毒等。

【反渗透设备】-----工艺流程

自来水进入原水罐，经增压泵（一备一用）提升到纯净水机组进行净化处理；纯净水机组：

①多介质过滤器，滤去水中杂质；

②活性炭过滤器，滤除水中化学有机物、重金属、色度、异味等； ③阳离子交换器降低水中的硬度，盐桶是为再生树脂的配置；

反渗透水处理系统 篇3

如图所示, 水处理系统废水 (反渗透膜外的水) 已完全排掉。通常情况下, 反渗透膜进出水量比较大, 导致高压反渗泵流量和压力都增高。对于三根反渗透膜的反渗透系统来讲, 使用的高压泵参数为:流量3 t/h、压力12 kg, 每小时产纯水约600-700 L, 排掉的废水约2000 L。

经深入观察研究, 发现在生产相同数量纯水时, 大大减少废水的排放是可以实现的。为此, 我在本医院反渗透系统上进行了大量试验并得到了足够的数据。最后, 在与反渗透水处理厂家沟通后, 对本单位反渗透系统进行了技术改造, 至今已取得较好的节水效果。所作试验和进行改造后系统原理图如图2:

首先, 反渗透系统要求在自来水进入反渗透膜前去除部分易结垢的钠、镁等离子。通常情况下使用树脂吸附技术, 也有部分厂家使用磁化技术, 总之只要能保护反渗透膜正常工作即可, 我院使用的是阳离子树脂技术。经过6个月连续不断的监测, 发现在改造反渗透系统前, 因为用水量大, 一般在再生后使用1.5 d以后, 树脂的软化能力就不够好了, 勉强维持到2 d必须做再生。系统改造后, 再生一次可以保持3 d, 取得了很好的节水效果。

其次, 反渗透膜膜内、膜外的压力以及流量均有相当好的改善。现在, 反渗透系统使用的均为低压高通量膜, 只要流量合适, 压力一般在8-10 kg即可。改造前, 反渗透膜压力为10-12 kg, 出水量约700 L/h左右, 水质约6～8 μS/cm。改造后, 反渗透膜压力为9-10 kg, 出水量约700 L/h左右, 水质约6～8 μS/cm。从这个数据可以看出, 改造前后对系统本身的产水量和水质都没有什么影响。

第三, 在反渗透泵进出口, 压力和流量略有变化。改造前, 反渗透泵进口压力约1 kg, 出口10-12 kg;改造后, 反渗透泵进口压力约3 kg, 出口9-10 kg, 流量均为2 t。此时, 进口压力的增加就说明用水量的减少。在软化水后加流量计测出改造前用水量约2.3 t/h, 改造后用水量约1.5 t/h。按每天12 h计算, 每天节水9.6 t, 每年按300 d计算, 每年节水2880 t。

第四, 改造后比改造前每星期减少一次树脂再生, 每次再生用水约500 L, 电和再生用的盐等若干。通过调节系统内新加入的调节阀A, 使一级废水排放量和循环回来的水量比例合适 (实际调节比例对我们的水处理系统来说是6:4, 这个计算需要实际测量当地自来水水质并分析清楚来确定) 就使水处理达到了节水的目的。这种改造对自来水水质不是很好的地方特别是使用井水或水质不达标的地方不值得推荐, 对绝大多数大中城市来说, 这种改造是很有效的。

摘要：实际工作中, 通过对反渗透水处理系统基本原理的研究, 对医院水处理系统进行了维修改造, 使自来水实际利用率提高了一倍, 极大地节约了自来水资源。

反渗透水处理系统 篇4

针对电厂循环冷却排污水浊度高、含盐量高的水质特点,采用澄清/过滤/超滤/反渗透工艺进行处理,处理后淡水含盐量小于20mg/l满足锅炉预脱盐补充水的要求,可以作为锅炉补给水水源,浓水用于冲灰,实现电厂循环冷却排污水的零排放.

作 者：李江 鄢贵权 李福勤 LI Jiang YAN Gui-quan LI Fu-qin 作者单位：李江,LI Jiang(贵州大学资源与环境工程学院,贵州,贵阳,550003)

鄢贵权,YAN Gui-quan(贵州科学院,贵州,贵阳,550001)

李福勤,LI Fu-qin(河北工程大学城市建设学院,河北,邯郸,056038)

反渗透水处理运行的监督实践 篇5

反渗透 (Reverse Osmosis) 属于全膜法水处理工艺 (IMT) , 它仅依靠水压力作为推动力, 采用无相变的物理方法, 使水得以淡化、纯化。水透过反渗透膜的机理主要有氢键理论、溶解扩散理论、选择性吸附—毛细流动3种理论, 但至今仍没有定论。反渗透相对于传统水处理工艺的优点是, 不用酸碱再生, 无废液排放污染环境;系统简单, 操作方便;适用水质广, 占地面积及所需空间小;运行维护维修工作量小;除硅效率可高达99.5%, 除有机物等胶体率可达95%;无需停运再生且出水水质稳定等。因此, 现在反渗透不仅应用于苦咸水、海水淡化, 饮用水及废水处理, 还广泛用于电力、化工、饮料以及电子等行业。但是, 如果运行中监督不细致不到位, 不仅会影响到系统产水量及产水水质, 还会使化学清洗频繁, 不仅减少了运行时间, 而且大幅度提高了运行成本。

1 古交电厂反渗透的工作模式

反渗透膜的工作模式种类很多, 按外形分为涡卷式、板框式;按形态分为复合反渗透膜、非对称反渗透膜;按膜的工作压力分为低压反渗透膜、超低压反渗透膜等, 按膜的材质来分则种类更多。膜的选用可根据原水水质和应用条件等来进行综合考虑。

西山煤电集团古交电厂使用的是美国陶氏化学公司生产的, 交联全芳香族聚酰胺涡卷氏复合膜, 属于低压反渗透膜, 型号为BW30-400。其400的含义是有效表面积为37 m2 (400平方英寸) , 水处理系统方式为一级反渗透+二级反渗透+EDI, 其中, 一级反渗透为一级两段式, 10∶5排列, 系统水回收率为75%, 脱盐率大于97% (3 a内) ;二级反渗透为一级三段式, 5∶3∶1方式排列, 系统水回收率90%, 脱盐率大于90% (3 a内) 。

