RO反渗透方案设计及操作说明书.docx

1、RO反渗透方案设计及操作说明书1. 反渗透简介1-1 膜法分离分类膜法液体分离技术一般可分四类：微滤(MF)截留0.1-1微米之间颗粒；超滤(UF) 截留0.002-0.1微米之间颗粒；纳滤（NF）能截留1纳米（0.001微米）而得名；和反渗透(RO)，反渗透能阻挡所有溶解性盐及分之量大于100的有机物，但允许水分子透过。反渗透广泛用于海水及苦咸水淡化,锅炉给水,工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低超作费用和废水排放量。被视为最精密的膜法液体分离法。1-2反渗透原理我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂(水分子)自发地透过半透膜进入

2、浓溶液(浓水)侧的溶剂(水分子)流动现象。在溶液自然渗透的过程中，浓溶液侧液面不断升高，稀溶液侧液面相应降低。直到两侧形成的水柱压力抵消了溶剂分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透过程达到平衡点，此时的液柱高度差称为该溶液的渗透压。反渗透原理是：若我们在浓溶液侧施加压力克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的凈化水。RO主机就是以反渗透原理为基础进行水质纯化的。(请参照下图)反渗透在运行过程中，水流以一定速度横向流过膜管的同时，由于压力存在的原因，纯水纵向透过反渗透膜而进入集水层，从中心集水

3、管排出。而浓缩高浓度水横向流过膜管，从排水管路排走。1-3 影响反渗透膜性能的因素1-3-1 基本定义 1）回收率：指膜系统中给水转化成为产水时透过液的百分率。膜系统的设计是基于预设的进 水水质而定的，设置在浓水阀可以调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获得最大产水量，但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限置。 2）脱盐率：通过渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率，或通过膜脱除特定组份如二价离子或有机物的百分数。 3）透盐率：脱盐率的相反值，是进水中溶解性杂质成份透过膜的百分率。水质计一般显示此数据。 4）流 量：流量是指进入膜组件的进水流率，常以每小时

4、立方米数(M3/H)或没分钟加仑数(gpm)表示。浓水流量是指离开膜组件系统的未透过膜的那部分“进水”流量。 5）通 量：单位膜面积上透过液的流率，通常以每小时平方米升数(L/M2h)或每天每平方英尺加仑数(gfd)表示，（单位膜面积的产水量）。6）渗透液：透过膜系统产生的净化产水(纯水)。7）浓缩液：未透过膜系统的那部分水（浓水）。8）渗透压：是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数，盐浓度增加，渗透压也增加，因此进水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量。1-3-2 压力的影响透过膜的水通量随进水压力的增加而直线增加。增加进水压力也增加了脱盐率，因为膜通过水的速率比透过盐分的速率快，但是两者之

5、间的变化没有直线关系，而且通过增加压力提高盐分的排除率有上限限制，超过一定的压力，脱盐率不再增加，某些盐分还会和水分子耦合一同透过膜。1-3-3 温度的影响膜系统产水电导对温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几乎线性的增大，这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散能力增加。反之则线性降低，以25计，每降低4，产水量降低约10。增加水温亦会导致脱盐率降低或透盐率增加，因为盐分也会应温度的提高而扩散速率加大所致。1-3-4 盐浓度的影响如果压力保持恒定，含盐量越高，水通量就越低，同时水通量的降低，增加了透过膜的盐通量（降低了脱盐率）。1-3-5 回收率的影响如果回收率增加（进水压力恒定），

6、残留在浓水中的含盐量更高，自然渗透压将不断增加直到与施加的压力相同，这将抵消进水压力的推动作用，减慢或停止反渗透过程，使水通量降低或停止。RO系统的最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制，往往取决于原水中的含盐量和他们在膜面上要发生沉淀的倾向，最常见的微溶盐使碳酸钙、硫酸钙和硅，应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢。1-3-6 PH值的影响反渗透膜适用的PH范围很大，在PH4-10之间有比较稳定的脱盐率和水通量，过低或过高的PH会影响脱盐率，并损坏膜管。 2. 水化学与预处理2-1序言为提高反渗透膜系统效率，必须对原水进行有效的预处理，针对原水水质情况和系统回收率等主要设

