反渗透使用及操作说明.doc

反渗透系统培训手册及操作规程反 渗 透 系 统说明书江苏净宇水处理设备有限公司二0一五年四月目 录第一章 名詞定义2第二章 反渗透原理41、基本概况42、渗透和反渗透43、反渗透膜的脱盐原理54、反渗透的特点和应用65、反渗透装置66、反渗透膜的性能7第三章 反渗透水处理系统的组成8一、工艺流程8二、系统组成的说明8第四章 反渗透有关参数计算公式16第五章 主要设备的维护和检修17第六章 反渗透水处理系统的操作22第一章 名詞定义1、悬浮物：凡颗粒粒径在10-6以上的杂质称为悬浮物。天然水泥沙、粘土是主要成份，其次，还有动植物及其遗骸、微生物和有机物等。2、胶体：凡颗粒粒径在10-620-4范围内的杂质称为胶体，胶体颗粒是许多分子或离子的集合体，这种细小颗粒具有较大的比表面积 ，从而使它具有特殊的吸附能力，而被吸附的物质往往是水中的离子，因此，胶体微粒就带有一定的电荷。同种胶体带有相同的电荷，从而使它们之间产生了电斥力，这就使胶体微粒在水中不易聚沉。此外，带电的胶体微粒还会吸引极性水分子使其周围形成一层水化层，进一步阻止胶体微粒相互接触，使胶体在水中维持分散运动的稳定状态。天然水中的胶体主要为硅酸及铁、 铝化合物，一些高分子化合物，如腐殖质等，也有一些在此粒径范围内的细菌、病毒等。天然水中的胶体一般均带负电荷。悬浮物和胶体是使天然水产生浑浊的主要原因。3、溶解物：溶解物的粒径在10-6以下，它是以分子或离子状态存在的。又可分为盐类、气体和有机物三类。 4、悬浮固体：它是水中那些不溶于水的细微悬浮物质烘干后的重量。水的总固体与溶解固体之差也等于悬浮固体。5、淤积密度指数值(Silt density index. SDI)或污染指数值(Fouling indes.FI)：FI或SDI是用“膜滤法”测定水中极细小微粒的方法，它是反渗透法处理水时，对进水水质要求的一项重要的水质控制指标。6、离子：带电荷的原子、原子团和分子。7、阴离子：带负电荷的离子。如CO32-、SO42-、HCO3-、NO3-等。8、阳离子：带正电荷的离子。如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Na+、K+等。9、电导率：靠测量离解离子导电能力来测量盐水浓度的方法，称之为电导率，通常用s/cm来表示。10、碱度：碱度是指水中含有能与强酸起中和反应的物质的含量，即是能与氢离子相化合的物质的含量。主要有重碳酸盐碱度(HCO3-)、碳酸盐碱度(CO32-)和氢氧化物碱度(HO-)。11、硬度：水中的硬度是水中钙、镁、铁、锰、锶等 离子的总量之和。主要是钙和镁的总和。12、浓水（排放液）：残留于反渗透元件的螺旋槽内的进水的浓缩部分，一般被排放掉。13、进水：在高压力下，用泵将供水打入反渗透组件称为进水。14、进水电导率：测量供给反渗透系统的水的电导率。15、进水流量：流入反渗透系统的水流的计量方法。16、进水PH值：测量进水中氢离子浓度的方法。17、渗透：渗透是溶剂(如纯水)通过一张半透性的分离两种溶液的膜，从稀的盐溶液中进入更浓的盐溶液中。18、渗透平衡：由于膜两边的溶质的浓度平衡，此时，水不发生进一步迁移 ，就达到了渗透平衡。19、渗透压：渗透压头就是由水通过分隔两种不同浓度的溶液的膜的迁移而导致的静压头。20、回收率：进水变成产品水而被回收的比例。回收率=（产品水流量）/（进水流量）100%21、产品水（淡水）：进水通过膜壁而渗透过的部分，其存入产品水集水管。22、渗透：压力在浓溶液侧超过渗透压的应用，这样引起较浓溶液中的溶剂通过膜，流向较稀的溶液，称为反渗透。23、淡水含盐量：通过膜而存在于淡水中的盐分的含量。