2 运行监督实践

卷式膜系统现已被广泛应用, 从实践中总结, 其优点是投资少, 安装方便;结构紧凑, 单位体积内的有效膜面积大;制作工艺简单;适合在低压、低流速下操作, 耗电低;缺点是对原水预处理要求较高, 且如果运行中膜被污染, 清洗比较困难。

古交电厂的系统于2005年投入生产, 根据投产5 a来的运行实践, 并结合相关文献资料, 得出运行监督方面的体会。

2.1 运行药剂的使用

运行中所加药剂包括杀菌剂, 还原剂, 阻垢剂及碱。杀菌剂加药点在预处理系统, 由于涡卷式膜对原水预处理要求较高, 预处理系统运行的好坏是反渗透系统能否安全稳定运行的关键因素之一。

古交电厂采用的预处理系统由双滤料过滤器+超滤构成, 双滤料过滤器采用石英砂和无烟煤作为过滤滤料, 具有出水水质稳定、性能可靠、工艺流程简单、操作简便等优点, 其出水水质能够满足超滤进水的要求, 保证了后续工艺装置的安全稳定运行。

另外, 稳定合格的水质还可以提高反渗透装置的回收率。根据原水水质为防止超滤装置受到有机物污染, 设有杀菌剂加药装置。超滤膜元件采用的是西门子公司的L20V外压式膜元件, 能够除去水中的大分子颗粒、胶体、部分有机物, 有效地降低原水的浊度及SDI值, 确保预处理的产水水质与水量, 完全满足反渗透装置进水水质要求。

古交电厂使用的杀菌剂次氯酸钠为氧化性杀菌剂, 加入杀菌剂是为杀灭原水中微生物, 减少膜的污堵。若加入量过少则达不到效果, 反之加入过量的话, 后续工作还需要加入更多的还原剂, 就会造成药品的浪费, 只要控制预处理出水余氯介于0.5 mg/L～0.8 mg/L就可以了。

加入还原剂是为了中和杀菌剂的氧化性, 因为反渗透膜对水中氧化性物质非常敏感, 抗氯性能差, 这些物质会造成膜的氧化, 使膜造成不可逆损伤, 影响膜的性能和寿命。

古交电厂采用亚硫酸氢钠, 以消除来水中的氧化性物质, 加药量应保证系统进水氧化剂余量接近于“0”, 控制反渗透进水余氯约0.1 mg/L, 绝不允许大于0.3 mg/L。

阻垢剂的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性, 古交电厂使用PTP2000复合阻垢剂, 它具有抑制析出、分散、晶格扭曲及络合作用。阻垢剂的加入量需要设备厂家做相关试验来确定, 我们必须依据系统调试时设备供应商提供的加药泵参数 (如频率和冲程) 来调整。

加碱是为提高水的pH值到8.3左右, 使水中CO2转化为碳酸根后, 再经反渗透除去, 如, pH值低于8.3则水中溶解的CO2转化不完全, 水中溶解气体反渗透就不能除去的;pH值超过8.3则增加了反渗透膜结碳酸盐垢的可能性, 其次也造成了药品的浪费。碱的浓度可根据加药泵频率和冲程以及入口pH值作出调整。

巡检过程须注意以上各加药泵的运行状态, 尤其杀菌剂计量泵, 会经常出现打空泵现象。这是由于杀菌剂见光易分解产生气体, 要及时发现及时排气。

2.2 反渗透装置进水监测项目

反渗透装置进水监测的项目包括SDI, pH, 导电度, 水温, ORP。

SDI (SILT DENSITY INDEX) 即给水淤泥密度系数, 是反渗透给水的重要指标, 用来表征水中胶体及悬浮颗粒的污染因素, 一般不会产生突变, 每班测定一次即可。

古交电厂原水预处理方式为多介质过滤器加超滤, SDI值控制小于3。进水pH与导电度变化可以看出原水水质导电度的变化, 古交电厂原水水质pH为7.2, 导电度约为580×10-6 S/cm, 根据原水与产水导电度可以计算出反渗透装置脱盐率。如, 原水水质不变, 一般此两者不会有太大变化。进水温度要控制在18 ℃～25 ℃之间, 变化范围尽量小, 原水加热装置最好使用自动加热。因为水温变化会使反渗透产水量、产水导电度、段间压差产生明显变化。水温上升, 水的黏滞度降低, 水通量与盐的透过率上升。当水温上升1 ℃, 产水量会上升2%～3%, 而盐透过率会上升更多。

ORP即氧化还原电位, 当氧化剂与还原剂达到某一平衡值时, 对于同一水质是一定值。可以将反渗透进水余氯控制为0.1 mg/L时, 氧化还原电位值作为标准, 以此监督运行。当运行中氧化还原电位值与此值偏离较大时, 说明氧化剂或还原剂的加入量出现异常 (超过标准值说明氧化剂相对过剩) , 必须立即检查各加药泵运行情况, 或调整药剂浓度, 使氧化还原电位在最短时间内恢复到正常值[1]。

2.3 反渗透装置运行监测项目

反渗透装置运行监测项目包括段间压差, 进水流量, 浓排流量。

系统调试完毕, 在正常的额定进水压力、流量下, 投运初期一级反渗透 (一级两段式) 段间压差约0.12 MPa, 随运行时间的延长, 段间压差会逐渐上升, 当达到0.25 MPa (不允许大于0.3 MPa) 时就应当停下来进行化学清洗。因为段间压差大可以导致膜组件内部元件尤其是密封圈的损坏。二级反渗透 (二级两段式) 的段间压差为0.18 MPa和0.13 MPa。由于进水水质是比较稳定的, 进水流量与浓排流量不允许改变, 进水流量大于设定值, 会使第一根反渗透元件的给水与浓水压力降超过10 psi, 使其承受更大的压力降, 就可能使第一根膜组件变形, 端部窜出而且使给水隔网变形, 导致损坏膜元件。进水流量低于设定值, 会使容器内最末段膜元件横向流速不够, 膜表面盐的反向扩散速度就低, 使盐的透过率增加, 从而加重浓差极化现象, 促进胶体等在膜表面的沉淀。新设备投运后, 由于压缩和剪切蠕变膜会出现压密现象, 导致膜的透过率下降。运行200 h后, 应当重新调整反渗透进水手动门与浓排调整门的开度, 使反渗透保持设计回收率。不要单纯为节水而提高设备回收率, 那将会得不偿失。

