反渗透装置基本结构
反渗透装置的反渗核心部件其实就一个——膜元件。但要让这层膜稳定干活,透装外围得配一整套辅助系统。置基我见过不少刚入行的本结朋友,盯着工艺流程图发懵,反渗其实拆开看,透装无非是置基几大块拼起来的。
先说预处理部分。本结这一步经常被低估,反渗有人觉得不就是透装几根滤芯嘛。但实际运行中,置基预处理没做好,本结后面的反渗膜几个月就报废了。典型配置包括多介质过滤器、透装活性炭过滤器,置基有时候还要加阻垢剂和还原剂。多介质过滤器里面装的是石英砂和无烟煤,分层铺放,水流从上往下走,把大颗粒悬浮物截住。活性炭那罐子主要是吸余氯——余氯对聚酰胺膜是致命的,0.1ppm就能让膜性能衰减。我见过一个电厂项目,为了省成本把活性炭罐旁通了,结果不到半年膜壳里抽出来的膜元件全是黑斑,换膜花了四十多万。
保安过滤器是预处理和高压泵之间的最后一道关卡。精度一般5微米,滤芯是熔喷聚丙烯材质。这东西便宜,但别贪便宜买劣质的,滤芯破裂后碎屑直接进高压泵,能把泵叶轮打坏。我习惯在保安过滤器前后各装一块压力表,压差超过0.1MPa就换滤芯,比按时间换靠谱。
高压泵是整套装置的心脏。反渗透需要克服渗透压,操作压力通常在1.0到1.5MPa之间,海水淡化那边要到5.5MPa以上。泵的选型要看膜通量和回收率,不是越大越好。多级离心泵最常见,效率高、噪音低。有个细节:高压泵出口最好装慢开式止回阀,防止停机时水锤冲击膜壳。我见过膜壳端盖被水锤顶飞的案例,现场跟炸了一样。
膜元件本身的结构值得细说。工业上用的大多是卷式膜,一层膜、一层导流布、一层隔网交替叠放,然后绕中心产水管卷起来。外观看就是个圆柱体,玻璃钢外壳或者不锈钢外壳。标准8040膜元件直径8英寸、长40英寸,有效膜面积大概37平方米。一支膜元件产水量约1吨/小时,具体看水质和运行条件。膜壳里通常串联装6支膜元件,水流依次经过,浓水从另一端排出。这种设计是为了提高回收率,但压降也大,第一支和最后一支的产水量能差30%以上。
仪表和控制系统不显眼,但缺了它装置就是瞎子。每段之间要有压力表、流量计、电导率仪。电导率仪最实用,产水电导突然升高,要么是膜氧化了,要么是O型圈泄漏。我习惯把产水电导和进水压力放在同一个趋势图上,两者同时异常,基本能锁定是膜的问题而不是仪表故障。PLC控制柜负责启停顺序、冲洗程序、报警联锁。冲洗程序别图省事,停机后必须用产水冲洗膜表面,把浓水侧的高浓度盐冲掉,否则结晶析出会划伤膜表面。
最后提一下管路和阀门。高压侧用不锈钢,低压侧可以用UPVC。但UPVC管路在冬天容易脆裂,北方项目最好用CPVC或者衬塑钢管。阀门方面,电动慢开阀是标配,手动阀只用在检修隔离。浓水调节阀建议用针阀,调节线性度好。整个装置看起来复杂,但抓住预处理、高压泵、膜组、仪表控制这四块,剩下的就是管道连接的事了。