24、盐浓缩率：被膜阻挡的溶解固体的比例。25、系统压力：为实现希望的产品水的数量和质量而加的压力。26、总溶解固体：存在于反渗透水中的总的溶解的无机物和有机物（TDS）。27、除盐水：通过反渗透工艺系统处理，去除悬浮物和无机的阳、阴离子等水中杂质后，所得到的成品水的统称。28、絮凝：完成凝聚的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，以形成较大絮状颗粒的过程。第二章 反渗透原理1、基本概况反渗透（Reverse Osmosis；RO）是60年代发展起来的一项膜分离技术。此技术发展迅速，现己广泛用于水的淡化除盐，制取高纯水和纯净的饮用水等多方面。反渗透膜的孔径大都101010m（10埃），它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物。2、渗透和反渗透如果将淡水和盐水用一种能透过水而不能透过溶质的半透膜至盐水一侧，这种现象称为渗透。当渗透进行到盐水一侧的液面达到某一高度而产生压头H，从而抑制了淡水进一步向盐水一侧渗透，渗透的自然趋势被压头H所抵消而达到平衡，这一平衡压力称为渗透压。在这种情况下，如果在盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水分就会从盐水一侧透过半透膜渗透至淡水一侧（盐水一侧浓度就增大，即浓缩）。这一现象就称为反渗透。渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度。例如，在25时：1000mg/L Nacl水溶液的渗透压为77kpa（0.77kg/cm2）；1000mg/L NaHCO3 水溶液的渗透压为91kpa（0.91kg/cm2）；1000mg/L NaSO4 水溶液的渗透压为42kpa（0.42kg/cm2）等等。3、反渗透膜的脱盐原理3.1反渗透膜的脱盐原理主要是“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”。3.2当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。半透膜对各种含盐的水溶液脱除离子的性能。该机理阐明：在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，在膜的表面选择吸附了一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价愈高的离子被排斥的愈远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜孔流出纯水，因而达到除盐的目的。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液泄漏过膜，其中一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更次之。至于对于有机物的去除，纯属筛分机理。反渗透膜能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌（300010-10m）；也能滤除各种病毒，如流感病毒（80010-10m）；脑膜炎病毒（20010-10m）；还能滤除热原（1050010-10m）。4、反渗透的特点和应用反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量高及能量消耗少等优点。它是在没有相变的情况下，依靠大于渗透压的压力推动，通过膜的毛细管作用流出淡化了的水，而且它还具有膜的筛分作用，能除去极小的细菌、病毒和热原。