反滲透系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)
摘要:本文對(duì)反滲透初次啟動(dòng)的操作、調(diào)試技術(shù)以及注意事項(xiàng)進(jìn)行了相近的描述。
關(guān)鍵詞:反滲透 壓差SDI TDS 濁度
1.概 述
由于反滲透設(shè)備的工藝及系統(tǒng)控制相對(duì)比較簡(jiǎn)單,一般說來,對(duì)其形成影響的因素加以分析與理解就可以容易地進(jìn)行管理。反滲透系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行除受設(shè)備本身的性能限制之外,設(shè)備運(yùn)行的正常操作與維護(hù)也是至關(guān)重要的。當(dāng)反滲透設(shè)備發(fā)生膜污染、結(jié)垢、膜元件機(jī)械損傷等現(xiàn)象時(shí),反滲透系統(tǒng)運(yùn)行壓力、產(chǎn)水量、脫鹽率、壓力及壓差等技術(shù)指標(biāo)就會(huì)顯出異常。即便在使用過程中反滲透膜元件表面的活性層損傷,一時(shí)被膜表面形成的污染所掩蓋,但在用藥品對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行首次CIP清洗后,膜的損傷就會(huì)暴露出來,在這種情況下,用戶應(yīng)能通過一系列方法對(duì)其作出正確的判斷,判斷出造成反滲透膜系統(tǒng)性能的低下的真正原因。
一般說來,若把運(yùn)行過程中所記錄下來的各個(gè)項(xiàng)目的原始資料直接作為客觀性可比數(shù)據(jù)是困難的。其原因在于各項(xiàng)目資料是在因不同運(yùn)行的時(shí)間、地點(diǎn)和人為因素變化而變化,為消除這種因素所帶來的影響,我們必須以最初運(yùn)行后設(shè)備穩(wěn)定狀態(tài)的條件作為基準(zhǔn),以此基準(zhǔn)測(cè)定出的結(jié)果與對(duì)應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行判斷,這就是反滲透系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷是十分重要的,它的真正意義在于了解設(shè)備性能的變化及性能改變程度,以便使用戶及時(shí)做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和調(diào)整。2.反滲透膜分離系統(tǒng)的試運(yùn)行
1) 運(yùn)行前需確認(rèn)的項(xiàng)目
反滲透設(shè)備試運(yùn)行前應(yīng)首先確認(rèn)預(yù)處理設(shè)備是否運(yùn)行正常。當(dāng)原水中的重要水質(zhì)分析項(xiàng)目指標(biāo)超出合適的基準(zhǔn)時(shí),有必要通過全部水質(zhì)分析來確認(rèn)原水的狀態(tài)。在系統(tǒng)運(yùn)行前需確認(rèn)的具體內(nèi)容如下:
·原水水質(zhì):SDI、濁度、溫度、pH、TDS、余氯等基本分析項(xiàng)目。
·系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)原水的供給是否能滿足反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行。
·系統(tǒng)內(nèi)各預(yù)處理裝置的運(yùn)行狀態(tài)是否能滿足反滲透設(shè)備的運(yùn)行要求。
·各藥品注入裝置的運(yùn)行狀態(tài)及藥品注入量控制。
·各計(jì)量?jī)x表的校正及安裝狀態(tài)--即是否被校準(zhǔn)并被正確安裝。
·異常高壓及低壓保護(hù)安全裝置(即壓力控制器)的設(shè)置與狀態(tài)。
·配管的連接部位及反滲透壓力容器的固定狀態(tài)。
·反滲透高壓泵的狀態(tài)。
·系統(tǒng)中使用的各閥門開閉狀態(tài)(滲透水出口/濃縮水調(diào)節(jié)排放口)是否合適。
·用于反滲透設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)是否能正常工作。
·安裝在反滲透系統(tǒng)中的各檢測(cè)儀器及儀表是否正常。
2) 反滲透設(shè)備試運(yùn)行的步驟及方法
·在原水未流入反滲透膜系統(tǒng)的狀態(tài)下,應(yīng)首先徹底清除預(yù)處理設(shè)備中尚存的、可能伴隨給水流出的所有異常物質(zhì)后,才能進(jìn)行設(shè)備的試運(yùn)行。
