反渗透操作原则

反渗透操作手册一、 简介反渗透是 60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液 中的溶剂与溶质进行分离的过程。渗透是一种物理现象，当两种含有不同盐类浓度的溶液用一张半透膜隔开时会发现， 含盐量少的一边的溶剂会自发地向含盐量高的一。侧流动，这个过程叫做渗透。渗透直到两侧的液位差(即压力差)达到一个定值时， 渗透停止，此时的压力差叫渗透压。渗透压只与溶液的种类、盐浓度和温度有关，而与半 透膜无关。一般说来，盐浓度越高，渗透压越高。渗透平衡时，如果在浓溶液侧施加一个 压力，那么浓侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透相反， 故叫反渗透(Reverse Osmosis)。利用反渗透技术，我们可以用压力使溶质与溶剂分离。反渗透技术起源于美国，最初目的是为载人航天飞机提供人体废水净化后循环使用的 净化设备。这项技术在美国航天器中的应用得到了令人满意的成功。在此以后，美国原子 能研究中心和净水工业界对该项净水技术的其它应用投入大量人力和资金，进行了广泛的 研究。至 90 年代，反渗透技术在海水淡化、电厂锅炉补水、电子工业生产用高纯水、科 学研究用高纯水、医疗用高纯水和饮用水等生产方面都得到了广泛的应用。二、反渗透膜原理溶剂溶剂渗透及渗透平衡状态三、反渗透过操作方式加压 溶剂溶质+溶剂溶剂原液00000000000000000000OOOOOOOOOOOOOOOO00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO.OOOOOOOO0000000000000000000000000000000000000000 OOOOOOOOOO OJJ OOOOOOOO四、反渗透膜反渗透净水过程是指水分子在压力作用下透过反渗透膜而与杂质分离的过程。反渗 透膜是反渗透技术的核心。反渗透膜具有以下三种特别的机能：(1) 电排斥机能：半透膜表面的电性可以将溶于水中的正负带电离子排斥开，而使不 带电的水分子在压力作用下透过。因此，反渗透生产的纯水不含如铅、砷、镉、汞、铬、 钙、镁、钠等各种金属离子及其它阳离子，不含氟、氯、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根等各 种阴离子。钙、镁盐类(俗称水碱)以及使水产生苦咸味的盐分等等均可以被去除。(2) 超微过滤机能：半透膜中有众多的微孔以便水分子通过。这些微孔的直径为 0.0005 微米， 与水分子的直径相当。最小的细菌和病毒的直径分别是 0.2 和 0.02 微米。杀虫剂 666 的直径约为 0.0015 微米。因而，这些污染物和其它生物污染物以及众多的有机污染 物均不能通过此半透膜，而与纯水分离。盐类在水中是以水合离子形式存在的，而这些水合离子的体积一般比水分子大 10-25 倍，因此，除了以上提及的电排斥机能外，反渗透膜也可以通过其超微过滤机能除去溶解 的盐类。(3) 自我清洗机能：一般的滤水器在除去污染物的同时，也将这些污染物留在了滤水 器中。在此后过滤的水都要经过这些污染物，从而对水产生再次污染。同时，细菌也会在 滤水器中繁殖，水产生微生物再污染。与此不同，半透膜在净水过程中将污染物全部留在 被排除的浓水中，以实现自我清洗机能。因此，所得净水就更加可靠，净水器件的寿命也 更长。反渗透设备水产量与源水的温度和盐度有关。一般地说，温度每下降1 C,产率下降 3-4%，盐度每增加lOOppm，产率下降0.5-1%。