因此，自从反渗透技术开发以来发展迅速，不仅用于海水或苦咸水的淡化，也作为锅炉补给水的预脱盐和制取超纯水、离子交换前的预除盐。5、反渗透装置反渗透膜的品种有许多种。主要有醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜和复合膜。反渗透器主要有四种型式，即板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式。在本培训教材中主要针对本工程所使用的来介绍螺旋卷式的复合膜的反渗透器。螺旋卷式反渗透器的膜元件的结构，是用两层反渗透膜中间夹入一层产水（即淡水）导网组成。这个导网为多孔支撑材料，这种材料既支撑着膜承受的工作压力，又为产品水提供了流动通路，再用胶密封膜的三面边缘使进水原液与透过膜的淡化水隔开，然后在膜的下面铺上一层进水原液隔网，再沿着有钻孔眼的集水中心管卷绕。这依次叠好的多层材料（膜/产水导网/膜/进水原液隔网），就形成一个卷式反渗透膜元件。进水原液隔网隔开每组膜的表面并在进水通过组件时，使进水呈湍流状。将卷式膜元件4只装入压力容器中，进水原液（生水）是通过进水隔网的空隙沿着膜表面流动，在此过程中，透过膜的淡化水再经过产品水导网螺旋形地流向中心管，然后将产出的淡水导出系统外。这就组成了螺旋卷式反渗透器。螺旋卷式反渗透器的优点：单位体积内的膜堆面积大，结构紧凑，占地面积小。缺点：比较容易堵塞。因此对进水原液的预处理要求较严格。本工程中，对生水进行过滤、加阻垢剂和精密过滤的目的，就是要保证膜元件的安全使用，保证原水不产生结垢现象和除去水中的悬浮物、胶体及有机物。6、反渗透膜的性能CPA3-8040反渗透元件6.1技术条件标准面积 产品水流量脱盐率（英尺2）加仑/天（米3/天） Cl（%）CPA3-8040 40 10500（40）996.2测试条件：a渗透的流量和脱盐率以下面的标准状况：2000ppm NaCL、225psi(1.6Mpa)、77F(25、PH8和回收率是15%。b个别元件的流量可以变化，但不能低于平均值的7%。c对个别元件的最小脱盐率为98.0%。运行范围： 膜的类型： 复合膜 最大操作压力： 600psi(4.1Mpa) 最大操作温度： 113F（45） 最大进水浊度： 1 NTU 耐游离氯： 0.1ppmPH范围：连续运行：211短期（30分钟）清洗：112最大供水流量：70加仑/分（265升/分）15.897m3/h 最大供水淤积密度指数值：SDI 5 单只元件回收率（产品水流量/进水流量）：0.15 尺寸（英寸）： A B C CPA3-8040 40.0 1.125 7.9第三章 反渗透水处理系统的组成一、工艺流程本反渗透水处理系统工程的工艺流程如下：机械过滤器原水活性炭过滤器RO高压泵器器保安过滤器器器RO装置二、系统组成的说明本系统最终处理水量为10t/h；1、预处理部分进入反渗透装置的水质是有一定的要求的，尤其是我们这次所使用的复合膜，对水质更有其特殊的要求：如进水污染指数4；进水杂质颗粒的直径不得大于5微米；进水中含氯值低于0.1mg/l等。预处理部分的任务就是要把水中的机械杂质、胶体物、微生物、有机物等部分处理掉，达到反渗透装置所允许的进水水质指标。预处理部分的设备主要有：多介质过滤器、活性炭过滤器。2、下面对各设备在该水站的作用加以叙述：2.1原水：原水是用泵来送原水，它将原水池的水加压送到过滤器，再送给高压泵给反渗透装置提供充足的进水，使上述各设备能够正常运行。2.2机械过滤器：机械过滤器能有效去除水中悬浮物。2.3 活性炭过滤器：活性炭过滤器内部装有活性炭滤料，能有效去除水中的氯离子等有机物。