·檢查設(shè)備(系統(tǒng))中所有閥門是否處在正確的狀態(tài),特別要確認(rèn)原水壓力調(diào)節(jié)和濃縮水調(diào)節(jié)閥是否完全開啟。在大型反滲透系統(tǒng)中,應(yīng)首先檢查設(shè)備中配置的電動(dòng)慢開閥是否能自動(dòng)按程序開啟與關(guān)閉。
·當(dāng)系統(tǒng)有原水供給泵為反滲透系統(tǒng)供水時(shí),應(yīng)首先以低壓、低流量對(duì)反滲透設(shè)備進(jìn)行排氣和沖洗。若系統(tǒng)沒有單獨(dú)設(shè)置給水泵,則可利用系統(tǒng)所供給的原水低壓沖洗膜內(nèi)的含有化學(xué)藥品的料液及空氣,沖洗時(shí)間控制在10~30分鐘之間。此操作時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力最好控制在30~60psig左右,流量控制最好應(yīng)能達(dá)到化學(xué)清洗時(shí)的建議運(yùn)行流量值。另外,請(qǐng)注意此時(shí)的產(chǎn)出水和濃縮水要排掉,并注意反滲透濃水系統(tǒng)的濃水調(diào)節(jié)閥及并接在濃水出口的排放閥應(yīng)處于完全開啟狀態(tài)。并且在此過程中,操作人員應(yīng)注意檢查設(shè)備配管連接狀態(tài)及閥門有無漏水現(xiàn)象。
·對(duì)于未使用進(jìn)水電動(dòng)慢開閥的小型反滲透系統(tǒng)來說,應(yīng)在進(jìn)入壓力容器部分的原水壓力調(diào)節(jié)閥略開啟的狀態(tài)下啟動(dòng)高壓泵。而大型反滲透裝置的原水入口電動(dòng)慢開閥則應(yīng)在反滲透高壓泵啟動(dòng)時(shí)的同時(shí)自動(dòng)按程序啟動(dòng)。
·反滲透高壓泵啟動(dòng)后,再緩緩打開原水壓力調(diào)節(jié)閥(即大型設(shè)備設(shè)置的電動(dòng)慢開閥)使原水壓力慢慢上升,反滲透系統(tǒng)壓力增加量的控制速度(或電動(dòng)慢開閥的開啟速度控制)應(yīng)控制在每分鐘4.0~6.0kgf/cm2的增量范圍內(nèi),并使產(chǎn)品水流量基本達(dá)到所設(shè)計(jì)的數(shù)值時(shí),然后再緩慢調(diào)節(jié)濃水調(diào)節(jié)閥,使系統(tǒng)水回收率達(dá)到設(shè)計(jì)值(附近)。這種調(diào)節(jié)反復(fù)進(jìn)行直至產(chǎn)品水流量和系統(tǒng)回收率達(dá)到所設(shè)計(jì)的數(shù)值。這時(shí)應(yīng)注意在調(diào)節(jié)過程中不能使反滲透系統(tǒng)水回收率和運(yùn)行壓力和膜元件壓力降超過設(shè)計(jì)限定值。
·在系統(tǒng)初步調(diào)節(jié)結(jié)束后,應(yīng)重新核算一下系統(tǒng)運(yùn)行水回收率并與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較,若低于設(shè)計(jì)值,則查清其原因。
·再次確認(rèn)反滲透系統(tǒng)內(nèi)各種藥品的注入量是否合適。
·測(cè)定原水、各段產(chǎn)水及總出水的電導(dǎo)率、進(jìn)水pH值、硬度、堿度等,并計(jì)算該運(yùn)行條件下反滲透濃水系統(tǒng)LSI或S&DSI值,并由此而判斷在目前給定的系統(tǒng)水回收率下反滲透系統(tǒng)有無污垢形成。
·運(yùn)行約1~2個(gè)小時(shí)后開始記錄所有運(yùn)行數(shù)據(jù),并再次確認(rèn)系統(tǒng)是否還有其它問題。在系統(tǒng)正常運(yùn)行后,一般需要將反滲透系統(tǒng)運(yùn)行兩天后重新記錄,對(duì)所有運(yùn)行資料進(jìn)行全面的記錄和存檔,并以此作為對(duì)以后運(yùn)行資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化比較的基準(zhǔn),即需要整理出一份完整的開機(jī)報(bào)告存檔。
·進(jìn)行原水和反滲透產(chǎn)品水及濃縮水的水質(zhì)分析。
·參考運(yùn)行資料和水質(zhì)分析資料對(duì)照設(shè)計(jì)基準(zhǔn),檢查設(shè)備是否正常運(yùn)行,是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
·在試運(yùn)行后的第一周內(nèi),用戶或工程公司最好每天都要對(duì)所有管理項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格、認(rèn)真的檢查,確認(rèn)設(shè)備是否運(yùn)行正常。
3.反滲透系統(tǒng)周期性管理項(xiàng)目
1) 預(yù)處理設(shè)備
