运行与维护反渗透装置参考

学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置除去水中溶解盐类最常用的方法是反渗透和离子交换法。对于含盐量较高的水源或机组对给水品质有特殊要求时，一般采用反渗透工艺进行预脱盐。班长组织各学习小组在实训室环境下，认真分析运行规程，编制工作计划后，正确运行与维护反渗透装置，并确保系统安全、经济运行。学习情境四运行与维护反渗透装置【任务描述】【教学目标】

1．知识目标(1)理解反渗透机理；(2)理解RO基本结构、工作原理、特点；(3)知道反渗透膜性能；(4)知道RO监督的水质指标和工艺参数。学习情境四运行与维护反渗透装置

2．能力目标(1)会识读和绘制RO系统的流程简图；(2)会启动、运行、停运、日常检查维护RO；(3)能调整RO运行参数，判断和处理常见故障；(4)能正确分析膜污染原因，采取措施防止膜污染；(5)能正确使用仪器仪表检测RO水质和运行工况。学习情境四运行与维护反渗透装置相关知识学习情境四运行与维护反渗透装置一、反渗透工艺原理渗透与反渗透学习情境四运行与维护反渗透装置反渗透定义若在盐水液面上施加一个超过渗透压差的外压，则可以驱使盐水室中的水被迫渗透到左室淡水中，由于其渗透方向和自然渗透方向相反，因此称其为反渗透。反渗透脱盐必须满足的两个基本条件半透膜具有透水而不透盐的选择透过特性；外加压力大于渗透压学习情境四运行与维护反渗透装置二、反渗透膜

1．膜材料醋酸纤维素（CA）和芳香聚酰胺（PA）复合膜复合膜制法将极薄的、有除盐作用的皮层均匀地涂刮在一种预先制好的微细多孔支撑层上。复合膜特征两种以上膜材料复合而成，是一种非对称膜复合膜的断面结构（模型见下图）学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置醋酸纤维膜和复合膜的性质有以下的不同：(1)CA膜的运行压力很高，达到3.0MPa左右；而PA膜可以在1～1.5MPa运行。(2)CA膜的脱盐率较低，只有90％左右；而PA膜的脱盐率一般在95％以上，投运初期可以大于98％。(3)CA膜需要进水的pH值要控制在5～6的范围内，否则膜会水解。PA膜运行的pH值则为2～11。(4)CA膜的抗细菌侵蚀性能较弱，进水中必须有一定的余氯。学习情境四运行与维护反渗透装置2．膜的主要性能(1)膜分离的方向性水只能由皮层向支撑层的方向透过膜，不能反向流动。如果水逆流透过膜，不但没有脱盐能力，而且水会将膜的表层与支撑体剥离开来，使膜永久性损坏。（思考：背压？停运自然渗透？）学习情境四运行与维护反渗透装置(2)膜分离的选择性有机物比无机物容易分离，有机分子越大越容易去除。电解质比非电解质容易分离，高电荷的电解质更容易分离。气体容易透过膜。

思考：怎样有效除碳酸化合物？学习情境四运行与维护反渗透装置(3)压密性反渗透膜在压力的长期作用下，随着运行时间的延长水通量缓慢下降，这种现象称为膜的压密。膜压密属非弹性变形。思考：为什么慢启动？学习情境四运行与维护反渗透装置(4)膜的稳定性水温。一般不能大于45℃，控制在15～30℃。氧化。水中存在的氧化剂会对膜造成永久性的损坏。CA、PA膜允许的游离氯最高含量1mg/L、0.1mg/L。溶解。乙醇、酮、乙醛、酰胺等有机溶剂。微生物。细菌等可以通过酶的作用分解膜。学习情境四运行与维护反渗透装置(5)浓差极化与膜透过性采用反渗透膜脱盐时，进水侧膜表面的浓缩水与进水之间有时会产生很高的浓度梯度，这种现象称为浓差极化。产生这种现象时，在进水侧膜表面会形成一层浓度比较高、比较稳定的所谓“临界层”，它防碍反渗透过程的有效进行。学习情境四运行与维护反渗透装置(6)温度与膜的透水性(7)脱盐率脱盐率又称除盐率，记作R。(8)回收率