系统在投运、停运或低压冲洗时, 如果需要手动操作, 一定不可使产水侧压力值高于原水侧。因为反渗透膜绝对不能承受反压, 这一点需要特别注意。当系统停运48 h以上时, 必须注意防止膜元件干燥, 因为元件干燥后会出现产水量的不可逆下降;采用适宜的保护措施防止微生物滋生或每24 h进行定期冲洗, 如果无法做到每24 h进行冲洗一次, 就必须采用化学药品进行封存;避免系统受到极端温度的影响。

2.4 寿命问题

反渗透运行中各监测项目以及原水预处理系统的产水指标, 均是为保证膜的运行寿命而提出的。只要以上各项均能达到设计要求, 膜的运行寿命完全可以达到设计值 (6 a以上) 。但是随着运行时间的延续, 其产水量会有所降低, 这种现象就是反渗透膜特性指标中的水通量衰减系数, 是正常现象。在流量正常衰减情况下仍然可以连续制水, 不需要更换反渗透膜。

参考文献

电厂水处理反渗透技术应用 篇6

1.反渗透技术

1.1渗透基本原理

当纯水和盐水被理想半透膜隔开, 理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过, 此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧, 这种现象称为渗透。若在膜的盐水侧施加压力, 那么水的自发流动将受到抑制而减慢, 当施加的压力达到某一数值时, 水透过膜的净流量等于零, 这个压力称为渗透压力, 当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时, 水的流向就会逆转, 此时盐水中的水将流入纯水侧, 上述现象就是水的反渗透 (RO) 处理的基本原理。

1.2反渗透膜及技术原理

反渗透膜是用高分子材料制成、具有选择性半透性质的薄膜。用于水处理的反渗透膜可以允许水分子透过膜, 但水中所含的离子、有机物分子等不能透过。

反渗透的除盐原理是水在外加压力的作用下, 水分子克服反渗透膜两侧的渗透压, 透过膜到达膜的另一侧 (淡水侧) ;而水中的盐分、有机物分子等杂质则被膜拦截住, 留在膜上, 从而达到水质净化的目的。

反渗透技术从本质上讲是一种横流性的过滤技术, 过滤液体会横向流过反渗透膜, 部分原水在外界压力下透过这层膜形成成品水, 而未被转化为成品水的液体和盐类继续流过反渗透膜表皮, 逐渐形成浓水被排掉, 这一过程还可以将截留的悬浮物冲刷带走, 阻止了垂直过滤技术下固体的沉积。

1.3反渗透膜的类型及卷式膜组件的特点

按照材料来分, 用于水处理的反渗透膜主要有两种类型:一种是醋酸纤维膜, 这是最早应用于水处理领域的反渗透膜。另一类是用聚酰胺类材料制成的复合膜, 我厂所用的反渗透膜是抗污染聚酰胺复合膜, 这种复合膜的特征是由两种以上的材料制成, 用很薄的致密层与较厚的多孔支撑层复合而成, 多孔支撑层起增强机械强度作用, 致密层起脱盐作用。膜形式是卷式复合膜, 卷式膜元件相对于平板式、圆管式、中空纤维式膜元件来说, 它的特点是:①水流通道有隔网空隙构成, 水在流动过程中被隔网反复切割反复汇集呈波浪起伏前进, 提高了水流的紊动强度, 减少了浓差极化;②水沿膜表面呈薄层流动, 这种薄层的流动设计既提高了膜的装填密度, 又有利于降低膜表面的滞流层厚度, 同样有利于减少浓差极化;③膜的装填密度比较高, 仅次于中空纤维膜组件;④与中空纤维和板框式结构相比较, 卷式膜元件在给水通道抗污染能力、设备空间要求、投资和运行费用等方面具有明显的优越性。

1.4反渗透的性能

反渗透的性能包括脱盐率、透过速度、回收率、耐氧化性能、纯水透过系数、流量衰减系数、抗水解能力、机械强度等。其中脱盐率和回收率是在实际运行中比较关注的两项性能。

1.4.1脱盐率

脱盐率, 即进水含盐量经反渗透分离成淡水后所下降的分率, 记作R, 计算式为$\text{R}=\frac{\text{C}{}_{\text{f}}-\text{C}{}_{\text{p}}}{\text{C}{}_{\text{f}}}\times 100\%$

式中:Cf为进水含盐量, mg/L;Cp为淡水含盐量, mg/L。

反渗透膜的脱盐率与四类因素有关:①操作条件, 包括压力、浓水流量、回收率、水温和pH。脱盐率随操作压力和浓水流量递增, 随回收率和水温递减, 对于天然水, 碳酸化合物的各种形态是pH值的函数, 降低pH值, 则淡水的电导率升高。②污染程度。膜被水垢、微生物、铁铝硅化合物污染后, 脱盐性能变差。③溶液性质。④膜特性。

随着反渗透膜使用年限的增加, 脱盐率必然呈下降的趋势, 但其衰减速度应在允许的范围内, 否则, 若脱盐率明显下降, 则提示膜可能出现了污染、划伤或密封不严等问题。

1.4.2回收率

回收率, 即反渗透系统从盐水中获得的淡水分率。

回收率$=\frac{\text{淡}\text{水}\text{量}}{\text{进}\text{水}\text{量}}$

反渗透系统的回收率越高, 则所需的渗透压越高, 而且浓差极化的趋势越明显;从而增加了系统能耗以及污堵结垢的趋势, 增大系统的运行及维护成本。因此回收率必需根据具体的水质确定较为合适。

2.反渗透系统实际运行情况

我厂运行的水处理系统工艺流程为 原水 (黄河水) →生水箱→自清洗过滤器→超滤装置→清水箱→保安过滤器→反渗透装置→除碳器→除碳水箱→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→机炉或化工装置

我厂的反渗透采用美国HYDRANAUTICS公司PROC10型卷式膜元件, 采用24∶13二段设计, 6* 37支/套, 初期运行每套产水平均流量200吨/小时, 每小时产水量最高可达1300t, 长时间运行后每套产水平均流量170吨/时。该系统于2009年完成调试, 产水合格。投入运行以来, 2011年以前脱盐率可达97%以上, 到2012年, 运行三年, 脱盐率可打到96%以上, 回收率一值控制在75%左右。运行过程中反渗透一段压差或二段压差达到0.2MPa (或一、二段整体压差达到0.4MPa) 时进行在线化学清洗。