■ 各預(yù)處理裝置的進(jìn)水壓力和出水壓力(即壓差管理)
確定細(xì)砂過濾器,多介質(zhì)過濾器,活性炭過濾器等過濾裝置的反沖洗周期。
■ 反滲透系統(tǒng)給水中余氯(free chlorine residual)含量的測(cè)定
在活性炭過濾裝置的出口或是反滲透裝置進(jìn)水口測(cè)定余氯的量。確認(rèn)活性炭過濾器的濾料是否處于正常工作狀態(tài)及系統(tǒng)還原劑注入狀態(tài)和注入還原劑后的反滲透給水的氧化還原電位檢測(cè)值。
■ 預(yù)處理系統(tǒng)中設(shè)置的軟化水裝置(softener)再生周期及軟化水的水質(zhì)
確認(rèn)每個(gè)再生周期內(nèi)的軟化水產(chǎn)量,校核軟化器內(nèi)填裝樹脂去除硬度的能力,認(rèn)真測(cè)定周期內(nèi)軟水裝置的產(chǎn)水硬度并保證樹脂失效后能及時(shí)進(jìn)行再生。
■ 5μ保安過濾器的進(jìn)水壓力、出水壓力及壓差
通過檢查該項(xiàng)目確認(rèn)5μ保安過濾器是否能給反滲透高壓泵以足夠壓力的水;并利用其進(jìn)出口的壓差判斷保安過濾器內(nèi)置濾芯的污染程度,應(yīng)保證濾芯被污染到一定程度時(shí)被及時(shí)更換。
■ 反滲透給水污染指數(shù)SDI(Silt Density Index)
測(cè)定系統(tǒng)內(nèi)多介質(zhì)過濾器或細(xì)砂過濾器出水及5μ保安過濾器進(jìn)水前端的SDI,確認(rèn)各自的運(yùn)行狀態(tài),并保證反滲透設(shè)備進(jìn)水SDI能達(dá)到比較理想的程度。
■ 濁度
濁度指標(biāo)的測(cè)定與檢測(cè)與SDI指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行,并相互補(bǔ)充。
■ pH值
在系統(tǒng)未考慮投加進(jìn)口阻垢/分散劑時(shí),為控制反滲透濃水系統(tǒng)碳酸鈣結(jié)垢,可采用調(diào)節(jié)pH值的方式,在此條件下,對(duì)于反滲透系統(tǒng)給水pH值實(shí)時(shí)檢測(cè)應(yīng)該是非常重要的項(xiàng)目。
■ 預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)藥品(絮凝劑/凝聚劑)的消耗量
2) 反滲透設(shè)備
■ 對(duì)原水水質(zhì)有關(guān)項(xiàng)目的正確分析。
■ 對(duì)反滲透系統(tǒng)濃縮水的LSI指數(shù)或者SDSI指數(shù)的核算。
■ 反滲透脫鹽設(shè)備的產(chǎn)水量。
確認(rèn)反滲透設(shè)備實(shí)際產(chǎn)水能力,為確定膜系統(tǒng)清洗周期提供參考依據(jù)。
■ 反滲透設(shè)備進(jìn)水壓力
反滲透高壓泵出口、原水壓力控制閥或電動(dòng)慢開閥后的裝置進(jìn)水壓力。(注意:此處安裝的壓力表取樣點(diǎn)應(yīng)盡可能選在閥門之后較近處,以保證壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性)
■ 反滲透裝置內(nèi)各段壓力容器的壓差
各段反滲透壓力容器的壓力差是表示水流在通過容器內(nèi)膜元件時(shí)的流動(dòng)阻力的綜合性指標(biāo);若作用在各段容器上壓差過大,則可能會(huì)導(dǎo)致分擔(dān)在單只膜元件壓力降超過其安全使用值,進(jìn)而造成膜元件的機(jī)械損壞。
■ 原水TDS、產(chǎn)品水TDS、系統(tǒng)脫鹽率、產(chǎn)水流量、濃水流量及水回收率
及時(shí)檢測(cè)這些指標(biāo),為判斷反滲透膜系統(tǒng)是否還在正常運(yùn)行及污垢是否形成提供重要依據(jù)。
■ 原水/濃水含鹽濃度及系統(tǒng)平均脫鹽率
通過原水的濃度和濃縮水的濃度可計(jì)算出作用在反滲透分離膜上的平均濃度,并由此可算出反滲透系統(tǒng)平均脫鹽率。在確認(rèn)流量與濃度的正確性時(shí)也經(jīng)常用到這個(gè)指標(biāo)。
■ 計(jì)量?jī)x表/儀器的校正
·pH測(cè)定及控制儀
在使用過程中測(cè)定值變化比較大的儀器,需要定期進(jìn)行檢查和標(biāo)定。
·流量監(jiān)測(cè)儀表(計(jì))
流量?jī)x表是反滲透設(shè)備上最關(guān)鍵的儀器/儀表,應(yīng)按生產(chǎn)廠家或設(shè)備制造商所提供的技術(shù)手冊(cè)的具體規(guī)定確認(rèn)流量計(jì)或流量?jī)x表的準(zhǔn)確性。
·電導(dǎo)率測(cè)定儀
是測(cè)定原水、產(chǎn)水質(zhì)量的重要儀表,故需定期進(jìn)行調(diào)整校對(duì)。
·壓力表
