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(jià)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(dòng)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小（僅為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(jià)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(dòng)控制設(shè)備就變?yōu)榉浅１匾鴥?nèi)一些廠家也根據(jù)市場需求適時(shí)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(dòng)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(jì)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(dòng)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(shí)自動(dòng)切斷原水與高壓泵之間的管路，使水不會(huì)流入膜管內(nèi)對膜造成污染。

1.1.4 反滲透沖洗電動(dòng)閥 反滲透系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，膜的濃水側(cè)水的流量小（淡水不斷產(chǎn)出），一段時(shí)間后，膜的濃水側(cè)要有一些沉積物，這些沉積物要及時(shí)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(dòng)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(shí)間過長或停機(jī)時(shí)間較長時(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)且產(chǎn)水電導(dǎo)合格時(shí)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(huì)超過其相應(yīng)的平衡常數(shù)，因此會(huì)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(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)低壓開關(guān)動(dòng)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(shí)高壓開關(guān)動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)反滲透系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)，原水泵啟動(dòng)以供預(yù)處理設(shè)備沖洗之用水。

2 控制動(dòng)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(shí)，且成品水箱不處于高位（無成品水箱高液位信號）時(shí)，反滲透系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行：反滲透進(jìn)水閥、沖洗電動(dòng)閥同時(shí)打開，原水泵延時(shí)5 s啟動(dòng)（此時(shí)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(bào)警，高壓泵啟動(dòng)同時(shí)加藥泵運(yùn)行（此時(shí)無加藥箱低液位信號），10 s后沖洗電動(dòng)閥關(guān)閉（完成開機(jī)沖洗），同時(shí)膜內(nèi)壓力緩慢升高，電導(dǎo)值逐漸降低（此時(shí)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(bào)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(shí)，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(dòng)閥打開，15 s后（電動(dòng)閥動(dòng)作時(shí)間）高壓泵停機(jī)同時(shí)加藥泵停止運(yùn)行，50 s后沖洗電動(dòng)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(shí)反滲透系統(tǒng)將重新啟動(dòng)運(yùn)行。

2.1.2 低壓報(bào)警 當(dāng)高壓泵進(jìn)水壓力低于設(shè)定值時(shí)，壓力開關(guān)斷開，高壓泵停機(jī)，同時(shí)低壓報(bào)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(dòng)。注意：當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)3次低壓報(bào)警（在沖洗電動(dòng)閥全開啟時(shí)高壓泵啟動(dòng)瞬間偶爾會(huì)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(shí)停機(jī)或關(guān)閉，同時(shí)低壓報(bào)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(bào)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(dòng)運(yùn)行。

2.1.3 高壓報(bào)警 當(dāng)反滲透裝置的進(jìn)口壓力高于設(shè)定值時(shí)，高壓開關(guān)動(dòng)作，高壓報(bào)警指示燈亮，若在60 s內(nèi)進(jìn)口壓力恢復(fù)到正常值報(bào)警自動(dòng)解除，否則60 s后反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉，沖洗電動(dòng)閥打開，15 s后（電動(dòng)閥動(dòng)作時(shí)間）高壓泵停機(jī)同時(shí)加藥泵停止運(yùn)行，沖洗電動(dòng)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(shí)高壓報(bào)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(bào)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(dòng)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(shí)，反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉，沖洗電動(dòng)閥打開，15 s后（電動(dòng)閥動(dòng)作時(shí)間）高壓泵停機(jī)同時(shí)加藥泵停止運(yùn)行，沖洗電動(dòng)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(shí)反滲透系統(tǒng)將重新啟動(dòng)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(shí)（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(dòng)閥打開，15 s后（電動(dòng)閥動(dòng)作時(shí)間）高壓泵停機(jī)同時(shí)加藥泵停止運(yùn)行，沖洗電動(dòng)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(shí)（出現(xiàn)預(yù)處理沖洗程序信號）原水泵啟動(dòng)。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(dòng)運(yùn)行。

2.1.6 自動(dòng)沖洗 當(dāng)反滲透系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過設(shè)定值后，反滲透產(chǎn)水三通閥關(guān)閉，沖洗電動(dòng)閥打開，沖洗60 s后沖洗電動(dòng)閥關(guān)閉，待電導(dǎo)值低于設(shè)定值后電導(dǎo)控制報(bào)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(shí)間超過設(shè)定值后，反滲透進(jìn)水閥、沖洗電動(dòng)閥同時(shí)打開，原水泵延時(shí)5 s啟動(dòng)，沖洗120 s后沖洗電動(dòng)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(shí)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(dòng)閥同時(shí)打開，原水泵延時(shí)5 s啟動(dòng)，沖洗30 min后沖洗電動(dòng)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(shí)間，可重新將反滲透控制開關(guān)撥至水洗位置，如時(shí)間過長可隨時(shí)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(shí)間后，反滲透膜會(huì)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(dòng)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(gè)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。■

[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