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    反滲透設備設計的常見步驟

    時間:2013-07-16 作者:admin 點擊:488次

     一般說來,對于反滲透膜系統的設計按以下方式和程序進行:

    1)在選用反滲透膜元件進行反滲透裝置設計時,首先應根據膜生產商提供的設計導則,結合原水水源特性和給水的SDI測試值,來確定膜系統的平均水通量數值和單個膜元件的運行出水量。
    2)另外,在選定了系統所用膜元件的類型、規格之后,再用系統單元產水量與選定膜元件的運行產水量相除,即得出本系統所需膜元件的數量。然后再根據設備空間限制和設備外形尺寸要求來確定反滲透容器可內置的膜元件數量,進而確定的膜組件的數量(當計算值為小數時,應圓整到整數)。
    3)由膜組件(即反滲透壓力容器)總數,按照前后兩段壓力容器之比稍小于2:1的原則進行初步排列,然后再利用膜生產商提供的反滲透設備設計軟件來*后確認裝置膜組件的排列方式、膜元件型號、產品水流量、水回收率、系統給水壓力、濃水壓力、膜元件壓力降、給水滲透壓,并驗證濃水系統中各種難溶物質飽和度、LSI或S&DSI數值和產品水品質等數據是否達到設計要求。
    4)根據計算結果和工藝要求來為系統選配其它必要的部件。
    3.2 反滲透設備工藝結構設計注意要點
    大型反滲透裝置的反滲透壓力容器組件應單獨布置在滑架上,,壓力容器布置的*高高度應方便于裝卸膜元件。
    在單元產水量大于30噸/時的大型反滲透裝置中,一般選用裝有6只8040型膜元件的壓力容器較多(也有選用可裝有7只膜元件的容器的情況)。無論怎樣,我們在設計時都應考慮到在反滲透裝置運行(受壓)時,壓力容器將根據具體壓力情況有所伸長(裝有6只8040膜元件的反滲透壓力容器伸長距離一般在10~15mm左右),同時壓力容器的直徑也會稍微有所增大(一般在0.3~0.5mm左右),所以在反滲透裝置組件和管道固定時,應注意不能限制反滲透壓力容器的正常膨脹,否則將引起壓力容器的翹曲。一旦壓力容器翹曲,將可能會引起內置膜元件的U型密封圈的泄漏而產生溝流和連接膜元件的連接件內置O型圈的密封泄漏。
    反滲透裝置的管路、閥門、儀表的布置應便于操作和調節。
    反滲透裝置運行時,對于系統產水量和水回收率的控制非常重要,這些都需要依靠系統所安裝的流量表去計量,所以在進行裝置設計時,首先要優先選擇性能優越可靠的流量儀表,再則是流量儀表在安裝使用前一定要校準。另外,在運行時應注意端防止膜元件端頭上安裝的U型密封圈與R/O壓力容器內壁之間發生泄漏。若有泄漏發生會有一部分給水沒有經過反滲透膜元件而是旁路流過,這不僅降低了效率,而且實際運行的水回收率已高于依據于產品水流量表和濃水排放流量表而計算出的水回收率。這種情況須避免發生。
    大型反滲透裝置設計時,須考慮防止或降低反滲透高壓泵啟動時對膜元件產生的水力沖擊負荷(如:水錘和過分的水流沖擊)。因為反滲透設備啟動時水錘的產生可能會導致反滲透膜元件膜袋及其連接件破損。因此,大型反滲透裝置設計時,我們建議在反滲透高壓泵出口安裝電動慢開閥,以避免由于不合適的設備啟動程序而產生水錘和過分的水流沖擊。
    反滲透裝置設計時,在產品水管路系統中應盡可能避免設備在運行時背壓的產生與存在,即反滲透膜在任何時候都不允許承受反壓。因為背壓的產生可能會使膜元件的膜袋粘合線破裂,造成膜元件的永久性損壞。世韓CSM反滲透膜元件允許的靜背壓須小于5PSI。另外,由于膜袋粘合線的破裂是由于膜袋兩側的壓差過高所致,而并非流量原因,所以在反滲透出水系統中設置逆止閥等手段均不能徹底解決問題(因逆止閥不能瞬間關閉,也不保證*零回流)。一般說來,我們建議大型裝置產品水管道上應安裝爆破膜裝置。裝設爆破膜一是為了防止運行管理人員疏忽,在設備運行時忘記打開產品水出口閥門(產品水出口裝設閥門是為了在對系統進行膜元件清洗做關閉使用);二是防止系統出現意外而導致背壓過高,造成反滲透膜的永久性損壞破損。
    反滲透裝置設計應保證其在運行和清洗期間,單個膜元件的壓力降須小于15PSI,因為作用在膜元件上的壓降過大會導致元件膜卷伸出,進而造成膜元件膜卷凸出及膜袋的機械破損。
    反滲透設備設計時,在保安過濾器進口之前應裝有不符合R/O給水要求的水排放閥。
    反滲透裝置設計時,應考慮系統在每次啟動或停止時能對膜系統進行低壓沖洗。另外,在系統短期(幾天)停運期間*好能用反滲透產品水對膜系統進行沖洗。
    反滲透控制裝置上一定要設有監測給水溫度的儀表,因膜系統的產水量與水溫密切相關,所以監測給水水溫非常必要。只有實時監測運行過程中的給水溫度,這樣才便于計算出“標準化”后的產水量。另外,大型反滲透設備*好能對給水水溫進行實時記錄,并具有相應的超限報警及超標自動排放等保護功能,因為在水溫超過45℃工況下,會對膜元件造成損壞。