反渗透装置由膜组件、高压泵以及相关仪表、阀门和管件组成。高压泵前设有保安过滤器, 保安过滤器内装有过滤孔径为5μm的滤芯, 这些滤芯会过滤掉任何大于5μm的颗粒, 对下游RO膜起保护作用, 否则RO膜表面极易结垢。进水管道上连有还原剂、阻垢剂加药管道, 此外进水管道上设有取样口便于测量进水SDI值。

3.反渗透长期运行出现的一些问题

为了保证膜长期安全稳定运行, 我厂严格遵照膜厂家规定的膜元件使用限制条件, 包括操作压力、进水流量、温度、进水pH值范围、进水浊度、进水SDI, 进水余氯等, 目前反渗透运行情况基本良好, 由于本厂的反渗透系统前设有超滤装置, 且一段反渗透前设有保安过滤器 (压差达到0.1MPa即进行滤芯更换) , 反渗透进水水质相对较好, 水温控制在25±2℃, 一段进水压力一般不超过1.0MPa, 进水pH7～9, 电导1000us/cm, 经过加还原剂处理后ORP一般控制在小于250mv, SDI值严格控制小于4, 浊度<1NTU, 余氯<0.1mg/L, 因此对膜元件的保护较好。但随着运行时间的增加, 反渗透装置也相继出现了一些问题, 集中表现为淡水水质、产水量或运行压力的异常, 主要特征是淡水电导率上升、产水量减少或运行压力增加。2010年11月份对反渗透进行了第一次化学清洗, 清洗后各项指标恢复正常, 但此后清洗的周期逐渐变短, 产水指标逐渐下降。2011年经过几次化学清洗, 对比发现通过清洗能恢复膜的大部分产水性能, 但产水电导以难以保证。这是由于长时间运行后, 反渗透膜已经在一定程度上被污染, 即使经过化学清洗, 也难以恢复到原有的效果。

根据我厂的具体情况分析污染主要来自两方面。第一、反渗透进水中所含的胶体、微生物等物质。这些污染物会截留在膜的表面形成污染层, 且污染主要分布在膜的前段。为了防止微生物在膜上的滋生, 我厂采用的方法是加氯杀菌, 由于水中残留的余氯对膜元件具有破坏性, 因此在加氯杀菌后, 在反渗透进水管加还原剂, 控制反渗透进水余氯不超过0.1mg/L。尽管原水中所含的绝大部分微生物、胶体、悬浮物、颗粒等杂质会在预处理中去除, 以确保水质达到RO膜的进水要求, 但进水中仍会残留少量胶体、微生物等物质, 长时间势必会运行影响反渗透的脱盐效果。

第二、反渗透运行过程中可能产生的结垢物质。经过分析可知, 我厂的RO进水水质指标见表1

由表1可知, 膜元件内沉积盐类主要为钙盐和镁盐及铁离子污染。由于本厂采用的是复合膜, 因此日常运行中采用加阻垢剂方式来防垢。

针对长时间运行产生的以上两种类型污染, 平均三个月进行一次化学清洗。根据我厂的污染物情况, 清洗过程分酸洗和碱洗, 酸洗溶液为1%～2%柠檬酸, 碱洗溶液为1.0%EDTA+0.1%氢氧化钠, 清洗方式采用静态浸泡和循环清洗相结合的方式, 静态浸泡一般设定为30min, 具体时间根据膜的污染程度而定。清洗过后均采用低压冲洗, 直到排出的淡水清洁、无泡沫或无清洗液。经过三年运行实践证明, 清洗过后效果较好, 压差和流量基本可以恢复, 但后期几次清洗后产水电导变化不大。

反渗透在运行过程中还可能产生其他的一些问题, 如膜氧化变质、脱盐层磨损、机械损伤 (包括O型圈泄露、膜卷窜动、膜破裂、连接件损坏) 、膜压密等。这些现象目前在我厂的反渗透运行过程中还没有发生过, 这里不做赘述。

以上论述只是针对我厂的实际情况进行了一些分析, 我厂的除盐水除供给锅炉外, 主要供给方向是煤化工生产装置及化工相关换热站, 用水量大且对水质要求严格, 前期的预处理 (包括超滤和反渗透装置) 就显得格外重要, 对反渗透在实际应用中可能出现的各种问题以及更好的解决办法还需进一步调查和讨论, 希望广大学者不吝赐教。

摘要：反渗透是本世纪60年代迅速发展起来的一种水处理工艺, 目前, 它已用在城市用水、锅炉补给水、工业废水处理以及海水淡化和各种溶液中溶质分离等方面。本文从反渗透技术及其原理、反渗透膜的特性及形式、反渗透装置运行情况及长期运行中出现的一些问题, 结合本厂实际运行情况进行了一些介绍和分析, 以供同行参考。

关键词：反渗透技术,水的预处理,电厂

参考文献

[1]孙本达, 杨宝红.火力发电厂水处理实用技术问答[M].

[2]周柏青.陈志和.热力发电厂水处理[M].

[3]邹强.电厂水处理中的反渗透技术研究.[J].科学与财富, 2011 (06) .