7、计参数要求，选择适宜的预处理工艺，就可以减少污堵、结垢和膜降解，从而大幅度提高系统效能，实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用的最优化。污堵：定义为有机物和胶体在膜表面上的沉积。结垢：定义为部分盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀，例如碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等。不合理的预处理常常造成膜的频繁清洗和系统的衰减，预处理方案取决于水源、原水组成和应用条件，而且主要取决于原水的水源，井水水质稳定，污染可能性低；地表水是一种直接受季节影响的水源，有发生微生物和胶体两方面高度污染的可能性；工业和市政废水含有更加复杂的有机和无机成分，某些有机物可能会严重影响RO膜，引起产水量严重下

8、降或膜的降解，因而必须有设计更加周全的预处理。2-2预处理设备 2-2-1 PAC （未设） PAC应用范围广，适应水性广泛，易快速形成大的矾花，沉淀性能好，适宜的PH值范围较宽（59间），且处理后水的PH值和碱度下降小，水温低时，仍可保持稳定的沉淀效果，碱化度比其它铝盐、铁盐高，对设备侵蚀作用小。该产品是一种无机高分子混凝剂。主要通过压缩双层，吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。将该产品（固体）与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加，至完全溶解后，再加水稀释到所需要浓度。主要设备如下：1. 药剂槽：容量500L

9、2. 加药机：LMI定量加药泵3. 使用药剂：PAC4. 药剂添加量：35ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水） T/hr 5g/T g/hr5. 加药机调节：药液稀释10倍（ ml/hr），调节加药机Stork , Speed . 6. 加药周期：设备采水时同时添加2-2-2 NaHSO3 反渗透膜在余氯含量1ppm接触2001000小时后，可能会出现膜的降解（简称2001000ppm hr的抗氯能力）。余氯可以通过化学还原剂将其还原成无害的氯离子，焦亚硫酸钠（SMBS）是最常用的去除余氯及抑制微生物活性的化学品，当他溶于水中时，SMBS形成亚硫酸氢钠（SBS）：Na2S2O5 H2O

10、 2NaHSO3SBS然后还原次氯酸： NaHSO3 HOCL HCL NaHSO4实际中每脱除1.0mg的余氯需要加入3.0mg的SMBS。干燥阴冷的储存条件下，固体SMBS的有效期为46个月，但在水溶液中，亚硫酸氢钠（SBS）会随时与空气中的氧发生氧化还原反应，浓度2、10、20、30的有效期分别为3天、7天、1个月、6个月。SMBS必须是食品级并且还需是未经过钴活化过的产品。或直接使用食品级的SBS。调配量需在有效期内用完!主要设备如下：1. 药剂槽：容量250L2. 加药机：LMI定量加药泵3. 使用药剂：SMBS 或SBS4. 药剂添加量：35ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入

11、水） 25 T/hr 5g/T 125 g/hr5. 加药机调节：固体药剂稀释10倍20（ 1250 ml/hr），调节加药机Stork 60 , Speed 100 . 6. 加药周期：设备采水时同时添加2-2-3 介质过滤介质过滤可以除去颗粒、悬浮物和胶体，最常用的过滤介质是石英砂和无烟煤，细砂过滤器石英砂颗粒有效直径为0.350.5mm，无烟煤过滤器颗粒有效直径为0.70.8mm，或石英砂上填充无烟煤的双介质过滤器。过滤介质的最小设计总床体深度为0.8m，双介质过滤器通常填充0.5m高的石英砂和0.4m高的无烟煤。压力式过滤槽设计流速通常小于1020m/h，反洗流速4050m/h。对高污