学习情境四运行与维护反渗透装置三、反渗透膜组件

1．膜元件膜元件形式：平板式圆管式卷式膜元件由膜、进水隔网和透过水隔网围中心管卷绕而成中空纤维式学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置卷式式膜元件排列顺序膜1／透过水隔网／膜2／进水（浓水）隔网／膜3／透过水隔网／膜4动画链接（反渗透膜元件）学习情境四运行与维护反渗透装置2．膜组件学习情境四运行与维护反渗透装置密封、外皮、外接口、膜壳（压力容器）动画链接3．膜组件的排列形式(1)段反渗透膜组件按浓水的流程串接的阶数(2)级反渗透膜组件按淡水的流程串联的阶数思考：一、二段并联的膜组件个数比

学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置四、膜污染(1)胶体、悬浮物污染胶体、悬浮物对膜前段的污染程度要比后段严重。(2)结垢结垢一般发生在反渗透末端。在反渗透系统中，最常见的结垢物质是CaCO3、CaSO4和硅酸化合物(以SiO2表示)，但有时也会产生CaF2、BaSO4和SrSO4等物质的结垢。学习情境四运行与维护反渗透装置(3)生物污染(4)有机物污染是有机物在膜表面上的吸附是有机物为微生物的滋生提供了物质基础学习情境四运行与维护反渗透装置五、反渗透预处理1.反渗透装置对进水的质量要求

SDI＜5，浊度＜1NTU，游离氯＜0.1mg/L，水温≤45℃，压力≤4.1MPa，(PA膜)pH值2～112.预处理工艺水源不同，预处理方法不一样。水处理单元主要有混凝、澄清、过滤、吸附、消毒、脱氯、软化、加酸、投加阻垢剂、微孔过滤和超滤等。学习情境四运行与维护反渗透装置(1)地下水一般仅需过滤处理(如设置细砂过滤)，浅井水中有时会含有一些不容易滤除的极细的黏土微粒，配合混凝处理。直流凝聚是一种较好的选择。较典型预处理工艺如下：地下水→双介质过滤→细砂过滤；地下水→超（微）滤；地下水→细砂过滤。学习情境四运行与维护反渗透装置(2)地表水地表水中含有有机物、悬浮物等杂质，而且水质多变，必须设置完善的混凝澄清、过滤处理系统。较典型预处理工艺如下：地表水→混凝、澄清→双介质过滤→细砂过滤；地表水→混凝、澄清→双介质过滤→超（微）滤；地表水→超（微）滤。学习情境四运行与维护反渗透装置(3)再生水再生水中含有各种复杂的有机污染物，而且水质变化极大，必须有完善的预处理系统。

较典型预处理工艺如下：再生水→混凝、澄清→过滤→超（微）滤；再生水→过滤→超（微）滤；再生水→超（微）滤学习情境四运行与维护反渗透装置

电厂典型系统实例

(1)工业水泵出口→孔隙调节型纤维过滤器→清水箱→清水泵→(加杀菌剂)超滤装置→超滤水箱→超滤水提升泵→加药混合器(加阻垢剂、HCl、NaHSO3还原剂)→5µm保安过滤器→高压泵→RO→预脱盐水箱→预脱盐水泵→后续处理。学习情境四运行与维护反渗透装置

电厂典型系统实例(2)工业水泵出口→无阀滤池→生水泵→叠片过滤器→清水箱→清水泵→20µm过滤器→超滤→净水箱→净水泵→5µm过滤器→高压泵→反渗透。(3)地表水(SS＜50mg/L)→管道混合器(加杀菌剂、混凝剂、助凝剂)→砂滤器→活性炭过滤器→管道混合器(加酸、阻垢剂)→精密过滤器→高压泵→RO。学习情境四运行与维护反渗透装置反渗透装置出水后续处理

(1)RO→（加碱？）RO→EDI(2)RO→混床(较低含盐量)(3)RO→一级复床→混床(高含盐量)学习情境四运行与维护反渗透装置3.除去悬浮固体和胶体常在预处理系统中设置多层滤料过滤器、细砂过滤器、微滤器和超滤器等深度过滤装置。4.防止结垢的方法

加酸防止CaCO3垢的生成加阻垢剂防垢5.微生物的控制学习情境四运行与维护反渗透装置六、反渗透系统学习情境四运行与维护反渗透装置反渗透系统通常包括：保安过滤器、高压泵、反渗透本体装置、电气、仪表及连接管线、电缆等，化学清洗装置、反渗透阻垢剂、还原剂加药装置。海水反渗透除盐系统中还包含能量回收装置。学习情境四运行与维护反渗透装置小结