3) 反滲透設(shè)備管理作業(yè)日志的記錄
■ 在設(shè)備保修時(shí)所做的定期作業(yè)狀況記錄
(配件更換、設(shè)備追加情況及保修情況)
■ 關(guān)于反滲透膜元件的具體在壓力容器中安裝位置及變更等的資料記錄
■ 各種計(jì)量?jī)x器的校準(zhǔn)和標(biāo)定修正內(nèi)容
■ 清洗膜系統(tǒng)的全部作業(yè)內(nèi)容
(化學(xué)清洗日期、時(shí)間、藥品種類及使用量、流量、壓力、pH、溫度)
4.反滲透膜元件貯存及反滲透膜系統(tǒng)在停運(yùn)期間的管理
1) 膜元件的保存
反滲透膜元件的新品在出廠、運(yùn)輸和放入設(shè)備內(nèi)使用前,均應(yīng)保存于標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)液當(dāng)中。保護(hù)液其組分為:1%亞硫酸氫鈉+20%丙二醇,是采用無氧化性物質(zhì)的純水或合格的反滲透產(chǎn)品水來配制的,灌裝后真空封裝于絕緣的塑料口袋之中。保護(hù)液中的亞硫酸氫鈉成分主要為防止細(xì)菌和微生物在膜體內(nèi)繁衍和滋生;而丙二醇可以防止膜元件在運(yùn)輸或保管的過程中在處于低溫環(huán)境下不被凍壞。在配置保護(hù)液時(shí),其中的亞硫酸氫鈉應(yīng)選用食品級(jí),而丙二醇選化學(xué)純級(jí)即可。對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行一段時(shí)間后需要封存的反滲透膜來說,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)不具備化學(xué)分析條件時(shí),不推薦對(duì)使用過的反滲透膜元件在封存保護(hù)液中使用甲醛(有的反滲透膜制造商認(rèn)為使用過的膜元件封存時(shí),建議使用0.5~3.0%的甲醛作為防止細(xì)菌和生物繁衍的藥劑混合加入),因?yàn)槿舯Wo(hù)液含有一定量的甲醛,可能會(huì)導(dǎo)致被封存的系統(tǒng)在重新投用后一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生系統(tǒng)膜水透過性下降、水通量衰減的現(xiàn)象。另外,由于甲醛具有一定的毒性,不是特別安全,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)不具備化學(xué)分析手段時(shí),無法進(jìn)行沖洗結(jié)束后的準(zhǔn)確終點(diǎn)判斷,尤其對(duì)于用于制造純凈水和生活飲用水場(chǎng)合更是如此。
2) 反滲透膜系統(tǒng)在停運(yùn)期間的管理
a.反滲透系統(tǒng)在短期停運(yùn)期間(2-25天)的管理:
■在系統(tǒng)停運(yùn)48小時(shí)以上時(shí),首先應(yīng)用反滲透產(chǎn)品水,至少是軟化水對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行沖洗,同時(shí)將系統(tǒng)內(nèi)的空氣排除。沖洗時(shí)間至少應(yīng)在20分鐘以上,沖洗流量控制在設(shè)備啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)設(shè)定的流量范圍內(nèi)即可。
■ 停機(jī)時(shí),應(yīng)在反滲透系統(tǒng)中可封閉的膜組件和管道系統(tǒng)內(nèi)完全充滿這種沖洗水后,關(guān)閉所有進(jìn)出口的閥門,以防止空氣進(jìn)入。
■ 當(dāng)溫度為20-27℃,每隔48小時(shí)即需要重復(fù)操作一次。當(dāng)溫度為15℃以下時(shí)5天沖洗一次。
■在條件允許的情況下,為使系統(tǒng)更加安全,避免微生物在系統(tǒng)內(nèi)繁衍的現(xiàn)象發(fā)生,也可用含有1%亞硫酸氫鈉溶液沖洗反滲透膜系統(tǒng),這樣做最好。
b.反滲透膜系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間(25天以上)停運(yùn)期間的管理
■ 在停機(jī)前,首先應(yīng)采用反滲透產(chǎn)品水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行30分鐘以上的沖洗。
■ 然后再用反滲透產(chǎn)品水配制含有0.15%的異噻唑啉+1%亞硫酸氫鈉的沖洗液沖洗并及時(shí)封存。
■當(dāng)溫度低于27℃時(shí),系統(tǒng)每25-30天重復(fù)一次以上的操作;當(dāng)溫度高于27℃時(shí),操作管理人員應(yīng)在15-20天內(nèi)即重復(fù)一次以上的操作。
