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反渗透系统的调试、运行与维护

反渗透系统的调试、运行与维护

作者:北京欧博尔    来源:OBL 文章关键词:反渗透系统    发布时间:2020-08-05 13:26    浏览量:
反渗透水处理系统的调试是系统设备交付使用前的重要环节。调试必须根据各设备的性能参数及出水水质要求进行。整个系统调节出最优的技术参数,包括最优加药量、仪表,可为系统长期安全的运行奠定良好的基础。训练有素的运行管理,可以延长RO系统的清洗周期及使用寿命。运行不当可能引起RO系统的机械损伤和化学侵蚀,加速RO系统的污染,甚至结垢。设备维护的重要性是不言而喻的。完整的运行记录是设备维护的基础,也是向设备供应商或工程公司索赔的依据。为了使运行数据具有可比性,还需对有关数据进行标准化处理,以此诊断设备的性能状况,找出排除故障的方法。
一、反渗透装置的测试
反渗透装置的调试是进入生产运行阶段前的重要环节,正确的调试是保证RO装置技术指标的重要基础。

1.反渗透系统调试前的准备工作

在反渗透系统调试前的准备工作:
(1)各有关电源连接完好(含各种计量泵、高压泵)
(2)反渗透装置前的所有管道与设备冲洗完毕,并且这些设备调试完毕并运行正常。
(3)各有关药液已配备妥当。
(4)运行监督用的有关试剂和仪器均已准备好。
(5)反渗透高压泵前的连锁、报警和在线分析控制仪表正常,报警点已设定好。

 2.反渗透装置的调试步骤

反渗透装置的调试步骤如下(以卷式RO装置为例):
(1)利用低压水流冲洗反渗透有压力容器及RO装置的有关部件。
(2)安装人员带上合适的手套、安全眼镜,并穿上安全靴,把膜元件从密封的塑料袋中取出,按照水流方向依次推入压力容器内,装在膜元件和压力容器两边端板上的密封圈应涂上甘油以作润滑。对8in(203mm)膜元件,最好有两个人在两端抬起膜元件,再将其推入压力容器内,以防因膜元件质量太大而扭伤员工。
(3)膜元件在未使用前是装在密封的塑料袋中,袋内膜元件一般使用含有1.4%(以质量计)亚硫酸钠溶液消毒,并有18%(以质量计)的甘油·,该消毒溶液可能引起眼睛刺激和皮肤过敏,因此,把膜元件从塑料袋中取出时应注意保护眼睛和皮肤,以免损伤。如果不小心眼睛受伤,应立刻用大量的清洁水冲洗15min,并送往医院。有的厂家生产的膜元件采用干式保存,据说与湿法保存相比,保存期更长,且便于运输和安装。此外,对使用过的旧膜元件宜采用填埋处理,而不应采用焚化处理。
在反渗透装置调试前,应用符合RO进水水质要求的水(不加阻垢剂)按表8—1中要求冲洗膜元件。冲洗应根据膜生产厂商提供的资料进行。


表8—1                                 对某CA膜建议的冲洗时间
膜元件直径
(in)
冲洗时间
(h)
压力
(kPa)
最小浓水流速/每个膜元件
【m³/(h·个)】
4 12~16 276~552 0.14
4 1.5~2 2760 0.89
8 1.2~16 276~552 0.57
8 1.5~2 2760 3.53
(4)根据RO装置的脱盐率、回收率、流量等要求,调节RO装置各有关参数,同时对使用的仪器、仪表再做必要的校正。



进行反渗透系统调试时,除应严把质量关外,还要控制好调试进度。进度计划可用横道图,也可用网络图来表示,下面仅以横道图为例说明。
例如,某工程调试顺序为:清水泵—压力过滤器—保安过滤器—RO高压泵—反渗透装置。进度计划参见表8—2。


表8—2                              RO系统调试度
调试过程             工               作                日
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
压力过滤器 ————                          
保安过滤器                            
高压泵                            
反渗透装置         ——————————————-—          



