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工作原理
将只能透过溶剂(水)而不能透过溶质的半透膜置于稀溶液与浓溶液之间,水分子会自发地从稀溶液一侧向浓溶液一侧渗透,直至两侧形成与浓度差相对应的渗透压平衡。若在浓溶液一侧施加一个大于其渗透压的压力,水分子的流动方向将发生逆转,由浓溶液一侧透过膜向稀溶液一侧迁移,这一过程称为反渗透。
反渗透膜的孔径小至纳米级,在压力驱动下,水分子能够通过膜,而原水中的无机盐离子、重金属、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过,从而将纯水与浓缩水严格分离。反渗透设备即依据上述原理,借助高压泵提供的工作压力,实现水的脱盐与净化。
产品特点与优势
1.脱盐率高,出水水质稳定。反渗透膜对溶解盐、重金属、有机物及微生物具有极高的截留率,系统平均脱盐率不低于90%,设计良好的一级系统可达99%以上,出水水质长期稳定。
2.自动化程度高。设备采用自动控制,可实现自动启停、自动冲洗、液位联锁与高/低压保护,运行管理简便,可连续稳定运行。
3.运行成本低。反渗透为物理分离过程,无需大量投加化学药剂,能耗以高压泵电耗为主,吨水运行成本低于传统离子交换等工艺。
4.保护功能完善。系统设置原水低压保护、高压保护、电机过载保护及急停功能,运行安全可靠。
5.模块化设计,占地小、便于扩容。设备采用框架式模块结构,安装快捷,后期可根据用水量增加膜组件实现扩容。
6.配套完善,维护方便。系统配置流量计、压力表、电导率仪等在线检测仪表,运行参数直观可查,易损件更换简便。
产品组成
反渗透设备由预处理系统和反渗透主机两部分组成。
预处理系统主要包括原水泵、石英砂过滤器(多介质过滤器)、活性炭过滤器、软化器或阻垢加药装置、精密过滤器(保安过滤器),其作用是去除原水中的悬浮物、胶体、余氯、有机物和硬度等,使进水水质满足反渗透膜的进水要求,防止膜污染与结垢。
反渗透主机主要包括高压泵、反渗透膜元件及膜壳、进水电磁阀、冲洗电磁阀、高低压保护开关、调节阀、浓水调节阀、流量计、压力表、电导率仪及电气控制柜等,实现加压、分离、冲洗和自动控制功能。
系统组成与工艺流程
反渗透设备整体工艺流程如下:
原水 → 原水泵 → 石英砂过滤器 → 活性炭过滤器 → 软化器(或阻垢加药装置)→ 精密过滤器 → 高压泵 → 反渗透膜组件 → 产水。
其中,膜组件产水进入纯水箱或直接使用;浓水经浓水调节阀排放或回收利用。预处理系统配置应根据原水水质确定:水源浊度、胶体含量较高时强化过滤;硬度较高时选用软化器;结垢倾向明显时宜设置阻垢加药装置。
预处理系统
预处理系统的任务是降低原水的浊度、污染指数(SDI)、余氯、硬度和有机物含量,使进水满足反渗透膜的进水水质要求,防止膜污染和结垢,延长膜的使用寿命。
1.原水泵
原水泵用于向预处理系统及反渗透主机恒定供水压力和流量,保证系统在进水压力波动时仍能稳定运行。
2.石英砂过滤器
石英砂过滤器以一定级配的石英砂为过滤介质,在压力下截留原水中的悬浮物、泥沙、胶体颗粒等,降低浊度。过滤器一般设有自动或手动控制阀,通过运行、反洗、正洗等状态切换实现滤层清洗。石英砂滤料在使用过程中过滤阻力会逐渐增大,一般设计使用寿命约两年,到期或出水水质明显下降时应更换。
3.活性炭过滤器
活性炭过滤器采用颗粒活性炭(常用10~24目)吸附原水中的余氯、有机物、色素和异味。余氯对反渗透膜有强氧化破坏作用,活性炭过滤是保护膜元件的重要环节。活性炭吸附能力饱和后须更换,一般使用周期约半年,应根据出水余氯和有机物指标及时更换。
4.软化器与阻垢加药系统
软化器采用钠离子交换树脂去除原水中的钙、镁离子,防止浓水侧结垢。树脂吸附饱和后需用食盐水再生,再生流程一般为运行、反洗、吸盐、盐箱补水、正洗,可采用时间型或流量型自动控制。
对于硬度不高的水源,可采用投加阻垢剂的方案替代软化器。阻垢剂可提高难溶盐在浓水中的过饱和度,防止碳酸钙、硫酸钙等垢类在膜表面析出。加药装置由计量箱和计量泵组成,加药量按水质及药剂说明确定。
5.精密过滤器(保安过滤器)
精密过滤器内装5 μm喷熔(PP)滤芯,是原水进入反渗透膜前的最后一道保护,用于截留前级过滤器泄漏的细小颗粒,防止悬浮微粒在膜表面沉积。当过滤器进出水压差大于0.1 MPa时,应更换滤芯;在正常水质条件下,一般每1~3个月更换一次。
反渗透主机
1.高压泵
高压泵为反渗透膜组件提供足量、足压的进水,是设备的核心动力部件。高压泵进口设低压保护开关,防止进水不足时空转损坏;出口设高压保护开关,防止出水压力过高。运行中严禁空转和长期超负荷运行,电气部分应保持干燥。
2.反渗透膜与膜壳
反渗透膜元件采用卷式复合膜,常见规格有4040、8040等,具有脱盐率高、耐压性能好、抗污染能力强的特点。膜壳用于容纳膜元件并承受工作压力,为反渗透过程提供高压环境。膜元件的选型(膜型号、支数、排列方式)根据产水量、原水水质和系统回收率确定。
3.控制与检测仪表
(1)进水电磁阀:控制反渗透主机的进水通断;
(2)冲洗电磁阀:降低膜壳内压力,实现浓水大流量冲洗,用于开机、停机及定时冲洗;
(3)高低压开关:实现低压、高压保护,异常时自动停机;
(4)调节阀:调节膜前进水流量与压力;
(5)浓水调节阀:调节膜壳内压力及产水、浓水比例,运行中任何时候不得完全关闭;
(6)流量计:计量产水和浓水流量,用于观察回收率;
(7)压力表:显示滤前、滤后、膜前、膜后压力,运行调整以膜前压力表为依据;
(8)电导率仪:显示进水和产水电导率,用于判断脱盐效果。
常见问题
设备产水量下降怎么办?