■當(dāng)系統(tǒng)在長(zhǎng)期停運(yùn)后重新使用之前,應(yīng)利用過濾水或反滲透產(chǎn)品水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行1小時(shí)左右的沖洗,并且應(yīng)將此過程產(chǎn)生的沖洗水和產(chǎn)品水全部排放,在沖洗結(jié)束前應(yīng)進(jìn)行水質(zhì)分析,并確認(rèn)產(chǎn)品水中已沒有痕量藥品存在。
5.反滲透系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化
設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是將設(shè)備運(yùn)行的記錄資料轉(zhuǎn)換成能真實(shí)反映設(shè)備狀態(tài)的最佳途徑。由于反滲透設(shè)備各個(gè)時(shí)期的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)是相互關(guān)聯(lián)的,所以即使一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目發(fā)生變化,如果不與其它項(xiàng)目的變化一同考慮,也無法判斷這個(gè)單一數(shù)據(jù)的變化是不是設(shè)備已發(fā)生了實(shí)質(zhì)的變化。因此,需要對(duì)運(yùn)行檢測(cè)到的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,把相互關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目用基準(zhǔn)常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,以便能夠?qū)ζ渲幸粋€(gè)主要項(xiàng)目變化進(jìn)行比較。修正后的運(yùn)行資料一般是與設(shè)備最開始試運(yùn)行2天后的、開始穩(wěn)定運(yùn)行的性能指標(biāo)進(jìn)行比較,(建議用開機(jī)兩天后的所做的開機(jī)報(bào)告作為標(biāo)準(zhǔn)化的原始依據(jù))。也可以對(duì)定期記錄的運(yùn)行資料加以修正并制成圖表,通過對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集和比較,基本上就可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)設(shè)備可能將會(huì)發(fā)生的問題。
我們可以通過對(duì)運(yùn)行資料中數(shù)據(jù)的修正,來確認(rèn)以下幾方面設(shè)備性能變化:
·反滲透裝置內(nèi)使用的反滲透膜元件污染程度(給水污染/垢污形成)
·反滲透膜元件的化學(xué)損傷
·反滲透膜元件的物理破損(O型圈,接觸部位及其它)
·反滲透膜元件水流道堵塞(系統(tǒng)異常,導(dǎo)致流入反滲透膜內(nèi)的異物堆積或膜表面污染物的堆積而引起的膜元件水流道的堵塞)
與顯示上述現(xiàn)象的相關(guān)聯(lián)參數(shù)變量有:

·標(biāo)準(zhǔn)化后的脫鹽率(normalized salt rejection)
·標(biāo)準(zhǔn)化后的壓差(normalized differentialpressure)
·標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水量(normalized permeate flux)
·標(biāo)準(zhǔn)化后的操作壓力(normalized operatingpressure)
1) 脫鹽率(salt rejection,%)
在實(shí)際工程中普遍使用的計(jì)算脫鹽率的方法一般是按原水TDS均勻地分配到分離膜為前提而進(jìn)行計(jì)算的方法。這種計(jì)算結(jié)果要比實(shí)際分離膜所能達(dá)到的性能低一些,在反滲透系統(tǒng)回收率越高時(shí),采用該種計(jì)算方法的計(jì)算偏差就越大。但在實(shí)際操作中,工程公司和用戶一般都以此方法計(jì)算和監(jiān)測(cè)反滲透系統(tǒng)的脫鹽率。
脫鹽率(%)=(原水TDS-產(chǎn)品水TDS)×100/ 原水TDS
實(shí)際上,利用系統(tǒng)運(yùn)行而得到的平均TDS的概念進(jìn)行脫鹽率的計(jì)算才是準(zhǔn)確的,也可以縮小這種計(jì)算偏差。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí),使用這種方法在一定程度內(nèi)可修正因系統(tǒng)回收濃縮料液而帶來的誤差和影響,平均脫鹽率的計(jì)算方法如下:
