大型反渗透装置在设计及安装过程中应注意的问题
随着反渗透技术的不断发展与成熟,反渗透技术中的关键部件——反渗透膜的制造成本将不断降低,特别是低压膜和超低压膜的出现与完善,以及工业化的大批量生产,使得反渗透才有可能愈来愈多地应用到大型工业生产当中。
在未来的工业生产中,反渗透技术取代传统的纯水制造工艺技术(包括蒸馏、电渗析、离子交换等)已成为趋势。
1 设计中应注意的问题
在大型反渗透装置(通常是指产水能力≥40m3/h)中,往往由于设计者对一些细节问题的忽视,导致考虑欠缺,使装置缺陷在试车、运行过程中才暴露出来,有时甚至会对设备造成损坏,进而造成不必要的损失。笔者根据自己近年来的一些工程经验与教训,在这里提出来与同行一同探讨,希望对大家有所帮助。
1.1 预处理阶段
大型反渗透装置的预处理部分应根据不同水源、水质的具体情况,做不同的处理。通常的工艺流程如图1所示。图1 反渗透预处理工艺流程
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我们建议在大型反渗透装置的预处理过程中,最好设立独立的供水系统。这样一来,即可以保证供水系统的稳定运行,又可减少RO装置启停时对全厂供水管网造成的瞬间冲击。
当RO装置受场地或其他客观因素限制,不便设独立的供水系统时,只可考虑从原水管网上直接供水。此时不能只考虑系统压力过低的保护设施,而更应考虑系统超压时的保护。因为在此类情形下,大多数用户工厂的原水管网设计压力都比较高,压力波动较大。而在超出预处理设计压力下操作,会使预处理的效果大大降低,并对后系统中的保安过滤器和反渗透膜造成伤害,甚至还会造成事故。在这种情况下,我们建议在供水系统中合理增设气动压力调节阀,这样一来,预处理系统将不会受到瞬间超压的冲击而损坏。我们曾为一用户设计安装了一套大型锅炉RO供水系统,由于初期未考虑到管网压力超压的问题,导致装置试车运行时由于系统超压而故障频出。后来按上述方法在系统入口设置压力调节阀,使超压问题从根本上得到了解决。
为使机械过滤器更好地发挥作用,需加入絮凝剂。应根据原水水质分析报告,按絮凝剂供应商所提供的专业程序进行模拟计算,筛选出合适而经济的絮凝剂及用量。絮凝剂的加入点应在机械过滤器的上游,且应远离机械过滤器的入口处。
当原水水质中菌藻类有机物含量及余氯含量较低时,为减少一次投资可以考虑取消活性炭过滤器。但为了避免在保安过滤器及RO膜表面结垢,阻垢的加入必不可少;加酸的目的是为了调节水的pH值,以更加有利于阻垢剂的作用。阻垢剂的选择应严格按照供应商提供的程序进行模拟计算和筛选。阻垢剂的加入点应在保安过滤器上游且越远越好。SDI的取样口应在保安过滤器的上游,并应按照要求对进入RO的水定期分析检验。这样就可以延长保安过滤芯的更换周期。
1.2 反渗透阶段
随着水资源的日益短缺,水的利用率愈来愈被重视。为了提高水的回收率,在大型反渗透装置中,我们通常采用二段或三段反渗透对水进行回收,这样做的结果可使水的回收率达到≥75%或≥85%。但在这种情况下,我们建议每段的纯水出口管线最好独立设置,如图2所示。图2 三段反渗透工艺流程
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如果纯水箱距离反渗透装置较远,或受现场等条件限制,各段纯水出口必须并联到一根总管时,则应按图3所示位置增设止回阀。图3 成品水并联至纯水箱时止回阀的设置
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其目的是保证低压段的RO膜在受到意外或瞬间开、停车及水锤等作用时,不致受到反压冲击而被击穿,增加设备的安全系数,延长膜的使用寿命。我们在为一用户所做的50 m3/h锅炉给水工程中,由于纯水箱位置较高,导致纯水总管背压较大,造成二段RO膜被击穿的事故,后按图3所示工艺流程对工艺管线进行修改,使此问题得到很好的解决。如果采用三段RO时,还应增设一台在线电导率仪(如图3所示),以便于操作人员随时了解末段产出纯水的质量,并据此判断其对总的纯水质量的影响。
1.3 高压泵选用应注意的问题
在整个反渗透系统中,高压泵为关键设备,起着至关重要的作用。因此,高压泵一定要选择运行平稳、性能可靠的。通常我们建议选择进口优质多级离心水泵。
在大型工业用反渗透装置中,装置的启动和停车瞬间,往往会对整个系统(包括供电系统)造成大的冲击,对外界管网(指直接从管网上取水时)也会造成大的波动影响。为了解决好这一问题,我们建议最好增设高压泵变频装置。这样做即可保证装置开、停过程中的平缓过渡,更大的优点是能够根据纯水需求量随时灵活调节装置的生产能力,大大降低了装置的开、停车频率,使装置能够长期平稳地连续运行。从而延长了装置的使用寿命。
倘若不具备设备变频控制,则在高压泵排出口设置电动慢启动阀或设备软启动装置是非常必要的。这样也可降低装置开、停车瞬间造成的冲击。
1.4 就地控制仪表盘
大型RO装置中的就地盘上集中了各种一次、二次及电气仪表。在做控制盘面设计时,除了应考虑将同类仪表放置在一起,便于操作工观察操作外,更要考虑二次仪表的显示单元应尽可能远离交流接触器、继电器、变频箱、软启动箱等电感较强的元器件,避免显示仪表受电感磁场的干扰,从而确保显示仪表所显示读数的真实性,这一点是非常必要的。
2 重视对操作人员的培训工作
通常在新建小型RO装置投入使用之前,均需要对操作人员进行简单的理论培训和实际操作培训。但在大型RO装置交付使用之前,必须对操作人员进行严格而详细的培训。理论培训应不少于80学时,实际操作不少于40学时。要让操作者充分了解装置的工作原理和设计者的思想及装置运行的特点,还必须学会紧急情况下的处置步骤。不允许未受培训者擅自开机。这样才可保证大型机组的正常运行,并避免因为误操作而受到意外损坏。
3 结束语
随着反渗透技术在我国各用水行业及领域中的不断推广和扩大,大型RO装置的用户将愈来愈多。而大型RO装置在运行过程中所出现的一些问题,通过我们的设计改进是完全能够解决的。只要我们认真做好大型RO装置的设计工作,及时总结经验教训,定会使大型反渗透装置在今后的应用中更趋成熟和完善。
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