水廠反滲透系統(tǒng)設計到的問題介紹(圖文)
小編李德鑫給您詳細的介紹水廠反滲透系統(tǒng)設計到的問題，幫助廣大用戶朋友更好的了解。
我們公司的反滲透設備有以下特點：
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據(jù)小編了解，反滲透(RO)已逐漸成為對水質(zhì)進行除鹽或預除鹽的主要技術，應用范圍也非常廣泛。目前，工程師們是遵循各家膜商提供的簡要RO設計導則，同時憑著各自對水凈化知識的理解和工程經(jīng)驗，來完成RO設計任務的，其應用結果難免不盡人意，那些性能優(yōu)良的RO膜時常承受著突變的水質(zhì)和不完善系統(tǒng)的沖擊，致使膜使用壽命縮短。為了解決該問題，除了嚴格遵循膜的設計導則以外，還應正確地對RO系統(tǒng)和裝置進行設計。
第一，系統(tǒng)匹配
RO系統(tǒng)主要由預處理和RO裝置這兩部分組成。為了滿足用水量需求，同時考慮RO的產(chǎn)水特性，通常將RO裝置設計成2套或2套以上。但是，這些裝置系統(tǒng)匹配的合理性，將是在方案設計階段時就需要確立的。有關確立的原則應遵照以下內(nèi)容：
1， 2套RO裝置，單套產(chǎn)水能力小于50m3/h，其預處理裝置中各級設備應采用母管制，而微孔過濾器、RO高壓泵和RO裝置無論何時均應采用單元制，其中應特別注意RO裝置產(chǎn)水必須分別接入調(diào)節(jié)水箱等。在預處理裝置中，母管制的過濾器工作流速應按有關規(guī)定確定，單臺過濾器面積不宜過大;若過大，過濾器數(shù)量較少，當其中一臺反沖洗時，其余過濾器的濾速將會變化較大，會直接影響出水水質(zhì)，從而影響后續(xù)設備的運行性能;但同時也應注意過多地設置過濾器，會增加系統(tǒng)造價，因此就此情況，過濾器臺數(shù)應控制在3~4臺為宜。
2， 2套RO裝置，單套產(chǎn)水能力在50~100m3/h或以上，其預處理裝置中的各級設備可采用母管制或單元制，其單套產(chǎn)水能力接近50~60m3/h宜采用母管制，而產(chǎn)水能力接近90~100m3/h，應采用單元制，即每套RO裝置均應有獨立的預處理裝置，但其獨立的預處理裝置中各級設備又應是母管制。
3， 3套RO裝置或以上，其預處理裝置中的各級設備，應根據(jù)RO裝置實際產(chǎn)水量靈活地采用母管制或單元制進行系統(tǒng)匹配設計。譬如原水為二級凈化地表水，要求RO裝置總產(chǎn)水量為4×75m3/h，回收率75%，除鹽率大于97%，系統(tǒng)主要組成10臺Φ3000細砂過濾器，10臺Φ3000活性炭過濾器，4臺Φ1200微過濾器，4臺高壓泵，4臺RO裝置，其系統(tǒng)匹配設計為2個單元制預處理，4個單元制RO裝置，每個單元制預處理裝置負擔二個單元制RO裝置，其中每個單元制預處理裝置包括5臺細砂過濾器，5臺活性炭過濾器和2臺微孔過濾器，這種單元制與母管制相結合的系統(tǒng)匹配，使系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、管理維護方便和投資低等優(yōu)點。
第二， 過濾流量平衡
1，經(jīng)過常規(guī)凈化的地表水或地下水，通常仍不能滿足RO裝置的進水水質(zhì)指標，因此系統(tǒng)還需要設置預處理裝置，它一般包括細砂過濾器或活性炭過濾器等。由于非間歇運行的RO系統(tǒng)的過濾器數(shù)量均在2臺以上，系統(tǒng)匹配為母管制，致使同級的過濾器的濾層壓差(ΔP)始終相同，但是由于各過濾器的反沖洗是逐個間斷進行的，使各濾層的清潔程度不同，從而也使過濾器產(chǎn)水流量不同，尤其是在其中一臺反沖洗結束后，投入運行的初期階段，這種流量差別將非常明顯。在實際工程應用中，母管系統(tǒng)的壓差(ΔP)在20~60KPa范圍，新投入運行的過濾器的產(chǎn)水量是其它過濾器的2~4倍，這使得出水水質(zhì)變化極大。另外，從某些制定的RO系統(tǒng)運行操作規(guī)則中，常可以看到這一規(guī)定，過濾器需要反沖洗的條件為濾層壓差增加或根據(jù)運行時間或產(chǎn)水水質(zhì)降低，但在實際運行中，多數(shù)是依靠運行時間或(和)壓差，來確定過濾器的反沖洗。