平均TDS=(原水TDS+濃水TDS)/2
平均脫鹽率(%)=(平均TDS-產(chǎn)出水TDS)×100/平均TDS
在測(cè)定濃縮水的濃度有困難時(shí),也可利用下式進(jìn)行估算:
濃縮水TDS=原水TDS×[1/(1-系統(tǒng)水回收率)]
實(shí)際上,由于反滲透膜對(duì)各種離子的脫鹽率有著一定的差異,所以為準(zhǔn)確了解水質(zhì)變化情況并計(jì)算特征離子的去除率,試運(yùn)行時(shí)最好應(yīng)分別進(jìn)行原水和產(chǎn)品水的水質(zhì)分析,并按不同離子記錄數(shù)據(jù)計(jì)算去除率,以作為今后的管理數(shù)據(jù)使用。我們也可以通過這些分析數(shù)據(jù),確認(rèn)因原水組份不同時(shí),而發(fā)生在反滲透系統(tǒng)上總的脫鹽率的差異,而且通過不同價(jià)數(shù)離子的去除率比較,也能更好地確認(rèn)膜的基本狀況和膜性能變化等問題。
我們都知道,用電導(dǎo)率也能算出系統(tǒng)脫鹽率,然而因TDS和電導(dǎo)率間的轉(zhuǎn)換系數(shù)隨組分及濃度的變化而變化,所以用電導(dǎo)率計(jì)算出的系統(tǒng)脫鹽率與TDS值作為基準(zhǔn)時(shí)得到的結(jié)果相比具有一些差異。一般用電導(dǎo)率計(jì)算的脫鹽率比實(shí)際膜的性能要更低一些
2) 壓差( differential pressure, delta-P, ΔP)
壓差是指進(jìn)入反滲透壓力容器的給水壓力與反滲透壓力容器濃縮水排出口之間的壓力之差。在反滲透設(shè)備管理上一般是把通過一個(gè)壓力容器所產(chǎn)生的壓力差作為運(yùn)行管理監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。壓差是表示對(duì)水在R/O壓力容器中的流動(dòng)時(shí)所形成阻力的程度指標(biāo)。若在一定的流量條件下有壓差增加則說明膜元件中的水流通道在一定程度上發(fā)生了堵塞。
實(shí)際上,反滲透壓力容器在運(yùn)行時(shí)所反映出的壓差是受系統(tǒng)給水及濃縮水的水質(zhì)、流量、溫度的變化等許多變量影響的。所以說,準(zhǔn)確地進(jìn)行比較壓力容器在各個(gè)時(shí)間反映出的壓差變化是比較困難的。因此,我們有必要對(duì)其加以修正(標(biāo)準(zhǔn)化)。修正隨流量變化的壓差計(jì)算公式如下:
修正的壓差=[測(cè)定壓差×(2×濃縮水流量初期值+產(chǎn)水流量初期值)1.5]
/(2×濃縮水現(xiàn)時(shí)流量+產(chǎn)出水現(xiàn)時(shí)流量)1.5
3) 修正后的產(chǎn)水量(normalized permeate flux)
產(chǎn)水量是反滲透設(shè)備運(yùn)行管理項(xiàng)目中非常重要的要素指標(biāo)。它能直接地、較好地反映反滲透設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備產(chǎn)水量也同樣受運(yùn)行壓力、系統(tǒng)滲透壓、溫度等的影響而有所變化,所以對(duì)產(chǎn)水量指標(biāo)進(jìn)行鑒定時(shí),應(yīng)對(duì)這些影響因素一并加以考慮,才能正確判斷出有關(guān)膜狀態(tài)的指標(biāo)。一般利用下式可取得修正后的產(chǎn)水量流量:
QN=Q0×[(P1-ΔP1/2-PP1-Л1)/(P0-ΔP0/2-PP0-Л0)]×(TCF1/TCF0)
P1=初期運(yùn)行壓力P0=測(cè)定時(shí)運(yùn)行壓力ΔP1=初期壓差ΔP0=測(cè)定時(shí)壓差
PP1=初期產(chǎn)水壓力PP0=測(cè)定時(shí)產(chǎn)水壓力Л1=初期平均滲透壓Л0=測(cè)定時(shí)平均滲透壓
*平均滲透壓=(原水滲透壓 +濃縮水滲透壓)/2
TCF1=初期溫度修正系數(shù)TCF0=測(cè)定時(shí)溫度修正系數(shù)
QN=修正后的產(chǎn)水流量Q0=測(cè)定時(shí)現(xiàn)時(shí)產(chǎn)水流量
說明:總的說來,我們通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化,可以初步判斷出目前反滲透設(shè)備是否在正常運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)于已發(fā)生故障的反滲透設(shè)備來說,則運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化更有助于故障排除。因?yàn)槲覀冎?,設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的真正意義就在于了解反滲透設(shè)備的性能變化趨勢(shì)和程度。
