单级反渗透系统技术研究及其方案解析

hbzhan内容导读：针对项目情况，工艺方案选择工艺成熟、操作方便、运行操作费用较低的水处理系统，采用预处理 反渗透 消毒处理工艺。

1、工艺流程的确定和工艺流程简介：

针对项目情况，工艺方案选择工艺成熟、操作方便、运行操作费用较低的水处理系统，采用预处理 反渗透 消毒处理工艺。

自来水进入预处理系统，即经砂滤、炭滤、软化、保安过滤后进入一级反渗透系统除去大部分的盐分及细菌、病毒、水体污染物等，处理后的水再进入二级反渗透系统以进一步深度除去水中的各种杂物，以使设备出水能够达到电导率<5µs/cm的产品水质要求，经过双级反渗透处理的水进入储水罐，再经紫外线消毒系统后送入生产用水管网。

2、主要处理单元介绍：

2.1系统简易工艺流程：

自来水→原水箱→原水泵→石英砂过滤器→活性炭过滤器→树脂软化过滤器→保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透主机（带自动清洗系统）→PH调节系统→二级高压泵→二级反渗透主机→纯水箱→紫外线消毒器→生产用水管网。（设备配带自动清洗系统）

2.2预处理部分：

反渗透装置的预处理系统对于确保反渗透装置运行的安全可靠性和经济性起着十分重要的作用。

反渗透预处理的目的是解决如下问题，以保证反渗透装置稳定运行和使用寿命。

1）防止膜面结垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化物等）；

2）防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵；

3）防止有机物质的污堵；

4）防止微生物的污堵；

5）防止氧化性物质对膜的氧化破坏；

6）保持反渗透装置产水量稳定。

3、工艺设备说明：

反渗透主机的进水要求：

A.污染指数SDI≤4；

B.余氯（ppm）＜0.1；

C.浊度＜1.0NTU；

D.浓水郎格利尔指数LSI＜0；

E.水温范围5-35℃。

3.1多介质过滤器：过滤介质选用石英砂、鹅卵石等，主要对水中的颗粒状物质、胶体、悬浮有机物等进行过滤吸附去除。多介质过滤系统是整个系统的初级过滤系统，但却是整个系统安全、运行的关键一步，它对于后续系统特别是高压泵及反渗透膜的安全运行起到至关重要的作用。多介质过滤器工作一段时间后，需要进行反洗，以恢复滤料的过滤效果，反洗周期为3-7天。本设计方案的过滤器选用美国富莱克（FLECK）全自动控制阀，避免了人工操作阀门的繁琐操作及误操作引起的不必要麻烦。美国富莱克（FLECK）控制阀代表了目前水处理控制阀行业的行业标准与典范，厂家承诺控制阀运行20万次不会出现问题。过滤介质石英砂选用贡义出产的净水处理专用水洗石英砂，贡义的石英砂是全国石英砂中的精品，质地坚硬，过滤效果优良，性能稳定，使用寿命长。

3.2活性炭过滤器：过滤介质选用河北出产的高品质的果壳活性炭，主要对水中的余氯、有机污染物、重金属等进行吸附去除。活性炭过滤器是整个系统的中级过滤系统，主要作用是保证反渗透膜元件不被氧化性物质所氧化，以保证反渗透膜元件的正常使用效果及寿命。活性炭过滤器工作一段时间后，也需要进行反洗，以恢复滤料的过滤效果，反洗周期为3-7天。本设计方案的过滤器选用美国富莱克（FLECK）全自动控制阀，避免了人工操作阀门的繁琐操作及误操作引起的不必要麻烦。美国富莱克（FLECK）控制阀代表了目前水处理控制阀行业的行业标准与典范，厂家承诺控制阀运行20万次不会出现问题。过滤介质活性炭选用河北承德出产的水处理专用果壳活性炭，河北是全国活性炭的主要出产地，无论从产品品质到社会口碑都是国内唯一。

3.3树脂软化过滤器：过滤介质采用001×7强酸性钠离子阳树脂，主要对水中的钙镁离子进行反应去除，以使出水的硬度达到反渗透系统的进水要求。树脂软化系统的主要作用是降低水的硬度，以保护RO膜元件不结垢，同时更利于系统出水水质的提高。树脂工作一段时间后，当大部分的树脂都反应失效后，便需要对树脂进行再生处理，以使树脂恢复软化功能。本设计方案的过滤器选用美国富莱克（FLECK）全自动控制阀，避免了人工操作阀门的繁琐操作及误操作引起的不必要麻烦。美国富莱克（FLECK）控制阀代表了目前水处理控制阀行业的行业标准与典范，厂家承诺控制阀运行20万次不会出现问题。树脂选用英国漂莱特净水处理专用钠离子阳树脂，漂莱特树脂在全球树脂行业属于龙头企业，其所产树脂交换容量大（实际值可达1.1，国产树脂几乎全部小于0.8），使用效果稳定，寿命长，在水处理行业中名声相当好。