那么，如何準確地確認需要反沖洗的過濾器，并且解決好流量過大問題?其有效措施應在每臺同級過濾器的進水管上設置流量監(jiān)視器或流量計，來確認需要反沖洗的過濾器，同時，借助閥門來調(diào)節(jié)新投入的過濾器的產(chǎn)水流量，使其平衡。
第三， 預加熱
1，RO裝置產(chǎn)水量與進水溫度有很大關系。溫度增高，RO裝置產(chǎn)水量增大，根據(jù)膜商所提供的復合膜的產(chǎn)水量與水溫的關系，水溫每改變1℃，產(chǎn)水量約改變3%。就國內(nèi)北方地區(qū)，冬季地表水溫度常低于10℃，若RO裝置運行設計溫度為25℃，那么如此低的水溫度將使RO裝置的產(chǎn)水量銳減。解決這一問題，特別是大中型裝置，常常采用對原水進行加熱，其方式為管道式蒸汽直接加熱法或快速間接加熱法。第一種方法，其噪聲和振動特別大，且加熱的穩(wěn)定性極易受進水量和蒸汽量大小的影響。從實際的情況來看，原設計的此設施已基本上被廢棄。第二種方法，其占地面積相對較大，設備投資也較高。
2，就大中型裝置系統(tǒng)而言，此系統(tǒng)常設有原水箱或清水箱，其材質(zhì)多為鋼筋混凝土或外設保溫層碳鋼結構，絕熱性能良好，因此對原水進行加熱，可采用在原水箱或清水箱內(nèi)設置穿孔管，利用蒸氣直接對原水進行加熱，管上開孔按熱水箱蒸氣加熱方式設計，蒸氣進量可通過機械自動調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)。
第四，過濾器反沖洗
1，過濾器工作一個周期后，需要進行反沖洗，其方式可采用水沖洗或氣水沖洗，氣水沖洗較適用于接觸過濾工藝。無論何種沖洗，均應設有反沖洗水源和氣源以及相應設施。沖洗管道系統(tǒng)應按相關規(guī)定設計，值得注意的是，過濾器內(nèi)的沖洗排水管，應設計為倒喇叭口，它不僅在制水過程中，起均勻布水作用，同時在反沖洗起始或終結時，很容易將過濾器內(nèi)的水面漂洗物順利排掉;而在反沖過程中，隨時減少反沖洗流量來加強沖洗效果，同樣也能達到上述目的。在采用氣水沖洗方式時，更應采用這種設計方法，以突出氣水沖洗的效果。從應用的工程實例來看，往往忽視了這一點。
2，單用水沖洗簡單易行，是現(xiàn)在常用方式。但是，隨著水資源日益緊張，節(jié)約用水已成為迫切需要。RO裝置排放的濃水除含鹽量較高外，其濁度和色度均較低，該濃水可用作反沖洗過濾器和沖洗車間等用水。可以計算出這一措施有良好的經(jīng)濟效益。這里應注意，在反沖洗過程結束時，為了保證不將濃水帶入到后續(xù)設備，應將過濾器內(nèi)的反沖洗水放空后，再進原水，進行正沖洗，此正沖洗方式應與非濃水反沖洗的正洗相同。
第五，加藥
1，為凈化原水水質(zhì)，使其符合RO進水標準，防止RO膜結垢和微生物污染，以及防止RO膜被氧化。需要在此系統(tǒng)中的不同位置投加有關藥劑。
關于地表水RO系統(tǒng)，其進水常常是經(jīng)過常規(guī)凈化處理的，若進水為原地表水，則需要進一步處理。若進水濁度仍然較高，需要采用接觸過濾技術，來進一步降低進水的濁度和色度，混凝劑的投加點應與砂過濾器間隔一定距離，若系統(tǒng)設有原水泵或清水泵，須將投加點設在原水泵吸水管處。關于地下水RO系統(tǒng)，其進水一般經(jīng)細砂過濾處理后即可。
