反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制（二）

一、水中存在難溶無(wú)機(jī)鹽類(lèi)成份的反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）離子交換軟化：此工藝在系統(tǒng)未選擇加有機(jī)阻垢劑時(shí)且原水硬度含量較低及有一定的鋇、鍶離子含量水源時(shí)，被經(jīng)常采用。一般說(shuō)來(lái)，目前此工藝在小 型反滲透裝置的預(yù)處理系統(tǒng)和用于飲用水凈化的反滲透純凈水制備系統(tǒng)應(yīng)用很多。

（2）石灰軟化輔助投加鎂劑：此工藝在原水碳酸鹽硬度和溶解二氧化硅含量較高的大型反滲透系統(tǒng)中往往被采用。一般說(shuō)來(lái)，該方法可將原水碳酸鹽硬度降低到100mg/L左右，與此同時(shí)原水中溶解的二氧化硅含量也可以去除 50~ 60％左右。此工藝在處理水質(zhì)較差的地表水和工業(yè)循環(huán)水時(shí)應(yīng)用居多。

二、反滲透脫鹽系統(tǒng)的運(yùn)行和監(jiān)控由PLC、儀表、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和工藝流程模擬屏執(zhí)行，同時(shí)設(shè)有手動(dòng)操作按鈕和控制室橾作按鈕，系統(tǒng)具有聯(lián)鎖保護(hù)功能及報(bào)警指示功能。

RO系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)儀表和程控的工藝要求

（1） 確定系列（單元）

根據(jù)用戶用水情況，RO裝置的總?cè)萘靠煞譃閹讉€(gè)單元，因?yàn)镽O單元的清洗和維修需要停運(yùn)。

（2） 確定膜的型式和型號(hào)

對(duì)于容量較大的反滲透系統(tǒng)，均選用渦卷型反滲透膜，對(duì)于大型電站水處理系統(tǒng)反滲透之后要進(jìn)行精處理，經(jīng)詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，往往會(huì)得出宜選用復(fù)合膜元件的結(jié)論 ，然后確定采用哪個(gè)廠家的膜元件及其型號(hào)。

（3） 確定系統(tǒng)回收率，選定壓力容器

根據(jù)系統(tǒng)回收率選用壓力容器。如系統(tǒng)回收率為75%，則考慮采用六個(gè)1米長(zhǎng)膜元件裝一個(gè)壓力容器，或者4個(gè)1.5 米長(zhǎng)的膜元件裝一個(gè)壓力容器。一般采用“一級(jí)兩段＂的排列方式。

RO系統(tǒng)回收率的定義是RO產(chǎn)水量與給水量之比，回收率越高消耗的水量越少，但回收率過(guò)高會(huì)存在以下問(wèn)題：產(chǎn)品水的脫鹽率下降；可能發(fā)生微溶鹽的沉淀，濃水的滲透壓過(guò)高，膜元件的產(chǎn)水量降低。

一般苦堿水脫鹽系統(tǒng)回收率多采用75%，即濃水濃縮了四倍，當(dāng)原水含鹽 量較低時(shí)有時(shí)也可采用80%，如原水中某種微溶鹽含量高，有時(shí)也采用較低的 系統(tǒng)回收率以防結(jié)垢。

（4）確定膜元件的數(shù)量

根據(jù)膜元件生產(chǎn)廠家提供的設(shè)計(jì)導(dǎo)則，根據(jù)原水水源和給水的SDI確定采用的水通量數(shù)值。

以每單元指定的RO的產(chǎn)水量除以每支膜元件的平均產(chǎn)水量即估出膜元件的數(shù)量，如采用六個(gè)膜元件的壓力容器，則除以六，同上取整數(shù)得出壓力容器總數(shù)，再將壓力容器總數(shù)分為兩段，使兩段壓力容器總數(shù)之比接近2 : 1, 然后利用廠家提供的軟件，將每個(gè)壓力容器內(nèi)膜元件數(shù)、膜元件型號(hào)、產(chǎn)水量、回收率、水文、水質(zhì)、使用年限等輸入即可求出給水壓力、濃水壓力、給水滲透壓、濃水滲透壓、濃水的LSI、產(chǎn)品水和水中離子含量等數(shù)據(jù)。每輸入一個(gè)各段壓力容器的數(shù)量，即可得出一組計(jì)算結(jié)果。對(duì)比相應(yīng)膜元件的設(shè)計(jì)通量、系統(tǒng)溫度、系統(tǒng)壓力、各報(bào)警參數(shù)等就可以確定膜元件的數(shù)量和膜組件的排列方式。

（5）壓力容器的安裝

大型 RO 裝置，壓力容器組件應(yīng)單獨(dú)布置在滑架上，壓力容器布置的最高高度應(yīng)便于裝卸膜元件。裝有6個(gè)8040型(φ8英寸，長(zhǎng)40英寸）膜元件的壓力容器，當(dāng)運(yùn)行時(shí)（受壓時(shí)）將約伸長(zhǎng)13mm, 直徑將增大0.5mm, 因此不能限制壓力容器的膨脹，否則引起壓力容器的翹曲，發(fā)生膜元件O型密封圈的泄漏而產(chǎn)生溝流，以及膜元件連接件“O”型圈的泄漏，并且與壓力容器連接的管也應(yīng)采取軟管連接。

