摘要：四川省女媧建材有限公司余熱發(fā)電化學水處理裝置原設計采用的是一級反滲透+混床除鹽工藝流程，該裝置2017年3月復產投運，運行過程中出現(xiàn)膜元件結垢堵塞現(xiàn)象，無法穩(wěn)定運行，產水水質較差等。女媧建材于2020年7月開始對一級反滲透工藝流程進行二級改造，于2020年8月改造完成。運行至今，反滲透裝置除鹽率、產水電導率、產水水質大大提高，也降低了操作強度，保證余熱發(fā)電汽水品質合格。

關鍵詞：化學水處理裝置；一級反滲透；二級反滲透；電導率

引言：反滲透（RO）膜分離法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以消耗大量酸堿為代價的離子交換法，從而實現(xiàn)了純水制備過程中無需酸堿的使用，達到了綠色環(huán)保的要求。該系列純水機能夠有效地去除水中的各種懸浮物、膠體、微生物、有機物和溶解性鹽類等幾乎所有雜質（去除率一般可達97～99%），是目前各種除鹽設備中應用最廣泛的一種，主要是應用于海水、苦咸水的淡化；鍋爐用水的軟化；一般純水的除鹽；廢水的處理；超純水的預處理，可使離子交換樹脂的負荷降低90%以上，再生劑用量也可減少90%以上；食品醫(yī)藥、化工等的提純、濃縮、分離等方面。女媧建材余熱發(fā)電化學水處理裝置采用一級反滲透+混床除鹽工藝，一級除鹽系統(tǒng)原設計為10m3/h的工藝流程，采用二段膜處理技術，見圖1。二級除鹽系統(tǒng)采用混合離子交換技術。復產運行后，反滲透裝置除鹽率低、產水電導率高、膜元件結垢等問題，導致鍋爐汽水品質不合格，影響余熱發(fā)電設備的穩(wěn)定運行。

1.化學水處理裝置改造前生產情況

1.1工藝流程簡介

改造前化學水處理裝置為手動控制，過濾器正洗反洗均為手動閥，反滲透裝置本體采用二段膜處理工藝，膜元件采取8:4（即一段8支膜，二段4支膜）排列方式，原水先進入多介質過濾器、活性炭過濾器過濾，再進入保安過濾器，經高壓泵進入一段進行處理，處理后的產水進入產水母管；處理后的濃水進入二段再進行處理，經過二段處理后的產水同樣進入產水母管，部分濃水排放，見圖1，產水母管水進入中間水箱，經由混床處理最終進入除鹽水箱。見圖2。

1.2化學水裝置改造前存在的問題

（1）一級反滲透系統(tǒng)設計指標除鹽率≥96%，回收率≥75%，出水量10m3/h，實際運行情況遠遠低于設計指標，除鹽率80%,出水量7m3/h。見表1。

（2）多介質過濾器、活性炭過濾器正洗、反洗均為手動控制，勞動強度大，清洗不及時無法保證進膜水質。見圖3。

（3） 一級反滲透系統(tǒng)產水電導率30-50us/cm，遠遠達不到混床進口水設計指標：濁度≤2，電導率≤20us/cm。導致混床運行周期短，再生頻率高，而且混床產水電導率高，出水殘留硬度高，影響汽水品質。見圖4。

（4）不符合精益生產要求，需配備一名專職人員制水沖洗。  

1.3產生問題的主要原因

（1）實際水質含鹽量高于設計水質，反滲透回收率高，導致反滲透膜表面污染。

（2）水源的雜質和濁度高，對膜元件造成一定污染，降低了水流速度，對鈣鎂鹽垢的形成起到一定的作用。

（3）一級反滲透系統(tǒng)產水水質達不到設計標準，導致二級混床入口水質超標，長期處于超負荷運行，離子樹脂交換被嚴重污染，再生頻率高，再生還原度低，出水水質達不到標準。

2.化學水處理裝置改造工藝

2.1化學水處理裝置改造方案

（1）將多介質過濾器、活性炭過濾器手動閥門均改為電動閥，根據(jù)制水時效自動清洗。見圖5

（2）將原有混床除鹽系統(tǒng)拆除，新增一套二級反滲透系統(tǒng)。見圖6。

（3）將原有一級反滲透系統(tǒng)和新增二級反滲透系統(tǒng)并聯(lián)進入PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)均采用西門子公司的PLC可編程控制器（S7-200）作為下位機全自動控制（RO化學清洗除外）、監(jiān)測、計量和控制與之相關的液位、流量、壓力、水泵的啟停等參數(shù)，完成電氣自動化控制和儀表信號的采集，實現(xiàn)無人值守自動化運行。