12、染倾向的原水过滤流速必须小于10m/h或采用二级介质过滤。介质过滤含以下设备1. 石英砂槽：1800 mm，3气缸蝶阀2. 活性炭槽：1400 mm，3气缸蝶阀3. 设计反洗周期：每运行24小时反洗一次4. 设计石英砂更换周期：3年（0.30.5mm石英砂 4500公斤/次）5. 设计活性炭更换周期：4-6个月（10-20目活性炭750公斤/次），视原水水质而定 贵公司净水再经过二次活性碳过滤其设备如下1. 活性炭槽：900 mm，2气缸蝶阀2. 设计反洗周期：每运行24小时反洗一次3. 设计活性炭更换周期：4-6个月（10-20目活性炭350公斤/次），视原水水质而定 2-2-4 微滤或超滤

13、（未设）微滤（MF）或超滤（UF）膜能除去所有的悬浮物，根据有机物分子量和膜截留分子量的大小，超滤还能除去一些有机物，如果操作管理得当，SDI可以小于1，此时即将污染问题转移到了微滤或超滤上了。但是其耐污染、耐清洗能力、耐余氯能力远远大于反渗透。设备规格及操作详见超滤说明书。 2-2-5 强酸阳树脂软化 用Na离子置换和除去水中结垢阳离子如Ca2、Ba2、Sr2等。交换饱和后的树脂用NaCL再生，这一过程称为原水软化处理。在这一过程中，原水PH不会改变。 软化树脂如果再生及时的话，可消除各种碳酸盐或硫酸盐垢的危险，是一种非常有效和保险的阻垢方法。树脂软化含以下设备1. 软化树脂槽：800mm

14、.2气缸蝶阀，2. 树脂量：拜耳（Bayer）S-80 750升3. 设计再生周期：采水累计（500.8750/ 300 TDS 100 吨），1TDS1/2s4. 再生药剂：工业用盐（NaCL），用药量200g/L，达到累计流量后启动再生。5. 药剂用量：150/次。稀释为500升（满溶解槽）6. 树脂更换周期：23年2-2-6 阻垢剂 阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢，能有效地降低膜结垢的危险，减少膜化学清洗次数。没有树脂软化设备阻垢剂必须添加，以延长膜使用寿命。主要设备如下：7. 药剂槽：容量250L8. 加药机：LMI定量加药泵9. 使用药剂：DK75310. 药剂添加

15、量：5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水）12T/hr 5g/T 60 g/hr11. 加药机调节：药液稀释20倍（1200ml/hr），调节加药机Stork60, Speed100。 12. 加药周期：设备采水时同时添加注： 1g1ml计。2-2-7 杀菌剂 所有的原水均含有微生物：即细菌、藻类、真菌、病毒和其它高等生物。细菌的一般尺寸为13m，但它与无生命的颗粒不同之处在于它们有繁殖能力，在适宜的条件下形成生物膜。膜元件的生物污染将严重影响反渗透系统的性能，出现进水至浓水间压差迅速增加，导致膜元件发生“望远镜”现象与机械损坏以及产水量的下降。设备停机期间,应采用适当的膜保护液加以浸

16、泡维护,在配置保护液时,请注意保存液是以重量比为基准的,保护液具体化学组分为:18.020%的丙二醇（防冻剂）和1.0%食用等级的亚硫酸氢钠(SMBS)混合液.在一周内的保存期中,单纯的1.0% SMBS 溶液就能够抑制膜内的微生物生长.长时间停机每周检查一次PH，低于3时（当亚硫酸氢钠氧化成硫酸时，PH会降低）立即更换保护液。生物膜一旦形成，清洗就非常困难，因为生物膜能保护微生物受水力的剪切力影响和化学品的消毒作用，此外，没有被彻底清除的生物膜将引起微生物再次快速的滋生。除采用微滤或超滤外，连续或定期向原水中加入杀菌剂较有效的防止微生物的污染。主要设备如下1. 药剂槽：容量250L2. 加药