（6）加藥系統(tǒng)

加藥量應(yīng)采用比例調(diào)節(jié)方式，根據(jù)給水流量計(jì)發(fā)出的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵 進(jìn)行比例加藥。計(jì)量箱應(yīng)裝有就地液位計(jì)，并有低液位信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，以保證 不會(huì)因藥液箱無(wú)藥而使加藥中斷。

計(jì)量泵應(yīng)與高壓泵聯(lián)鎖，反滲透系統(tǒng)包括兩套R(shí)O裝置和一套加藥系統(tǒng),每套R(shí)O裝置配備一臺(tái)高壓泵。當(dāng)有一臺(tái)高壓泵啟動(dòng)時(shí)加藥系統(tǒng)計(jì)量泵聯(lián)鎖啟動(dòng),當(dāng)兩臺(tái)高壓泵都停運(yùn)時(shí)，加藥系統(tǒng)計(jì)量泵聯(lián)鎖停運(yùn),高壓泵一臺(tái)運(yùn)行；一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，計(jì)量泵正常工作。

（7）就地儀表盤(pán)

應(yīng)設(shè)有就地給水儀表盤(pán)，盤(pán)上裝有流量指示和流量積累表、電導(dǎo)率表、pH 值指示表。另外還應(yīng)設(shè)有給水壓力表、流量表、電導(dǎo)率表和pH表所發(fā)出的參數(shù)信號(hào)送至中央控制室進(jìn)行連續(xù)記錄，同時(shí)流量計(jì)發(fā)出的信號(hào)控制計(jì)量泵進(jìn)行比例加藥，pH計(jì)發(fā)出的高、低報(bào)警信號(hào)送至中央控制室進(jìn)行報(bào)警。

每套R(shí)O裝置設(shè)置儀表盤(pán)一塊，盤(pán)上裝有RO一段、二段產(chǎn)品水、排水的流量表各一塊（流量及累積流量值顯示），產(chǎn)品水電導(dǎo)率表一塊。流量表和電導(dǎo)率表所發(fā)出的參數(shù)信號(hào)送中央控制室進(jìn)行連續(xù)記錄，并具有電導(dǎo)率值高報(bào)警就地盤(pán)上裝有高壓泵啟動(dòng) 、停止按鈕和指示燈，系統(tǒng)緊急停止按鈕和指示燈，電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)開(kāi)、關(guān)按鈕和指示燈。

每套R(shí)O裝置設(shè)置壓力表盤(pán)一塊，盤(pán)上裝有RO 一段進(jìn)水、二段進(jìn)水和排水壓力指示表。

中央控制盤(pán)上設(shè)有高壓泵、計(jì)量泵、沖洗水泵的三位操作開(kāi)關(guān)（自動(dòng)一關(guān)一手動(dòng)），系統(tǒng)程序啟、停按鈕 ，可實(shí)現(xiàn)上述裝置的自動(dòng)啟動(dòng)控制室遠(yuǎn)操和就地手操功能。當(dāng)三位開(kāi)關(guān)打至“自動(dòng)”位置時(shí)，上述裝置不能就地橾做。

(8) 中央控制盤(pán)

應(yīng)裝有發(fā)光字牌和音響器，可對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行聲、光顯示；裝有系統(tǒng)模擬 屏，可顯示RO系統(tǒng)的運(yùn)行，可對(duì)需記錄的各種參數(shù)進(jìn)行連續(xù)記錄。裝有電流表顯示高壓泵電機(jī)電流。

(9) 保安過(guò)濾器

保安過(guò)濾器進(jìn)、出口裝有壓力指示表，當(dāng)保安過(guò)濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值或運(yùn)行一定時(shí)間后，需更換濾芯 。應(yīng)考慮在5μm過(guò)濾器之前裝有不符合 RO 進(jìn)水要求的不合格水排放。在RO停運(yùn)后需要進(jìn)行沖洗，對(duì)復(fù)合膜元件采用反滲透產(chǎn)水進(jìn)行沖洗。

(10) 高壓泵

進(jìn)、出口側(cè)分別裝有低、高壓開(kāi)關(guān)，當(dāng)高壓泵進(jìn)口壓力低于限定值時(shí)，低壓開(kāi)關(guān)閉合并發(fā)送信號(hào)至PLC,由 PLC進(jìn)行報(bào)警并自動(dòng)停止高壓泵的運(yùn)行，當(dāng)高壓泵出口壓力高于限定值時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)出信號(hào)送至PLC,PLC延時(shí)一定時(shí)間后，如高壓泵高壓側(cè)壓力仍高于限定值，則PLC輸出報(bào)警并自動(dòng)停止高壓泵的運(yùn)行，如在延時(shí)范圍內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)恢復(fù)至斷開(kāi)狀態(tài)，則PLC自動(dòng)取消輸入信號(hào)。