    反滲透裝置上膜組件排列各段之間應裝有能準確計量瞬時壓力的壓力表,以便計算出各段及膜元件的壓力降,以便對系統的產水量和鹽透過率進行“標準化”。因為膜系統的鹽透過率、產水量和各段壓力降均是反滲透設備性能分析的重要數據。
    在反滲透裝置5μ保安過濾器進出口應安裝壓力表(也可以安裝壓差表),以監視過濾器進出口的壓力差,當保安過濾器進出口壓差達到一定值時(一般控制在0.1Mpa之內),提示運行管理人員及時更換濾芯。
    在反滲透高壓泵進出口安裝壓力表和壓力控制器。其一,保證在反滲透高壓泵進水壓力低于設定值時報警停泵;其二,保證反滲透高壓泵一旦出口壓力在規定的時間內(數秒鐘)持續高于設定值時,系統報警停泵,從而確保反滲透設備*運行。并且在反滲透設備啟動時,建議高壓泵的啟動與高壓泵出口的電動慢開閥實行連鎖控制。
    在大型反滲透裝置中,每一段均應安裝性能優異、準確可靠的流量表,以便為設備運行“標準化”提供有效數據。一般建議,總產品水流量表、濃水流量表均應具有現場指示、水量累計和記錄功能;各段產品水流量及濃水流量均應有現場指示和水量累計記錄,以便計算出各段的給水量、回收率和整個系統的水回收率。
    大型反滲透裝置的系統加藥(酸,阻垢劑,還原劑等)應在準確的自動控制方式下運行,一般采用給水流量信號(脈沖或4~20mA信號)自動按流量信號比例投加的運行方式。小型反滲透設備一般采用手動設置及控制。
    大型反滲透裝置給水管道和產品水管道上均應安裝導電度表,而且導電度表應具有現場指示、記錄、超限值報警功能,以便依據給水導電度和產品水導電度數值估算出反滲透設備的脫鹽率。
    大型反滲透設備設計時應考慮安裝PH儀表,尤其當系統采用給水加酸防止碳酸鈣結垢的工藝時更應該如此。進水管道上安裝的PH表主要被用來在線監測加酸后進水PH值。該表計除具有現場指示、記錄和超限報警功能之外,還可與流量表配合對加酸系統進行比例積分自動調控。另外,在反滲透清洗系統的出水管道上同樣也需要安裝測量準確的PH儀表,因為在對反滲透膜系統進行清洗時,對清洗液PH值的監控尤為重要,藥液適宜的PH值是保障清洗效果及維持膜元件優良性能的重要監控參數。
    對于應用于自來水或在予處理系統中使用過氧化性殺菌劑地表水的復合膜反滲透設備來說,須考慮在系統給水管線上設置氧化還原電位表和還原劑在線計量投加裝置。所選用氧化還原電位表計應具有現場指示,記錄和超限報警功能,這是因為對于應用于此條件下的復合膜系統來說,應將系統進水自由氯或其它氧化性物質控制在0.1PPM以下。另外,也可以選擇活性炭吸附過濾的予處理方式來消除給水中尚存的氧化性物質。
    對于反滲透設備高壓泵和高壓管道的材料選擇也非常重要,設計者一定要注意給水對管道的腐蝕情況。在一般水源條件應用時,高壓泵及高壓管路選用AISI304不銹鋼材料即可;當原水含鹽量在2000-5000PPM時,建議選用含碳量小于0.08%的AISI316不銹鋼;當原水含鹽量(TDS)在5000-7000PPM時,建議選用含碳量小于0.03%的AISI316L不銹鋼;當原水TDS在7000-30000PPM之間時,建議選用含鉬量為4.0-5.0的904L不銹鋼;當系統給水是TDS為32000PPM以上的海水時,建議選用含鉬量大于6%的不銹鋼,例如254SMO等等。而產品水管道則采用一般不會污染水質材料即可,如*PVC、UPVC、ABS工程塑料等。3-3-5.反滲透膜組件的配置方式及水回收率控制
    在設計反滲透設備時,一般都根據系統用途、原水條件、設備空間限制、系統產水規模及系統水回收率等諸多因素,來綜合選定反滲透壓力容器內置膜元件數和膜組件的基本排列方式。
    在應用8040型膜元件的較大產水量的系統中,一般都采用是內置4~6只膜元件的R/O壓力容器(在超大型系統中,也可采用內置7只8040膜元件的R/O壓力容器)。在應用4040型膜元件的小型系統中,多見是每個壓力容器內置1~3只4040型膜元件。
    在膜組件的排列方式上,對于采用8040型膜元件及6米的標準壓力容器組成的膜組件制作并用于苦咸水淡化的反滲透設備來說,單段配置的反滲透裝置一般*高只能獲得50~60%的水回收率,而2-1配置(即兩段脫鹽)的R/O裝置往往*終可以獲得65~75%的水回收率,較為經濟,也符合一般用戶的水資源利用之要求,故此在工程中多被采用。在水質條件較好和系統水回收率要求較高時,大型反滲透裝置則可以采用4-2-1 (即三段脫鹽) 配置方式,在采用該配置方式時,則可以獲得大于80~85%的水回收率。
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