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        反滲透系統(tǒng)的控制方法

        2012-12-13 06:00:08董翠玲郭強(qiáng)天津開發(fā)區(qū)天元康宇環(huán)??萍及l(fā)展有限公司天津300456
        天津科技 2012年3期
        關(guān)鍵詞:高壓泵電動閥水閥

        董翠玲 郭強(qiáng) (天津開發(fā)區(qū)天元康宇環(huán)??萍及l(fā)展有限公司 天津300456)

        反滲透系統(tǒng)的控制方法

        董翠玲 郭強(qiáng) (天津開發(fā)區(qū)天元康宇環(huán)保科技發(fā)展有限公司 天津300456)

        反滲透技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)和最節(jié)能有效的膜分離技術(shù)。隨著反滲透技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷完善,以及反滲透系統(tǒng)設(shè)備造價和運(yùn)行費(fèi)用的不斷降低,越來越多的行業(yè)都在使用反滲透系統(tǒng)生產(chǎn)的各種工藝除鹽水。介紹了一種反滲透系統(tǒng)的控制方法,用于方便PLC控制系統(tǒng)的編程。

        反滲透系統(tǒng) 自動控制 反滲透控制開關(guān) 沖洗

        0 引言

        反滲透技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)和最節(jié)能有效的膜分離技術(shù)。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常?。▋H為10 A左右),因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等(去除率高達(dá)97%~98%)。

        隨著反滲透技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷完善,以及反滲透系統(tǒng)設(shè)備造價和運(yùn)行費(fèi)用的的不斷降低,越來越多的行業(yè)(電力、石油、煤炭、化工、醫(yī)藥、海水淡化、中水回用、廢水處理等)都在使用反滲透系統(tǒng)生產(chǎn)的各種工藝除鹽水,由于靠人工方式操作反滲透系統(tǒng)已很難保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行,因此采用PLC作為反滲透系統(tǒng)的自動控制設(shè)備就變?yōu)榉浅1匾?。國?nèi)一些廠家也根據(jù)市場需求適時開發(fā)出各種各樣的反滲透控制器,但普遍存在無預(yù)處理設(shè)備沖洗控制、系統(tǒng)自動沖洗控制、系統(tǒng)水洗控制等。常規(guī)的工藝流程如圖1所示。本文結(jié)合十幾年的工程經(jīng)驗(yàn),介紹一種反滲透系統(tǒng)的控制方法,用于方便PLC控制系統(tǒng)的編程。

        1 設(shè)計要點(diǎn)

        1.1 主要控制對象及作用

        1.1.1 原水閥 為原水箱自動補(bǔ)水。

        1.1.2 原水泵(增壓泵) 為預(yù)處理設(shè)備的運(yùn)行提供穩(wěn)定的壓力和水量。

        1.1.3 反滲透進(jìn)水閥 其主要作用是在反滲透系統(tǒng)停機(jī)或預(yù)處理設(shè)備沖洗時自動切斷原水與高壓泵之間的管路,使水不會流入膜管內(nèi)對膜造成污染。

        1.1.4 反滲透沖洗電動閥 反滲透系統(tǒng)在運(yùn)行時,膜的濃水側(cè)水的流量小(淡水不斷產(chǎn)出),一段時間后,膜的濃水側(cè)要有一些沉積物,這些沉積物要及時清洗掉,以免沉積物越積越多,附著在膜表面造成污染,降低反滲透膜的使用壽命,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。反滲透沖洗電動閥的主要作用是在反滲透系統(tǒng)開停機(jī)及連續(xù)運(yùn)行時間過長或停機(jī)時間較長時打開,讓濃水大流量通過,降低膜管內(nèi)壓力,增加膜管內(nèi)的流速,達(dá)到?jīng)_洗膜表面的目的。而采用電動閥門是為了達(dá)到緩慢升高或降低膜內(nèi)壓力的作用。

