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(14)当反渗透装置的手动停止运行时,首先关闭电动开门,然后停止高压泵运行。
1.3手动启动操作
反渗透装置的“手动启动”实际是计算机上的软手操手动启动或通过现场的ET200站通讯接口利用手操器进行启动。
启动步骤与上述“初步启动”步骤相同。
如果是非长期停运或未经停运保护,操作步骤可作相应的调整。
1.4反渗透装置自动启动和停止
反渗透装置的自动启动是通过PLC中心控制计算机来实现的。
在启动的准备工作全部完成并初次全部完成启动成功后,预处理系统已在运行供水,反渗透装置可以进行自动启动的操作。
(1)将反渗透装置的操作方式选择开关“手动---停止---自动”置于“自动”位置。
(2)将各种仪表投入运行,打开加药计量泵的出入口门。
(3)检查联锁、报警、分析仪表应正常。
(4)按下“反渗透启动按钮”,此时PLC程序自动启动计量泵、高压泵、启动电动开门,系统进入脱盐制水运行阶段。
(5)需要停止反渗透装置运行时,按下“反渗透停止按钮”,PLC自动关闭电动慢开门,停止高压泵和计量泵运行。
(6)每次反渗透装置停止运行后,都要进行低压冲洗。
1.5运行方式的调整
(1)反渗透装置正常的运行方式是保持流量、稳定水质、取得设计的回收率。
如果由于水温的变化或膜的污染结构引起流量下降,可调整给水压力以改善产水量。
但不能允许过多的污染和结垢,即不可超过设计压力(或原、初始压力)的10%。
(2)如给水水质的变化,当给水TDS增加过大时,为避免膜表面的浓差极化,应该降低回收率,以免造成膜的污染和结垢。
(3)通常反渗透的设计水量往往是生产需要的最高量。
当正常运行不需要最高流量时,为避免频繁开停设备而降低膜的寿命,除设计上应该设置产品水储存水池以平衡水流量外,还采取了如下措施:
1)低给水压力(为节约电力,设计上采用变频电机)运行。
在降低产水量的方式下运行,利用事先编制好的PLC控制程序在计算机上进行系统分析,检查各元件是否有回收率超过规定的情况。
在低产品水流量的条件下运行,还可能引起产品水的脱盐率降低。
低流量下运行还要对各个膜元件的给水/浓水的流量进行系统分析,以避免β值超过规定,引起浓差极化。
2)取产品水循环的方法,使一定量的产品水回到给水,这样可维持膜给水压力的恒定,又可使膜表面的给水/浓水流速提高,对膜有清洗作用,而且可改变产品水的水质。
(4)工程的运行通常以给水压力最高1.32MPa(191psi)、回收率和产品水TDS为主要控制因素。
(5)当给水温度降低时,可借提高给水压力来补偿,但不能超过极限值,如果温度进一步下降,则只能降低产品水流量。
当温度高时,则可能引起脱盐率下降。
1)温度高时产水量高,脱盐率下降,可借降低给水压力来调节产水量,但要注意又不能使产品水TDS高于设计的规定值。
2)停用部分压力容器或减少部分膜元件(以减少膜面积,需要经过系统分析来确定,此时给水压力和产品水质均可保持不变)。
而且要注意取出的膜元件的妥善保护。
(6)当原水盐分增加时,可采取增高给水压力;
当来水盐分降低时,可降低给水压力或提高系统的回收率,或增大产水量。
1.6反渗透运行维护要点
(1)反渗透系统(聚酰胺膜)给水温度应当小于45℃。
(2)卷式膜给水的SDI(30psi)应当小于4.0,必须小于5。