反渗透水处理系统 篇7

反渗透 (Reverse Osmosis) 技术是一项利用反渗透膜提取纯水的一种先进技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下, 其它物质无法透过半透膜, 将这些物质和水分离。孔径非常小的反渗透膜能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。反渗透水处理以其水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作维护简便等优势被广泛用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、饮用纯净水生产、废水处理等行业。下面以一个双级反渗透纯水装置为例谈谈该技术在锅炉补给水处理中的应用。

1 概述

2009年7月一套40T/H双级反渗透纯水装置投入锅炉补给水的使用。该系统取代了原来离子交换水处理方式, 使锅炉给水各项指标得到优化。该系统由预处理部分、加药部分、控制部分、反渗透主机部分、系统清洗部分、管路和机架等部分组成。系统结构紧凑, 操作简单, 自动化程度高, 使用可视化人机界面信息显示屏, 运用先进的检测手段对必要参数进行在线监测, 为系统连续稳定运行提供分析数据, 对故障进行报警。应用反渗透技术进行锅炉补给水处理, 不产生酸碱废液, 不结垢, 没有腐蚀性, 减少锅炉排污, 是节能、减排、环保的水处理工艺。在保证锅炉安全运行的前提下取得了很好的经济效益和社会效益。

2 方案确定

近年来, 使用离子交换软化法进行锅炉的补给水, 因锅炉水质不理想使锅炉结垢造成的能源损失难以计算, 排放物对环境造成污染更是难以衡量。仅2008年40T/H蒸汽每年消耗标准煤约50000吨, 远远超出标准煤耗。因此选择先进的水处理技术迫在眉睫, 为此拟定两个方案:

2.1 方案一

安装一组阴阳离子交换床除盐设备进行锅炉补给水处理, 系统包括:阴、阳离子交换床、锅炉在线排污控制器、配套管路等总投资310万元人民币, 这样的除盐水作为锅炉补给水, 与离子交换软化法相比锅炉排污率由10%降至5%, 每年节省700吨标准煤。但是, 阴阳离子交换床带有酸碱储存系统和再生废液中和系统, 频繁再生需求大量的酸碱, 酸碱溶液的排放将对环境造成污染。

2.2 方案二

安装一组双级反渗透水处理设备进行锅炉补给水。系统包括:一、二级反渗透设备、锅炉在线排污控制器、反渗透化学控制器、配套管路等总投资280万元人民币。这样的除盐水作为锅炉补给水, 与离子交换软化法相比锅炉排污率由10%降至3%, 每年节省1000吨标准煤。反渗透技术先进, 无酸碱废液排放, 符合环境保护的要求。

比较综上两个方案:反渗透系统比阴阳离子床系统每年多节约标准煤300吨, 使用的化学处理剂数量大大降低, 从而使排放污染物数量大大减少, 有利于环境保护。所以决定安装40T/H双级反渗透纯水装置用于锅炉补给水。

3 系统组成单元的功能解析

双级反渗透纯水装置由预处理部分;反渗透主机部分;加药部分;控制部分;系统清洗部分;管路、机架等部分组成。

3.1 预处理部分

预处理部分由砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器组成。砂过滤器主要去除水中泥沙、铁锈、胶体等大颗粒悬浮杂质, 降低浊度;活性炭过滤器主要利用活性炭的广谱吸附性能, 去除水中有机物、重金属离子和余氯等, 降低色度;精过滤器去除水中的微小颗粒, 确保水质符合反渗透膜进水的要求。

3.2 反渗透主机

反渗透主机主要由增压泵、膜壳、反渗透膜、控制柜、管路和阀门等组成, 是整个水处理系统的核心部分。增压泵对原水加压, 除水分子可以透过反渗透膜外, 水中的其它物质无法透过反渗透膜而被高压浓水冲走。

3.3 加药部分

共加入三种化学药剂:絮凝剂、阻垢剂和Na OH。絮凝剂加在原水进入砂过滤器之前, 将原水中的悬浮物、胶体、有机物等凝聚成大颗粒, 通过砂过滤器去除;阻垢剂加在精过滤器之前, 阻碍反渗透系统进水盐的结晶, 能够有效控制硅聚合物和铁铝氧化物沉积;NaOH加在二级反渗透系统之前, 调整pH值使其控制在8.5~9.2范围内。

3.4 控制部分

控制系统设置控制柜和控制面板, 通过显示屏幕进行控制和监测;控制系统可以在线监测流量、压力和产水量。水箱设置液位开关, 与相关水泵联锁。高压泵进口设置低压自动保护, 出口设置高压自动保护, 当泵出口压力大于或某一设定值或泵的进口压力小于某一设定值时, 高压泵自动停止运行, 同时在显示器上显示报警。

反渗透水设置高压保护, 水压超过设定值时, PLC控制反渗透产水自动泻压并停止反渗透主机运行。在反渗透主机进水处和出水处设置电导仪, 以此来显示进水、产出水的水质。

3.5 系统清洗部分

为保证反渗透系统的正常运行及延长反渗透膜元件的使用寿命, 当反渗透运行一段时间后, 需要对系统进行清洗, 利用自动膜动能冲洗掉附着在反渗透膜上的悬浮物、凝胶状和金属氧化物等杂质, 增强反渗透膜的通透性, 提高产出水质量, 延长反渗透膜的寿命。

4 系统工艺流程

水处理工艺流程简图见图1。

5 工艺流程和控制方式简述

5.1 工艺流程简述

原水经增压泵加压, 经过砂过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器进入主机的一级高压泵, 经高压泵加压水直接供给一级反渗透装置, 反渗透装置内的水压由减压阀调节, 由一级反渗透装置产生的浓水 (不合格水) 通过加压阀进入浓水箱后被送回砂过滤器入口。一级反渗透装置产生的净水经二级高压泵增压进入二级反渗透膜, 二级反渗透膜上的压力由减压阀调节, 二级反渗透装置产生的浓水 (不合格水) 通过加压阀、单向阀返回到一级高压泵前再次处理, 净水通过水质检测后进入纯水箱备用。

5.2 控制方式简述

1) 纯水箱低液位时, PLC检测一级高压泵前压力, 一级高压泵变频启动 (预处理运行) 。一级反渗透冲洗阀打开冲洗, 同时产出的淡水冲洗二级反渗透;

2) 一级高压泵变频正常工作, PLC检测膜前后压力正常, 二级反渗透高压泵变频启动;

3) 一级反渗透的产能较二级反渗透所需的水量多, 一、二级反渗透的水量会自动平衡。

6 设备维护

1) 砂过滤器、炭过滤器每天反冲洗一次, 系统自动清洗, 滤料每年更换一次;

2) 精过滤器设有自动清洗系统, 滤芯每三个月更换一次;

3) 反渗透膜自动清洗, 药洗视反渗透系统运行情况而定;

4) 按照操作说明进行操作, 每天填写操作报告。

7 系统目前运行状况

三年多的运行过程中, 没有出现停机故障, 维修率很低, 目前运行情况良好。

8 结论

上述实例的运行结果表明, 在锅炉补给水处理上采用反渗透技术, 已经能够满足工业锅炉补给水系统要求的可靠性和耐久性。为锅炉经济、安全运行提供了保障。相对于传统的离子交换作为锅炉补给水处理的方式, 反渗透水处理具有运行稳定, 水质可靠, 经济、节能、环保等优点。相信随着经济的发展及对环境保护要求的提高, 应用反渗透技术的水处理方式会日益普及, 它可以给用户带来巨大的经济效益和社会效益。应用前景可观。

参考文献

[1]锅炉水处理法规标准汇编.

