反滲透系統的控制方法

董翠玲 郭強 （天津開發區天元康宇環保科技發展有限公司 天津300456）

反滲透系統的控制方法

董翠玲 郭強 （天津開發區天元康宇環保科技發展有限公司 天津300456）

反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。隨著反滲透技術的飛速發展和不斷完善，以及反滲透系統設備造價和運行費用的不斷降低，越來越多的行業都在使用反滲透系統生產的各種工藝除鹽水。介紹了一種反滲透系統的控制方法，用于方便PLC控制系統的編程。

反滲透系統 自動控制 反滲透控制開關 沖洗

0 引言

反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。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、有機物等（去除率高達97%～98%）。

隨著反滲透技術的飛速發展和不斷完善，以及反滲透系統設備造價和運行費用的的不斷降低，越來越多的行業（電力、石油、煤炭、化工、醫藥、海水淡化、中水回用、廢水處理等）都在使用反滲透系統生產的各種工藝除鹽水，由于靠人工方式操作反滲透系統已很難保證反滲透系統長期穩定運行，因此采用PLC作為反滲透系統的自動控制設備就變為非常必要。國內一些廠家也根據市場需求適時開發出各種各樣的反滲透控制器，但普遍存在無預處理設備沖洗控制、系統自動沖洗控制、系統水洗控制等。常規的工藝流程如圖1所示。本文結合十幾年的工程經驗，介紹一種反滲透系統的控制方法，用于方便PLC控制系統的編程。

1 設計要點

1.1 主要控制對象及作用

1.1.1 原水閥 為原水箱自動補水。

1.1.2 原水泵（增壓泵） 為預處理設備的運行提供穩定的壓力和水量。

1.1.3 反滲透進水閥 其主要作用是在反滲透系統停機或預處理設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對膜造成污染。

1.1.4 反滲透沖洗電動閥 反滲透系統在運行時，膜的濃水側水的流量小（淡水不斷產出），一段時間后，膜的濃水側要有一些沉積物，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，影響系統的正常運行。反滲透沖洗電動閥的主要作用是在反滲透系統開停機及連續運行時間過長或停機時間較長時打開，讓濃水大流量通過，降低膜管內壓力，增加膜管內的流速，達到沖洗膜表面的目的。而采用電動閥門是為了達到緩慢升高或降低膜內壓力的作用。

1.1.5 高壓泵 實現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水壓力，保證反滲透膜的正常運行。

1.1.6 反滲透產水三通閥 反滲透系統運行時且產水電導合格時此閥門打開，向成品水箱補水。

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，而無機鹽離子就留在原來的一側。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等易沉淀的成分經濃縮后，其溶度積可能會超過其相應的平衡常數，因此會產生嚴重的結垢。投加高效反滲透專用阻垢劑，以防止反滲透濃水側產生結垢。

1.2 主要控制信號及作用

1.2.1 原水箱高液位信號 當出現原水箱高液位信號時原水閥關閉，停止向原水箱補水，待高液位信號消除后將打開向原水箱補水。

1.2.2 原水箱低液位信號 當出現原水箱低液位信號時反滲透系統停機，保護原水泵不在缺水狀態下工作。待低液位信號消除后反滲透系統將重新啟動運行。

1.2.3 成品水箱高液位信號 當出現成品水箱高液位信號時反滲透系統停機，待高液位信號消除后反滲透系統將重新啟動運行。

1.2.4 加藥箱低液位信號 當出現加藥箱低液位信號時反滲透系統停機，保護反滲透系統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將重新啟動運行。

1.2.5 低壓保護開關 在反滲透系統的高壓泵進口設置低壓保護開關，當高壓泵進口壓力低于設定值時低壓開關動作，為保護高壓泵不在缺水狀態下工作，高壓泵停機。

1.2.6 高壓保護開關 在反滲透系統膜組的進口設置高壓保護開關，當反滲透系統膜組的進口壓力高于設定值時高壓開關動作，為保護反滲透系統不在高壓下工作，反滲透系統停機。

1.2.7 反滲透產水電導控制 在反滲透系統運行時如產水電導低于設定值（合格水），電導控制接通，產水閥打開向成品水箱補水。否則電導控制斷開，產水閥關閉產水排放，停止向成品水箱補水。

1.2.8 預處理沖洗信號 當預處理設備需要沖洗時其控制器（美國FLECK控制器）發出預處理需要沖洗信號，此時反滲透系統自動停機。

1.2.9 預處理沖洗程序信號 在預處理設備控制器（美國FLECK控制器）發出預處理沖洗信號后，出現預處理沖洗程序信號時，原水泵啟動以供預處理設備沖洗之用水。

2 控制動作要求

在這里將反滲透系統運行方式簡單分為3種：產水運行、水洗運行、藥洗運行。

2.1 產水運行

2.1.1 正常產水 打開控制電源開關，并將反滲透控制開關撥至產水位置，PLC進行自檢，當確認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，反滲透系統啟動運行：反滲透進水閥、沖洗電動閥同時打開，原水泵延時5 s啟動（此時對反滲透系統進行低壓沖洗），50 s后若未出現低壓報警，高壓泵啟動同時加藥泵運行（此時無加藥箱低液位信號），10 s后沖洗電動閥關閉（完成開機沖洗），同時膜內壓力緩慢升高，電導值逐漸降低（此時反滲透產水三通閥為關閉，產水處于排放狀態）。當電導值低于設定值后電導控制報警解除（產水為合格水），反滲透產水三通閥打開，反滲透系統向成品水箱開始補水。