(3)给水中不应含有胶体硫。
(4)海水膜元件的给水压力不应超过6.9MPa,苦咸水的膜给水压力不应超过4.2MPa,普通水膜元件的给水压力不应超过2.1MPa。
(5)运行时渗透产品水的静压力不应超过给水/浓水压力0.3bar。
如果在系统设计上装有产品水出口门(在膜化学清洗时关断用),为防止运行人员疏忽,忘记打开产品水出口门,可在产品水管上装设爆破膜,以保证膜的安全(出产品水静压不超过3m)。
为了防止膜袋黏结线开裂,并不采取设置逆止阀的方法,黏结线开裂并非由于大流量,而是膜两侧的压力差,逆止阀常常不能瞬间关闭,也不能保证绝对严密,因而不是可靠的办法。
(6)膜元件在运行时(特别是启动时)对给水的冲击压力必须设法消除。
为了防止水锤的发生,在给水泵的出口上可装行程为25s的电动慢开门,与手动调节阀配合使用(压力上升速度应小于0.69Pa/s)。
(7)所使用的水质阻诟剂应该是膜厂家许可的。
(8)当连续运行时PH值不应小于2.0,也不应大于11.0。
如果需要调节PH值,可用硫酸或膜厂家许可使用的同等当量的酸。
(9)回收率应当受盐的浓度的限制,不能超过膜导则的限度。
(10)为控制膜的结垢,应控制水中的化学成分(如Ca、Ba或Sr)或采取加阻诟剂的措施。
(11)运行中控制SiO2的含量,以防止膜被胶体硅或沉积硅的污染。
(12)浓水中可溶硅不应超过150mg/L(25℃)。
(13)应避免膜被表面活性剂、溶剂、可溶油、脂类等高分子的聚合物污染。
(14)给水中不应含有臭氧、高锰酸盐或其它强氧化剂。
(15)给水为地表水源时,要采取消除细菌的预处理措施。
(16)对比初始运行产品水量,经过标准化后,下降10%~15%时,要进行膜的清洗。
(17)当化学清洗膜或停运时,PH值不应小于1,也不可大于12。
(18)当膜被清洗时,不能用阳离子性或非离子型的表面活性剂、以及未经膜生产厂家同意的化学药剂。
(19)给水流量不应超过膜元件导则规定的流量,以防止膜卷因流量过大而窜出(给水泵的设计流量不应大于导则的规定)。
单个膜元件的压降不能大于1.4bar,6个膜的压力容器的压降不能大于4.2bar。
(20)膜厂家的湿膜产品要防止干燥,在所有时间内都应保持湿的状态下。
(21)更换或新装的新膜,投入运行开始时的渗透水量至少需要1-2小时拍掉,至冲洗干净甚至4h.
(22)为防止微生物在长时间停用时生长,膜元件应该浸在保护溶液中,储存溶液中应有含有18%(质量百分数)的甘油和1%的亚硫酸钠(食品级),该溶液也能作为防冻保护作用。
在低于10周的短期保护时,1%的亚硫酸钠足以抑制细菌的生长。
(23)如果膜元件浸在甲醛溶液中杀菌,在此之前膜必须是使用过一段时间的,即至少是用6h,否则使用膜的水通量降低。
(24)用氯(HOCI)泡膜将造成损坏,应禁止。
(25)在不同的温度条件下运行,膜的性能将受到影响,温度对膜的产水量影响可参照温度校正系数(TCF)表进行校正。
(26)系统停运时应进行系统的冲洗,冲洗方式有;
采用渗透水冲洗系统;
采用不开高压泵的低压水泵冲洗(CIP冲洗);
采用产品水泵接至反渗透冲洗入口进行冲洗。
(27)运行中发现反渗透系统给水不合格时,要在进入UF超滤之前排掉。
1.7运行记录
(1)启动记录
反渗透装置的特性必须从运行开始就记录下来。
记录应包括启动时和实际初始运行时的预处理和反渗透的运行数据记录。