2.4保安过滤器：保安过滤器由不锈钢滤筒和滤芯等组成。保安过滤器（精密过滤器）设置在机械过滤器之后，以除去浊度1度以下的细小微粒，来满足反渗透装置的进水要求。本系统中采用5m的溶喷式滤芯，以保证反渗透装置的膜元件的安全运行。 保安过滤器在运行一段时间之后，由于对微细颗粒的截留，就要对过滤器进行清洗，是否清洗的判断，要看进、出水端的压力差，当进、出水端的压力差达0.070.10Mpa时，就需清洗。清洗时，以进水口进水，打开排污阀，对滤芯进行清洗。如清洗效果不明显，可拆开过滤器的上盖，抽出滤芯，用5%的柠檬酸溶液进行清洗后再装入滤筒使用。滤芯如污染严重，就要更换新的滤芯。2、反渗透装置部分 反渗透的工作原理在前面已做了介绍。 本水站的反渗透系统的设备主要有：高压泵、反渗透装置、反渗透清洗系统一套。2.1高压泵：高压泵的作用是将低压水流增压给反渗透膜提供良好的运行条件，提高给水压力，以克服进水的渗透压，达到渗出淡水的目的。2.2反渗透装置反渗透装置的结构，主要是由机架、反渗透膜组件（压力容器）、淡水、浓水管路、清洗管路及测量仪表等组成。a机架：主要是起支撑作用。它将反渗透膜组件、管路、阀门、仪表等部件组合连接成一体。b反渗透膜组件：是将若干个膜元件装于一根压力容器内。压力容器是由玻璃钢制成。在本水站的反渗透装置中的一根压力容器内装有4支840的膜元件，装置共有压力容器3根，分为二段排列。第一段为2支压力容器，第二段有1根压力容器，各组件通过串、并联排列，组成了整机系统。c管路系统：各个组件连接是通过进水管路、淡水管路、浓水管路同组件的连接在一起。d仪表：在装置上的仪表主要有压力表等仪表。主要是对反渗透装置在运行过程中的压力等进行监测。2.3反渗透清洗系统清洗系统的主要设备有：清洗水箱、清洗水泵、保安过滤器及清洗管道、阀门等组成。主要是在反渗透膜装置运行一段时间之后，膜元件受到污染时，在清洗水箱中配制化学药品，通过清洗水泵将清洗液在膜组件循环，达到对膜元件清洗的目的。第四章 反渗透有关参数计算公式1、脱盐率（R）：脱盐率是反渗透重要指标，其计算公式如下： R=（Cf Cp）/ Cf）100 % 式中：Cf给水电导率（s/cm）Cp产品水电导率（s/cm）2、回收率（Y）：是指水的利用率，其计算公式如下：Y= （Qp /（Qp + Qm） 100 % 式中：Qm浓水流量（m3/h） Qp淡水流量（m3/h）3、污染指数（FI）：污染指数既是淤积密度指数（SDI）。它是一个综合指标。其计算公式如下：FI=（1 t0 / t15 ）100 / 15 式中：t0从开始至流满500ml水样所需要的时间；t1515分钟后再流满500ml水样所需要的时间。污染指数的测试方法：1、将污染指数测定仪的压力容器内充满待测的水，然后向压力容器充氮气，也可以将测试盒直接接到水处理管路上，用工艺管路中的运行压力来测试。2、将0.45微米孔径的微孔滤膜片放入测试盒，打开出水阀门调节压力调节阀，使压力表指示为0.21Mpa。3、记录以开始至流满500ml水所用的时间t0，然后继续放水，经过15分钟后，再用量筒接满500ml水，记录所需要的时间t15。通过上述计算公式计算出FI值。第五章 主要设备的维护和检修1、泵类的维护和检修本系统中泵类设备有IS泵、CR多级离心泵、ICB泵和计量泵，泵的维护和检修将是日常维护中的一项很重要的工作。下面对各种泵在安装、使用和维护方面做一下综合介绍。2、离心泵的安装和运转维护2.1泵的地基础必须牢固。检查泵的水平度和垫铁安装是否牢固。2.2所有的管道重量不得压在泵上，而吸水管路应短而直。2.3运转前应检查和调整泵轴和原动机轴的同轴度，其两联轴器外园上、下、左、右的径向偏差不得超过0.05mm；其轴向偏差圆周上、下、左、右均不超过0.05mm。