        1.1.5 高壓泵 實(shí)現(xiàn)反滲透過程需要有一定的推動力,以克服溶液的滲透壓。高壓泵的作用是為反滲透本體裝置提供足夠的進(jìn)水壓力,保證反滲透膜的正常運(yùn)行。

        1.1.6 反滲透產(chǎn)水三通閥 反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時且產(chǎn)水電導(dǎo)合格時此閥門打開,向成品水箱補(bǔ)水。

        1.1.7 阻垢劑加藥泵 反滲透的工作過程是原水從膜的一端流向另一端,水分子透過膜表面,而無機(jī)鹽離子就留在原來的一側(cè)。隨著原水不斷地被濃縮,留在原水中的含鹽量逐步增大。濃縮后各種離子濃度將成倍增加,原水中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、、和SiO2等易沉淀的成分經(jīng)濃縮后,其溶度積可能會超過其相應(yīng)的平衡常數(shù),因此會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢。投加高效反滲透專用阻垢劑,以防止反滲透濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。

        1.2 主要控制信號及作用

        1.2.1 原水箱高液位信號 當(dāng)出現(xiàn)原水箱高液位信號時原水閥關(guān)閉,停止向原水箱補(bǔ)水,待高液位信號消除后將打開向原水箱補(bǔ)水。

        1.2.2 原水箱低液位信號 當(dāng)出現(xiàn)原水箱低液位信號時反滲透系統(tǒng)停機(jī),保護(hù)原水泵不在缺水狀態(tài)下工作。待低液位信號消除后反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        1.2.3 成品水箱高液位信號 當(dāng)出現(xiàn)成品水箱高液位信號時反滲透系統(tǒng)停機(jī),待高液位信號消除后反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        1.2.4 加藥箱低液位信號 當(dāng)出現(xiàn)加藥箱低液位信號時反滲透系統(tǒng)停機(jī),保護(hù)反滲透系統(tǒng)不在加藥中斷情況下工作。待低液位信號消除后反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        1.2.5 低壓保護(hù)開關(guān) 在反滲透系統(tǒng)的高壓泵進(jìn)口設(shè)置低壓保護(hù)開關(guān),當(dāng)高壓泵進(jìn)口壓力低于設(shè)定值時低壓開關(guān)動作,為保護(hù)高壓泵不在缺水狀態(tài)下工作,高壓泵停機(jī)。

        1.2.6 高壓保護(hù)開關(guān) 在反滲透系統(tǒng)膜組的進(jìn)口設(shè)置高壓保護(hù)開關(guān),當(dāng)反滲透系統(tǒng)膜組的進(jìn)口壓力高于設(shè)定值時高壓開關(guān)動作,為保護(hù)反滲透系統(tǒng)不在高壓下工作,反滲透系統(tǒng)停機(jī)。

        1.2.7 反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)控制 在反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時如產(chǎn)水電導(dǎo)低于設(shè)定值(合格水),電導(dǎo)控制接通,產(chǎn)水閥打開向成品水箱補(bǔ)水。否則電導(dǎo)控制斷開,產(chǎn)水閥關(guān)閉產(chǎn)水排放,停止向成品水箱補(bǔ)水。

        1.2.8 預(yù)處理沖洗信號 當(dāng)預(yù)處理設(shè)備需要沖洗時其控制器(美國FLECK控制器)發(fā)出預(yù)處理需要沖洗信號,此時反滲透系統(tǒng)自動停機(jī)。

        1.2.9 預(yù)處理沖洗程序信號 在預(yù)處理設(shè)備控制器(美國FLECK控制器)發(fā)出預(yù)處理沖洗信號后,出現(xiàn)預(yù)處理沖洗程序信號時,原水泵啟動以供預(yù)處理設(shè)備沖洗之用水。