(2)运行数据
运行数据可以说明系统的性能,在整个反渗透运行期间都要进行日常收集,这些数据与定期的分析一起为评价装置的性能提供资料。
具体内容包括:
1)流量(各段产品水和浓水流量);
2)压力(各段给水、浓水、产品水、UF过滤器出口及入口);
3)温度(给水);
4)余氯(原水、给水);
5)氧化还原电位(给水);
6)PH值(给水、产品水、浓水);
7)电导率/TDS(给水、产品水,每一段给水、产品水、浓水);
8)SDI及浊度(给水、UF过滤器前,浓水);
9)给水加酸前后的LSI和最后一段浓水的LSI(浓水TDS<
10000mg/L),S&
DSI(TDS>
10000mg/L)。
10)每天记录一次:
①CI2耗量;
②凝聚剂耗量;
③酸耗量;
④阻诟剂耗量;
⑤亚硫酸氢钠耗量。
(3)所有仪表和表记的校准
必须按照制造商的建议按规定的周期进行(至少三个月校准一次)。
(4)维修日志
维修纪录是对反渗透装置和机械设备进行问题分析的必备资料。
如机械故障时零件的更换、反渗透压力容器/膜元件的更换维修、清洗(清洗剂和清洗情况)、仪表和表计的校准等。
1.8异常情况及现场处理
(1)发生异常情况时,值班人员应保持镇静,必须在确保各种仪表指示无误、分析数据可靠的基础上,分析故障的原因及时进行处理。
(2)如泵发生缺陷时,在允许的情况下应先启动备用泵,其后停运故障泵,进行检查、修理。
(3)故障排除后,值班人员应将发生的一切现象、过程、时间、故障原因及处理情况记录下来。
1.9反渗透系统连锁与报警
(1)高压泵入口压力低,开关的连锁与报警。
当高压泵入口给水压力低于0.05MPa时,高压泵自动停运,同时连锁关闭电动慢开门。
(2)泵出口给水压力仍高于给水泵的最高压力,高压泵自动停止运行,同时联锁关闭电动慢开门。
(3)高压泵与电动慢开门的连锁与报警。
高压泵自动起动时,电动慢开门与高压泵连锁开启,如果在规定时间内慢开门未开到位,则报警。
当高压泵自动停运时,电动慢开门与高压泵联锁关闭,如果在规定时间内慢开门未关到位,则报警。
(4)高压泵与计量泵的连锁。
在一般的反渗透系统中,包括两套单元制运行的反渗透装置及一套共同的加药系统。
加药系统由阻诟剂加药单元、亚硫酸钠加药单元、酸加药单元组成。
当有任何一套反渗透装置自动启动时,加药系统由阻垢剂加药单元、亚硫酸钠加药单元、酸加药单元组成。
当有任何一套反渗透系统装置自启动时,加药系统中各种加药计量泵联锁启动;
当两套反渗透装置全部停止运行时,各加药计量泵联锁停止。
(5)给水流量计与计量泵联锁。
给水流量计发出的信号控制各种计量泵进行比例加药,各计量泵的加药量随给水流量的变化而变化。
(6)给水温度高低报警。
装置给水温度高于或低于设定值时报警。
(7)给水PH值高、低报警。
给水PH值高于或低于设定值时报警。
(8)给水氧化还原电位值高于规定值报警。
(9)产品水电导率高于规定值报警。
、
(10)水池、储罐液位报警。
当加药储罐液位低时报警。
(11)高压泵断电跳闸报警。
当高压泵电动机故障时,自动跳闸报警。
(12)电动慢开门故障报警。
根据时间判断,当电动慢开门打开但不到位时,或当电动慢开门关闭但未到位时报警。
1.10反渗透装置一般故障及分析
(1)反渗透装置的故障及处理
反渗透装置的故障处理及处理见表1.10-1
故障处理一览表
产品水量
