大型反滲透裝置在設計及安裝過程中應注意的問題

 隨著反滲透技術的不斷發展與成熟,反滲透技術中的關鍵部件——反滲透膜的制造成本將不斷降低,特別是低壓膜和超低壓膜的出現與完善,以及工業化的大批量生產,使得反滲透才有可能愈來愈多地應用到大型工業生產當中。
　　
        在未來的工業生產中,反滲透技術取代傳統的純水制造工藝技術(包括蒸餾、電滲析、離子交換等)已成為趨勢。

1　設計中應注意的問題
　　
        在大型反滲透裝置(通常是指產水能力≥40m3/h)中,往往由于設計者對一些細節問題的忽視,導致考慮欠缺,使裝置缺陷在試車、運行過程中才暴露出來,有時甚至會對設備造成損壞,進而造成不必要的損失。筆者根據自己近年來的一些工程經驗與教訓,在這里提出來與同行一同探討,希望對大家有所幫助。

        1.1　預處理階段
　　
        大型反滲透裝置的預處理部分應根據不同水源、水質的具體情況,做不同的處理。通常的工藝流程如圖1所示。圖1　反滲透預處理工藝流程
 

        我們建議在大型反滲透裝置的預處理過程中,最好設立獨立的供水系統。這樣一來,即可以保證供水系統的穩定運行,又可減少RO裝置啟停時對全廠供水管網造成的瞬間沖擊。
　　
        當RO裝置受場地或其他客觀因素限制,不便設獨立的供水系統時,只可考慮從原水管網上直接供水。此時不能只考慮系統壓力過低的保護設施,而更應考慮系統超壓時的保護。因為在此類情形下,大多數用戶工廠的原水管網設計壓力都比較高,壓力波動較大。而在超出預處理設計壓力下操作,會使預處理的效果大大降低,并對后系統中的保安過濾器和反滲透膜造成傷害,甚至還會造成事故。在這種情況下,我們建議在供水系統中合理增設氣動壓力調節閥,這樣一來,預處理系統將不會受到瞬間超壓的沖擊而損壞。我們曾為一用戶設計安裝了一套大型鍋爐RO供水系統,由于初期未考慮到管網壓力超壓的問題,導致裝置試車運行時由于系統超壓而故障頻出。后來按上述方法在系統入口設置壓力調節閥,使超壓問題從根本上得到了解決。
　　
        為使機械過濾器更好地發揮作用,需加入絮凝劑。應根據原水水質分析報告,按絮凝劑供應商所提供的專業程序進行模擬計算,篩選出合適而經濟的絮凝劑及用量。絮凝劑的加入點應在機械過濾器的上游,且應遠離機械過濾器的入口處。
　　
        當原水水質中菌藻類有機物含量及余氯含量較低時,為減少一次投資可以考慮取消活性炭過濾器。但為了避免在保安過濾器及RO膜表面結垢,阻垢的加入必不可少;加酸的目的是為了調節水的pH值,以更加有利于阻垢劑的作用。阻垢劑的選擇應嚴格按照供應商提供的程序進行模擬計算和篩選。阻垢劑的加入點應在保安過濾器上游且越遠越好。SDI的取樣口應在保安過濾器的上游,并應按照要求對進入RO的水定期分析檢驗。這樣就可以延長保安過濾芯的更換周期。

        1.2　反滲透階段
　　
        隨著水資源的日益短缺,水的利用率愈來愈被重視。為了提高水的回收率,在大型反滲透裝置中,我們通常采用二段或三段反滲透對水進行回收,這樣做的結果可使水的回收率達到≥75%或≥85%。但在這種情況下,我們建議每段的純水出口管線最好獨立設置,如圖2所示。圖2　三段反滲透工藝流程
　　

        如果純水箱距離反滲透裝置較遠,或受現場等條件限制,各段純水出口必須并聯到一根總管時,則應按圖3所示位置增設止回閥。圖3　成品水并聯至純水箱時止回閥的設置
 

　　
        其目的是保證低壓段的RO膜在受到意外或瞬間開、停車及水錘等作用時,不致受到反壓沖擊而被擊穿,增加設備的安全系數,延長膜的使用壽命。我們在為一用戶所做的50 m3/h鍋爐給水工程中,由于純水箱位置較高,導致純水總管背壓較大,造成二段RO膜被擊穿的事故,后按圖3所示工藝流程對工藝管線進行修改,使此問題得到很好的解決。如果采用三段RO時,還應增設一臺在線電導率儀(如圖3所示),以便于操作人員隨時了解末段產出純水的質量,并據此判斷其對總的純水質量的影響。

        1.3　高壓泵選用應注意的問題
　　
        在整個反滲透系統中,高壓泵為關鍵設備,起著至關重要的作用。因此,高壓泵一定要選擇運行平穩、性能可靠的。通常我們建議選擇進口優質多級離心水泵。
　　
        在大型工業用反滲透裝置中,裝置的啟動和停車瞬間,往往會對整個系統(包括供電系統)造成大的沖擊,對外界管網(指直接從管網上取水時)也會造成大的波動影響。為了解決好這一問題,我們建議最好增設高壓泵變頻裝置。這樣做即可保證裝置開、停過程中的平緩過渡,更大的優點是能夠根據純水需求量隨時靈活調節裝置的生產能力,大大降低了裝置的開、停車頻率,使裝置能夠長期平穩地連續運行。從而延長了裝置的使用壽命。
　　
        倘若不具備設備變頻控制,則在高壓泵排出口設置電動慢啟動閥或設備軟啟動裝置是非常必要的。這樣也可降低裝置開、停車瞬間造成的沖擊。

        1.4　就地控制儀表盤
　　
        大型RO裝置中的就地盤上集中了各種一次、二次及電氣儀表。在做控制盤面設計時,除了應考慮將同類儀表放置在一起,便于操作工觀察操作外,更要考慮二次儀表的顯示單元應盡可能遠離交流接觸器、繼電器、變頻箱、軟啟動箱等電感較強的元器件,避免顯示儀表受電感磁場的干擾,從而確保顯示儀表所顯示讀數的真實性,這一點是非常必要的。

2　重視對操作人員的培訓工作
　　
        通常在新建小型RO裝置投入使用之前,均需要對操作人員進行簡單的理論培訓和實際操作培訓。但在大型RO裝置交付使用之前,必須對操作人員進行嚴格而詳細的培訓。理論培訓應不少于80學時,實際操作不少于40學時。要讓操作者充分了解裝置的工作原理和設計者的思想及裝置運行的特點,還必須學會緊急情況下的處置步驟。不允許未受培訓者擅自開機。這樣才可保證大型機組的正常運行,并避免因為誤操作而受到意外損壞。

3　結束語
　　
        隨著反滲透技術在我國各用水行業及領域中的不斷推廣和擴大,大型RO裝置的用戶將愈來愈多。而大型RO裝置在運行過程中所出現的一些問題,通過我們的設計改進是完全能夠解決的。只要我們認真做好大型RO裝置的設計工作,及時總結經驗教訓,定會使大型反滲透裝置在今后的應用中更趨成熟和完善。