6. 反滲透系統(tǒng)故障判斷和解決手段
故障癥狀 | 引發(fā)問題的可能原因 | 所在位置及鑒別手段 | 解決問題方法 | ||
鹽透過率升高,產(chǎn)水量卻下降,每段之間的壓力差增大 | 膜污 染 | 金屬氧化物污染 | 多發(fā)生在反滲透裝置的第1段 -分析日常SDI測(cè)試膜截留物質(zhì) -通過分析清洗液中的金屬離子 -解剖分析被污染的膜元件 | -進(jìn)行對(duì)金屬氧化物污染物的清洗 -改善予處理工藝和運(yùn)行條件 | |
膠體污染 | 多發(fā)生在反滲透裝置的第1段 -分析日常SDI測(cè)試膜截留物質(zhì) -解剖分析被污染的膜元件 | -采用含有脂類洗滌劑清洗 -改善予處理工藝和運(yùn)行條件 | |||
無機(jī)鹽垢污 | 多發(fā)生在反滲透裝置最后1段 -校核濃水系統(tǒng)LSI指數(shù)和可能生成的難溶物溶度積測(cè)試. -解剖分析被污染的典型膜元件 | -針對(duì)具體情況選擇合適的清洗劑清洗 -調(diào)整系統(tǒng)水回收率 -選擇更有效的阻垢/分散藥劑投加 -改善予處理系統(tǒng) | |||
鹽透過率高,產(chǎn)水量滿意,甚至稍高,每段壓力差較大 | -設(shè)計(jì)或運(yùn)行操作不合理,引起反滲透膜系統(tǒng)的過分濃差極化 | 反滲透裝置第1段上壓降最大 -校核反滲透系統(tǒng)濃淡水比例和運(yùn)行水回收率 -檢查反滲透裝置上壓力容器及壓力管道固定是否合適,壓力容器是否發(fā)生翹曲或變形 -檢查膜元件的U型濃水密封圈 | -加大反滲透濃水的運(yùn)行流量,降低反滲透系統(tǒng)水回收率. -更換已損壞的反滲透膜元件上的U型密封圈 -改善配管固定方式 | ||
鹽透過率增加,產(chǎn)水流量加大,壓力差降低 | -膜表面被給水的顆粒物質(zhì)或系統(tǒng)產(chǎn)生濃差極化而生成的無機(jī)鹽垢污晶體滑傷 | -分析第1段進(jìn)水端堆積的懸浮顆粒污染物 -分析最后1段無機(jī)鹽垢污,校核濃水LSI值,測(cè)試難溶物的溶度積數(shù)值 | -改善予處理系統(tǒng) -調(diào)整系統(tǒng)水回收率 -選擇投加更有效的阻垢/分散劑 | ||
鹽透過率高,產(chǎn)水量滿意或稍高,每段之間的壓力差基本滿意. | 壓力容器及膜元件有伴隨流 | 膜元件或壓力容器上的O型圈漏水 | -對(duì)壓力容器的取樣管取樣試驗(yàn)分析確認(rèn)具體發(fā)生位置 | -更換在膜元件或容器上已損壞或產(chǎn)生漏流O型圈 | |
膜元件膜袋粘合線破裂、膜元件中心管破裂或膜元件機(jī)械損壞 | -壓力容器取樣試驗(yàn)判定發(fā)生具體位置 -對(duì)膜元件進(jìn)行真空試驗(yàn),判定發(fā)生具體位置 -膜元件膜卷伸出,解剖分析原因 | -對(duì)破損的膜元件進(jìn)行更換 -檢查給水壓力,產(chǎn)品水壓力及膜元件在運(yùn)行的壓力降是否合適,并調(diào)整之。 | |||
系統(tǒng)運(yùn)行有水錘產(chǎn)生 | -檢查設(shè)備啟動(dòng)程序是否合理,找出產(chǎn)生水錘的原因 | -修改設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件和系統(tǒng)啟動(dòng)程序 | |||
-開始鹽透過率不變,甚至還會(huì)有所降低,在運(yùn)行一段時(shí)間后系統(tǒng)鹽透過率開始持續(xù)增加,并伴隨著進(jìn)水和濃水之間的壓差增大和系統(tǒng)產(chǎn)水量降低 | 生物污染 | -拆開膜組件查看膜元件進(jìn)水端污染癥狀 -分析反滲透系統(tǒng)濃水和產(chǎn)品水生物及細(xì)菌指標(biāo) | -首先用堿性清洗液進(jìn)行第1次清洗,然后再用被允許使用的殺菌清洗劑配制的清洗液清洗膜系統(tǒng) -改善系統(tǒng)予處理工藝 | ||
鹽透過率和產(chǎn)水流量增加,但進(jìn)水和濃水之間的壓力差正常 | 有機(jī)物污染 | -拆開膜組件(壓力容器),查看反滲透膜元件進(jìn)水端污染癥狀 -對(duì)原水及濃水進(jìn)行水質(zhì)分析 | -選擇堿性清洗液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清洗 -改善系統(tǒng)予處理工藝 | ||