17、机：LMI定量加药泵3. 使用药剂：KT8534. 药剂添加量：10ppm（约10mg/L）（约10g/T原水入水）12 T/hr 10g/T 120 g/hr5. 加药机调节：药液稀释10倍（1200ml/hr），调节加药机Stork60, Speed100。 6. 加药周期：每采水4天加药4小时2-2-8 过滤器 每台反渗透系统都应配置滤芯式保安过滤器，其孔径的最低要求为小于10m，它对膜和高压泵起保护作用，防止可能存在的悬浮颗粒的破坏，通常它是预处理的最后一道，我们推荐使用孔径小于5m，若水中硅浓度超过理论溶解度时，建议选择1m的滤芯。不建议使用可清洗滤芯式过滤器，但可以在上游增设一个可

18、清洗式过滤器（如袋式过滤器）。主要设备如下1. 滤芯过滤器：307支装2. 进出口压力表：5公斤直立式2个3. 使用滤芯：5m 304. 设计更换周期：7-15天或进出口压力差增加0.30.5 2-2-9 在线预防性清洗 膜系统一旦投入运行，就不可避免地存在污堵和结垢现象，长时间后就会在膜表面形成污垢（fouling）就是指覆盖在膜表面上的各种沉积物，包括水中的结垢物。有效的系统清洗，最大限度地恢复膜系统的性能。但拖延太久才进行清洗，则很难完全将污染物从膜表面上清洗掉，针对特定地污染，只有采取相应的清洗方法，才能达到好的效果。错误地选择清洗化学药品和方法，有时会使膜系统污染加剧。当下列情况出现

19、时，需要清洗膜元件 1. 标准化产水量降低10以上 2. 进水和浓水之间的标准化压差上升了15 3. 标准化透盐率增加5以上 以上的标准比较条件取自系统经过48小时运行时的操作性能。日常操作时必须检测和记录每一段压力容器间的压差（P），随着元件内进水通道被堵塞，P将增加。需要注意的是，如果进水温度降低，产水量也会下降，这是正常现象并非膜的污染所致。预处理失常或回收率的增加将会导致产水量的下降或透盐率的增加。当观察到系统出现问题时，此时元件可能并不需要清洗，但应该首先考虑这类原因。在线清洗设备如下1. 药剂槽：容量500L2. 药洗泵：CDL16-203. 清洗剂A剂：AP-150，25公斤/次

20、4. 清洗剂B剂：BK-840，25公斤/次5. 药洗周期：每月定期保养清洗或按以上标准判断6. 清洗方式：内循环清洗，按循环、浸泡、冲洗进行。7. 清洗时间：每种药剂1小时或以上。 在线药洗如果不能达到它的原有效果，这时最好进行运回单支独立清洗，此时采用大流量，高浓度，延长清洗时间或更换清洗剂配方来清洗膜管，使膜管尽可能地恢复产水量和脱盐率。单支独立清洗若不能恢复，则需要更换膜管，以免影响生产。 2-2-10 热交换器 反渗透膜管的水通量受温度影响非常大，见1-3-3温度对反渗透膜的影响。在北方地区一般都增设热交换器，提高反渗透进水温度，一般利用比例式控制阀使温度控制在25左右。主要设备如下

21、：1. 热交换器：热交换器面积为2.532. 出入口径：1.53. 热源：蒸汽4. 控制：比例式控制阀自动控制3. 安装与操作3-1 膜管安装（如图）本反渗透内装 GE OSMONICS AG-8040F 操作极限参数如下: 膜的类型 聚酰胺复合膜 最高运行温度 450C(1130F) 最高运行压力 41bar (600psi) 最大压差 1bar (15psi) 最大进水流量 15m3/h 最小浓水排放量 4.1m3/h 连续运行PH范围 3-10 短时清洗PH范围 2-11 游离氯容忍量 0.1ppm 最大给水浊度 1NTU 最大给水污染指数 SDI 5 注: 1bar 15psi 1kg