反渗透水处理系统 篇8

1.1 反渗透技术的工作原理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜, 一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜, 当把相同体积的稀溶液 (例如淡水) 和溶液 (例如盐水) 分别置于半透膜的两侧时, 稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动, 这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时, 浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度, 即形成一个压差, 此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质, 若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时, 溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反, 开始从浓溶液向稀溶液一侧流动, 这一过程称为反渗透。

1.1.1 反渗透+电去离子脱盐系统

反渗透+电去离子 (RO+EDI) 脱盐系统是20世纪末发展起来的水处理新型脱盐系统。其中, 电除盐EDI技术原理是依靠电场作用去除水中的无机离子, 它克服了电渗析不能深度脱盐的缺点, 弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。反渗透+电去离子 (RO+EDI) 脱盐系统出水水质可以满足锅炉用水对电阻率、硅等硬性指标要求, 是一种环保型的脱盐系统。与传统离子交换相比, 具有出水水质稳定、连续经济运行、实现无人值守、不污染环境、占地面积小等优点, 但投资较高。

1.1.2 反渗透+混合离子交换脱盐系统

电厂锅炉补给水设计中最初采用离子交换脱盐系统, 离子交换法可制得水质接近理论纯水的超纯水, 满足锅炉用水需求, 但树脂再生时产生的废酸碱容易造成环境的污染。目前锅炉补给水脱盐系统经常采用的方式是反渗透+混合离子交换。反渗透技术的引入, 替代了阳床、阴床一级除盐, 使得废酸碱排放量与单用离子交换脱盐系统相比减少了90%。近年来随着反渗透设备投资费用逐步降低, 大批电厂在脱盐系统中引入了反渗透技术。但反渗透技术的引入要考虑原水水质特点和制水成本, 方可将效果和收益合为一体。

1.2 反渗透技术的特点

1.2.1 分离过程中不用加热, 无相变化, 能耗少

1.2.2 设备紧凑, 占地少

1.2.3 操作简单, 适用性强, 易于实现自动化, 提高劳动生产率

1.2.4 出水水质稳定合格

1.2.5 耗酸碱量降低, 废水排放量少, 大大减少环境污染

2 反渗透技术在电厂水处理中的应用

2.1 循环冷却排污水回收利用

火力发电厂的循环冷却水占总耗水量的三分之二, 因此对循环冷却用水的回收利用对于节水有重要意义。随着近年来对环保要求的越来越高, 废水的排放指标越来越严格, 导致电厂废水处理的成本越来越高。采用反渗透技术, 可以变废为宝, 根据实际运行经验, 经过反渗透技术处理, 所得的淡水可以满足循环冷却系统补充水的水质要求, 且安全可靠。采用反渗透技术后, 循环水水质可明显好转, 浑浊度明显降低, 且补水量明显减少。虽然目前采用反渗透技术进行水处理, 成本仍然高于直接从江河取水净化, 但考虑到同时进行了废水处理, 降低了环境成本也大幅节约了水资源消耗, 其综合成本大幅提高, 实现了经济、社会和环境效益的统一。

2.2 锅炉酸洗废液处理

依据对电厂锅炉酸洗废液的处理进行的模拟试验研究, 采用了反渗透技术与循环方式对醋酸纤维素膜、低压复合膜、海水膜3种反渗透膜的处理效果进行了比较分析, 得出的结论为:处理效果最好为海水膜, 低压复合膜次之, 醋酸纤维素膜较差;最适合于锅炉酸洗废液反渗透处理的膜是海水膜, 处理方式应为循环方式。将反渗透处理技术应用于某电厂锅炉酸洗废液的处理, 达到了预期的目的。并认为锅炉柠檬酸酸洗废液最佳处理方式是:酸洗废液先经过反渗透浓缩处理后, 其反渗透可以达标排放或回收利用其浓缩液经除铁后喷雾干燥回收柠檬酸钠盐。这样的处理工艺, 可以彻底解决锅炉酸洗废液污染环境的问题, 具有较好的经济和社会效益。

2.3 电厂综合废水处理

电厂综合废水处理为系统工程, 包括废水回收和废水处理两个部分, 反渗透技术应用于废水处理部分, 对于回收所得的生活污水、酸和碱废水、凝结水、冷却塔将修排水、场地冲洗水等, 其混合水普遍呈酸性, 经过弱酸处理后即可进行反渗透处理, 经分渗透处理的水可直接应用。从而达到废水零排放, 这一方法, 不但节约了电厂用水量的需求, 也有利于电厂水的循环利用, 由于企业的可持续发展。

3 反渗透系统实际应用中常见问题及对发电厂反渗透应用的思考

3.1 反渗透系统实际应用中常见问题

3.1.1 胶体污染

胶体是具有1纳米 (nm) 到1微米 (μm) 粒径, 像粘土一样很难自然沉降的微粒子。在水中通常带负电。因此胶体粒子间由于静电斥力的作用, 不会发生聚合。作为预处理, 微滤和超滤膜的使用可以完全去除不溶解的物质, 降低颗粒物的污染风险, 使得反渗透的设计水通量可以适当增加约10~20%。但是微滤和超滤也不能包治百病, 并非采用了微滤和超滤就可以排除一切对反渗透和纳滤产生污染的物质。这一方面是由于微滤以及用于反渗透和纳滤预处理的超滤膜都属于筛分过滤, 过滤孔径大约在0.02~0.05微米之间, 虽然大部分不溶解的物质都会被截留, 但是很多溶解在水中的有机物同样会对反渗透和纳滤系统产生污染, 而这恰恰是微滤和超滤预处理不能解决的。另一方面, 微滤和超滤预处理系统经常伴随药物加入。