(1)理解反渗透机理；

(2)理解反渗透装置的基本结构、工作原理、特点；

(3)知道反渗透膜性能；

(4)能正确分析反渗透膜污染原因，采取措施防止膜污染；会识读和绘制反渗透系统的流程简图。学习情境四运行与维护反渗透装置任务实施学习情境四运行与维护反渗透装置反渗透装置的工作过程大致可划分为四个阶段：启动、运行、停机和低压冲洗。1．启动与投运(1)按表4-2操作内容进行启动前的各项准备。(2)确认保安过滤器、超滤器和还原剂投加装置运行正常。(3)启动阻垢剂计量泵，开始投加阻垢剂。(4)依次打开反渗透装置浓水排放电动门、浓水回收门和不合格淡水排放门。(5)微开高压泵出口门，启动高压泵，泵运转正常后，打开高压泵出口电动慢开门，手动调节高压泵出口门，使反渗透进水流量达到设计流量100m3/h。电动慢开门的作用是控制水量上升速度，防止水量突增的高压水冲击膜组件。学习情境四运行与维护反渗透装置(6)调整反渗透装置的进水阀门和浓水排放门，观察反渗透膜组件的第一段进水压力表，使压力逐渐升高，直到进水流量和浓水流量分别稳定在100m3/h和25m3/h，第一段进水压力达到1.5MPa。(7)调整阻垢剂计量泵流量至规定值(预计值为3.3L/h)。(8)当反渗透残存空气排尽、淡水质量达到要求后，关闭反渗透装置不合格淡水排放门，向淡水箱供水。(9)运行过程中，监测有关指标，如余氯量、SDI、压力、流量、温度、电导率等，不合格时应及时调整，使运行处于平稳状态。学习情境四运行与维护反渗透装置2．停运当遇到下列情况之一，应考虑降负荷或停止运行反渗透装置：①RO进水水质不合格，且短期内无法消除。②保安过滤器、超滤装置不能正常运行，或流量不能满足反渗透装置的最低要求。③反渗透预处理系统发生了短期内无法排除的故障。④后续系统不需要淡水，如除盐设备不能正常运行或需要停运，淡水箱已满水等。⑤指令停运，如检修停运、清洗停运等。⑥反渗透装置本身发生了不能运行的故障。学习情境四运行与维护反渗透装置停运操作步骤如下：(1)关闭高压泵电动慢开门。(2)当压力降至0.5MPa时停运高压泵。(3)关闭反渗透装置所有阀门。学习情境四运行与维护反渗透装置3．停机冲洗反渗透装置停运后应立即用淡水置换膜元件中的浓水，防止浓水侧亚稳态过饱和溶液的结垢物质沉积；防止淡水回吸。若停运时间较短(如少于15～30d)，则每隔1～3d低压冲洗一次，防止微生物滋生；若停运时间较长，则用保护液充满反渗透装置。可按下列步骤进行反渗透装置的冲洗。(1)打开反渗透装置的浓水排放门、浓水回收水门、不合格淡水排放门和冲洗水进口门。(2)启动冲洗水泵，调整其出口门，使流量达到规定值。(3)冲洗30min后关闭反渗透装置的冲洗水进水门、浓水排放门、不合格淡水排放门和冲洗水泵出口门。(4)停运冲洗水泵。反渗透装置一般设置有程序启停装置，停用后能延时自动冲洗。学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置步序启动冲洗启动准备启高压泵运行停泵准备停泵延时停高压泵停机冲洗超滤水提升泵OOOOOO高压泵OOOO还原剂计量泵OOOOOO阻垢剂计量泵OOOOV1(高压泵出口电动阀)OOOOV2(高压泵出口手动阀)OOOOOORO进水阀OOOV3(产水出口阀)OV4(不合格淡水排放阀)OOOOOOOV5(浓水排放电动阀)OOOOOV6(浓水排放阀)OOOOOOV7(冲洗水进口阀)O冲洗水泵O时间3～5min30～60s1min5～l0s2～5s30～60s5～10min学习情境四运行与维护反渗透装置三、反渗透装置的清洗1．清洗的判断一般，当出现下列情况之一时，则需要考虑对反渗透装置进行清洗，以恢复正常工作能力。(1)标准化的淡水产量下降了10％～15％。(2)标准化的脱盐率下降了10％～15％。(3)为了维持正常的淡水流量，经温度校正后的进水压力增加了10％～15％。(4)RO各段间的压差增加明显。(5)已证实装置内部有严重污染物或结垢物。(6)RO装置长期停用前和RO装置的例行维护。学习情境四运行与维护反渗透装置2．清洗液配方3．清洗系统清洗系统见图4-8。对多段的反渗透装置，原则上分段进行清洗，清洗水流方向与运行方向相同，当污染比较轻时，可多段一起清洗；反渗透膜元件污染严重时，清洗液在最初的几分钟可以排地沟，然后再循环，一般情况下不排地沟，直接循环。提高清洗温度可增加清洗效果，一般温度不低于15℃，可考虑加热措施。学习情境四运行与维护反渗透装置5．清洗步骤(1)用泵将淡水从药剂配制箱(或其他水源)送入压力容器中并排放几分钟。(2)用淡水在药剂配制箱中配制清洗液。(3)用清洗液对压力容器循环清洗。先用低流量清洗排除设备余水后，再提高流量反复循环清洗，最后关泵，浸泡清洗单元，一般情况下，浸泡时间为1小时已足够；对于污染比较严重的，可适当延长浸泡时间。

