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1.纯水设备系统介绍
某公司的纯水设备系统采用反渗透全膜法工艺,设计产水量为300m3/h,原水采用全厂的工业用水,工艺流程见图1。
纯水设备工艺流程
图1纯水设备系统工艺流程工业用水(经混凝沉淀处理后的长江原水)经过自清洗过滤器初步过滤后进入UF系统,UF系统共3套,每套处理能力150m3/h,设计回收率90%,采用中空纤维膜。一级RO系统共3套,每套处理能力137m3/h,设计回收率75%,采用抗污染BW30400FR膜组件。二级RO系统共3套,每套处理能力110m3/h,设计回收率为90%,采用超低压高产量的BW30LE440膜组件。UF系统的反洗排水排至工业用水系统进行处理,一级RO系统的浓水排入回用水系统,二级RO系统的浓水排入UF产水箱继续利用。该系统从2007年4月投运,低负荷运行将近3年,产水水质良好,水处理新视野电导率维持在3μS/cm以下,但系统耗水量较大,整个系统的产水率一直在45%左右波动。本文根据纯水站实际的运行情况进行分析,找出影响产水率的因素并加以改进。
2.纯水设备系统分析与调整
纯水设备系统的产水率主要依赖主要系统的回收率来保证:自清洗过滤器的回收率为99%,UF系统回收率为90%,一级RO系统回收率为75%,二级RO系统回收率为90%。但在实际的运行中,受设备状态和工艺用水需求的影响,系统消耗的水量要大于设计水量,回收率没有达到设计的要求。
(1)自清洗过滤器过滤精度为100μm。设置自清洗过滤器的作用主要是为了保护UF系统的正常运行,将原水中大颗粒悬浮物、砂砾等对超滤膜表面造成机械划伤的杂质去除,设备设计的自耗水率低于过滤水流量的1%。过滤器采用压差控制,当进出水口的压差达到0105MPa时设备开始自动反冲洗,压差恢复后进行过滤。在实际的运行过程中发现,由于系统中只有1台过滤器,当夏季藻类繁殖较严重的时候,尽管系统中投加了次氯酸钠进行杀菌,压差上升仍然比较严重,导致自清洗过滤器频繁进行反洗,最严重的时候每隔5～7min反洗一次,反洗排水达到100m3/d以上,回收率严重下降。当对自清洗过滤器的不锈钢滤网进行更换和拆洗时,超滤系统的进水只能走旁通管,给UF系统的运行也带来一定的安全隐患。针对以上问题,在系统中增加了1台过滤器,水处理新视野当发现1台过滤器频繁反洗的时候,可进行人工切换,对污堵的滤网及时进行化学清洗和更换,恢复其通量和过滤性能,保证UF系统的进水水质符合要求。
(2)UF系统存在大量的水量消耗,UF系统的水量消耗主要集中在反洗和化学清洗上。根据中空纤维膜的特性,UF机组每运行40min自动反洗一次,每次2min,耗水约10m3左右,每天还将进行一次化学清洗,每次化学反洗时间为30min,耗水约50m3。根据上述耗水量计算,进水量为150m3/h给水排水的UF机组,平均产水量为120m3/h,回收率只有80%,不能满足一级RO的进水量。在实际的运行中也因UF系统产水量不足,1套RO系统的用水需2套UF系统提供。为增大UF系统的产水量,增加了4支超滤膜,使产水量上升了10m3,同时将普通反洗时间缩短至90s,将化学反洗时间缩短至20min,系统产水量上升至134m3/h,基本能满足一级RO的用水量,使UF和RO机组能一一对应。
(3)RO系统的实际回收率比设计值低。RO系统的回收率是指产水流量与进水流量的比值,但在实际的运行过程中,RO系统除了浓水排放外,部分产水也有消耗。产水的消耗主要集中在启停机的低压冲洗上,每次启停耗水约5m3。如果RO机组满负荷24h不间断运行,回收率基本维持在75%左右。在实际的生产中,RO机组的运行需根据外线用水量和UF水箱的液位调节,停机几乎不能避免。在纯水站运行初期,外线用水量波动很大(80～210m3/h),导致RO机组频繁启停,最多达到每天启停17次之多,水量浪费严重,回收率下降至70%左右。为改善这一情况,根据外线用水量,规定用水量<100m3/h时只开启1套RO机组进行制水,其他2组备用,并将RO机组的启停机液位从7m调整到了5m。通过以上措施,使机组连续运行时间增加,有效减少了停机次数,目前每天RO机组的启停机次数控制在5次以内,一级RO的产水率维持在74%,二级RO的产水率在89%左右。
(4)现场流量计存在较大误差。水处理新视野纯水设备系统在工艺上设置有很多的流量计,其中与产水率相关的流量计主要的有7个:自清洗过滤器进水量、UF进水量、UF产水量、一级RO产水量、一级RO浓水量、二级RO产水量、二级RO浓水量,根据这几个流量计可算出各个系统的回收率。但在实际的抄表过程中,流量计的误差远大于允许的误差,见表1中2009年4月21～24日数据。