3.1.2 微生物污染

反渗透系统给水中的微生物会在膜表面沉降、凝结形成一层生物膜。一般来说生物膜的厚度若超过了一定的界度就会形成生物污染。使得原水侧的通路阻力增大, 原水和浓缩水之间的压力差增加。同时, 由于微生物膜阻挡, 系统运行的有效压力也会减少, 从而导致系统脱盐率的下降。

3.1.3 膜劣化

膜的劣化, 主要是受物理或化学作用发生不可逆的细微构造或分子构造变化, 导致膜性能下降的现象。其中包括物理劣化、化学劣化。物理劣化是从水泵发出的超声波会造成膜破损 (脱盐率下降) , 超过允许的压力或超过上限温度 (45℃) 的运行, 也都会造成膜劣化导致水通量下降;化学劣化是指反渗透和纳滤膜受氧化剂影响, 芳香聚酰胺的聚合链被切断, 或者因过量酸、碱等药剂清洗, 导致膜分离性能的衰减。

3.2 对发电厂反渗透应用的思考

以RO为主体的膜技术应用在电力行业日益得到推广, 同时也带来许多新的问题需要我们结合实践来认识并解决。在含盐量高, 水中悬浮物含量少且水质稳定, 应用RO作为预脱盐很有优势。但如果对预处理重视不够, 实际水质的许多问题会因为预处理过于简单而暴露出来。一些电厂在RO系统试运中过滤器滤芯更换频繁, 产水量也下降。笔者认为很大程度是由于此地区碱性水质腐蚀地下输水管线, 致使生水中含铁量很高, 再加上胶体物质及有机物淤积, 与防垢的六偏磷酸盐 (其本身发粘性) 共同反应, 产生不溶物, 漏过的物质则使膜元件产生污堵所致。其预处理不太完善是问题的根源。另外, 对银、钡等物质的结垢未充分考虑也是问题的原因之一。因此, 彻底了解水源水质的特点, 充分考虑各种异常情况, 从而深人研究RO的应用是当务之急。

4 结束语

综上所述, 反渗透是一种先进的脱盐技术, 具有脱盐率高, 浓水可回收利用, 可提高水的利用率, 降低水耗。在水资源日渐短缺和环境保护日益严格的今天, 反渗透作为一种先进的水处理技术, 必将越来越广泛的应用于电厂、海水淡化等行业的原水处理中。

摘要：水资源对人类的重要意义己经毋庸置疑。电力工业既是用水大户, 也是排水大户, 目前电厂节水的重点是循环排污水的回收利用。而目前反渗透技术在电厂水处理中能够在外加压力作用下, 使水溶液中的水分和某些组分选择性透过, 从而达到纯化、分离或浓缩的目的。所以, 渗透技术在电厂水处理的各方面发挥着越来越多的作用。

反渗透水处理系统 篇9

反渗透水处理系统是整个饮料生产线的重要组成部分,该系统的可靠性和稳定性关系到整个饮料生产线的正常运转。本套系统主要由预处理部分、反渗透部分、外送部分和控制部分组成。预处理采用多介质过滤器加活性炭过滤器过滤自然水,反渗透利用半渗透原理对过滤水进行深度除盐净化[1],外送部分采用变频器控制三台水泵恒压供水,控制部分主要有西门子PLC、变频器、触摸屏和工控机组成。整个系统运行稳定可靠、操作方便,提高了工作效率。

1 工艺流程

本套水处理系统为一级反渗透系统,其主要目的是把自然水通过一系列工艺净化成很纯净的水,可以直接灌装成瓶装饮用水或者和果酱、果汁、茶叶等调配成饮料。

水处理系统的工艺:湖水深处源水--源水箱--源水增压泵--多介质过滤器(4用1备)--活性炭过滤器(4用1备)--精密过滤器--中间水箱--中间水泵--紫外杀菌灯一反渗透膜增压泵--一级反渗透系统--反渗透水箱--外送水泵--各个用水点。整个系统的水箱和管道走向如图1所示,实际的布局图如图2所示。

系统把深层湖水抽到原水箱中,三个原水泵把原水打入预处理部分。预处理采用多介质过滤器加活性炭过滤器,主要目的是去除水中悬浮物、大分子颗粒物、部分胶体、水中有机物及余氯,保证后续部分能够正常运行。

多介质过滤器采用并联运行方式,正常工况4台运行,1台备用。它是根据机械过滤原理,采用优质的石英砂为滤料,去除水中大部分的大颗粒悬浮物、有机物、胶体等。滤料的装填如图所示。最底下是直径为2～4mm的石英砂铺成的厚度为200mm的支撑层,依次往上是锰砂和石英砂组成的支撑层,再往上是细小石英砂和无烟煤组成的过滤层,其机构如图3所示。多介质过滤器经过一段时间后,会沉积一些杂质和污垢,影响砂滤水的水质,定期进行正洗和反洗可以恢复多介质过滤器的性能。

活性炭过滤器也采用并联方式接在多介质过滤器后面对沙滤水进行过滤生成炭滤水。正常运行时4用1备。活性炭过滤器根据活性炭吸附的特性,可以有效地去除原水中的有机颗粒、氯气以及降低色度等。活性炭吸附饱满后,可以通过反洗来恢复其吸附功能,也可定期用蒸汽对活性炭进行杀菌活化处理[2]。活性炭过滤器的结构如图4所示。下面由石英砂构成的支撑层,上面是活性炭过滤层。

精密过滤器内部装有玻璃纤维制成的10μm过滤芯,5台精密过滤器并联接在活性炭过滤器后面,炭滤水经过精密过滤器后送入中间水箱。

中间水箱的水经过紫外线杀菌后进入反渗透系统,反渗透系统根据逆渗透原理去除水中离子、有机物、悬浮物和杂质。中间水泵和增压泵串联起来,把中间水箱的水打入反渗透系统进水端。进水在滤膜的两面分成两部分,一部分通过反渗透的渗透膜净化,另一部分盐分和固体残渣被滞留和浓缩[3]。反渗透装置利用半透膜处理后的纯水,几乎可除去水中96%以上的杂质,保证最终成品水的质量,反渗透产水送入成品水箱,由三个外送水泵恒压供给各个用水点。