2，為了防止水中細菌繁殖，應持續(xù)和非持續(xù)性地向地表水和地下水中投加消毒劑，該消毒劑一般為氯制劑，其投加點應設在原水箱或清水箱的進水管處，同時為了防止RO膜被氯氧化，又應向RO系統(tǒng)中投加還原劑，如Na2SO3、NaHSO3或Na2S2O3等，其投加點須設置在微孔過濾器與高壓泵之間。另外，采用活性炭過濾器脫氯或去除有機物時，該過濾器出水中常會含有大量細菌，因此應補加消毒劑，同時按上述方法補加還原劑。為防止RO裝置結垢，應向水中投加設定的阻垢劑，該投加點應設在微孔過濾器進水管處，與RO裝置距離應盡量縮短。
3，無論是地表水還是地下水，SDI測定值的大小不僅是對RO裝置進水水質(zhì)的綜合控制評價指標，而且也能憑該小膜片，簡單直觀地斷定RO系統(tǒng)的預處理裝置的運行情況，其大致斷定方法為：膜片呈黃色或淺黃色，輕擦拭不掉，可被稀酸(HCl)洗掉，說明混凝劑投加量過大，應調(diào)整其投加量;膜片呈淺黃色或土質(zhì)色，可以輕擦拭掉，說明混凝劑投加量過小，應增設混凝劑投加;膜片呈灰色或黑色，可以輕擦拭掉，說明水中含有大量細菌體，應加強滅菌措施;膜片呈淺水草色，輕擦拭掉，說明水中已含有藻類，應加強滅藻措施。符合要求的SDI值，其膜片應該是本色。
第四，微孔過濾器
1，微孔過濾器設置的作用為：1)去除水中微量懸浮物;2)去除預處理裝置中已破碎的極少量濾料顆粒，保護高轉速的高壓泵和膜元件。對于卷式復合膜大中型RO裝置系統(tǒng)，微孔過濾器精度通常為5μm，SDI值測定點設在該過濾器的進水管處。
2，常用的濾芯類型有聚丙烯線繞蜂房式管狀濾芯(Φ65×250)和褶頁式(Φ70×254)，所建議的單只蜂房濾芯出力為0.5m3/h，使用壓差<50KPa，但是在實際設計中，可以提高其出力30%~40%，設計濾芯數(shù)量會少些。及時地將濾芯更新，有利于RO裝置運行，濾芯數(shù)量較少，濾芯壓差較大，濾芯上截污有可能穿透，這種現(xiàn)象同樣會出現(xiàn)在濾芯多的運行后期，其結果將會更不利，因為該過濾器一般不進行反洗，濾芯長期集結污物，會發(fā)生生物作用，影響水質(zhì)。要解決換濾芯的操作工序，應使用快裝過濾器。在大中型RO系統(tǒng)中，可將一臺大的過濾器改設為2~3臺小型快裝過濾器，同時，這種設計方式也可便于將其中的快裝過濾器共用于RO的清洗系統(tǒng)。
第六，工藝水泵
1，在RO系統(tǒng)中，動力設備是指工藝水泵。相對于那些過流設備來講，它應該是設計選取的關鍵設備。這里就RO系統(tǒng)，工藝水泵的設計選取問題進行討論。
2，原水泵或清水泵的選取。為了使RO裝置能長期平穩(wěn)正常地運行，其流量應按1.1~1.2Qf選取，Qf為設計值，1.1~1.2為安全系統(tǒng);其揚程應按后續(xù)設備管道損失和利用水頭來確定，運行工況選取點，即流量和揚程，應落在高效段的上點，并且所選取的水泵在此段工作曲線應較平緩，其目的是在后續(xù)設備(如過濾器等)進行正洗或排污時，不致使壓力有較大波動而影響RO裝置的運行，造成停機。在考慮噪聲影響時，應選取低轉速水泵，管道流速應按水凈化工藝有關規(guī)定選取。
3，反沖洗水泵的選取。其流量和揚程，按相應原則確定，沖洗進水管流速可選取3.0m/s以上，以降低造價，但沖洗排水管應有足夠的通水能力，管道流速應小于1.5~2.0m/s，以利于過濾器的漂洗物排掉。
4，RO高壓泵的選取。其流量和揚程應按RO膜商提供的計算原則來確定，但這里應注意，流量是RO系統(tǒng)設定值，而揚程則是逐年增加的，且第一年與第五年所需揚程相差較大(如300~500KPa)，同時該揚程的設計值與水溫也有關系，在RO系統(tǒng)未設加熱系統(tǒng)時，為彌補水溫較低帶來的產(chǎn)水量降低，靠加壓來提高產(chǎn)水量，其揚程變化差也較大(100~500KPa)，由Hf=Hp+SQ2f可得。Hp為達到設計水量的工作壓力，Qf為設計水量，S為管路阻抗(局部和沿程的阻抗總值)，Hf為水泵揚程。選取高壓泵主要以Hf和Qf這兩個參數(shù)來確定。
第七，RO裝置