當成品水箱處于高位（出現成品水箱高液位信號）時，反滲透系統停止運行：反滲透產水三通閥關閉，沖洗電動閥打開，15 s后（電動閥動作時間）高壓泵停機同時加藥泵停止運行，50 s后沖洗電動閥關閉（完成停機沖洗），15 s后原水泵停機，2 s后反滲透進水閥關閉，反滲透系統停機。待成品水箱不處于高位（成品水箱高液位信號消除）時反滲透系統將重新啟動運行。

2.1.2 低壓報警 當高壓泵進水壓力低于設定值時，壓力開關斷開，高壓泵停機，同時低壓報警指示燈亮，待進水壓力恢復到設定值后壓力開關閉合，高壓泵重新啟動。注意：當連續出現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低壓情況，但為了避免高壓泵頻繁啟停在這里設定為3次），高壓泵、反滲透產水三通閥、反滲透進水閥、原水泵將依次延時停機或關閉，同時低壓報警燈不停閃爍并蜂鳴（在無人情況下故障停機后提醒來人注意停機原因）。必須先將反滲透控制開關撥回停機位置，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撥至產水位置，反滲透系統將重新啟動運行。

2.1.3 高壓報警 當反滲透裝置的進口壓力高于設定值時，高壓開關動作，高壓報警指示燈亮，若在60 s內進口壓力恢復到正常值報警自動解除，否則60 s后反滲透產水三通閥關閉，沖洗電動閥打開，15 s后（電動閥動作時間）高壓泵停機同時加藥泵停止運行，沖洗電動閥關閉，15 s后原水泵停機，2 s后反滲透進水閥關閉，反滲透系統停機。同時高壓報警燈不停閃爍并蜂鳴（在無人情況下故障停機后提醒來人注意停機原因）。必須先將反滲透控制開關撥回停機位置，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撥至產水位置，反滲透系統將重新啟動運行。

2.1.4 原水箱缺水 當原水箱缺水（出現原水箱低液位信號）時，反滲透產水三通閥關閉，沖洗電動閥打開，15 s后（電動閥動作時間）高壓泵停機同時加藥泵停止運行，沖洗電動閥關閉，15 s后原水泵停機，2 s后反滲透進水閥關閉，反滲透系統停機。待原水箱不處于高位（原水箱低液位信號消除）時反滲透系統將重新啟動運行。

2.1.5 預處理設備沖洗 當預處理設備需要沖洗時（出現預處理沖洗信號）反滲透產水三通閥關閉，沖洗電動閥打開，15 s后（電動閥動作時間）高壓泵停機同時加藥泵停止運行，沖洗電動閥關閉，15 s后原水泵停機，2 s后反滲透進水閥關閉，反滲透系統停機。在預處理設備需要反洗或正洗時（出現預處理沖洗程序信號）原水泵啟動。待預處理沖洗結束后（預處理沖洗信號消除），反滲透系統將重新啟動運行。

2.1.6 自動沖洗 當反滲透系統連續運行時間超過設定值后，反滲透產水三通閥關閉，沖洗電動閥打開，沖洗60 s后沖洗電動閥關閉，待電導值低于設定值后電導控制報警解除（產水為合格水），反滲透產水三通閥打開，反滲透系統重新向成品水箱補水。

當反滲透系統連續停機時間超過設定值后，反滲透進水閥、沖洗電動閥同時打開，原水泵延時5 s啟動，沖洗120 s后沖洗電動閥關閉，15 s后原水泵停機，2 s后反滲透進水閥關閉，反滲透系統繼續停機。此過程同樣受原水箱低液位缺水保護。

2.2 水洗運行

當反滲透系統藥洗后或長時間停機后，將反滲透控制開關撥至水洗位置，反滲透進水閥、沖洗電動閥同時打開，原水泵延時5 s啟動，沖洗30 min后沖洗電動閥關閉，15 s后原水泵停機，2 s后反滲透進水閥關閉（如需加長時間，可重新將反滲透控制開關撥至水洗位置，如時間過長可隨時將反滲透控制開關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。

2.3 藥洗運行

反滲透裝置在正常運行一段時間后，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，造成產水量下降，產水電導升高，給水壓力增加。常見沉積物有鈣類沉積物、氧化物、有機物及各種膠體。針對上述各類污染物可選用對應的清洗液配方對反滲透膜進行清洗。此過程一般為手動控制。

3 結論

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的控制要求，使控制程序更完善實用，更能滿足反滲透系統運行的實際需要。■

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

[2]竇照英，徐平.反滲透水處理技術應用問答[M].北京：化學工業出版社，2004：182-187.

2012-05-09