如何提高純水設備系統產水率

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  • 來源:昌海環保

某公司采用反滲透的全膜法工藝進行純水設備。從該系統的實際運行狀況出發,對影響產水率(量)的因素進行了分析,有針對性地調整了系統運行參數。實踐證明,純水設備系統產水率有顯著的提高。

一、純水設備系統介紹

某公司的純水設備系統采用反滲透全膜法工藝,設計產水量為300m3/h,原水采用全廠的工業用水,工藝流程

純水系統工藝流程

圖1純水設備系統工藝流程工業用水(經混凝沉淀處理后的長江原水)經過自清洗過濾器初步過濾后進入UF系統,UF系統共3套,每套處理能力150m3/h,設計回收率90%,采用中空纖維膜。一級RO系統共3套,每套處理能力137m3/h,設計回收率75%,采用抗污染BW30400FR膜組件。二級RO系統共3套,每套處理能力110m3/h,設計回收率為90%,采用超低壓高產量的BW30LE440膜組件。UF系統的反洗排水排至工業用水系統進行處理,一級RO系統的濃水排入回用水系統,二級RO系統的濃水排入UF產水箱繼續利用。該系統從2014年4月投運,低負荷運行將近3年,產水水質良好,電導率維持在3μS/cm以下,但系統耗水量較大,整個系統的產水率一直在45%左右波動。本文根據純水站實際的運行情況進行分析,找出影響產水率的因素并加以改進。

二、純水設備系統分析與調整

純水設備系統的產水率主要依賴主要系統的回收率來保證:自清洗過濾器的回收率為99%,UF系統回收率為90%,一級RO系統回收率為75%,二級RO系統回收率為90%。但在實際的運行中,受設備狀態和工藝用水需求的影響,系統消耗的水量要大于設計水量,回收率沒有達到設計的要求。

(1)自清洗過濾器過濾精度為100μm。設置自清洗過濾器的作用主要是為了保護UF系統的正常運行,將原水中大顆粒懸浮物、砂礫等對超濾膜表面造成機械劃傷的雜質去除,設備設計的自耗水率低于過濾水流量的1%。過濾器采用壓差控制,當進出水口的壓差達到0105MPa時設備開始自動反沖洗,壓差恢復后進行過濾。在實際的運行過程中發現,由于系統中只有1臺過濾器,當夏季藻類繁殖較嚴重的時候,盡管系統中投加了次氯酸鈉進行殺菌,壓差上升仍然比較嚴重,導致自清洗過濾器頻繁進行反洗,最嚴重的時候每隔5~7min反洗一次,反洗排水達到100m3/d以上,回收率嚴重下降。當對自清洗過濾器的不銹鋼濾網進行更換和拆洗時,超濾系統的進水只能走旁通管,給UF系統的運行也帶來一定的安全隱患。針對以上問題,在系統中增加了1臺過濾器,當發現1臺過濾器頻繁反洗的時候,可進行人工切換,對污堵的濾網及時進行化學清洗和更換,恢復其通量和過濾性能,保證UF系統的進水水質符合要求。

(2)UF系統存在大量的水量消耗,UF系統的水量消耗主要集中在反洗和化學清洗上。根據中空纖維膜的特性,UF機組每運行40min自動反洗一次,每次2min,耗水約10m3左右,每天還將進行一次化學清洗,每次化學反洗時間為30min,耗水約50m3。根據上述耗水量計算,進水量為150m3/h給水排水的UF機組,平均產水量為120m3/h,回收率只有80%,不能滿足一級RO的進水量。在實際的運行中也因UF系統產水量不足,1套RO系統的用水需2套UF系統提供。為增大UF系統的產水量,增加了4支超濾膜,使產水量上升了10m3,同時將普通反洗時間縮短至90s,將化學反洗時間縮短至20min,系統產水量上升至134m3/h,基本能滿足一級RO的用水量,使UF和RO機組能一一對應。

(3)RO系統的實際回收率比設計值低。RO系統的回收率是指產水流量與進水流量的比值,但在實際的運行過程中,RO系統除了濃水排放外,部分產水也有消耗。產水的消耗主要集中在啟停機的低壓沖洗上,每次啟停耗水約5m3。如果RO機組滿負荷24h不間斷運行,回收率基本維持在75%左右。在實際的生產中,RO機組的運行需根據外線用水量和UF水箱的液位調節,停機幾乎不能避免。在純水站運行初期,外線用水量波動很大(80~210m3/h),導致RO機組頻繁啟停,最多達到每天啟停17次之多,水量浪費嚴重,回收率下降至70%左右。為改善這一情況,根據外線用水量,規定用水量<100m3/h時只開啟1套RO機組進行制水,其他2組備用,并將RO機組的啟停機液位從7m調整到了5m。通過以上措施,使機組連續運行時間增加,有效減少了停機次數,目前每天RO機組的啟停機次數控制在5次以內,一級RO的產水率維持在74%,二級RO的產水率在89%左右。

兩級RO反滲透設備

(4)現場流量計存在較大誤差。純水設備系統在工藝上設置有很多的流量計,其中與產水率相關的流量計主要的有7個:自清洗過濾器進水量、UF進水量、UF產水量、一級RO產水量、一級RO濃水量、二級RO產水量、二級RO濃水量,根據這幾個流量計可算出各個系統的回收率。但在實際的抄表過程中,流量計的誤差遠大于允許的誤差,見表1中2018年4月21~24日數據。

純水設備流量統計

從表1中可以看出:
①自清洗過濾器的進水流量比UF進水流量小200~300m3,流量計存在明顯錯誤。
②UF系統的產水流量比一級RO進水流量大800~900m3,根據計算,實際反洗水量300~400m3/d,流量計誤差約10%左右。
③一級RO的產水流量與二級RO的進水流量不匹配,純水站流量計校準前后流量計讀數偏小,2套流量計讀數偏大。

針對以上情況,根據水箱的液位變化情況計算容積來校準流量計,校準后流量計誤差控制在3%以內。見表2中7月10~11日數據。經過設備改造和運行參數的調整,整套純水制備系統的產水率有顯著上升,從45%上升至52%,有效提高了純水的產量,達到了預期改善的目的。

同時,純水設備系統的產水率還受到進水水溫、運行壓力和膜系統的污染情況等因素的影響,這些因素也需要在 運行操作中加以足夠重視。在冬季運行時,維持合理進水壓力,既不能太高,使膜發生永久變形,也不能太低,影響產水率。當膜系統出現污堵的時候要及時進行針對性的在線和離線清洗,防止造成膜元件不可逆的性能下降,影響產水率(量)和脫鹽率。

三、總結

本文從實際的運行經驗出發,對影響反滲透純水設備系統產水率的因素進行了分析,同時進行了相應的改造,達到了預期的效果。通過對純水站實際運行情況的總結,進一步認識到設計人員在設計時應充分考慮工廠生產的特點,合理進行水的綜合利用,以提高純水系統的產水率。合理進行水的綜合利用,以 提高純水設備系統的產水率。

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