反渗透膜采用LFC低污染反渗透膜。五、反渗透膜元件各种分离膜只有组装成膜器件，并与泵、过滤器、阀、仪表及管路等装配在一起，才 能完成分离任务。膜器件是将膜以某种形式组装成膜元件并在一个基本单元设备内，在一 定的驱动力作用下，去完成混合物中各组分的分离装置。这种单元即反渗透器。根据生产 需要，膜分离装置中可装数个或者更多膜元件。六、反渗透术语脱盐率反渗透从源水中脱去盐分的比率，是反渗透脱盐能力的指标。脱盐率分系统脱盐率与 单只膜脱盐率，系统脱盐率指整个 RO 系统的脱盐率，该值与膜本身的性能和系统设计有 关；单只膜脱盐率是膜出厂前的脱盐率测试值。回收率反渗透产品水量与源水量的比值，是反渗透的节水指标。反渗透的回收率可以调节， 但回收率越高，浓水侧浓度越高，浓水流动速率越低，不利于膜的保护。膜前压力即膜的浓水入水压力，在透过水量是定值时，是反渗透的节能指标。此压力可通过给水高 压泵后的节流阀调节。膜后压力反渗透浓水的出水侧压力。可通过浓水排放节流阀调节。膜的背压反渗透产水侧的压力。该值越高，用于脱盐的有效压力就越低。而且，该值不能太 高，一般不能超过O.IMPa，更不能高于浓水侧压力，否则反渗透膜可能破裂。由此原因引 起的膜损坏多发生在最后一支膜。单位膜面积产水量与总产水量单位膜面积产水量是膜透水性能的指标，总产水量是反渗透设备每小时的总产水量。反渗透脱盐率、产水量、产水盐量的影响因素理论上，温度越高，反渗透脱盐率越低；温度越高，产水量越高；压力越高，产水量越高；浓水侧盐浓度越高，产水侧盐量越高。七、二反渗透工艺流程反渗透工艺流程如图所示，反渗透膜组采用二段排列方式。序号ABCa名称进料泵增压泵清洗泵阻垢剂计量泵序号VIV2U1U2U3U4U5U6U7名称慢开阀清洗排放阀进水阀产水阀浓水调节 阀浓水回流 阀清洗回流 阀清洗进水 阀浓水排放 阀反渗透流程图反渗透机纽1 原水箱 主要作用是在设备用水时能缓冲系统用水，保证系统用水水压稳定。原水箱内装有液 位计，保证系统安全运行。2 原水泵 原水泵采用了液位控制。3 加药系统 用于添加阻垢剂，防止膜被污染。4 精密过滤器及滤芯 精密过滤器，内装有过滤精度为 5 微米,长度 500mm 的 PP 滤芯 7 支，它作为 RO 入水 进一步去除浊度的精密过滤装置。精密过滤器在使用前应先打开顶部的排气阀，使精密过滤器中的气体全部排出。运行 时观察在通过定量水时过滤器前后的压力差：当出现以下情况时：1、当过滤器前、后的压力差增加0.030.06MPa时，应考虑清洗或更换过滤芯。2、当过滤器前、后的压力差由高值突然变小时，应考更换过滤芯。清洗或更换滤芯时：1、将过滤器的进水阀门关闭；2、打开过滤器上封盖上的排气阀排气；3、打开过滤器，取出过滤芯。4、检查滤芯，据污染情况进行处理；原则上每3-6个月更换一次。5、将过滤器复位；5 入水低压开关 入水低压开关，为反渗透入水低压压力控制器。主要作用是防止高压泵工作时进 水侧无水。例如：调整压力控制器右侧螺丝将压力调整至0.5KG,调整压力控制器左侧、 螺丝将压力调整至0KG。此时，高压泵工作时进水侧压力如低于0.5KG时，系统对 高压泵进行无水保护,停止运行。6 高压泵 高压泵是主机的一个重要元件，它的作用是给膜输送足量足压的水源，其品质的 好坏对整机的影响很大。注意事项：（1）使用时应保证不得空转；（2）不得长期超负荷运行；（3）应保证电器部分干燥。7 慢开阀 防止系统启动停止时，压力瞬间增大减小损坏膜组件。当系统启动时，高压泵启 动慢开阀缓慢打开进水压力平稳上升，系统平稳运行。当系统同停止时，慢开阀缓慢 关闭压力平稳下降后高压泵停止运行。