盐透过率
膜外状(厚度)
直接原因
间接原因
处理方法
→
氧化损伤
CI2、O3、KMnO4
更换元件、改善预处理
膜渗漏
产品水备压、磨损
更换元件,改善预处理
↑
O型圈泄露
不正确安装
更换O形圈
产品水管泄露
元件安装时损坏
更换元件
产生水垢
防垢控制不当
清洗、改善控制
↓
产生胶体污染
预处理不当
清洗、改善预处理
生物污染
改善预处理
有机物污染
原水污染
油、阳离子聚电解质
压紧现象
水锤运行压力高
更换膜元件或增加膜元件
注:
↑增加,↓减少,→不变,主要症状。
(2)膜元件可能发生脱盐率下降的原因分析
1)膜受氧化。
膜受到给水中CI2、Br2、O3或其它氧化剂的氧化损害,会出现高的盐的透过率,并且产品渗透水流量升高,通常前端的膜元件易受影响。
在中性及碱性溶液(PH值较高)中对膜的伤害会增大。
在膜的清洗时,应严格控制PH值或温度。
使用氧化剂杀菌时,对膜的损害是在整个膜上,较为平均。
对受氧化伤害的膜,取解剖的膜元件的一小片用亚甲基兰溶液进行板框试验,会发现膜的背面会呈现黑色,而未受伤害的膜背面仍然为白色。
采取真空法试验,不能测出氧化性膜伤害。
2)机械伤害。
膜元件或连接件的机械损坏会造成给水或浓水渗入产品中,特别是在高压下运行时,脱盐率下降,产品水流量升高。
机械伤害可经真空试验测出。
(3)产品水流量的上升脱盐率下降的原因分析
1)O形圈的泄露。
O形圈的泄露可用探测技术珍出。
O形圈和适配器密封圈是否装配得当,是否受化学品或机械磨损,起停时水锤冲击可能造成膜元件的移动,有时未装O形圈或装配不适当(如O形圈不在应处于的位置)。
2)膜卷窜动。
膜卷窜动可能造成膜机械损坏。
轻者并不一定损坏膜,但严重时,黏结线和膜可能发生破裂。
8in的膜元件因进水面积大而受力大,仅靠支撑圈支撑元件之外径,影响较大。
而较小直径的膜元件以其产品水管支撑,影响较小。
窜动现象可用探测管来判断泄露。
3)膜表面磨损。
由于最前端的膜元件最易受进水中的某些晶体或具尖锐外缘的金属悬浮颗粒的磨损,此种伤害可用显微镜方式检查膜的表面。
当发生此种伤害时,更换膜元件,并改善预处理。
管路中的颗粒必须与供水前冲出。
4)产品水备压过高。
任何时候,产品水必须不超过给水/浓水压力30KaP,否则可造成膜破裂。
此种伤害可能用探测管方法判别,再以泄露试验和直观目测确认。
将受备压损坏的膜元件的口袋打开时,通常会看到进水侧黏结线、靠近外侧黏结线、外层黏结线及浓水侧黏结线之间的边缘可能破裂。
5)靠近中心产品水管的膜叠层破裂。
与中心产品水管平行的叠层,因有折叠,会造成膜的破裂,可通过真空试验发现,破裂的原因如下:
⏹开始进水时,水压急剧变化。
例如,系统中的空气压力和水的压力增加太快,以致形成冲击。
⏹由水垢或污染物发生的且应力或摩擦。
⏹产品水备压高。
⏹中心膜叠层破裂常在一年以上的不当操作后出现,且通常发生在开/停机次数过高的设备上。
(4)产品水流量下降的原因分析
1)胶体污染。
主要发生在反渗透的第一段,可通过产品水的流量判别,并每日检验SDI。
要注意检查SDI过滤膜上及UF膜上的沉淀物,依其性质判断清洗是否正常。
2)金属氧化物的污染。
主要发生在第一段,检查给水中铁、铝含量,检查给水系统管路材质及防蚀情况,检查SDI过滤膜上是否有沉积物,并经分析采取清洗措施。
3)水垢。