22、/CM21) 从包装箱内小心取出膜元件，检查元件上的盐水密封圈位置和方向是否正确（盐水密封圈开口方向必须面向进水方向。2) 将膜元件不带盐水密封圈的一端从压力容器进水端平行地推入，直到元件露在压力容器进水端外面月10公分左右。 3) 将膜元件连接棒插入元件中心集水管内，在安装连接棒前，在O型圈上涂抹少量的化学醇甘油作为润滑剂。4) 将第二支膜元件同方向推入压力容器，直到单支压力容器内装满膜元件。5) 在压力容器的浓水端安装上止推环，如图，不能遗忘止推环的安装，否则将会严重损坏膜元件。6) 检查膜元件与端盖连接之适配器（俗称手榴弹）上的O型环，将适配器插入浓水端盖内，对准膜元件中间集水管平行插入

23、，然后安装端盖卡环。7) 从进水侧将膜元件推向浓水侧，直到第一支安装的膜元件与浓水端盖牢固接触。8) 按步骤6）装上进水端端盖，在安装进水端盖前，建议用调整片调节膜元件和端盖之间的间隙。防止元件在系统启动、停机时的轴向窜动和元件之间的冲击。9) 重复以上步骤，在每一支压力容器内装上膜元件。然后安装压力容器外部连接管完成安装。3-2 膜管拆卸 1）首先拆掉压力容器外部连接管及端盖，并做好编号按次序放好。 2）必须将膜管从压力容器端向浓水端推出，每次仅允许推出一支膜管，并及时接住膜管，防止造成膜管、连接棒的损坏。3-3 反渗透系统操作 正确的系统操作和维护是保证RO膜系统长期高性能稳定运行的关键，

24、它包含系统的首次投运和日常开停机操作，膜元件污堵、结垢、氧化降解以及水力冲击破坏等的预防。这些方面在安装调试、操作培训、和日常运转管理时应密切关注。必须保存运行记录并进行数据的标准化，以便及时掌握系统实际性能，分析和解决运行过程中的问题和故障。3-3-1首次启动顺序 防止因超极限的进水流量和压力或水锤对膜的损坏，以适合的方式启动与运行系统极为主要，按照正确的开机顺序操作，才能保证系统操作参数达到设计参数，系统产水水质和产水量达到设计目标。系统进入启动程序前，应该完成预处理的调试，膜元件的装填、仪表的校正和其他系统的检查，下图所示为典型膜法水处理系统，以此为例建议常规启动顺序如下：1） 系统开机

25、启动前，彻底冲洗原水预处理部分，冲掉杂质和其他污染物，防止进入高压泵和膜元件，特别检查预处理SDI15值是否合格，进水不含余氯等氧化剂。2） 检查所有阀门开启正确，特别是产水阀（或产水排放阀）、浓水排放阀打开。然后依次启动原水泵、高压泵。此时高压泵出口阀尽量关小或全关。3） 缓慢打开高压泵出口阀的同时，缓慢地关小浓水控制阀，维持系统设计规定的浓水排放量，同时观察系统产水流量，直到产水流量达到系统设计值，检查系统运行压力，确保未超过设计上限。4） 若有板式热换器，打开旁通，先关闭蒸气或热水，确保有水源流过后缓慢打开进气阀，缓慢关闭旁通，并设定水温。5） 检查所有化学药剂添加是否与设计值一致，如阻

26、垢剂、杀菌剂、絮凝剂、亚硫酸氢钠等。6） 检查总产水电导值或每支压力容器的电导值，判断是否存在膜元件和压力容器“O”型圈的泄漏或其他故障。7） 系统运行到产水合格后，打开合格产水阀门后关闭不合格产水阀门，向后续设备供水。8） 记录第一组所有运行数据。9） 上述系统参数调节一般在手动操作模式下进行，待系统运行稳定后将系统转换成自动运行模式。10） 在连续运行2448小时后，查看所有记录的系统性能参数，包括进水压力、压差、流量、回收率及电导率。将此时系统运行数据作为系统性能的基准（标准化数据）。3-3-2日常启动 膜系统一旦开始运行，理论上应以稳定地操作条件连续地运行下去，而事实上，必须经常性的启