8 泵后调节阀 安装于泵后膜前的节流阀主要作用是调节、控制膜进水流量，它和浓水调节阀的配合使用可以调整膜管内压力和供水量。9 反渗透膜壳保证膜有一个正常压力的封闭性工作环境。 注意事项：在安装时，应在 O 型橡胶圈上涂上一层甘油，以方便安装拆卸。10 反渗透膜反渗透膜是 RO 机的关键部件，对设备的产水量和品质起决定性作用。它主要是 以压力为动力，结合膜的本身特性把其他微量分子从水中分离出来，从而达到合格产 水的目的。建议事项：若不是因为温度和压力的因素而引起的产量逐渐减少 10%以上 ，对 RO 膜进行化学清洗。安装膜元件时请对照反渗透膜壳上的水流走向标识与反渗透膜水流走向标识相一致。 11 电导率仪电导率仪主要作用是显示运行时进水和产水的的电导率情况。 注意事项：请不要用强酸碱液清洗，以免损失电极造成误差。12 PH 温度仪观测进水的温度和 PH 的情况，发生异常情况后，既是对进水进行调整。13 浓水调节阀 浓水调节阀的主要作用是调节膜壳内压力，从而调节产水和浓水的比例，通常和 节流阀配合使用。注意事项：任何时候都不要将其全部关闭，以防膜壳内压力突然升高而对膜造成 不可恢复性损坏。14 冲洗电磁阀 降低膜壳内压力，让浓水大流量快速通过，达到冲洗膜的目的。15 产水流量计和浓水流量计 其作用是计量产水和浓水流量，通过读数可以直观地看到纯水和浓水的比例，以 利于调整系统状况。16 精密过滤器滤前和滤后压力表 滤前压力表主要显示源水进入保安过滤器前的压力。滤后压力表主要显示源水经 过保安过滤器后的压力和源水进入泵前的压力。17 膜前、膜后和段间压力表膜前压力表显示水进入膜时的压力。膜后压力表显示最后一根膜出口到浓调节前 的压力。段间压力表显示一段和二段之间压力。调整设备运行参数时，应以膜前压力 表为依据调整系统压力。八、反渗透设备运行参数反渗透设备在标准条件（温度25C）下的产水量：每小时6吨。 RO系统的产水量：每小时6吨 RO系统的浓水量：约每小时3吨。 回收率：约 66.7%。 反渗透系统的总脱盐率：大于 80 %。反渗透设备操作规程九、反渗透系统的控制反渗透系统设备都采用手动/自动控制模式。 当系统运行时，发生意外按下急停按钮 系统将停止工作。（ 1 ）手动控制模式 设备的启动、停机、冲洗均由操作者完成。把开关放到手动位置，打开确认开关设备开始 运行。（ 2）自动控制模式装置自动控制功能由PLC完成。反渗透装置刚接通电源时，装置处于待启状态。把各设备的开关放到自动位置，打 开确认开关，系统将自动运行运行。系统一旦断电，所有用电单位停止工作。当电源重新接通后，装置将再次处于待启 状态。当系统运行时发生原料箱水位低、进水压力高时系统将自动停止。1 设备起动的准备1）检查各管路，应按工艺要求连接，各阀门开关状态良好。2）检查全部仪表应安装正确并已经过校准。3）核对联锁、报警、控制参数和接点已经正确的设置和整定。4）首先检查源水、供电是否正常，打开源水阀门，电箱内三相空气开关，打开系 统电源开关，检查个用电单位运行状态。5）冲洗，打开系统电源开关RO 系统启动开关，待主机进行35秒慢冲洗 后，启动高压泵进行冲洗，冲洗时把浓水调节阀完全打开；大约冲 20 分钟， 把管道和水箱全部冲洗干净排掉废水。6）装膜，安装膜元件时请对照反渗透膜壳上的水流走向标识与反渗透膜水流走向 标识相一致，注意：压力容器密封 O 型圈一定要装好。2 设备开机运行1）打开设备总电源开关。2）打开系统电源开关及各用电单位开关，控制面板的电源指示灯亮，PLC控制器 开始运行，系统的水位、压力检测信号有显示。