【文章內(nèi)容簡介】 纖維超濾膜可按全流過濾、單通錯(cuò)流過濾和循環(huán)錯(cuò)流過濾三種運(yùn)行模式操作，對(duì)原水的適應(yīng)范圍更廣。在進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生波動(dòng)或惡化時(shí)，超濾裝置可轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式，保證超濾產(chǎn)水水質(zhì)。在本系統(tǒng)中采用全流過濾或單通錯(cuò)流過濾兩種模式。（3）全自動(dòng)操作 超濾膜系統(tǒng)完全自動(dòng)運(yùn)行：過濾、反洗、化學(xué)加藥反洗都由控制系統(tǒng)監(jiān)控。完全不需要人工拆卸清洗。（1）超濾裝置配置 ，膜殼自帶，垂直布置在同一支架上，每根膜的面積為40m2。（2）超濾裝置配套設(shè)備 根據(jù)超濾膜的特性，本系統(tǒng)還需選用以下相關(guān)的設(shè)備與超濾設(shè)備配套：① 超濾恒產(chǎn)水量（通量）控制 NORIT超濾裝置采用錯(cuò)流單通過濾，對(duì)超濾恒產(chǎn)水量的控制方式有兩種：采用超濾進(jìn)水泵變頻和超濾進(jìn)水口設(shè)流量調(diào)節(jié)閥兩種方式。② 反沖洗泵 超濾膜在反洗時(shí)主要考慮透膜壓差和操作壓力的問題，同時(shí)可采用大流量低壓的操作模式進(jìn)行反洗。 根據(jù)超濾計(jì)算書及供應(yīng)方工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，正常情況NORIT超濾反洗周期暫定為45分鐘一次。③ 化學(xué)加藥增強(qiáng)反沖洗系統(tǒng) 化學(xué)藥劑直接加入至反沖洗母管中，再通過靜態(tài)混合器混合后，進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)反沖洗，此過程稱為化學(xué)增強(qiáng)反洗，在此過程還需數(shù)分鐘的浸泡時(shí)間以達(dá)到最佳的反洗效果。 化學(xué)增強(qiáng)反沖洗需間斷投加10~25ppm的NaClO，能夠獲得更好的反洗效果。 實(shí)際加藥量由現(xiàn)場運(yùn)行具體確定，投標(biāo)書中的用量為設(shè)計(jì)值。④ 快沖系統(tǒng) 快沖的主要目的是把反沖洗下來的大量污染物沖出膜件和系統(tǒng)，所以快沖一般伴隨著反洗程序?？鞗_過程中，產(chǎn)水口是關(guān)閉的，因此對(duì)一半的超濾膜組件同時(shí)有反洗的效果，這是由進(jìn)出口壓差造成的。交錯(cuò)方向的快沖會(huì)使清洗更為有效。系統(tǒng)采用原水進(jìn)行快沖。⑤ 完整性檢測裝置 系統(tǒng)設(shè)置1套手動(dòng)完整性檢測裝置，允許操作人員對(duì)膜件內(nèi)任意破損的纖維膜絲進(jìn)行檢測。完整性檢測可以在每次清洗完成后進(jìn)行亦或在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間段進(jìn)行。⑥ 超濾化學(xué)清洗裝置 化學(xué)清洗裝置包括清洗箱、清洗泵、清洗過濾器（≤5um）及其管道、閥門、儀表等。清洗裝置的材質(zhì)和防腐襯里能適用于所有清洗液。：（1）超濾裝置 采用中空纖維聚醚砜超濾膜，截留分子量不大于100,000道爾頓。內(nèi)壓式操作方式。超濾膜組件垂直排列布置。超濾裝置采用變頻恒流量控制；采用錯(cuò)流單通、微錯(cuò)流、循環(huán)錯(cuò)流運(yùn)行方式；經(jīng)設(shè)定的運(yùn)行間隔后進(jìn)行一次反洗。反洗可分為常規(guī)反洗和加強(qiáng)反洗，并有反洗、正洗、上向反洗、下向反洗、雙向反洗等不同組合。膜元件選用進(jìn)口原裝的產(chǎn)品，選用荷蘭NORIT公司超濾膜或同等品。