反渗透系统.docx
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反渗透系统
第二部分反渗透系统
1装置概况
1.1装置简介
本套反渗透系统是深度处理过程的核心工艺，使用美国陶氏（DOW）化学公司生产的FILMTECTMBW30-400FR膜元件作为过滤介质。
通过膜的反渗透特性和机械筛分作用，进一步去除微滤产水中的盐分和有机化合物。
反渗透系统的产品水即脱盐水，可与部分杂用水按比例混合，作为生产用循环冷却系统的补充水。
其不合格产水及浓水也均符合国家排放标准，可直接排放。
深度处理的反渗透系统，主要由脱盐装置、加药装置、化学清洗系统三部分组成。
系统每天能够生产近3000m3脱盐水，作为生产用循环冷却系统的补充水。
脱盐装置采用模块化设计，分为2套能够独立运行的RO机组。
机组采用美国DOW公司生产的高脱盐率抗污染复合膜作为膜元件，外部包裹高压玻璃钢作为压力容器。
采用一级两段2:
1排列方式，即第一段10根容器，第二段5根容器，每根容器内装6根膜组件，每个机组共15根压力容器，90支膜组件。
2个模块共30根压力容器，180支膜元件。
这样，每个RO机组能过在60％回收率的情况下每小时产脱盐水50m3，脱盐率达到60％以上。
每个RO机组各有一套加药装置，可根据脱盐装置的进水量调节加药量，防止膜元件结垢、氧化，并能够在装置进水端冲击性投加非氧化性杀菌剂，以防止来水中滋生细菌，对膜造成生物污染。
整个反渗透系统拥有一套专用的化学清洗系统，由清洗泵、清洗药罐和保安过滤器组成。
脱盐装置的膜元件在发生污堵后，可通过化学清洗使其恢复原有的性能。
1.2生产规模
总系统处理量：
200m3/h
单组处理量：
100m3/h
回收率：
60％
2来水水质控制指标
控制项目
单位
指标
参数等级
SDI
——
≤5.5
B
电导率
μs/cm
≤3500
C
总铁
mg/L
≤0.1
C
余氯
mg/L
≤0.3
B
温度
℃
15～35
C
高压泵压力开关压力
MPa
0.05～1.4
C
低压冲洗压力
MPa
0.5～0.7
C
还原剂投加量
mg/L
3～10
B
阻垢剂投加量
mg/L
3～5
B
氧化还原电位（ORP）
mV
100～175
C
3反渗透的生产原理
3.1工艺原理
高压泵将平衡水箱中的微滤产水从RO机组进水端送入膜元件。
当高于自然渗透压的操作压力施加在浓溶液一侧时，水分子自然渗透的流动方向就会发生逆转，微滤产水中的水分子通过膜成为稀溶液侧的净化产水，由膜元件中心部位的产品水管中流出，剩余的部分留在浓溶液侧，作为浓水排出。
RO进水（即微滤产水）在进入膜前需加阻垢剂以防止膜元件的浓水侧结垢。
由于进水中含有氧化性杀菌剂，在进入RO装置前，还必须投加还原剂将其除去。
阻垢剂和还原剂应根据药剂的种类和进水量、进水温度等实际情况来决定投加量。
有条件时可根据RO进水水质报告使用ROSA或RO12等专业级的反渗透工程计算软件精确计算各种药剂的投加量。
细菌对反渗透膜的污染属于不可恢复性污染，往往决定反渗透系统能否正常运行，一般需要投加氯进行杀菌。
但由于氯本身属于氧化性杀菌剂，对反渗透膜有危害，所以又需要投加还原剂脱氯保护反渗透膜，但是这样又可能造成杀菌效果不足。
又由于平衡水箱中的水温常年在25摄氏度以上，细菌易滋长。
投加非氧化性的杀菌剂可以防止细菌对反渗透膜的污染，保证反渗透系统的正常运行。
非氧化性杀菌剂的投加方式为冲击式投加，这样既可以防止细菌产生抗药性，提高杀菌效果，又节约药剂费用。
投加频率为每周一次，每次持续30分钟，剂量为100ppm。
反渗透膜在发生污堵后必须通过化学清洗才能恢复其性能。
清洗时应根据膜受到的不同污染情况而选择相应的清洗药剂。