3）选择设备运行方式（自动 /手动）后，开启设备。设备开启顺序：原水泵、高 压泵、计量泵、慢开阀。当设备运行 12 小时候开大浓水调节阀，冲洗 3060 秒。进水阀、产水阀、浓水阀、浓水调节阀常开。开机注意事项： 本设备有源水低压保护，当因源水供水不足致使停机，重新启动之后，请认真 重新调整系统各运行指标参数； 任何时候，都不要将浓水调节阀、浓水排放 阀完全关闭。3 关机 系统关机顺序：慢开阀、计量泵、高压泵、进料泵。长期关机：（1）、如须长期关机请观关闭系统电源开关。（2）、检查各压力表是否归零。（3）、擦干电器设备和元件上的水迹。（4）、在系统内加保护剂。添加方法如下：a 短期停机短期保存方法适用于系统停机 530 天。用清水冲洗反渗透系统，同时注意将气体从设备中全部排空 将压力容器及相关管路充满水后，关闭相关阀门。防止气体进入系统。 每隔12天按上述方法冲洗一次b 长时间停机此方法用于系统停机 30 天以上，膜元件扔安装在压力容器中。系统停运前首先进行化学清洗，通过清洗最大限度去除运行中积累在膜组件内的各种污染 物，因为运行中积累的污染物，在长期停运后会更难清除。用清水配置 1%浓度的亚硫酸氢钠杀菌剂，并用杀菌剂循环冲洗反渗透装置 当杀菌剂充满系统后，迅速关闭装置全部阀门使杀菌剂保留于系统中，此时应确认系统全 部充满。如果系统温度低于27C应每隔30天用新的杀菌剂进行上两步操作；如果系统温度高于 27C，应每隔15天更换一次杀菌剂 在系统重新投入使用前，用低压冲洗一小时，然后用高压冲洗系统 510 分钟。无论低压 冲洗还是高压冲洗时，系统产水排放阀应全部打开。在恢复系统正常运行前检查并确认产 品水中不含有任何杀菌剂。十、设备的维护1 精密过滤芯的清洗当过滤器两端压力差大于 10psi 时，应该更换过滤芯。过滤芯在更换后，换下的过滤芯必 须马上清洗。清洗时可以采用高压水冲洗，也可以用一般的软刷刷洗。洗净后晾干，装箱 待用。每根过滤芯使用寿命不应超过 6 个月。2 精密过滤芯的更换将过滤器的进水阀门关闭；将过滤器上封盖上的排气阀打开，进行排气；更换滤芯，据污染情况进行处理；将过滤器复位；3 反渗透膜的清洗（1）反渗透膜元件的污染物在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物 质的污染，这些污染物中最常见的为炭酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有 机或生物沉积物。 污染物性质及污染速度与给水条件有关，污染是慢慢发展的，如果不 在早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能。定期检测系统整体性能 是确认膜元件发生污染的一个好方法，不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损 害。反渗透系统故障一览故障种类可能发生位置压降产水压力盐透过率金属氧化物一段最前端膜迅速增加迅速增加迅速降低胶体污染一段最前端膜逐渐增加逐渐增加轻度降低难溶类盐污染末端最末端膜适度增加轻度增加一般增加聚合硅沉积物末端最末端膜一般增加增加一般增加生物污染任何位置通常前端膜明显增加明显增加一般增加有机物污染所有段逐渐增加增加降低阻垢剂污染末段最严重一般增加增加一般增加氧化损坏一段最严重一般增加降低增加水解损坏所有段一般降低降低增加磨蚀损坏一段最严重一般降低降低增加O型圈渗透无规则一般降低一般降低迅速增加膜外壳破损无规则可能降低可能降低可能增加膜卷突出两端膜元件明显增加明显增加迅速增加说明：必须确认污染原因，消除污染源。