超濾膜元件的設(shè)計(jì)水通量不大于膜元件制造廠商《導(dǎo)則》規(guī)定的推薦值，并以低值選取。選擇合理的膜數(shù)量，保證超濾膜元件正常運(yùn)行和合理的反洗間隔和化學(xué)清洗周期，以盡可能提高系統(tǒng)的水的利用率。超濾裝置的給水加藥種類及加藥點(diǎn)，化學(xué)清洗裝置的選擇根據(jù)給水水質(zhì)和所選用超濾裝置膜組件的特性確定。賣方提出所需藥品種類和要求。每臺(tái)超濾裝置的產(chǎn)品水與濃水，反洗與正洗母管上都配置流量表，濃水排放管路上設(shè)置流量控制閥（穩(wěn)壓閥），以控制水的回收率。超濾裝置安裝必要的儀表以監(jiān)視系統(tǒng)的正常運(yùn)行。超濾膜組件豎直安裝在支架上，膜殼與膜殼之間有完整的管道及相不可缺少的閥門（包括自動(dòng)閥門）將它們連接成一體。組合架上配備全部管道及接頭，還包括所有的支架、緊固件、夾具等其它附件。管道、法蘭、閥門均采用耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)或其他性能相似的材質(zhì)。自動(dòng)控制閥門為進(jìn)口的、性能可靠的產(chǎn)品。超濾組合架的設(shè)計(jì)滿足廠址的抗震烈度要求和組件的膨脹要求超濾裝置的產(chǎn)品水管和濃水管設(shè)取樣點(diǎn)。取樣閥為進(jìn)口的UPVC材質(zhì)或與之相當(dāng)。取樣閥集中布置于取樣排水槽上方。取樣管可采用PE軟管。超濾裝置設(shè)有程序啟停裝置，停用后能延時(shí)自動(dòng)沖洗。每臺(tái)超濾裝置配置就地控制盤，且配有氣動(dòng)或電動(dòng)控制元器件，該元器件為進(jìn)口的可靠產(chǎn)品。采用循環(huán)微錯(cuò)流的方式。（2）反洗系統(tǒng) 反洗系統(tǒng)滿足常規(guī)反洗和加強(qiáng)反洗的要求。 反洗水取自超濾水箱 每臺(tái)反洗泵的流量和揚(yáng)程滿足單臺(tái)超濾裝置的反洗要求。 反洗的間隔持續(xù)時(shí)間可以用PLC設(shè)置控制或變更。 超濾反洗水流方向，即從膜殼的兩端分別進(jìn)水和同時(shí)進(jìn)水，可由PLC和相應(yīng)的自動(dòng)閥門來控制，以達(dá)到超濾膜組件的反洗徹底干凈。（3）正洗系統(tǒng) 正洗水取自原水箱 每臺(tái)正洗泵的流量、揚(yáng)程滿足單臺(tái)超濾裝置的正洗要求。 正洗的時(shí)間間隔持續(xù)時(shí)間可以用PLC設(shè)置控制或變更。 配套相的閥門、管道、儀表等。（4）藥品注入系統(tǒng) 藥品注入系統(tǒng)用于加強(qiáng)反洗，包括加NaClO裝置。 加藥裝置包括溶液箱、加藥計(jì)量泵、管道、閥門與附件、平臺(tái)、扶梯等。 溶液箱設(shè)置就地液位計(jì)、液位報(bào)警裝置。底部有排水措施。其容量至少滿足3天加藥量。 每臺(tái)加藥計(jì)量泵進(jìn)口設(shè)Y型過濾器，出口設(shè)置穩(wěn)壓閥、安全閥、逆止閥、壓力表或多功能閥（集釋壓、防虹吸、背壓及幫助啟動(dòng)于一體）。 每套裝置的組件均布置在一個(gè)鋼制底盤上，并考慮配藥與檢修的方便。 為每套液體藥品加藥裝置配置1臺(tái)抗酸堿化工插桶泵。 凡與藥液接觸的零部件，均采用能抗藥液腐蝕的材質(zhì)。 藥品配置系根據(jù)溶液箱的液位信號(hào)，由運(yùn)行人員確認(rèn)。 加藥量系根據(jù)進(jìn)水流量或（和）水質(zhì)變化實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。（5）超濾化學(xué)清洗裝置 化學(xué)清洗裝置包括清洗箱、清洗泵、保安過濾器（≤5181。）及其管道、閥門、儀表等。清洗裝置的材質(zhì)和防腐襯里能適用于所有清洗液。同被清洗設(shè)備連接的管道為固定管路。 使用反滲透清洗系統(tǒng)以減少系統(tǒng)投資。（6）超濾裝置采用程序控制、自動(dòng)監(jiān)控，其監(jiān)控功能由水處理系統(tǒng)控制系統(tǒng)完成。 