2.5在启动前泵的轴承润滑采用20#机油，油面应控制在油标中心线上下2mm范围内，长期运行的泵要定期更换润滑油。2.6检查原动机转向是否正确。从原动机端看，泵为顺时针方向旋转。2.7水泵内无液体时，严防空转、干磨。2.8泵应在并闭出口阀状态下启动，以防电动机过载。在出口阀关闭状态下运转时间不应超过3分钟。2.9运转中轴承最高温度不得超过70。2.10运转时发现泵有异常现象应及时修理。2.11泵在长期停止使用，再开车时应将泵拆卸，清理后才能使用。3、离心泵的维护可能发生的原因故 障 现 象消 除 方 法泵内或吸入管内有空气重新灌泵，驱除空气吸上扬程过高或灌注高不够降低标高，减少吸入管阻力，增加进口压力吸入管内压力小于或接近汽化压力提高吸入压力吸入管路漏气检查并拧紧转速过高或过低按泵样本规定转向不对从原动机方向看泵是顺时针旋转装置扬程与泵扬程不符设法降低吐出系统阻力介质重度或粘度不符设计要求重新换算在流量极小处运转产生振动加大流量或安装旁通循环管泵轴与原动机轴线不一致或弯曲重新校正之转动部分与固定部分发生磨擦校正轴线，高温泵应均匀暖泵升温50/时轴承损坏更换之密封环磨损过多更换之轴套或埴料磨损过多或动静环磨损多更换之埴料选用或机械密封选用或安装不当按规定选用及安装转动部分不平衡引起振动检查关消除之轴承腔内油过多或太脏按油位计规定添油，更换油轴承或密封环磨损过多形成转子偏心更换之，并校正轴承泵内及管路内有杂物堵塞检查并清理密封液压力不当压力应比轴封前压力大0.05-0.1Mpa埴料压盖过松压紧少许埴料压盖过紧放松少许3、反渗透装置的维护管理3.1水质管理本反渗透处理系统虽然是自动控制操作，自动控制运行时，比较简单。但在反渗透装置运行的维护管理方面最重要的水质管理。做为水站操作人员，经常性地作日常水质管理记录，对于及时发现故障和采取措施是十分有利的。3.2与水质管理相同，在设备运行期间必须编制流量、压力、水质等记录，坚持搞运行日报表。这些记录对于积累数据，分析事故的原因及采取相应的措施同样是十分必要的。3.3不良情况的原因和对策3.3.1反渗透装置产水量下降的原因和对策，见表2。3.3.2反渗透装置产水质量下降的原因和对策，见表3。表2 反渗透装置产水量下降原因和对策序号原 因对 策1膜组件数量的减少按照设计的膜组件数量运行2低压力运转按照设计的基准压力运行3发生膜组件的压密当在大大超过基准压力的条件下运转就会发生膜组件的压密必须更换膜组件4运转温度的降低按照设计温度运行5在较高的回收率条件下运转当在75%以上回收率条件下运转时，浓水的水量就减少，这样膜组件内水的浓缩倍率就上升，结果造成给水水质严重下降。由于这种给水的渗透压上升，导致透过水量的减少。严重时，将在膜面上析出盐垢必须按设计回收率产水6金属氧化物和污浊物附着在膜面上每天进行低压冲洗7在运转中反渗透装置压差上升改进预处理装置的运行管理用药品清洗膜组件8油分的混入注意油绝对不能进入给水；更换膜组件表3 反渗透装置产水质量的下降原因和对策序号原 因对 策1原水的TDS增加按照原水水质复核2低压力运转按照设计基准压力运行3膜组件的破损更换膜元件4膜组件“盐水密封”的短路造成膜面上浓度扩散，使水质恶化，更换膜组件5“O”形环漏泄（在内接头内）更换“O”形环6回收率升高由于膜组件内给水浓度上升，使产水水质恶化。回收率应保持在设计规定值以下7膜组件安装时插入方向相反产生和“盐水密封”的短路相同的后果8给水中余氯的浓度过高膜被氧化甚至破坏，应按照各类膜允许的余氯指标严格控制9溶剂的混入苯、甲苯等物质会溶解膜，因此必须注意不能混入第六章 反渗透水处理系统的操作1.