3.4保安过滤器：因RO膜元件正常工作处于高压状态，很微小的悬浮物颗粒都会造成RO膜的击穿，为了保证反渗透膜元件不被悬浮物颗粒所伤害，系统设置保安过滤器，过滤精度为5μm，内装聚丙烯滤芯，外壳为不锈钢结构。

当过滤器进出口压差达到0.8kg/cm2时需要更换滤器内滤芯。在正常工作条件下，滤芯可维持6个月到1年的使用寿命。

3.5反渗透主机部分：

反渗透装置是系统脱盐除杂的核心部分，经过反渗透处理的水可以去除绝大部分的无机盐类和几乎全部的有机物、微生物和胶体等。

反渗透脱盐原理：反渗透（RO）是借助于选择透过（半透过）性膜的功能，以压力差为推动力的膜分离技术，当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水管道流入中心管，然后在出水端流出，进水中的杂质，如：离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧，然后在浓水端流出，从而达到分离、脱盐的目的。反渗透脱盐部分由高压泵、反渗透装置、反渗透清洗装置等组成。膜压力容器选用国产设备，高压泵、反渗透膜元件、压力保护开关等选用进口元件。

3.5.1高压泵：

为了克服RO膜的渗透压，需要外界给RO膜提供压力，以实现渗透过程的逆向进行，从而达到RO膜的脱盐除杂效果，这个压力就是RO膜正常工作所需要的压力，这个压力是由高压泵提供的。本系统选用丹麦格兰富泵厂生产的水处理专用高压泵，该泵具有体积小，效率高、噪声低、运行稳定、使用寿命长等优点，全球在对泵的要求比较高时通常都会选择格兰富泵，以保证系统的安全稳定运行。

3.5.2反渗透膜：

反渗透装置膜元件选用代表当今国际高水准的美国陶氏化学公司提供的聚酰胺复合膜，该元件由三层薄膜复合，表面层为芳香族聚酰胺材质，厚度约为2000埃，并由一层微孔聚砜层支撑，可承受高压力，对机械张力及化学侵蚀具较好抵抗性，该元件具有相对较大的产水通量，对NaCl、CaCl2、MgCl2具有99%以上的脱除率。

本方案反渗透装置配置18支BW30-HRLE4040膜元件。

随着系统长期运行，任何反渗透膜的性能（产水量、脱盐率等）必将因时间的推移而衰减。为了确保三年时间内无论产水量和脱盐率均能得到设计要求，本系统在膜品种的选择、膜元件的数量上都已充分考虑。

3.5.3反渗透工艺设计：

RO主机系统配置12支BW30-HRLE4040膜元件，安装在9支压力容器中。采用双级排列方式。

反渗透装置设置反渗透产水低压冲洗（浓水置换）功能，及时除去无机盐、细菌等杂质，防止其在膜表面的沉积，能够在污染层粘附膜表面前得以松动并被冲出，降低膜元件的清洗频率，减缓膜元件的产水量、脱盐率等性能参数的衰减。在反渗透装置开、停机及运行中每隔4小时，由控制启动冲洗功能，每次冲洗1.5分钟。

3.5.4反渗透辅助配置：

反渗透浓水侧配置电动球阀，开机时自动打开，进行低压冲洗；停机（或系统连续运行4小时）时自动打开，进行浓水置换，冲走反渗透膜表面的污染物，将压力管中的浓水置换成反渗透产水，使RO膜在停机时浸泡在淡水中，防止浓水在膜面沉淀结垢，延长RO膜的使用寿命。

3.6PH值调节装置：系统设置PH值调节装置，使一级反渗透的出水达到二级反渗透系统进水的PH值要求。

3.7除盐水泵：系统设置除盐水泵供水。

3.8膜清洗系统：系统设置漠清洗系统，以便定期对RO膜元件进行清洗，使膜元件

4、管路系统：

系统连接管路：膜端连接部分选用不锈钢材质，其它部分选用UPVC管件。

5、控制说明：

5.1系统设置就地控制盘，以PLC编程系统作为整个系统的控制中心，并通过液晶触摸屏在控制柜上形象直观的展现出来，在设备现场可以进行就地控制和显示各流量、压力、产水水质等参数。具体参见更多相关技术文档。

5.2系统开机后，自动打开浓水电动球阀，自动对RO膜进行低压冲洗3-5分钟，关闭浓水电动球阀，启动高压泵；RO主机停运（或连续运行4小时）后，自动停运高压泵，自动打开浓水电动球阀，自动进行浓水置换。

5.3高压泵进口设置低压保护，出口设置高压保护，非正常情况下将压力信号输入控制器。当压力大于或小于某一设定值时，停止高压泵运行，并且在显示器上显示报警。

5.4反渗透产水设置高压保护，自动泻压并停运反渗透主机。

5.6反渗透进水、产水设置电导仪，就地显示进水、产水水质。

5.7系统控制柜采用日本三菱PLC，系统运行稳定可靠；面板采用触摸屏控制，能将系统的工作流程直观地显示，美观大方，并具备故障显示功能。