超濾裝置的運(yùn)行、反洗、正洗、加強(qiáng)反洗等步驟由PLC進(jìn)行程序控制。控制方式見儀表和控制部分。（7）常規(guī)反洗的排水，排入回收水池；加強(qiáng)反洗排水，排入廢水池；其它可回收的排水均排入回收水池?；瘜W(xué)清洗的排水排入廢水池。保安過濾器的作用是截留過濾器產(chǎn)水中泄露的大于5μm的顆粒，防止其進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。這種顆粒經(jīng)高壓泵加速后可能會(huì)擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，同時(shí)劃傷高壓泵的葉輪。過濾器中的濾元為可更換卡式濾棒，當(dāng)過濾器進(jìn)出口壓差大于設(shè)定值（～）時(shí)應(yīng)當(dāng)更換。設(shè)備如下圖（可根據(jù)客戶需要定作）：由于單臺(tái)過濾器的濾芯數(shù)目比較多，因此，均制造成快裝、快開模式，可以方便的將保安過濾器打開，并可迅速的裝上濾芯，便于保安過濾器的操作，保安過濾器上部具有排氣閥，可以防止空氣進(jìn)入泵而損壞泵，下部具有排污閥，可以隨時(shí)排掉截留的雜質(zhì)。設(shè)計(jì)計(jì)算：每支40″、（），進(jìn)水流量：54m3/hr；則選用保安過濾器型號(hào)：30芯40″；數(shù)量：1臺(tái)。根據(jù)原水指標(biāo)和產(chǎn)水要求，考慮到運(yùn)行成本及投資成本，系統(tǒng)需要采用二級(jí)反滲透，根據(jù)我司多年來在反滲透使用領(lǐng)域的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一級(jí)反滲透采用美國GE公司生產(chǎn)的AG8040F型低壓高脫鹽復(fù)合膜；二級(jí)反滲透采用美國GE公司生產(chǎn)的AG8040F低壓高脫鹽復(fù)合膜。根據(jù)膜元件制造廠商《導(dǎo)則》規(guī)定，本工程一級(jí)反滲透膜元件設(shè)計(jì)通量≤30LMH，二級(jí)反滲透膜元件設(shè)計(jì)通量≤40LMH，投標(biāo)方提出合理的排列組合，一級(jí)反滲透共48支膜，每套排列為5：3，二級(jí)反滲透共30支膜，排列為3：2；保證膜元件正常運(yùn)行和合理的清洗周期。反滲透系統(tǒng)是本流程中最主要的脫鹽裝置，它具有極高脫鹽能力。相關(guān)計(jì)算如下：◆ 一級(jí)反滲透選用膜面積為365Ft2（）的反滲透膜，在水源為經(jīng)過超濾工藝處理的自來水的情況下，40m3/h的反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)的膜數(shù)量為48根，則系統(tǒng)的平均膜通量為：系統(tǒng)的平均膜通量 ＝出水量單根膜面積膜數(shù)量 ＝40000L/H＝48因此，系統(tǒng)采用48根膜的設(shè)計(jì)，是完全符合水源為經(jīng)過超濾工藝處理的自來水的反滲透膜組件設(shè)計(jì)導(dǎo)則的規(guī)定?！舳?jí)反滲透進(jìn)水為經(jīng)過超濾工藝處理的自來水+一級(jí)反滲透處理之后的產(chǎn)水，系統(tǒng)的平均膜通量應(yīng)不大于24GFD（）?！?二級(jí)反滲透選用膜面積為400Ft2（）的反滲透膜，在水源為經(jīng)過超濾+一級(jí)反滲透工藝處理的自來水的情況下，34m3/h的二級(jí)反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)的膜數(shù)量為30根，則系統(tǒng)的平均膜通量為：系統(tǒng)的平均膜通量 ＝出水量單根膜面積膜數(shù)量 ＝34000L/H＝ 30因此，系統(tǒng)采用30根膜的設(shè)計(jì)，是完全符合水源為經(jīng)一級(jí)反滲透處理水的反滲透膜組件設(shè)計(jì)導(dǎo)則的規(guī)定。