大致来说，清洗分为酸性清洗或碱性清洗两大类，酸性清洗主要是除去膜表面的氧化铁、Ca、Mg垢类，碱性清洗则主要应用于有机物污染的清洗。
3.2专有名词解释
v膜：
反渗透装置的主要构成元件，通常也被称为膜元件、反渗透膜。
v渗透（OSMOSIS）：
当把溶剂和溶液（或把不同浓度的两种溶液）分别置于膜的两侧时，溶剂将自发地穿过膜向溶液一侧（或从低浓度溶液向高浓度溶液一侧）流动，这种自然现象称为渗透。
v反渗透（REVERSEOSMOSIS）：
当在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，水的流向就会逆转。
此时盐水中的水将流入纯水侧，这种现象称为反渗透。
我们通常将反渗透系统简写为RO。
v脱盐率（SaltRejection）：
反渗透系统性能指标的一种，直接反映出反渗透膜的除盐能力。
具体计算公式如下：
v回收率（Recovery）：
反渗透系统性能指标的一种，直接反映装置的产水能力。
具体计算公式如下：
v压差：
反渗透系统工艺控制指标的一种，反映装置目前的运行状态。
本套反渗透系统主要考虑的压差共有3种——系统压差、一段压差和二段压差。
具体计算公式如下：
4反渗透系统生产的物料平衡
5反渗透系统操作法
本套反渗透系统的操作主要由开车、停车、化学清洗及停运保护四部分组成。
5.1反渗透系统手动开车操作法
5.1.1反渗透系统开车前的准备
⑴检测微滤出水水样，确定微滤产水确实具有进入反渗透装置的条件。
检查平衡水箱液位是否正常。
⑵检查各在线仪表是否状态良好。
⑶检查各电动、手动阀门是否状态良好，并处于正确的启闭位置。
以1＃RO机组为例，在开车前各阀门应处于如下状态：
阀门名称
类型
状态
1＃RO机组进水电动慢开阀门
电动
关闭
1＃RO机组浓水电动慢开阀门
电动
关闭
1＃RO机组进水阀门
手动
开启
1＃RO机组产品水阀门
手动
开启
1＃RO机组浓水调节阀门
手动
适量开启
1＃RO机组化学清洗一段进水阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗一段回水阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗二段进水阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗二段回水阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗渗透液回流阀门
手动
关闭
RO系统化学清洗总排空阀门
手动
开启
保安过滤器出口阀门
手动
关闭
⑷检查电力供应是否状态良好。
⑸检查高压泵是否状态良好并随时可以投入运行。
⑹检查各加药泵是否状态良好并随时可以投入运行，药罐中药剂充足。
⑺准备好运行记录表格。
5.1.2反渗透系统手动开车步骤
以1＃RO机组为例，手动开车步骤如下：
⑴启动1＃还原剂加药泵。
⑵启动1＃高压泵。
⑶开启1＃RO机组进水电动慢开阀门。
⑷开启1＃RO机组浓水电动慢开阀门。
⑸将1＃RO机组浓水调节阀门开到最大（注：
以上5个步骤合称为RO机组的低压冲洗）。
⑹低压冲洗15分钟后，关闭1＃RO机组浓水电动慢开阀门。
⑺启动1＃阻垢剂加药泵。
⑻等待20秒后，启动2＃高压泵。
⑼微调2＃高压泵出口手动阀门，使RO机组进水量达到工艺操作指令的要求。
⑽微调1＃RO机组浓水调节阀门，使RO机组回收率达到工艺操作指令的要求。
⑾根据进水量大小，调节1＃还原剂加药泵及1＃阻垢剂加药泵的频率。
⑿检查各转动设备及仪表的运行状况，确保运行正常。
⒀记录所有运行数据，包括进水压力、浓水压力、段间压差、温度、流量、回收率、进出水电导率、脱盐率。
对进水、浓水和系统产水取样并分析其组成，以便今后评估系统运行效果。