（4）整個水處理系統(tǒng)采用兩級控制：就地手、自動兼中控室控制并能采用工控微機實行遠程監(jiān)控，見圖7?？呻S時查詢系統(tǒng)運行參數(shù)，并能定期制定報表，繪制運行曲線，分析運行成本和設備性能。見圖8。

（5）大流量循環(huán)RO膜表面自動沖洗，可延長RO膜及整套設備的使用壽命；所有水箱全自動液位控制：原水箱、中間水箱、除鹽水箱；系統(tǒng)內所用泵的起停：原水泵、中間水泵、一二級高壓泵；具備自動保護和報警功能：開機自檢、缺水保護報警、停電自動復位、高低壓自動停機保護并處理、水箱水滿自動停機、低液位報警并處理。

（6）新增2*30m3原水箱，并將原有原水箱改為中間水箱，原有中間水箱改為除鹽水箱，即水箱現(xiàn)狀：2*30m3原水箱，30m3中間水箱，2*30m3除鹽水箱。增加了除鹽水儲量，保證鍋爐用水。

（7）將一級反滲透裝置產水與第二級反滲透裝置產水管線安裝三通閥，突破了傳統(tǒng)反滲透理論和工藝流程中，一級反滲透裝置產水和二級反滲透裝置產水不能混合的限制，解決了特殊情況下（二級反滲透產水能力不足），用一級反滲透水補充。見圖8。

2.2化學水處理裝置改造后運行

經過一段時間運行，改造后的一級和二級反滲透裝置自動運行穩(wěn)定，各參數(shù)正常，根據(jù)化驗結果，最終二級反滲透產水電導率≤5us/cm，符合鍋爐用水標準。水質檢測數(shù)據(jù)見表2、表3。

從運行參數(shù)中可以看出，一級和二級反滲透裝置運行水質都有了一定程度的改善，反滲透運行狀況有了較大的提高，運行穩(wěn)定性也大大提高。

2.3化學水處理裝置改造后運行狀況

從2020年7月28日改造完成運行至今，效果顯著，不僅解決了裝置運行穩(wěn)定性和水質問題，同時也取得了一定的經濟效益，并在傳統(tǒng)反滲透工藝流程上也做了一定改變。

（1）反滲透系統(tǒng)運行情況

反滲透裝置的投運或退出主要是控制高壓泵的起動或停止來實現(xiàn)，而高壓泵的起、停是通過低壓保護開關和RO產水箱的水位變化來決定的。在本系統(tǒng)中一級RO通過高低壓保護開關控制，二級RO通過除鹽水箱的液位來控制反滲透系統(tǒng)的運行。

當除鹽水箱水位處于低液位時，高壓泵運行，當除鹽水箱的水位升高至高液位時，此時就將反滲透裝置退出。相反，當除鹽水箱的液位由高至低相反過程時，反滲透的投運順序同時以相反的順序進行。

采用該控制方式，不僅可以節(jié)約回水，又可以節(jié)省費用，因為反滲透本身的運行成本主要來自高壓泵的耗電。

（2）兩級反滲透系統(tǒng)運行穩(wěn)定，產水能力由原來的7m3/h提高到10m3/h，產水電導率≤5us/cm。

（3）改造后經濟效益

改造前多介質過濾器、活性炭過濾器內部濾料每年更換費用1.6萬元，反滲透膜易結垢堵塞每2年更換費用5.5萬元，樹脂再生、更換費用1萬元。減少一名專職制水人員。

綜上所述，1年可節(jié)約6萬元。

3.結論

四川省女媧建材有限公司在遵照化學水處理反滲透理論和技術原則的基礎上，在反滲透工藝技術改造中，采取了一些新的思路和工藝流程。

（1）取消了混床除鹽系統(tǒng)，減少了環(huán)保污染。

（2）將反滲透一級和二級產水管線設置三通閥，充分考慮特殊情況下二級反滲透產水不足的情況，在實際生產中保證產水量。

（3）節(jié)約了人工成本及設備維護費用。

（4）提高了設備可靠性，減少故障停機次數(shù)，保證生產用水。

（5）優(yōu)化水質數(shù)據(jù)，保證鍋爐用水水質合格，提高鍋爐使用壽命。

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