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和靈活性，反滲透系統(tǒng)采用二級(jí)兩段配置，提高回收率。反滲透系統(tǒng)包括高壓泵、反滲透膜組、沖洗系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、控制儀表及管路系統(tǒng)六個(gè)部分，本設(shè)計(jì)采用二級(jí)反滲透系統(tǒng)，使反滲透的產(chǎn)水滿足EDI進(jìn)水要求，同時(shí)滿足客戶需要。每套反滲透裝置都配有就地控制盤，且配有氣動(dòng)或電動(dòng)控制元器件，該元器件選用進(jìn)口的可靠產(chǎn)品。反滲透的使用過程中，水的流向和運(yùn)動(dòng)是逆自然滲透的，要改變這種逆自然的滲透，必須給液體一個(gè)動(dòng)力，使它改變自然滲透過程中，淡水向濃水方向運(yùn)動(dòng)，鹽份向淡水方向滲透的規(guī)律，而提高這個(gè)動(dòng)力有效的措施是增加外界壓力，高壓泵為反滲透膜組提供足夠的進(jìn)水壓力，維持反滲透膜的正常運(yùn)行。二級(jí)反滲透高壓泵其出力分別為54m3/h，揚(yáng)程125m和40m3/h，揚(yáng)程154m。我司選用的高壓泵揚(yáng)程及型號(hào)，能滿足反滲透設(shè)備的使用要求，同時(shí)也滿足在低溫情況下的使用要求，因?yàn)榉礉B透膜在使用過程中，產(chǎn)水量及需要的壓力是要不斷上升的（在產(chǎn)水量不變的情況下）；同時(shí)隨著溫度的下降，要達(dá)到同樣的產(chǎn)水量，需要提供壓力，因此，我司選用的高壓泵，均能滿足此類要求。同時(shí)，在高壓泵的進(jìn)水口，設(shè)置低壓保護(hù)開關(guān)，保護(hù)RO膜免受高壓啟動(dòng)時(shí)的沖擊，后設(shè)置高壓開關(guān)以保護(hù)反滲透膜免受水錘的損壞。兩級(jí)反滲透系統(tǒng)，出水能力為≥34m3/h。一級(jí)反滲透的回收率設(shè)計(jì)為75%，出力≥40m3/h；二級(jí)反滲透的回收率設(shè)計(jì)為85%，出力≥34m3/h。反滲透膜組是整個(gè)脫鹽系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它主要負(fù)責(zé)脫除水中的可溶性鹽份、膠體、有機(jī)物及微生物，使出水達(dá)到用戶要求。設(shè)備如下圖所示（供參考）反滲透膜的基本工作原理反滲透膜是一種采用錯(cuò)流過濾以制取純水的工藝，被處理料液以一定的速度流過膜面，透過液從垂直方向透過膜，同時(shí)大部分截留物被濃縮液夾帶出膜組件。錯(cuò)流過濾模式減小了膜面濃度極化層的厚度，可以有效降低膜污染。膜系統(tǒng)膜系統(tǒng)是指膜分離裝置單元。壓力驅(qū)動(dòng)膜系統(tǒng)主要由預(yù)處理系統(tǒng)、升壓泵、膜組件（壓力容器和膜元件）、管道閥門和控制系統(tǒng)構(gòu)成。膜污染各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質(zhì)。懸浮物主要是無機(jī)顆粒物、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質(zhì)主要是易溶鹽（如氯化物）和難溶鹽（如碳酸鹽、硫酸鹽和硅酸鹽）。在反滲透過程中，進(jìn)水的體積在減少，懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的濃度在增加。懸浮顆粒會(huì)沉積在膜上，堵塞進(jìn)水流道、增加摩擦阻力（壓力降）。難溶鹽會(huì)從濃水中沉淀出來，在膜面上形成結(jié)垢，降低RO膜的通量。這種在膜面上形成沉積層的現(xiàn)象叫做膜污染，膜污染的結(jié)果是系統(tǒng)性能的劣化。