        2 控制動作要求

        在這里將反滲透系統(tǒng)運(yùn)行方式簡單分為3種:產(chǎn)水運(yùn)行、水洗運(yùn)行、藥洗運(yùn)行。

        2.1 產(chǎn)水運(yùn)行

        2.1.1 正常產(chǎn)水 打開控制電源開關(guān),并將反滲透控制開關(guān)撥至產(chǎn)水位置,PLC進(jìn)行自檢,當(dāng)確認(rèn)原水箱不處在超低位(無原水箱低液位信號)時,且成品水箱不處于高位(無成品水箱高液位信號)時,反滲透系統(tǒng)啟動運(yùn)行:反滲透進(jìn)水閥、沖洗電動閥同時打開,原水泵延時5 s啟動(此時對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行低壓沖洗),50 s后若未出現(xiàn)低壓報警,高壓泵啟動同時加藥泵運(yùn)行(此時無加藥箱低液位信號),10 s后沖洗電動閥關(guān)閉(完成開機(jī)沖洗),同時膜內(nèi)壓力緩慢升高,電導(dǎo)值逐漸降低(此時反滲透產(chǎn)水三通閥為關(guān)閉,產(chǎn)水處于排放狀態(tài))。當(dāng)電導(dǎo)值低于設(shè)定值后電導(dǎo)控制報警解除(產(chǎn)水為合格水),反滲透產(chǎn)水三通閥打開,反滲透系統(tǒng)向成品水箱開始補(bǔ)水。

        當(dāng)成品水箱處于高位(出現(xiàn)成品水箱高液位信號)時,反滲透系統(tǒng)停止運(yùn)行:反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉,沖洗電動閥打開,15 s后(電動閥動作時間)高壓泵停機(jī)同時加藥泵停止運(yùn)行,50 s后沖洗電動閥關(guān)閉(完成停機(jī)沖洗),15 s后原水泵停機(jī),2 s后反滲透進(jìn)水閥關(guān)閉,反滲透系統(tǒng)停機(jī)。待成品水箱不處于高位(成品水箱高液位信號消除)時反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        2.1.2 低壓報警 當(dāng)高壓泵進(jìn)水壓力低于設(shè)定值時,壓力開關(guān)斷開,高壓泵停機(jī),同時低壓報警指示燈亮,待進(jìn)水壓力恢復(fù)到設(shè)定值后壓力開關(guān)閉合,高壓泵重新啟動。注意:當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)3次低壓報警(在沖洗電動閥全開啟時高壓泵啟動瞬間偶爾會出現(xiàn)低壓情況,但為了避免高壓泵頻繁啟停在這里設(shè)定為3次),高壓泵、反滲透產(chǎn)水三通閥、反滲透進(jìn)水閥、原水泵將依次延時停機(jī)或關(guān)閉,同時低壓報警燈不停閃爍并蜂鳴(在無人情況下故障停機(jī)后提醒來人注意停機(jī)原因)。必須先將反滲透控制開關(guān)撥回停機(jī)位置,低壓報警燈停止閃爍及蜂鳴,然后再重新將反滲透控制開關(guān)撥至產(chǎn)水位置,反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        2.1.3 高壓報警 當(dāng)反滲透裝置的進(jìn)口壓力高于設(shè)定值時,高壓開關(guān)動作,高壓報警指示燈亮,若在60 s內(nèi)進(jìn)口壓力恢復(fù)到正常值報警自動解除,否則60 s后反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉,沖洗電動閥打開,15 s后(電動閥動作時間)高壓泵停機(jī)同時加藥泵停止運(yùn)行,沖洗電動閥關(guān)閉,15 s后原水泵停機(jī),2 s后反滲透進(jìn)水閥關(guān)閉,反滲透系統(tǒng)停機(jī)。同時高壓報警燈不停閃爍并蜂鳴(在無人情況下故障停機(jī)后提醒來人注意停機(jī)原因)。必須先將反滲透控制開關(guān)撥回停機(jī)位置,高壓報警燈停止閃爍及蜂鳴,然后再重新將反滲透控制開關(guān)撥至產(chǎn)水位置,反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        2.1.4 原水箱缺水 當(dāng)原水箱缺水(出現(xiàn)原水箱低液位信號)時,反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉,沖洗電動閥打開,15 s后(電動閥動作時間)高壓泵停機(jī)同時加藥泵停止運(yùn)行,沖洗電動閥關(guān)閉,15 s后原水泵停機(jī),2 s后反滲透進(jìn)水閥關(guān)閉,反滲透系統(tǒng)停機(jī)。待原水箱不處于高位(原水箱低液位信號消除)時反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        2.1.5 預(yù)處理設(shè)備沖洗 當(dāng)預(yù)處理設(shè)備需要沖洗時(出現(xiàn)預(yù)處理沖洗信號)反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉,沖洗電動閥打開,15 s后(電動閥動作時間)高壓泵停機(jī)同時加藥泵停止運(yùn)行,沖洗電動閥關(guān)閉,15 s后原水泵停機(jī),2 s后反滲透進(jìn)水閥關(guān)閉,反滲透系統(tǒng)停機(jī)。在預(yù)處理設(shè)備需要反洗或正洗時(出現(xiàn)預(yù)處理沖洗程序信號)原水泵啟動。待預(yù)處理沖洗結(jié)束后(預(yù)處理沖洗信號消除),反滲透系統(tǒng)將重新啟動運(yùn)行。