RO裝置是此系統(tǒng)中的主導設備，要熟悉掌握膜商所提供的有關膜類型的選取、膜元件的性能(透水量、回收率)和膜元件的組態(tài)，而且還要結合其規(guī)定，將所選定的膜元件設計為成組的RO裝置，以達到使用目的，同時還應精心優(yōu)化該成組的RO裝置以及系統(tǒng)。這里就設計有關卷式復合膜成組RO裝置的一些問題評述如下。
1. 高壓配水管道。管徑應合理選擇，以維持恰當?shù)乃魉伲@里注意進水干管和支管水流速度的選取，在大中型RO裝置中(≥50~100m3/h)，為了使配水均勻，其設計原則應遵循中阻力配水設計原則，讓每只壓力容器的進水壓力近似。產(chǎn)水支管和干管的水流速宜取較低值(≤1.0m/s)，盡量穩(wěn)定產(chǎn)水系統(tǒng)內(nèi)的水流狀態(tài)。若流速過高，在RO裝置停止時，產(chǎn)水系統(tǒng)會產(chǎn)生輕微水擊的現(xiàn)象，不利于RO膜的背壓的穩(wěn)定，破壞RO膜元件。
2. 排氣問題。膜商指出，在RO裝置啟動時，應進行低壓沖洗，其目的是排盡裝置內(nèi)積水和排出氣體，以利于RO裝置正常運行。在實際工程中，積水易排，氣體難排，因此為了防止RO裝置內(nèi)的氣體的出現(xiàn)，應將濃水排放管、低壓沖洗管、水管以及產(chǎn)水排放管等，垂直向上引出，高于RO裝置，同時為了排氣順利，應將一段、二段或三段設置為從底部向上排列的方式，并且配水支管應從每只壓力容器側向上面接入，這樣設計以利于迅速向上排氣。其它方式的設計均可能使RO裝置內(nèi)存有氣體，開機后，可以發(fā)現(xiàn)整個RO系統(tǒng)不僅噪聲大，而且管道振動也較大。除此之外，在RO系統(tǒng)停運時進行低壓沖洗，極有可能將RO裝置內(nèi)的水排空，若排放管設計位置不高于RO裝置，只是象征性的向上翻起，只能將RO裝置內(nèi)的水排放一部分，使其內(nèi)存有氣體。
3. 防止虹吸。部分應用者曾不同程度地經(jīng)歷過成組RO裝置發(fā)生的虹吸現(xiàn)象，其結果是將該裝置內(nèi)的水排放掉，使RO膜處于無水狀態(tài)，或是在對此未了解的情況下開機，影響RO裝置的正常運行。為了防止這種虹吸現(xiàn)象，應按上述(2)的要求設計排放管，并且在高出RO裝置向下布置排放管時，在上部設置一套異徑漏斗，切斷虹吸系統(tǒng)，漏斗后的排放管管徑應大于上級排放管1~2號。在產(chǎn)水管接入調(diào)節(jié)水箱時，若有必要，也應按此要求設計。
4. 對于二段或三段成組RO裝置，其清洗配管以前均是分段設計的，但是根據(jù)多年的運行經(jīng)驗，對于凈化水的二段成組大中型RO裝置來說，可以不分段設計配管，這是因為在清洗RO膜元件過程中，提高清洗效果，恢復膜性能，主要是依靠清洗藥液將膜面上的沉淀物溶解，以達到清洗目的，讓溶解的物質(zhì)與藥劑一起排出RO裝置，這與加大沖洗流量無多大關系。當前多使用6只或4只裝膜元件外殼，排列為一級二段，若強調(diào)以沖洗方式將膜面上的污染物洗出，這只能將污染發(fā)生嚴重的第一根和第二根膜面上的污染物，沖塞在后幾根膜通道內(nèi)。一只外殼所裝置的多根膜元件的相互連接是節(jié)段性的，而一只8英寸外殼高速清洗流量為9.1m3/h，則膜與膜節(jié)段處流速不足0.1m/s，這使得沖出的沉淀物又會累集在此處，待開機后，其結果不言而喻。當然單段單只裝膜元件外殼不存在此問題。
在一級三段成組RO裝置中，由于一段和三段的清洗流量相差較大，可將一、二段與三段清洗配管分段設計為宜。清洗管可選用襯膠、襯塑、ABS或UPVC管材，其ABS或UPVC管道與高壓管連接處所采用的閥門應為非對夾蝶閥，若采用對夾蝶閥，低壓管(ABS或UPVC)應采用調(diào)節(jié)段。若直接連接安裝，在RO裝置運行中，會發(fā)生漏水現(xiàn)象，無法彌補。
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