半透膜半透膜是具有選擇性透過性能的薄膜。當(dāng)液體或氣體通過半透膜時(shí)，一些組分透過，而另外一些組分被截留。實(shí)際上半透膜對(duì)于任何組分都有透過性，只是透過的速率相差很大。在反滲透過程中，溶劑（水）的透過速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶解在水中的溶質(zhì)（鹽分）。通過半透膜實(shí)現(xiàn)了溶劑和溶質(zhì)的分離，得到純水以及濃縮的鹽溶液。滲透滲透是當(dāng)流體在跨越半透膜屏障時(shí)的一種自然過程。如果將一箱純水用一張半透膜垂直分為兩部分，純水與理想半透膜的兩面以相同的溫度和壓力接觸，在這樣的條件下沒有跨越半透膜的水的流動(dòng)產(chǎn)生，因?yàn)樵谀蓚?cè)的化學(xué)勢(shì)完全相等。如果在其中一側(cè)加入溶解性鹽，鹽溶液一邊的化學(xué)勢(shì)降低了。純水便會(huì)向鹽溶液一側(cè)滲透，從而產(chǎn)生一個(gè)滲透流，直到化學(xué)勢(shì)的平衡重新建立為止。滲透壓按照科學(xué)術(shù)語，在半透膜的兩邊存在一個(gè)“化學(xué)勢(shì)”（離子或溶質(zhì)分子的濃度差）的差值，通過溶液的滲透過程對(duì)化學(xué)勢(shì)差進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)平衡重新建立時(shí)，在半透膜的兩側(cè)形成了一個(gè)水位差即靜壓差，這個(gè)壓力差便是滲透壓。滲透壓是溶液本身的性質(zhì)，取決于溶液濃度，與半透膜沒有關(guān)系。滲透壓與溶質(zhì)濃度之間的關(guān)系為：Posm = (T + 273) * Σ(mi) (1)其中Posm＝滲透壓（psi），T為溫度（℃）, Σ(mi)是溶液中所有溶質(zhì)的總摩爾濃度。TDS為1000ppm的水溶液的近似滲透壓約為11 psi ( bar)。反滲透在圖－6a的箱子中，水通過滲透作用流向鹽溶液一側(cè)，直到達(dá)到新的平衡建立。在鹽溶液一邊施加一個(gè)額外的壓力與滲透壓相等，原有的平衡會(huì)受到影響（圖－6b）。外加壓力將會(huì)使鹽溶液一邊的化學(xué)勢(shì)增加，使溶劑流向純水一邊。這種現(xiàn)象便是反滲透。反滲透過程的驅(qū)動(dòng)力是外加壓力，反滲透分離所需能量與溶液的難度直接相關(guān)。因此，從鹽溶液中生產(chǎn)同樣體積的水，鹽的濃度越高，所需能耗也越高。對(duì)于反滲透過程分離水和鹽的機(jī)理還沒有一個(gè)公認(rèn)的統(tǒng)一解釋。目前一般推薦兩種傳遞模型：毛細(xì)孔流模型和溶解擴(kuò)散模型。水通過膜有兩種方式，一種是通過膜上存在的孔，另外一種是通過膜中的分子節(jié)點(diǎn)之間的擴(kuò)散。根據(jù)理論，膜的化學(xué)性質(zhì)是，在固液界面上水優(yōu)先吸附并通過，鹽被截留。水與膜表面之間有弱的化學(xué)結(jié)合力，使得水能夠在膜的結(jié)構(gòu)中分散。膜的物理和化學(xué)性質(zhì)決定了在傳遞過程中水比鹽的優(yōu)先地位。水的傳遞水通過半透膜的速率由方程（2）確定。Qw = ( ΔP ΔPosm) Kw S/d (2)其中Qw為原水透過膜的速率，ΔP為膜兩側(cè)壓力差，ΔPosm為膜兩側(cè)的滲透壓差，Kw為膜的純水滲透系數(shù)，S為膜面積。（2）式通常被簡化為：Qw = A (NDP) (3)其中A為膜常數(shù)，NDP為跨過膜的水傳質(zhì)凈驅(qū)動(dòng)壓力或凈驅(qū)動(dòng)力。鹽的傳遞透過膜的鹽流量定義為：Qs = ΔC Ks S/d (4)其中Qs為膜的透鹽量，Ks為膜的鹽滲透系數(shù)，ΔC為膜兩側(cè)鹽濃度差，S為膜面積，d為膜厚度。該方程可簡化為：Qs = B(ΔC) (5)其中B代表膜常數(shù)，ΔC為鹽傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力。