(4)循环清洗完成后，再用淡水将药剂配制箱洗干净。

(5)用淡水大流量冲洗上述压力容器。(6)冲洗结束后，在淡水排出阀打开状态下运行反渗透系统，直到淡水清洁、无泡沫或无清洗液，通常需要15～30min的时间。学习情境四运行与维护反渗透装置四、膜元件的保存方法不同材质的膜对保护有不同的要求。一般情况下，可参照下面措施：(1)若反渗透装置停运在7d内，装置可以每12h低压冲洗一次，每24h启动30min；(2)若反渗透装置停运时间超过7d，应采取如下措施：

1)用1％的食品级亚硫酸氢钠溶液置换出反渗透本体装置系统内的水，确定彻底置换后，关闭装置所有进出口阀门；注意不得有空气漏入。

2)随着亚硫酸氢钠被氧化，保护液中会有硫酸生成，所以保护液的pH值会逐渐降低。保护过程中应经常检查保护液的pH值。当值低于3时，撬需要重新更换保护液。五、常见故障与排出学习情境四运行与维护反渗透装置五、运行参数控制1．进水压力2．进水温度3．含盐量4．回收率5．pH值学习情境四运行与维护反渗透装置原因对策直接原因间接原因膜氧化损伤进水氧化剂多，如加氯量太大，还原剂量不足更换膜元件；调整加药量膜破渗漏背压、水击冲击，固体颗粒磨损，如漏滤料、硫酸盐析出消除背压；降低升压速度；消除停机淡水管正压；改善保安过滤和超滤O型圈泄漏老化；安装缺陷；振动重新安装：更换O型圈中心产水管泄漏安装不对中或损坏重新安装，更换膜元件水垢阻垢剂和加酸的剂量不够；回收率太高清洗；调整加药量，增加浓水排放量胶体污染预处理不当，如混凝效果欠佳清洗；改善预处理生物污染水源污染；杀菌不彻底；过滤设备生物繁殖加强杀菌；过滤设备消毒有机物污染原水污染；混凝不良；活性炭失效清洗；改善预处理；更换活性炭油、阳离子聚电解质污染水源污染，药剂不兼容清洗，更换药剂膜压密水温偏高，运行压力高更换膜元件；调整加热器运行工况学习情境四运行与维护反渗透装置知识拓展学习情境四运行与维护反渗透装置能量回收装置在海水反渗透系统中，高压泵的电耗大约占运行费用的35％，故电耗对制水成本影响较大，这是由于反渗透装置排出的浓水压力高达5.0～6.0MPa，造成了较多的能量损失。能量回收装置有佩尔顿型、涡轮式和PX能量回收装置等形式学习情境四运行与维护反渗透装置学习情境四运行与维护反渗透装置叶轮又通过直联轴将能量传递给高压泵，补充部分高压泵需要的动力，减少电力的消耗。学习情境四运行与维护反渗透装置能量不足的部分在涡轮式能量回收装置内通过吸收反渗透的高压浓排水的能量来补充

原水分成两路：40％～45％的水量通过高压泵增压至反渗透的运行压力；另外55％～60％的水量通过PX装置进行能量交换，使给水的压力增加接近反渗透的运行压力，不足部分由增压泵升压补偿达到与高压泵出口相同的压力，