鹽透過率和產(chǎn)品水流量增加,進(jìn)水和濃水之間的壓力降低或正常 | 反滲透膜被給水中的氧化性物質(zhì)氧化而引起膜性能的退化 | 多發(fā)生在反滲透裝置的第1段上 -重點(diǎn)對(duì)第1段反滲透膜組件進(jìn)行水質(zhì)水量監(jiān)測(cè),并對(duì)測(cè)試值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,與試機(jī)報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 | -對(duì)于情況較為嚴(yán)重者,必須有所選擇地對(duì)已退化的膜元件進(jìn)行更換 -改善予處理工藝,--增設(shè)氧化還原電位的監(jiān)測(cè)(ORP) | ||
注意事項(xiàng):為最大限度地減少反滲透設(shè)備在運(yùn)行過程中的故障,有效地延長(zhǎng)反滲透膜元件的使用壽命,使反滲透系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)設(shè)計(jì)及使用單位特提出以下的幾點(diǎn)建議:
▉對(duì)反滲透設(shè)備(系統(tǒng))的設(shè)計(jì),最好在取得設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)最可靠的原水水質(zhì)全面分析之后進(jìn)行,尤其對(duì)于大型反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須這樣做,甚至進(jìn)行幾次平行取樣。
▉反滲透系統(tǒng)必須有完善的預(yù)處理。在設(shè)計(jì)時(shí),一定要保證反滲透設(shè)備在各個(gè)使用期間均能在反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的進(jìn)水SDI值條件下運(yùn)行。一旦運(yùn)行條件和水源有變動(dòng),應(yīng)根據(jù)變動(dòng)后的具體情況,認(rèn)真考慮現(xiàn)場(chǎng)情況變動(dòng)后原設(shè)計(jì)系統(tǒng)的適應(yīng)性,并決定是否修繕原有系統(tǒng)和原有工藝。
▉在進(jìn)行反滲透膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),不要超過反滲透膜制造商建議采用最高滲透液通量-即在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡可能選擇比較保守的水通量(一般建議按設(shè)計(jì)導(dǎo)則,結(jié)合原水特征并乘以0.85~0.90的系數(shù)選取確定膜元件在應(yīng)用時(shí)的滲透液通量),并且通過合理的膜組件(壓力容器)配置,使反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各膜元件出力較為均勻。
▉ 在進(jìn)行反滲透膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)原水條件正確選擇膜元件。
▉在進(jìn)行反滲透膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)可靠的原水水質(zhì)情況和計(jì)算機(jī)程序模擬結(jié)果,確定最適宜的系統(tǒng)水回收率。設(shè)計(jì)確定的系統(tǒng)水回收率運(yùn)行值應(yīng)留有余量,并應(yīng)考慮到用戶在運(yùn)行管理時(shí)操作偏差。
▉在進(jìn)行反滲透膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),盡可能保證膜系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)有足夠的橫向流速和足夠的濃水流量,避免濃差極化現(xiàn)象的發(fā)生。
▉在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),在選擇反滲透高壓泵及在進(jìn)行相關(guān)啟動(dòng)程序確定時(shí),盡可能保證系統(tǒng)在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)能對(duì)膜組件給水最大流量進(jìn)行必要的限制,保護(hù)膜元件的正常使用。
▉在膜系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),設(shè)備管理人員在管理設(shè)備時(shí),應(yīng)經(jīng)常對(duì)運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決現(xiàn)已存在的問題。
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