3.使用RO系统调试进度时的注意事项

使用表8—2时,应注意以下几点:
(1)所示时间仅为示意,应根据具体情况确定工作进度。
(2)压力过滤器调试含滤料的冲洗、各阀门的使用、压力表的校正、反洗强度的调整。
(3)对保安过滤器应先冲洗罐体,再装入微米滤芯,然后冲洗滤芯,直至进出水的电导率相同,并应包含压力表的校正。
(4)反渗透装置调试含压力容器及连接件的冲洗,膜元件的装入,膜元件的冲洗,高压泵的运行,各阀门的调节,就地仪器、仪表的使用和调节(如在线流量表、压力表、PH表、电导率表),集中控制盘的使用。如记录仪、报警点的设定,各加药装置的使用与调整等。


二、反渗透装置的运行

反渗透系统调试完毕后,即可移交生产运行。以某厂使用CA膜为例(见图8—1),说明反渗透装置的启动、运行和停机保护步骤。

图8—1    某厂反渗透装置流程

1.启动与运行

(1)反渗透运行前的各项准备工作已完毕。
(2)反渗透进水pH值为5~6,温度(25±2℃),残余氯含量0.2~1mg/L,SDI<4等已符合运行条件。
(3)一旦预处理系统运行达到稳定状态,即可按下步骤启动高压泵和运行反渗透装置。
  • 打开阀门V1,关闭阀门V2、V4、V5,打开阀门V3、V6;
  • 按下启动按钮启动高压泵,当高压泵运行达到额定转速数秒后将慢慢打开阀门V2,使压力慢慢升高,一直升高到压力表P3指示为2.6MPa;
  • 调节阀门V3、V2、V1,使压力表P3维持在2.6MPa,并使产品水流量表F1指示为qv产,弄水流量表F2指示为qv浓;
  • 当RO出水水质合格后,打开阀门V5,关闭阀门V6,向系统输送产品水;
  • 反渗透设备投入运行后,监测RO各有关指标,如余氯量、PH值等,不合格时应及时调整,运行处于平稳状态。

2.运行监督

(1)每隔2h记录压力表P1、P2、P3、P4、P5、P6的读数。
(2)每隔2h记录产品水流量表、浓水流量表的读数和产品水电导率表的读数。
(3)每隔2h记录RO进水PH值、进水电导率值、进水温度值、残余氯含量(检测探头在保安过滤器的出水管道上,在控制盘上读出)。
(4)每隔1h监测RO进水PH值,每隔2h监测RO进水残余氯和六偏磷酸钠SHMP含量,每隔4h监测RO进水SDI值。
(5)发现问题,及时处理。

3.反渗透设备的停运

(1)反渗透停运前,应先打开产品水排地沟阀门V6,关闭阀门V5、V2、V3。
(2)按下按钮,停高压泵。
(3)打开阀门V2、V4。
(4)停SHMP泵,HCl、NaClO泵仍运行。
(5)低压冲洗RO设备10min后关闭水阀V1、V4、V6。

4.反渗透设备短期停机保护

若停机7d以内,则应采用以下停机保护措施:
(1)用PH值为5.5±0.5,残余氯含量为0.1~0.5mg/L的水冲洗系统。
(2)一旦系统充满该溶液,关闭所有进出口阀,确保系统充满氯化水。
(3)当系统温度大于20℃时,应每2d重复一次水冲洗步骤;当温度低于20℃时,应每7d重复一次水冲洗步骤。
当系统正常停机时,关SHMP泵,用PH值为5.5±0.5,残余氯为0.1~0.5mg/L的水低压冲洗10min后,让该水充满RO系统,即达到短期停机的保护目的。

5.反渗透设备长期停机保护

当停机超过7d时,应采用以下停机保护措施:
(1)用0.5%~0.7%的甲醛溶液(PH值调至5~6)冲洗系统。当RO设备的浓水含有0.5%的甲醛时,冲洗过程即可结束。冲洗流速与清洗流速相同时,冲洗时间大约为30min.
(2)一旦系统充满溶液,关闭所有进出口阀门。该措施应每30d重复一次。该保护措施可利用清洗系统设备来完成。