发生在最后一段的最后一根膜元件上,逐渐向前推移减弱。
分析浓水中的Ca2+、Sr2+、SO42-、F-、SiO2、PH值、LSI浓水饱和指数,计算盐类结构倾向。
一般水垢的产生较缓慢。
水垢的晶状沉积物、可用显微镜观察或进行化学分析,X光分析鉴定。
去除水垢则用酸或碱性EDTA溶液清洗。
可以通过调整预处理方式、调整PH值、加阻垢剂或降低回收率来防止结垢。
4)微生物的污染。
微生物污染系形成微生物黏膜,常发生在膜系统的前端。
此时的征兆是:
●产品水流量:
在给水压力及回收率维持一定时有下降趋势。
●给水流量:
当微生物黏膜已进一步变成大片生物块时,使之下降。
●给水压力:
为了维持一定的回收率。
必须使给水压力升高。
长期增高给水压力会增加清洗污染物的困难程度。
●压差:
当产生大片细菌粘泥时压差显著上升。
●脱盐率:
刚开始发生微生物污染时,脱盐率正常甚至升高,当大量黏泥产生时则下降。
当怀疑有微生物污染时,应对微生物进行控制,采取系统的细菌检验。
并相应地改善预处理,有效地清洗膜元件,包括对预处理整个系统进行杀菌,氯杀菌可用在UF膜以前预处理,RO膜的杀菌可用甲醛。
不彻底的清洗与消毒会导致很快地再次被污染。
5)停用的保护液保存过久、温度过高或被氧化。
采取碱液清洗一般可恢复产品水量。
6)干膜未完全湿润。
由于聚砜层的细孔尚未湿润,会造成产品水流量太低,应按再湿润方法湿润1~100h。
(5)产品水流量下降、脱盐率同时升高的原因及处理
1)膜压紧(Compaction)通常会引起产品水流量下降。
复合膜较少发生膜压紧现象,但在下列情况下仍有可能出现:
a.给水压力高;
b.给水温度过低;
c.启动高压泵或有空气存在时,给水系统造成水锤。
当出现膜压紧、检测膜厚度时,可以看到膜体嵌入渗透通道间隔中的隔网上,此时产品水流不仅受聚酰胺或聚砜层的制约,还因渗透液通道间隔的截面减少而造成流量减少。
凡发生膜压紧的元件,需更换或在压力容器的尾端加入新元件。
2)有机污染。
给水中的有机物吸附在膜表面上,造成水的通量下降,特别易于出现在第一段。
此吸附层常常好像一层阻挡透过盐的屏障,有时也会堵住膜的小孔,因而减少的盐的通过。
水中高分子量且带有憎水或带有阳电荷基团会造成此结果,如油滴、或有时用于预处理的阳离子型电解质即属此类。
此时需检测水中的油滴和有机物TOC,检验SDI过滤膜以及UF膜是否有有机沉淀物,增加SDI和TOC测定的次数并据此改进预处理方式(天然水有机物通常是TOC为0.5~20mg/L,最好降至TOC<
3mg/L。
当给水当给水油超过0.1mg/L时,必须以活性碳吸附或采取混凝处理(本工程采取的混凝气浮预处理)。
当发生油垢而产品水量尚未减少至15%以上时,可用碱性清洗剂,如NaOH(PH=12)去除。
发生阳离子聚电解质污染时,可在酸性溶液中清洗,采用乙醇亦可去除吸附的有机物污染物。
(5)反渗透装置出现高压差的分析
水流经压力容器中各元件形成的阻力(压力损失)所产生的应力作用在每一个膜元件上,并由最末一个膜元件承受上游的元件所形成的总压降所产生的应力,因此最末的元件承受应力最大。
每一个压力容器的压降限定为4.1bar,每一个元件允许1.4bar。
超过此值时,即使在很短的时间内,膜元件也会受到机械性损害。
小于8in的模元件则常出现膜窜动的现象,甚至端盖也会从包覆层上拔脱。