活性炭过滤器设备工作原理过滤器的核心技术在于采用了滤料过滤：通过石英砂，活性炭的吸附及过滤作用，滤除水中杂质。装置实现了过滤、反洗的工艺过程。过滤设备的操作：反洗：打开反洗排水阀 打开反洗进水阀 其它阀门半闭（特别注意的是：反洗时间需为10分钟，反洗操作完成后进入正洗操作。）正洗：打开正洗排放阀 关闭进水阀 其它阀门关闭运行：打开出水阀 打开进水阀 其它阀门关闭1.4反渗透的运行操作1.4.1运行原则：a.对于反渗透，运行人员须按规定谨慎操作。b.认真及时的化验反渗透的进水，绝对不让不合格的水进入。c.运行中发现异常，应及时联系处理。1.4.2启动前的准备工作：a.进水水质符合要求，各阀门、仪表、泵类良好备用。1.4.3对5m保安过滤器的检查a.设备是否完好；b.各阀门开关是否灵活；c.滤芯应不应更换，观察保安过滤器进、出口压力表之差的大小来判断；1.4.4对高压泵的检查a.高压泵开启前进行盘车并检查润滑情况；b.核对高、低压力开关联锁报警是否正确；1.4.5对反渗透装置的检查a.设备是否完好；b.压力表能正常使用；1.4.6启动操作：（阀门符号见反渗透装置操作图）a.反渗透装置启动前，过滤器正常运行。b.检查RO排水门在开启状态。c.检查高压泵出口慢开门在打开状态。d.检查RO产品水出口门在开启状态，浓水排水门保持一定开度。e.保安过滤器放气、充水完毕。f.关闭保安过滤器排气门。g.打开反渗透装置的浓水排放阀门，打开淡水排放阀门和高压泵进水阀门，让前级来水进入反渗透装置，将反渗透组件中的空气排出，浓水排放阀门出水。h.检查系统中有无泄漏，启动高压水泵，泵运转正常后，同时关小浓水排放阀门，观察反渗透膜组件进水（一段进）压力表，使其压力逐渐升高，当压力升至1.0Mpa时，保压运行1015分钟左右。i.注意：在反渗透装置升压时，观察一段进、二段进及末端三个压力表之间的压力差，每段间压差不应大于0.25Mpa，观察淡水和浓水流量计的流量，淡水 ：浓水=3 ：1。j.继续调整膜进水口的慢开阀门和浓水排放阀门，使反渗透膜组件进水压力达到规定值 （1.2Mpa,调试时确定）；根据淡水产水量而定，直至满足设计的淡水流量8m3/H和75%的回收率。1.4.7停运操作首先缓慢关闭慢开门，打开浓水排放阀门，逐渐降低运行压力，待压力降至0.5Mpa时，停止高压泵的运行。关闭高压泵前的进水门。注意事项：高压泵入口压力正常运行时要不小于0.2Mpa，最低不小于0.1Mpa。1.4.8反渗透装置的冲洗a.反渗透装置停机后，冲洗反渗透膜，以置换膜组件内的浓水。b.关闭5保安过滤器入口阀门，打开淡水排放阀门、浓水排放阀门、一段、二段清洗阀门，启动自用水泵，冲洗膜元件10分钟后，停自用水泵，关闭阀门，反渗透装置停机备用。1.4.9反渗透装置的停用保护 反渗透装置停运少于三天时，不用保护液保护，每天进行一次冲洗工作就可以。反渗透装置长期停运的保护反渗透装置在正常情况下运行48小时以上时，可采用本方法；a.反渗透装置停止运行后，使用0.5-1.0%的亚硫酸氢钠溶液冲洗膜组件，连续冲洗直至排放水中含有1%的亚硫酸氢钠为止。冲洗时按照规定的冲洗流量、时间可在30分钟左右。b.系统中充满了冲洗溶液后，关闭所有的进、出水阀门。c.在反渗透装置长期停运时，冬季每30天重复a、b操作一次，夏季每15天重复a、b操作一次。c注意事项配制溶液的水必须不含有微量的Cl2，或者类似的氧化剂。对于苦咸水系统应使用反渗透水或者是处理过的反渗透系统的给水。可以使用反渗透的清洗系统对装置进行冲洗。系统重新启动时，必须至少将产品水排入1小时，以便冲走微量的保护液。重新启动时，可能发生临时性的水通量的损失，但这种情况不会持续两天以上。1.4.10反渗透装置的化学药剂