高壓泵出口裝有電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)，高壓泵啟動(dòng)后，慢開(kāi)門(mén)自動(dòng)緩慢打開(kāi)以確保RO膜元件不受水錘破壞，如慢開(kāi)門(mén)發(fā)生故障而未能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)打開(kāi)，則高壓泵出口壓力增高，壓力開(kāi)關(guān)輸出報(bào)警信號(hào)并經(jīng)PLC自動(dòng)停止高壓泵的運(yùn)行。

(11) 沖洗系統(tǒng)

RO裝置停止運(yùn)行一定時(shí)間后，可自動(dòng)啟動(dòng)沖洗水泵、開(kāi)啟沖洗進(jìn)水及排放閥對(duì)RO膜元件進(jìn)行低壓沖洗。

(12)產(chǎn)水背壓?jiǎn)栴}

防止膜孔袋粘接線破裂，在設(shè)計(jì)上就必須考慮靜背壓?jiǎn)栴}。對(duì)醋酸膜元件，任何時(shí)候產(chǎn)品水側(cè)的壓力都不能高于給水及排水的壓力膜不允許承受反壓，對(duì)于復(fù)合膜元件靜背壓必須小于5psi。粘接線的破裂是由于膜口袋兩側(cè)的壓差而非流量，由于逆止閥不能瞬間關(guān)閉，不能保證絕對(duì)嚴(yán)密，所以在系統(tǒng)中設(shè)置逆止閥等均不能徹底解決背壓?jiǎn)栴}。

為防止膜卷伸出，要求設(shè)計(jì)時(shí)給水的流量不能超過(guò)設(shè)計(jì)導(dǎo)則規(guī)定的數(shù)值，運(yùn)行時(shí)單個(gè)膜元件的壓降不允許超過(guò)規(guī)定值。

（13）RO 裝置啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程

RO裝置程序啟動(dòng)和運(yùn)行：先將高壓泵 、計(jì)量泵的自動(dòng)一關(guān)一手動(dòng)，三位開(kāi)關(guān)扳至“自動(dòng)”位置，然后按下每套R(shí)O裝置的程序啟動(dòng)按鈕,此時(shí)PLC按程序自動(dòng)對(duì)所有計(jì)量箱液位、高壓泵入口側(cè)壓力進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有低液位或高壓泵入口側(cè)壓力“低”報(bào)警時(shí)，PLC進(jìn)行聲光報(bào)警并停止程序運(yùn)行。消除報(bào)警后，按程序啟動(dòng)按鈕，程序恢復(fù)運(yùn)行，并自動(dòng)啟動(dòng)加藥計(jì)量泵 、高壓泵 、開(kāi)啟電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)，延時(shí)一定時(shí)間后 ，如高壓泵高壓側(cè)壓力仍高于限定值，則PLC 輸出報(bào)警并自動(dòng)停止高壓泵、計(jì)量泵的運(yùn)行，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)，如在延時(shí)范圍內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)恢復(fù)至斷開(kāi)狀態(tài)，則PLC自動(dòng)取消高壓開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段。

RO 裝置控制室手動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行：當(dāng)高壓泵、計(jì)量泵 、沖洗水泵的“自動(dòng)一關(guān)一手動(dòng)”三位開(kāi)關(guān)扳至“手動(dòng)”位置時(shí)，上述設(shè)備可在控制室內(nèi)操作。

RO 裝置就地手動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行：當(dāng)高壓泵、計(jì)量泵的“自動(dòng)一關(guān)一手動(dòng)，三位開(kāi)關(guān)扳至“關(guān)”位置時(shí)，上述設(shè)備可在就地手動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行。在任何情況下 ，都可以通過(guò)設(shè)置在就地儀表盤(pán)上的系統(tǒng)緊急停止按鈕，停止RO裝置的運(yùn)行。

RO 裝置自動(dòng)停止運(yùn)行或由操作人員按程序停止按鈕停運(yùn)時(shí)，高壓泵停止運(yùn)行,計(jì)量泵聯(lián)鎖停止運(yùn)行,自動(dòng)關(guān)閉高壓泵出口電動(dòng)慢開(kāi)門(mén)。

三、儀表及 PLC 系統(tǒng)的構(gòu)成

儀表及 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù) RO 系統(tǒng)對(duì)儀表和控制的要求確定。

(1) 液位開(kāi)關(guān):給 出低液位信號(hào)。

(2) 流量計(jì):瞬時(shí)流量指示及流量累積值顯示。

(3) 電導(dǎo)率儀數(shù)字顯示，具有電導(dǎo)率值高報(bào)警輸出和4~20 mA信號(hào)輸出。

(4) pH計(jì)數(shù)字顯示，具有用戶可設(shè)定的 pH 值高、低報(bào)警輸出和4~ 20mA信號(hào)輸出。

本文轉(zhuǎn)載來(lái)源：環(huán)保水處理