5.2反渗透系统手动停车操作法
以1＃RO机组为例，当需要停车时，可按以下步骤进行：
⑴停2＃高压泵。
⑵停1＃阻垢剂加药泵。
⑶等待20秒后，开启1＃RO机组浓水电动慢开阀门。
⑷将1＃RO机组浓水调节阀门开到最大。
⑸低压冲洗15分钟后，停1＃高压泵。
⑹停1＃还原剂加药泵。
⑺关闭1＃RO机组进水电动慢开阀门。
⑻关闭1＃RO机组浓水电动慢开阀门。
⑼关闭1＃RO机组浓水调节阀门。
⑽关闭1＃RO机组产品水阀门。
5.3反渗透系统化学清洗操作法
反渗透膜一旦投入运行，就会受到污染。
由于进水水质复杂，所以反渗透的污染物不是单一的。
同时，污堵的速度差别也很大。
即使同一个系统，每个周期的污染物也不完全相同。
不止一种的污染物相互影响，加快了污堵速率和污染的复杂性，增加了清洗难度。
所以在进行反渗透化学清洗时，必须根据实际的污堵情况选择清洗方式和清洗药剂。
5.3.1反渗透化学清洗的工艺原则
5.3.1.1采用酸碱结合的复合清洗方式
膜的污染是复杂的，通常会分层结垢，而且每层结垢都不尽相同。
单一的酸洗或碱洗不能使污染物得到充分的溶解、剥离，只有将酸洗、碱洗两种清洗程序连接起来，重复进行复合清洗才能达到目的。
5.3.1.2采用分段清洗的方式
为了预防交叉污染，提高清洗质量，延长膜的使用寿命，必须坚持采用分段清洗，且各段配制新的药剂。
5.3.1.3采用动静交替的清洗方式
动静交替清洗方式既所谓的“循环+浸泡”的清洗方式，就是在清洗液处于循环流动的状态时将温度、pH值等调好后，再静态浸泡一段时间的清洗方式。
采用这种方式的原理是因为单一的清洗冲刷使剥落下的污物被冲压到格栅的边角处成为死角，分散、溶解的时间会增长。
而至静态浸泡时，压实的污物又还散到药液中，反应溶解加快。
如此反复循环冲刷加浸泡反应，比用清洗液一味的动态冲刷更能提高清洗效果。
5.3.1.4采用普遍的顺流清洗方式。
顺流清洗方式指的是清洗液流向与运行时水流方向一致的清洗方式。
这种清洗方式因简单易行而被普遍采用，它对胶体污堵、结垢污堵的清洗效果较好。
因为这两种物质容易被化学药剂溶解，且结垢主要在二段，所以脱落溶解后容易随水流冲出。
5.3.2化学清洗的启动条件
清洗启动条件
准备采取的清洗方式
一段压差达到3.5MPa
一段低pH值化学清洗
二段压差达到3.0MPa
二段高pH值化学清洗
系统压差达到5.5MPa
先进行一段低pH值化学清洗，若系统压差很快又回升到5.5MPa以上，则开始综合性化学清洗。
1．标准化产水量降低10%～15%
2．进水和浓水之间的标准化压差上升了10%～15%
3．标准化透盐率增加5%以上
直接开始综合性化学清洗
5.3.3一段低pH值化学清洗操作步骤
根据实际经验，反渗透系统在运行中最常进行的就是一段低pH值化学清洗。
这种化学清洗方式简便实用，可以在短时间内使系统性能得到恢复。
下面以1＃RO机组为例，介绍一段低pH值化学清洗操作法。
⑴配制足够的清洗药液。
方法如下：
a.将反渗透化学清洗药罐注满RO产品水。
b.倒入50kg柠檬酸，配成pH值在3.5左右的清洗药液。
c.启动反渗透化学清洗泵，利用自循环搅拌2分钟，使药液充分溶解。
d.使用伴热器将清洗药液加热到25～30℃。
⑵将1＃RO机组正确停车。
⑶检查各电动、手动阀门是否状态良好，并处于正确的启闭位置。
以1＃RO机组为例，在进行一段低pH值化学清洗前各阀门应处于如下状态：
阀门名称
类型
状态
1＃RO机组进水电动慢开阀门
电动
关闭
1＃RO机组浓水电动慢开阀门
电动
关闭
1＃RO机组进水阀门
手动
开启
1＃RO机组产品水阀门
手动
关闭
1＃RO机组浓水调节阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗一段进水阀门
