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巩义恒泰滤材 反渗透技术问答(实用问题集)

来源:{www.gyhtlc.com} 人气:105422 发表时间:2022-11-08 TAG:

反渗透技术问答(实用问题集)

                                                                                巩义市恒泰滤材缓蚀阻垢剂系列知识讲座

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装置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,小型反渗透装置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装置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,对于小型反渗透装置也要求较高的系统回收率,以免造成水资源的浪费,此时在设计反渗透装置时就需要采取一些不同的对策,常见的方法是采用浓水部分循环,即反渗透装置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

工业用大型反渗透装置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%。对于小型反渗透装置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。

-1 回收率和膜元件串联数量

膜元件串联数量/  1     2     4     6     8     12   18

更大系统回收率/% <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。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×

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×

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在标准条件下的更低脱盐率为99.2(平均脱盐率为99.5)CPA3在标准条件下的更低脱盐率为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装置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,同时由于反渗透装置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,在设计反渗透装置、给用户提供系统性能担保、验收反渗透装置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4560s。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、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

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更佳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0.10.5mg/L残余氯,更大允许含氯量为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PLCPLC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。

RO装置启动和运行过程

aRO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

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