        2.1.6 自動沖洗 當(dāng)反滲透系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時間超過設(shè)定值后,反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉,沖洗電動閥打開,沖洗60 s后沖洗電動閥關(guān)閉,待電導(dǎo)值低于設(shè)定值后電導(dǎo)控制報警解除(產(chǎn)水為合格水),反滲透產(chǎn)水三通閥打開,反滲透系統(tǒng)重新向成品水箱補(bǔ)水。

        當(dāng)反滲透系統(tǒng)連續(xù)停機(jī)時間超過設(shè)定值后,反滲透進(jìn)水閥、沖洗電動閥同時打開,原水泵延時5 s啟動,沖洗120 s后沖洗電動閥關(guān)閉,15 s后原水泵停機(jī),2 s后反滲透進(jìn)水閥關(guān)閉,反滲透系統(tǒng)繼續(xù)停機(jī)。此過程同樣受原水箱低液位缺水保護(hù)。

        2.2 水洗運(yùn)行

        當(dāng)反滲透系統(tǒng)藥洗后或長時間停機(jī)后,將反滲透控制開關(guān)撥至水洗位置,反滲透進(jìn)水閥、沖洗電動閥同時打開,原水泵延時5 s啟動,沖洗30 min后沖洗電動閥關(guān)閉,15 s后原水泵停機(jī),2 s后反滲透進(jìn)水閥關(guān)閉(如需加長時間,可重新將反滲透控制開關(guān)撥至水洗位置,如時間過長可隨時將反滲透控制開關(guān)撥回至停位置即可停止水洗)。此過程同樣受原水箱低液位缺水保護(hù)。

        2.3 藥洗運(yùn)行

        反滲透裝置在正常運(yùn)行一段時間后,反滲透膜會受到給水中可能存在的懸浮物或難溶鹽的污染。各種懸浮物或難溶性鹽在膜表面沉積,堵塞膜孔,造成產(chǎn)水量下降,產(chǎn)水電導(dǎo)升高,給水壓力增加。常見沉積物有鈣類沉積物、氧化物、有機(jī)物及各種膠體。針對上述各類污染物可選用對應(yīng)的清洗液配方對反滲透膜進(jìn)行清洗。此過程一般為手動控制。

        3 結(jié)論

        通過以上控制方法的介紹,可以使PLC編程人員明確整個反滲透系統(tǒng)的控制要求,使控制程序更完善實(shí)用,更能滿足反滲透系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需要?!?/p>

        [1]美國海德能公司.反滲透和納濾膜產(chǎn)品技術(shù)手冊[Z].2011:156-162.

        [2]竇照英,徐平.反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用問答[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:182-187.

        2012-05-09

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