（2）污染物的去除污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过改变运行条件来实 现，作为一般的原则，当下列情形之一发生时应进行清洗。1. 在正常压力下如产品水流量降至正常值的1015%。2. 为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了 1015%。3. 产品水质降低1015%；盐透过率增加1015%。4. 使用压力增加 1015%。5. RO 各段间的压差增加明显。（3）反渗透膜的清洗方法a 反渗透清洗溶液溶液12.0%柠檬酸低PH（PH=4）清洗液。对于去除无机盐垢，金属氧化物/氢氧化物及无机胶体十 分有效。注意：当用氨水向上调节PH值时，柠檬酸具有很好的螯合性，不能用氢氧化钠调解PH值。 溶液22.0%三聚磷酸钠（STTP）和0.8%NaEDTA混合的高PH（PH=10）洗液。专用于去除硫酸钙垢 和轻微至中等程度的天然有机污染。 STTP 具有无机螯合剂和洗涤剂功能。 NaEDTA 是一 种具有螯合性的有机螯合清洗剂，可以有效去除二价和三价阳离子和金属离子。溶液 32.0%三聚磷酸钠（STTP）和0.25%NaDDBS混合的高PH（PH=10）洗液。用于去除重度天然 有机污染。 STTP 具有无机螯合剂和洗涤剂功能， NaDDBS 是阴离子洗涤剂。溶液 40.5%盐酸低PH（PH=2.5）清洗剂，用于去除无机盐垢，金属氧化物/氢氧化物及无机胶体。 这种清洗液要比溶液 1 要强烈些，因为盐酸是强酸。溶液 51.0%亚硫酸氢钠高PH（PH=11.5）清洗剂。用于去除金属氧化物和氢氧化物，一定程度上扩 展去除硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶垢。溶液 60.1%氢氧化钠和0.03%十二烷基磺酸钠（SDS）高PH（PH=11.5）混合液。用于去除天然有机 物污染，无机/有机胶体混合污染物和微生物污染。 SDS 是一种阴离子表面活性剂型的清洗 剂。溶液 70.1%氢氧化钠高PH（PH=11.5）清洗液。用于去除聚合硅垢，这是一种较强烈的碱性清洗液。b 反渗透膜的清洗方法 确定清洗液前对污染物进行化学分析是十分重要的，对分析结果的详细分析比较，可 保证选择最佳的清洗剂及清洗方法，应记录每次清洗时清洗方法及获得的清洗效果，为在 特定给水条件下，找出最佳的清洗方法提供依据。反渗透膜元件的化学清洗步骤（1） 根据污染物选择清洗剂。用膜产水作溶剂，配制相应规定浓度、规定量的清洗 液。应确保在进入元件循环之前，所有的清洗化学品得到很好的溶解和混合。（ 2） 确保管路阀门开、闭正确。（3） 开清洗泵，低流量输入清洗液，到膜元件中原水全部被排放为止。（4）循环。当原水被置换掉后，管路中就应该出现清洗液，让清洗液循环返回清洗 液水箱。循环清洗液时及时添加药品，保证清洗液不发生变化。（5）浸泡。停止清洗泵的运行，让膜元件完全浸泡在清洗液中。元件浸泡时间 1-15 小时（浸泡过夜将更好）。为了维持浸泡过程的温度，可采用很低的循环流量。 浸泡时间随污染严重程度而定，对于轻度污染，浸泡 1-2 小时足够。（6）高流量水泵循环。高流量能冲洗掉被清洗液清洗下来的染物。（7）冲洗。用清水冲洗清洗液，直到清洗被完全排到为止。（8）重新启动系统。必须等待元件和系统达到稳定后，记录系统重新启动后的参数， 清洗后系统性能的时间取决于原先污染的程度，为了获得最佳的性能，有时需 要多次的清洗和浸泡步骤。