手动
开启
1＃RO机组化学清洗一段回水阀门
手动
开启
1＃RO机组化学清洗二段进水阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗二段回水阀门
手动
关闭
1＃RO机组化学清洗渗透液回流阀门
手动
开启
RO系统化学清洗总排空阀门
手动
关闭
保安过滤器出口阀门
手动
关闭
⑷确认清洗药液已经被充分溶解并已加热到指定温度。
⑸开启保安过滤器出口阀门。
⑹调节保安过滤器出口阀门，使保安过滤器出口压力稳定在3.0MPa左右。
⑺循环1小时，观察药液颜色及pH值，随时补充适量的柠檬酸，将pH值稳定在3.5±0.5上。
⑻依次关闭1＃RO机组化学清洗一段回水阀门、1＃RO机组化学清洗一段进水阀门。
⑼停反渗透化学清洗泵，关闭保安过滤器出口阀门，关闭1＃RO机组化学清洗渗透液回流阀门。
将药液封存在压力容器中，浸泡1小时。
⑽浸泡1小时后，依次开启1＃RO机组化学清洗一段进水阀门、1＃RO机组化学清洗一段回水阀门、1＃RO机组化学清洗渗透液回流阀门。
启动反渗透化学清洗泵。
返回步骤5，重复进行循环和浸泡大约4小时。
⑾清洗结束后，开启RO系统化学清洗总排空阀门，将药液排放，恢复运行。
5.3.4反渗透化学清洗的注意事项
5.3.4.1在循环过程中，必须严格控制清洗药液的pH值范围。
酸洗时pH值为3.5±0.5，碱洗时pH值为11.5±0.5。
5.3.4.2在循环过程中，必须严格控制清洗药液的温度范围。
酸洗时温度为25～30℃，碱洗时温度为30～35℃。
5.3.4.3在循环过程中，在最少每隔30分钟检测一遍清洗药液的pH值，以便及时补充药剂。
5.3.4.4当发现清洗药液严重变色时，应中断清洗，将变色的药液排放，重新配制新药液。
5.4反渗透系统停运保护操作法
若反渗透系统需要长期停运，必须按照此操作法为反渗透装置补充保护液，以便保护膜元件不会因为不使用而被氧化以及滋生微生物。
具体步骤如下：
⑴将准备停运的RO机组正常停车。
⑵开启RO系统化学清洗总排空阀门，将RO机组中的存水排空。
⑶依次开启RO机组化学清洗一段进水阀门、RO机组化学清洗二段回水阀门、RO机组化学清洗渗透液回流阀门。
⑷配制足够的保护液。
方法如下：
a.将反渗透化学清洗药罐注满RO产品水。
b.倒入50kg亚硫酸氢纳。
c.启动反渗透化学清洗泵，利用自循环搅拌2分钟，使药液充分溶解。
⑸开启保安过滤器出口阀门。
⑹调节保安过滤器出口阀门，使保安过滤器出口压力稳定在3.0MPa左右。
⑺循环15分钟，使RO机组中充满保护液。
⑻依次关闭RO机组化学清洗一段回水阀门、RO机组化学清洗一段进水阀门。
⑼停反渗透化学清洗泵，关闭保安过滤器出口阀门，关闭RO机组化学清洗渗透液回流阀门。
将药液封存在压力容器中。
⑽每天检查一次，若发现保护液有所减少则随时补充。
6反渗透系统主要仪表一览表
仪表名称
型号规格
安装位置
作用
在线电导率仪
微滤出水总管
在线检测微滤出水电导率
在线ORP仪
微滤出水总管
在线检测微滤出水ORP值
在线电导率仪
1＃RO机组产品水管线
在线显示1＃RO机组产品水电导率
在线流量计
1＃RO机组产品水管线
在线显示1＃RO机组产品水流量
在线流量计
1＃RO机组浓水管线
在线显示1＃RO机组浓水流量
在线电导率仪
2＃RO机组产品水管线
在线显示2＃RO机组产品水电导率
在线流量计
2＃RO机组产品水管线
在线显示2＃RO机组产品水流量
在线流量计
2＃RO机组浓水管线
在线显示2＃RO机组浓水流量
压力表
1＃RO机组一段进水端
显示1＃RO机组进水压力
压力表
1＃RO机组一段出水端
显示1＃RO机组段间压力
压力表
1＃RO机组浓水端
显示1＃RO机组浓水压力
压力表
2＃RO机组一段进水端