三、影响反渗透装置运行主要有以下几点

1.PH值

(1)影响醋酸纤维素膜寿命的重要因素是膜的水解溶度。而水解速度与溶液的PH值和温度有关。当膜水解时,透水量和透盐率将增加而产水质量将明显恶化;PH≈4.7时,水解速度为最小。PH不等于4.7时,水解速度均加大。
(2)在所有化学反应中,水解速度明显受温度影响,且随温度增大而增大。实践证明,合适的PH值和温度是保证膜合理寿命的重要因素。
(3)芳香族聚酰胺中空膜和复合膜不易发生水解。在RO系统加阻垢剂后,仍可能存在CaCO3等结垢时,系统应考虑加酸。加硫酸还是加盐酸,要根据原水水质来定。

2.温度

(1)醋酸纤维素膜、聚酰胺中空膜和复合膜对温度都有使用限制。膜元件(组件)标明的透水量一般是在25℃的情况下,在其温度下可以根据厂商资料做适当的温度校正。
(2)适当提高进水温度可以降低水的黏度,提高膜的透水量。尤其是在北方的冬天,对给水进行加热是必要的。在温度高于20℃下运行,温度升高1℃,透水量约增加3%。
(3)当系统出力有富裕量或不需要加热给水时,在冬天也可不加热给水。给水温度较高时,会增加微生物在系统内的活性,特别是当给水不存在杀菌剂时。细菌在较高的给水温度或在滞留的RO系统内会繁殖得较块。给水温度较高时,会加大碳酸盐和硫酸盐得结垢倾向和膜得污染速度。给水温度较高时渗透水流量也增加,相应地会增加膜表面得浓差极化。
(4)当采用加热装置加热给水时,适当控制该装置的温度对RO系统来说是十分重要的。加热后的给水应在温度合适后方可进入RO装置,以免过高的温度损坏膜元件。加热器出水管线设排地沟阀门和高温报警装置是必要的。

3.运行压力

(1)运行压力由溶液渗透压、净推动力和管路等的压降组成。渗透压与原水中的含盐量和水的温度成正比,与模性能无关。净推动力是为了使膜元件(组件)产生足够量的产品水而需要的压力。对不同的膜,必须根据原水含盐量、膜元件(组件)的排列组合等因素,测算出合适的运行压力,以确保膜的长期安全运行。
(2)由于透水量与运行压力成正比,因此,提高运行压力将增大透水量。从第三章中又知,提高运行压力,将减少透盐率。对于新的膜元件(组件),由于膜压密没有那么严重,膜的阻力小些,透水量较大。因此,对运行初期的膜,在满足产水量和脱盐率的情况下,运行压力宜采用比正常压力较低的为好。
(3)压密对不对称结构的CA膜影响比聚酰胺复合膜要大。在海水RO系统中给水运行压力比苦咸水RO系统要大得多,因而压密也更加明显。较高的给水温度也会导致较大的压密速度。

4.浓差极化

(1)在反渗透装置运行中,膜表面浓缩水给水之间往往会产生浓度差,严重时形成很高的浓密梯度,这种现象称为浓差极化。浓差极化将引起渗透压增加,使净驱动力PN减少,从而使透水量qv,w减少,透盐量qm,s增大,同时加大膜表面上难溶盐形成的机率,损害膜的致密层。
(2)对中空纤维,水流方向与膜表面呈垂直状态,产生浓差极化的机会少。对卷式膜元件,有必要维持适当的给水流速,防止发生浓差极化。