注 1：在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触，如果发生这种接触，将会 造成膜元件性能下降，而且再也无法恢复其性能，在管路或设备杀菌之后，应确保送往反 渗透膜元件的给水中无游离氯存在。在无法确定是否有游离氯时，应通过化验来确证。应 使用亚硫酸氢钠溶液来中和残余氯，并确保足够的接触时间以保证反应完全。注2：在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂，因为如果使用可能会造成膜元件的不 可逆转的污染。（4）反渗透膜的更换反渗透膜的寿命与水质和净水设备的使用方式有关。一般应在 24 年间更换。在使用期间应建立使用日记，记录使用当天的水温、源水压力、高压泵工作压力、浓水流 量和产水流量。 反渗透膜的清洗和更换时间，可以由该日记的数据经专业计算确定。十一、反渗透设备常见故障及处理方法故障现象故障原因处理方法低压保护启动1. 原水压力较低2. 精密过滤芯堵塞严重3. 电路控制出错4. 低压开关设置出错1提咼原水压力2 冲洗或更换精密过滤芯3 检查低压保护控制电路4 重新设置低压开关高压泵不启动1低压保护2 高压保护3中间水箱水位开关控制4 纯水箱水位控制5 电源发生故障6 电源控制箱发生故障7电机损坏8 高压泵软启动器过热保护1检查并排除故障后启动2 检查并排除故障后启动3 待中间水箱水位适合时启动4 待纯水箱水位适合时启动5 检查电源排除故障6 检查电源控制箱并排除故障7 维修或更换电机8 待电机冷却后关断电源复位反渗透膜前压力较低1 高压泵反转2 高压泵发生故障3 高压泵前水量不足4 高压泵后阀门调整错误5 高压泵旁通阀调整错误1调换高压泵的相线2 检查咼压泵3 参看原水压力不足故障4 重新调整高压泵后阀门5 重新调整高压泵旁通阀反渗透出水水质与标准不符1原水水质发生变化2 浓水反馈流量太大3原水温度升高4 反渗透膜堵塞5 在线水质检测仪发生故障1 检查原水水质2 减少浓水反馈流量3 降低原水温度4 清洗或更换反渗透膜5 维修或更换在线水质检测仪反渗透出水水量与标准不符1原水温度较低2 浓水排放量太大3 反渗透膜堵塞1 升高原水温度或降低纯水流量2 减少浓水排放量3 清洗或更换反渗透膜浓水高压泻流1反渗透膜前压力太咼2 浓水泻流电磁阀发生故障3 电路控制发生故障1. 检查故障原因（参考高压保护）2. 维修或更换电磁阀3. 检查电路控制反渗透出水水量突然降低且膜前压力1浓水控制阀调整错误2高压泵后阀门调整错误1调整浓水控制阀门2重新调整高压泵后阀门下降，膜后压力下降3高压泵旁通阀调整错误3重新调整高压泵旁通阀故障现象故障原因处理方法原水压力不足，水量不足1原水箱水位过低2原水泵进出水口阀门错误调整3原水泵故障4有个别预处理控制器未处于工作状态1原水箱注水调整水位2重新调整阀门3维修原水泵或更换原水泵4调整该预处理控制器处于工作状 态高压泵启动后，过滤 前后压力正常，但泵 后无水或水量、压力 不足1入水电磁阀故障2高压泵泵体内有气体3高压泵电机反转1参看电磁阀故障及分析2对高压泵泵体内进行排气3调整高压泵电机电源线高压泵启动后，过滤前压力正常，但过滤后压力异常1过滤器滤芯堵塞清洗过滤器滤芯或更换过滤器滤芯反渗透膜前压力正常 膜后压力过低浓水流 量过低而纯水流量下 降不明显1浓水反馈量过多2反渗透膜污堵1调整浓水反馈阀门2参看RO故障分析表反渗透出水水质突然 超标数倍且水量维持 不变或大量增加1反渗透膜污堵2压力容器密封O型圈损坏1参看反渗透膜清洗2检杳压力容器密封O型圈