显示2＃RO机组进水压力
压力表
2＃RO机组一段出水端
显示2＃RO机组段间压力
压力表
2＃RO机组浓水端
显示2＃RO机组浓水压力
7反渗透系统主要报警及联锁系统一览表
情况
报警现象
处理方法
平衡水箱液位低
DCS控制系统提示高压泵泵前压力低
停反渗透系统
8反渗透系统主要工艺条件分析指标及频度一览表
项目
单位
取样地点
化验频次
RO浓水化学耗氧量
mg/L
浓水排放口
每日一次
RO浓水pH值
——
浓水排放口
每日一次
RO产水电导率
μs/cm
产品水出水口
每日至少一次
9安全、环保、健康技术规定
9.1日常操作及巡检
9.1.1上岗后按照规定着装。
9.1.2巡检时注意佩戴安全帽。
9.1.3严禁携带火种进入装置区。
装置区严禁吸烟。
9.2加药及化学清洗
9.2.1加药时必须佩戴胶皮手套和防溅面罩以保护裸露的皮肤。
9.2.2反渗透化学清洗药剂种类繁多，其中不乏有毒有害药剂，所以必须专人专用。
9.3化学品溅在裸露皮肤组织上
9.3.1用干毛巾（若紧急情况可直接用工作服）将溅上的化学品擦干。
9.3.2打开喷淋装置，使用大量清水冲洗被化学品溅到的皮肤组织。
9.3.3若严重烧伤或被化学品溅到眼睛等要害器官，按上述方法自救后，应立刻拨打120联系专业医疗人员救治。
10异常现象原因、处理方法及分析
10.1反渗透管道憋压、化学清洗管漏水
开启化学清洗管道放空阀门，与微滤化学清洗管道连接的两个反渗透化学清洗总进水、总回水阀门必须开启。
10.2高压泵开启后无产水
⑴检查反渗透进水电动慢开阀门是否开启。
若已经开启，检查平衡水箱是否有水。
⑵若电动慢开阀门无法开启，则将高压泵关闭。
⑶等待2分钟后，再次开启反渗透进水电动慢开阀门。
若仍无法开启，关闭电控柜内电源，5分钟后，合上电源，再次开启。
10.3低压冲洗后高压无法进行
⑴停该组反渗透。
⑵到现场手动关闭慢开门。
⑶重新手动启动该组反渗透。
11反渗透系统运行管理注意事项
11.1每次开车前注意检查各电动、手动阀门状态。
严禁在RO机组产品水阀门没有打开的情况下开车。
11.2每次开车前必须认真分析进水指标，不建议在微滤产水水质严重超标的情况下运行反渗透系统。
11.3注意反渗透系统各种压差的变化，严禁压差超过上限仍连续运行而不进行相应的化学清洗。
12反渗透系统主要设备一览表及主要设备结构图
12.1反渗透系统主要设备一览表
设备名称
生产厂家
型号规格
数量
主要技术参数
备注
反渗透膜
美国陶氏化学公司
BW30-400FR
180支
膜类型：
聚酰胺复合膜
最高运行温度：
45℃
最高运行压力：
41bar
最大压差：
1.0bar
pH值范围：
2～11
压力容器
CNC
80240
30支
容器材质：
不锈钢
每支可装6支膜元件
高压泵
A-F-G-V-EUBV
4台
Q=64m3/h
H=135.5m
n=2960r/min
为反渗透系统供水
计量泵
EMECFC00705
2台
出口压力：
7Bar
流量：
5L/h
投加药剂
计量泵
北京方舟通达机电技术有限公司
DFD-06-05-L
2台
出口压力：
5Bar
流量：
6L/h
投加药剂
计量泵
EMECCPH02060V000G005500X
1台
电源电压230VAC；50～60Hz；0.18A；200Kpa；Q=60L/h
投加非氧化性杀菌剂
保安
过滤器
D500
1套
化学清洗药罐
1个
容积：
3m3
玻璃钢防腐
化学清洗泵
沈阳水泵设备制造厂
H100-80-160
1台
Q=100m3/h,P=11.9kW
H=32m,n=2900r/min
化学清洗专用
12.2反渗透系统主要设备结构图
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