5.膜污染

膜污染包括膜表面上结垢、金属氧化物的污染、污堵、胶体污染和微生物污染等。膜污染将导致透水量的下降,压降和透盐率的提高。膜的清洗可以消除污染物,并尽量恢复膜的初始状态。若反渗透膜每个月需要清洗一次,则说明预处理是不合格的,需要重新考虑预处理方案。
(1)膜上结垢。膜上结垢是由给水中一些难溶盐的沉淀引起的。给水中的盐在RO工艺中得到浓缩,回收率为50%时浓缩两倍,回收率为75%时浓缩四倍,这引起一些盐的离子浓度乘积超过其溶液度积而沉淀。浓差极化和膜组件排列的不均匀分布在一些地方会产生更大的浓度。浓水流量必须维持难溶盐不析出的状态,并保持合适的水回收率。有三种常见的方法可用于控制结垢。
  • 控制回收率,降低浓水中离子浓度,以避免离子积超过溶度积。
  • 除去结垢离子,如Ca2+。可用钠离子交换法除去钙。一般情况下此方法对大型RO系统是不经济的,在要求较高回收率时才采用。CaCO3的结垢问题可通过给水中加酸调节PH值解决。加酸可降低碳酸盐浓度,使之转化为碳酸氢盐和二氧化碳。CO2可通过除碳器除去,以减轻后序工艺中离子交换的负担。
  • 加阻垢剂,如加六偏磷酸钠SHMP或有机高效阻垢剂,防止CaSO4垢等的形成。
(2)金属氧化物污染。给水中的锰、铁可能沉积在膜表面上,氧化铁的污染是较常见的。当给水中铁、锰含量大时,需采取措施予以去除。
(3)污堵。往往由于机械过滤器出水中杂质颗粒过多,或微米过滤器漏过杂质,造成杂质不能通过膜元件(组件)的给水一浓水通道,而留在膜表面上。该问题可通过在RO装之前加装5um保安过滤器的精度是不够的。如果保安过滤器的滤芯更换太频繁,则应重新考虑预处理工艺。
(4)胶体污染。胶体物质直接残留在膜表面上而引起胶体污染。
(5)微生物污染。微生物污染是由于微生物、细菌在膜上繁殖引起的。一般情况下,对给水进行了加氯杀菌处理,能较好解决微生物繁殖问题。RO装置停机时间较长时,容易发生此类问题,这要求运行人员严格采取停机保护措施。微生物污染是RO系统常见的严重问题。对整个预处理系统,如管道、水箱、过滤器和RO系统的定期消毒检查时十分重要的。可检查如下地点:加杀菌剂前的取水口,澄清器、过滤器的出水,介质过滤器的出水,RO设备的进水,RO设备的浓水与产水等。

四、反渗透装置的维护

运行数据的记录、保护与分析,在线仪表与实验室监测仪器的校正和维护,运行数据的标准化,有关设备与部件的维护,RO装置的清洗等是反渗透装置维护的主要内容,做好维护工作便于及时发现问题,或者发现某些潜在问题的发展趋势,并对症下药,及时采取措施,确保RO装置长期稳定的运行。

1.常见数据记录与分析

主要包括下面内容:
  • 高压泵进出水压力
  • RO运行时数累计
  • RO运行压力
  • 各段浓水压力
  • RO渗透水流量
  • RO浓水流量
  • RO再循环流量
  • RO给水TDS值(或电导率)
  • RO渗透水TDS值(或电导率)
  • 给水温度
  • 给水SDI值或S&DSI值、浊度
  • 给水/浓水PH值
  • 给水残余氯值等
  • 预处理中泵的出口压力,过滤器的进出口压力或压差。
此外,还应根据具体情况,增加一些监测项目,如阻垢剂的含量等。

2.仪器仪表的校正

主要包括下面内容:
  • PH表
  • 流量表
  • 电导率表
  • 压力表等
此外,还应定期维护的一些仪器,如SDI仪、残余氯表、温度表等。

3.维护记录

主要包括以下内容:
  • 定期维护记录
  • 记录机械故障、设备零部件的更换情况
  • 记录膜元件的系列号及变更情况
  • 记录各种表计的校正情况
  • 记录RO膜的清洗情况,保货清洗日期、清洗周期、清洗剂的名称和浓度、清洗溶液·的PH、温度、流速、压力等。

4.数据标准化

RO装置的主要性能变化可通过下列三个参数来衡量:系统脱盐率、系统压降、装置渗透水流量。但是,在实际运行中,确定这三个参数很难直接反映系统是否发生了如下问题:
  • 膜表面污染或结垢
  • 膜元件水流通道污堵
  • 膜降解(如膜因结垢引起化学成分改变,造成脱盐率下降)
  • 机械损坏(如膜表面机械损伤或擦伤、O形圈损坏或变形、膜袋密封处脱开或渗漏)

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