2 控制系统方案设计

本套水处理系统选用西门子300系列PLC对各工艺段的生产设备进行控制,数字量输入有各个水箱的中高低液位、电机热保护开关等,数字量输出有各个沙炭罐的阀门、反渗透系统的阀门、水泵启动信号等。模拟量输入有各个水箱的液位、反渗透系统的产水量和外送水量,以及变频器的运行频率等。由于要监控的设备和变量比较多,选用西门子MP277触摸屏作为水处理的现场监控触摸屏。为了能够对水处理系统进行远程操作,在控制室有工控机远程监控、打印报表,及时准确地反映系统中主要设备和辅助设备的工作情况,包括变频器运行状况,水箱液位、阀门的状态,反渗透产水量,外送供水量等。上位机安装CP5611通讯卡与PLC、触摸屏之间通过MPI协议进行通讯。选用丹佛斯的变频器来控制水泵,让水泵平稳启动和停止,减少水泵启动时的电压对总电网的冲击,同时还可以减少管道压力的波动。

3 程序结构

控制系统程序采用模块化设计的方法,首先对水处理系统的工艺进行分解,对不同的工艺设备和功能编制不同的程序块,由于原水进水、原水出水到中间水箱和反洗水箱,中间水箱到反渗透水箱,反渗透水箱外送等工艺段之间是相互独立的,因此在程序中这几个程序块之间也是相互独立的,如果要进行设备扩展也很方便。整个系统程序里有信号采集程序块、手动控制块、沙炭罐正反洗程序块、反渗透系统块、外送恒压控制块和报警块。

信号采集程序把各个阀门和水泵的动作状态、水箱的液位和供水量等信息采集到PLC并显示到触摸屏和工控机中,以供操作员监视系统的运行状态。

当水处理需要进行清洗或出现故障时,操作员可以通过手动控制块手动操作阀门和水泵,完成需要的功能,保证生产的持续运行。

沙炭罐自动正反洗程序既能设置定时对沙炭罐进行正反洗,又能对某个沙炭罐进行一次正反洗。操作员可以根据以往的数据来设定最优的正洗和反洗的时间,以达到最佳的冲洗效果。

反渗透系统的运行有工艺要求,首先打开进水阀,依次打开产水排放阀、浓水排放阀,利用低压水赶走反渗透膜里面的空气并对膜进行冲洗,将膜表面的沉积物冲走,确保反渗透膜正常运行,所有冲洗的浓水和产水全部排放,冲洗时间约1分钟,然后启动增压泵进行高压、大流量冲洗约1分钟,然后缓慢关闭浓水排放阀,使浓水排放量接近系统设计的要求,之后稳定运行直到产水的水质和水量符合要求时打开产水阀,延时几秒关闭产水排放阀,让反渗透水进入成品水箱。当反渗透停机的时候,首先关闭增压泵,同时打开产水排放阀和浓水排放阀,用低压水对反渗透膜进行冲洗约1分钟,然后分别关闭进水阀,产水阀,产水排放阀和浓水排放阀。

由于外送管网的用水点比较多,因此采用变频器一拖三的方式进行恒压供水,由外送主管上的压力变送器把外送压力转换成4～20mA电流提供给变频器的模拟量输入,设定好模拟量输入的测量范围和数值标定后,提供给内部PID运算处理。当操作员设定好需要的压力后,变频器根据设定压力和实际压力之差对水泵进行控制,调节水泵的转速来维持管网的压力稳定。同时由变频器的模拟量输出把变频器的运行频率转换成4～20mA电流输出给PLC,这样当1#变频运行水泵的转速超过一定值且管网压力小于设定值时,PLC控制这台水泵转为工频运行,启动2#水泵变频启动,同样也可以这样启动3#水泵。当变频运行的水泵转速低于一定值,则停止工频运行的水泵。采用PLC控制变频器实现恒压供水,运行可靠,压力恒定,保证了外送管网的供水稳定。

完善和及时的报警信息对保证控制系统的稳定运行也是非常重要的,报警程序块中设置了水泵过载报警、水泵出口高压报警、水箱低液位报警、反渗透系统进水余氯超标报警等。系统的报警信息和警告信息可以在触摸屏和工控机上显示出来,告诉操作者应该注意的事项和解决方法,操作方便的同时也保证了整个系统的稳定。

控制系统采用的编程方法主要是顺序控制设计法,这种编程方式使得控制思路清晰,程序可读性强,有利于整套控制系统的调试和维护。以外送恒压供水为例说明顺序控制设计法。为了延长水泵的寿命,采用先起先停的方式启停水泵,即最先启动的水泵最先停止[4]。当1#水泵变频运行到高频率时还不能满足压力要求,则把1#泵切换到工频运行,再变频启动2#水泵。当2#水泵变频运行到低频率时压力还是过高,则把最先启动的1#水泵停止,只变频运行2#水泵。三台水泵的运行情况如图5所示。

图中数字1、2、3分别表示1#水泵、2#水泵和3#水泵,“+”、“-”分别表示加泵和减泵。依照“先起先停”规律,水泵的运行状态总共有九种,在程序中用九个状态位表示,图6为水泵控制的顺序功能图。

当自动控制启动时,程序进入状态S1,即变频启动1#水泵,当满足加泵条件时,程序进入下个状态S2,即1#水泵工频运行,变频启动2#水泵,同时状态S1停止。从图中可以看出,顺序功能图可以很容易描述水泵的启停操作,同时采用顺序功能图来编程具有简单、直观、结构清晰、易于理解等特点[5]。

4 结束语

反渗透水处理系统采用PLC、触摸屏和工控机控制方式,使用方便、稳定可靠,具有很好的控制效果。使用通信电缆把各控制设备连接起来,在上位机可以对整个系统中的设备进行控制和工艺参数的设置,集中监视整个水处理的运行状态。水泵的控制采用变频器软启动方式,减少设备损耗,延长水泵的寿命。整个系统安全可靠,易于操作和维护,得到了很好应用。

参考文献

[1] 王秀芳.反渗透水处理工艺及其应用[J].包钢科技2001(S1) :152-155．

[2] 何明,谢世全.活性炭过滤器在电厂水处理中的应用研究[J].四川电力技术2001(5) :51-52．

[3] 张烽,徐平.反渗透、纳滤膜及其在水处理中的应用[J].膜科学与技术,2003(4) :241-245．

[4] 李生民,黄 ?变频恒压供水系统新型控制方法[D].西安:西安理工大学自动化与信息工程学院2009,3．