27、动和停止膜系统的运行，每一次的启动和停止，都牵涉到系统压力与流量的突变，对膜元件产生机械应力。因此，应尽量减少系统设备的启动和停止次数，正常的启动、停止过程也应越平稳越好，启动的方法原则应与首次运行的步骤相同，关键在于进水流量和压力的上升要缓慢，常常由可编程序控制器和变频器自动实现。但要定期校正仪表、检查报警器和安全保护装置是否失灵。3-3-3运行记录 所有与系统相关的资料都必须收集、记录和建档以便追踪RO装置的性能。除了用于追溯系统性能之外，运行数据记录表还是发现并排除故障的有效工具之一，以下参数需要监测并记录（见附表）。现场操作参数的记录保存还需视当时情况而定。初始运行24-48小时后的数

28、据记录并保存作为标准化数据，然后拷贝此表作为设备日常检点表。 3-4 控制说明 系统一般采用自动控制，小型设备有采用手动控制，具体控制操作如下3-4-1设备流程:本工程预处理采水25吨/小时.RO主机及混床采水量均为6吨/小时.制备主要流程为:原水槽 原水泵 砂滤槽 碳滤槽 净水槽 净水加压泵 碳滤槽 软化槽 5过滤器 RO主机 纯水槽 混床进水泵 双混床 1过滤器 紫外线 0.2过滤器 核子级树脂 现场3-4-2系统控制 1) 本型号机采用PLC全自动控制，特殊状况下可采用手动。2) 设备原水低位和纯水高位控制采水，有自动气压感测装置，低气压或无气压时自动报警并停机。3) 高压泵入口有低压保

29、护开关, 若原水停水，或原水泵故障，或阀门未打开造成进水水压不足，主机 则会自动低压报警并停机。4) 原水泵、高压泵、都受水位高低进行自动控制，采用手动控制与高低位无关须特别注意。一切泵浦严禁无水及不开阀运转，此时切忌手动运行泵浦！5) 自动开机时先开阀门，然后原水泵，高压泵。依次延时5-8秒，防止水锤的发生。自动关机时反之。手动关机时应先关闭高压泵，或关闭运行开关,设备自动依次停机.切忌直接关闭电源开关！6) RO主机控制盘于每4小时开启冲洗电磁(动)阀冲洗RO膜管一次，冲洗时间3分钟。此时利用原水泵冲洗，高压泵停止。冲洗完毕后自动进入采水状态。7) 砂滤与活性碳槽采用全自动,每采水累积24

30、小时砂滤及活性碳会自动反清洗一次.或视贵公司水质另行设定。8) 本设备配置双原水泵和高压泵,用于一台故障时备用。9) 本系统采水量共计6T/hr (25),冬天水温下降，产水量会跟着下降，一般温度下降1，采水量下降2.7% 。（4约下降10）10) 设备设立单独的运行和清洗系统，并有原水和纯水水质监测装置。11) 系统设独立在线药洗装置，包括药洗泵和药洗槽。12) 纯水产水量由高压泵出口阀与RO浓缩水出口阀门控制：浓水阀开大则纯水产水量降低，开小则纯水产量升高。大小则视原水之水质而定，原水电导率较小时，可将浓缩水出口阀门调小，提高产水量。原水水质电导率升高时，将排放量加大，以降低RO膜管之负荷。13) 纯水、回流水、以及浓水排放流量三者可以根据水质要求参看流量自行设定。但浓缩水排放阀切忌关死，以防堵塞及损坏膜管，因单只膜壳(8寸)最小浓水排放量为3.64.1T/Hr(68LPM)。本设备为3支装11排列，故最小浓水排放为68 LPM(含回流水)。1 LPM = 1 L/分钟。3-4-3面板说明1) 设备各旋纽开关及摇头开关都有相应的指示灯，以及设备各自动组件状态指示灯。2) 原水低位灯亮起时表示自来水供水不足。净水高位时表示净水槽满水位。3) “电源开关”为电箱控制电源开关。开启操作控制及运转之电源.4) “运行”开关为PLC电源