产水量下降的常见原因包括:进水温度降低(冬季)、膜元件污染、进水压力不足、前置过滤器堵塞、浓水调节阀开度过大等。
处理方法:(1)对照运行记录,检查进水压力、膜前压力、产水与浓水流量是否偏离正常值;(2)检查并更换精密过滤器滤芯,检查预处理系统是否正常;(3)冬季水温低导致产水量下降属正常物理现象,可在允许范围内适当调高操作压力;(4)确认膜元件污染后,进行化学清洗或更换。
产水电导率升高、脱盐率下降是什么原因?
可能原因:膜元件受污染或老化破损、膜壳端板密封圈损坏、进水水质波动、操作压力不足、产水与浓水比例失调等。
处理方法:检查进水和产水电导率及系统压力、流量参数;检查膜壳密封和膜元件连接件;取样分析判断膜污染类型,实施化学清洗;清洗无效或膜已到寿命时更换膜元件。
设备出现报警停机如何处理?
(1)低压报警:检查原水压力是否过低或断水、进水电磁阀是否打开、前置过滤器是否堵塞;
(2)高压报警:检查浓水调节阀是否开度过小或关闭、膜元件是否严重堵塞;
(3)热过载报警:检查原水泵或高压泵是否过载、热继电器整定值是否合适、电机是否故障。查明并排除原因后,方可复位重新启动。
高压泵出水压力达不到要求或噪音大?
压力不足的常见原因:泵内有空气、进水压力或流量不足、前置过滤压差过大、泵反转、泵损坏。
噪音大的常见原因:进水流量或压力不足、进水断流或产生涡流。
处理方法:泵排气;检查进水管线和预处理过滤器是否堵塞或泄漏;检查泵转向及泵体状态。
设备不启动是什么原因?
常见原因:(1)纯水箱水满,液位控制器动作,设备处于待机状态;(2)原水箱缺水,液位未达到启动条件;(3)电源未接通、保险熔断或线路故障;(4)液位控制器故障。
应逐项检查液位指示、电源和控制系统。
系统漏水如何排查?
检查管路接头、阀门密封面、膜壳端板及密封圈、滤芯安装位置是否密封良好;检查压力表、流量计等仪表接口。紧固或更换密封件后重新试压确认。
冬季产水量明显减少正常吗?
正常。反渗透膜产水量随水温降低而下降,水温每降低1 ℃,产水量约减少2.7%~3.0%。冬季可在允许范围内适当调整操作压力以补偿产水量,但不得超过设计上限;同时应做好设备防冻措施,环境温度低于4 ℃时必须防冻,防止膜元件和管路冻裂。
设备长期停运应如何保护?
短期停运(不超过2天)应保持系统每天至少运行1小时;长期停运前应对膜元件进行保护:排空系统残水,用亚硫酸氢钠等保护液浸泡保护膜元件,防止微生物滋生和膜脱水损坏;再次投运前低压冲洗排净保护液,直至产水水质合格。
反渗透膜多久更换一次?
在进水水质合格、运行维护正常的条件下,膜元件使用寿命一般为3~5年。当出现产水量持续下降、脱盐率明显下降且化学清洗无法恢复时,应更换膜元件。实际寿命与进水水质、预处理效果和运行管理水平密切相关。
预处理滤料、滤芯多久更换一次?
1.精密过滤器滤芯:进出水压差大于0.1 MPa时更换,正常水质下一般每1~3个月更换一次;
2.石英砂滤料:一般约2年更换一次;
3.活性炭:一般约半年更换一次;
4.软化树脂:根据树脂老化情况更换,一般为数年。