8in的模元件会在玻璃纤维上最薄弱的地方破裂,该处就是末端连接于膜元件的轴向部位。
但玻璃纤维外包覆的损坏并不影响膜的正常性能,即使膜元件的膜和流通给水的隔网伸出破裂的包覆层,仍能维持良好的性能。
虽然玻璃纤维层的破裂只是一个外表上的问题,但也说明了压差过高最后可能导致水通量降低或盐透过率增大。
在流量正常的情况下,压差的上述通常是由于膜元件水流通道的隔网进入杂质、污染物质和水垢引起的,同时伴随着产品水流量下降。
当超过膜厂家建议的给水流量时,也会发生过大的压差;
当启动时给水压力提升过快,发生水锤压差会很大。
如膜上已有污染的垢物时,特别是有微生物污染时压差都将增大。
在系统中的空气被冲出之前进行启动,则对膜元件的水力冲击(水锤)也会发生。
当停机时,压力容器应破坏容器的真空状态。
即使反渗透系统处于一半真空时,而泵也许处在没有或很小的水背压下,水泵也会以很大的速度吸水,而造成泵的水锤现象,高压泵也会被空穴气蚀所损坏。
给水至浓水之间的压差表示的水力阻力与给水的流速、温度有关,应该注意保持产品水和浓水有一定的流速。
高压差的防止:
(1)水垢能造成末端膜元件的堵塞,应于化学清洗控制回收率。
(2)阻垢剂沉淀。
聚合有机阻垢剂与预处理混凝剂的高价铝离子或残余的阳电荷的聚合絮凝剂接触时会形成胶状沉淀,也能严重地阻塞前端膜元件。
此种垢物很难清洗,要连续地使用碱性EDTA或许有帮助。
(3)给水/浓水密封损坏可能部分给水、浓水绕过膜元件而减少了膜元件的流速。
局部膜元件回收率超过上限,膜元件易产生污垢、水垢。
当多元件的压力器中出现一个膜元件堵塞时,下游膜元件由于浓水水流速不足,易产生污垢。
密封的损坏是可能由于水锤造成密封圈反转,所以防止水锤是非常重要的。
2、膜元件的检测
反渗透装置如果在安装、运行和检修过程中未按有关规定进行,那么就有可能导致反渗透装置的泄漏。
对涡卷式反渗透装置来说,泄漏的产生可能是由于膜的表面损伤及黏缝开裂,同时也可能是由于产品水管连接处的密封圈泄漏。
对管式反渗透装置来说,泄露的产生则可能是由于可能是由于管端密封损坏或管子本身的损坏。
2.1取样选择
当一个装置运行性能降低的原因还不了解时,此时必须对该系统的一个或更多的元件进行单独分析,被分析的元件是那些在电导上带有突然增大的元件。
当一般性的装置损坏时,依据发生问题的位置,检查前端和后端的元件。
典型的前端问题是污染,典型的后端问题是结垢。
当计划清洗检测时,建议从被清洗元件的相近位置的元件取样,然后元件之一被用于去分析污染层并进行实验室结垢清洗试验,这也适用于其他的元件。
2.2泄漏检测
对较高盐透过率的元件,应当首先检查在给水/浓水和产品水之间是否有直接的短路沟通,泄露可能发生于膜表面被流过的较大颗粒物质刺穿或擦破的损坏或黏缝破裂,下面的方法可用于检查泄漏或确定膜元件的机械完成性。
(1)真空检测
通常作为一个筛选产品而并不是作为核实具体泄漏点的一种手段(仅仅是以是否能保持真空检测元件较明显的泄漏)。
步骤如下:
1)元件排放内部存水。
2)用合适的防泄漏密封帽密封产品水管端,在另一端连接一个真空表和一个带阀门真空来源管。
3)元件抽到绝对压力100~300mbar,关闭隔离阀检查真空表读数,注意真空变化的速率,当超过200mbar/min时,表明有泄漏。
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