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【知识】离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 纯水设备系统分析与调整

来源:http://www.kmscl.com/news/81.html  更新时间:2017-10-14

纯水设备系统分析与调整?今天荆州市康明水处理设备有限公司就给大家带来“离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 纯水设备系统分析与调整”,让您除了了解袋式过滤器生产厂家之外,能对该行业有更多的认识!

【知识】离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 纯水设备系统分析与调整

离子交换设备在运行中出现的故障一般表现为:设备出力降低、出水质量恶化或运行经济指标的下降。

设备出现上述故障后,首先应检查水质的测定方法和结果是否正确,以及运行、再生操作中是否发生异常现象,以确定这种现象是偶然发生的,还是稳定出 现的。偶然的失误,其现象时隐时现,没有明显的规律,需要长期、细致地进行观察才能查出原因。

出现故障的判断与分析

离子交换器投入运行后,1~3个月内应进行启动调整试验,6个月内应进行运行调整试验,以确定正常运行工况下的出水质量、设备出力、水流阻力、再生剂耗量、自用水率以及再生条件,作为设备检查的依据。明显偏离上述指标并经常出现时,可以认为该设备发生了故障。

1. 出水质量恶化

出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。出水质量恶化是指运行周期中间,除盐水的电导率和SiO2含量明显高于调试结果,不论其水质指标是否合格,都可以认为是发生了出水质量恶化现象。

当除盐水的电导率或SiO2含量明显增高时,为确定发生问题的原因,需要测定除盐水的pH值。根据测定结果,按表52判断除盐设备出水质量恶化故障,查找发生问题的原因。

下列的情况在除盐系统中是比较典型的:

1.1 弱酸阳床

(1)出水碱度漏泄比规定值为高。

这是由于再生不合适,再生剂应为理论交换容量的110%,如采用串联再生, 则须检查再生强酸树脂后的酸量是否足够再生弱酸树脂。

(2)出水硬度高于规定值。

如用硫酸再生,可能会有硫酸钙沉淀,这时硫酸钙渐渐水解,将产生钙硬,因此,当用硫酸再生时,须采用分步再生方法,并实行先低浓度、高流速,后高浓度、低流速的方法再生。如串联再生,则应检查强酸阳树脂的再生废液是否已稀释。

1.2 强酸阳床

(1)出水钠漏泄高于规定值。

这不太发生,如有,则应检查再生步骤,有时阳床用混床再生废液串联再生,这时须注意混床废液最初的15~30%须弃去,否则将有钠离子进入阳床,此外,混床废液中的酸量须检查是否足够。

(2)出水漏硬度

如果用硫酸再生,那时由于硫酸钙沉淀,应检查酸的浓度(从系统中取样分析)及再生流速,如水中钙离子量超过总离子的50%,须采用分级再生,最初浓度应不大于2%,流速为12升/小时/升树脂。

1.3 弱碱阴床。

(1)出水矿物酸漏泄增加:

这问题可分为矿物酸漏泄真实增加和矿物酸漏泄表象增加。

①矿物酸漏泄真实增加。

一般出水电导率应为50μs/cm或以下,如再生不足,电导率曲线将缓慢上升,那就是出水酸度将逐步上升。

建议同时测定pH值,以校核矿物酸漏泄是否真实增加,而不是表象增加。

最后,如果弱碱树脂是串联再生,那么再生强碱树脂后的碱液是否足够,它应为理论交换容量的120~130%。

②矿物酸漏泄表象增加。

弱碱树脂是作为矿物酸的中和剂,真正的弱碱树脂(有90%以上的弱碱基)不会分解中性盐如氯化钠或硫酸钠,因此阳床必须运行正常,其出水钠漏泄很小,并须维持一定的pH。如pH大于3.5,那就是阳床未能完全去除阳离子,这些中性盐流经弱碱阴床将增加电导率。

(2)高pH、漏钠、电导率增高:

这是由于阴树脂床中混入了阳树脂,在碱再生时,阳树脂呈钠型,在运行中逐渐放钠。阴床出水有钠,是由于强酸阳床出水漏钠。

(3)二氧化硅问题:

如阴床串联再生,尤为容易产生此问题,强碱阴床再生后的碱液中含有二氧化硅,经弱碱阴床后,又进行了碱性中和,而使pH下降,当达到碱液中二氧化硅等电点时,二氧化硅就在树脂上沉淀下来。在以后运行中,由于水解而使出水中二氧化硅增加。

解决这问题的方法是,再生强碱阴床后的碱液先排除15~30%,或将碱液稀释至2%,还须保证NaOH有理论工作交换容量的130%。

1.4 强碱阴床。

不论是Ⅰ型还是Ⅱ型,关键问题是二氧化硅漏泄,与强酸阳树脂及弱碱阴树脂不同,强碱阴树脂的热稳定性较低,只有60℃及40℃,否则树脂会发生降解。

如因热及氧化作用,使强碱基团损失,这样就造成二氧化硅漏泄,因此,在运行中须保持在温度极限范围内。此外,强碱阴树脂易受有机物污染,产生如下后果:

①pH降低;

②电导率增高;

③二氧化硅漏泄增加;

④淋洗水量增加。

其中:①和②是由于在树脂上的有机物再生后部分水解所造成的,③是由于污染物的位阻效应使NaOH再生不完全,④是由于污染物的两性作用。

1.5 混床系统

(1)淋洗水量增大:

混床系统淋洗水量增大是由于树脂的交叉污染,如NaOH与混入阴床的强酸阳树脂作用,将钠盐存在于阳树脂上,或HCl(H2SO4)与混入阳床的强碱阴树脂作用,将氯根(硫酸根)存在于阴树脂上。

交叉污染主要是由于树脂在分界面上的混杂。在这情况下,钠及氯根(硫酸根)漏泄增大,使淋洗时间增加。经验显示,虽然冲洗钠漏泄很麻烦,但其影响不及硫酸根离子漏泄严重,后者在凝结水净化系统中的后果尤为突出,常用的方法是将出水进行再循环,这方法是很耗时的。

采用三层混床树脂,可减少再生剂对阳、阴树脂的交叉污染,使混床淋洗水量过大的弊病得到改善。

(2)出水质量下降:

混床系统要求阳、阴树脂须充分混合。如果阳、阴树脂混合不好,在很多部位还是呈分层状态,出水质量就会降低。一个重要的事项是,在空气混合时,树脂床层上部的水层必须小于5厘米,如果树脂床不先疏水至上述水位,那么不管空气搅拌多么激烈,当搅拌停止时,树脂就按密度差别重力沉降,使阳、阴树脂分层,而产生上述问题。

建议采用反常规混床树脂,它既能使阳、阴树脂在反洗时彻底分层,又能在再生后均匀混合,解决了混床树脂的混合问题。

2. 设备出力降低

除盐设备出力的降低可以分别表现为周期离子交换量的降低和单位时间制水量的降低。周期制水量的增减与原水中离子含量有直接关系,当使用原水水质多变的地表水或多个水源时,尤其应注意原水水质对周期制水量的影响。单位时间制水量的降低一般是离子交换设备水流阻力过大的结果,应及时检查交换器内部的进、出水的 布水装置和树脂层是否发生偏斜或污堵,并及时予以消除。

当除盐设备发生故障时,首先表现为周期交换量的降低,然后才是出水水质的恶化。串联式除盐系统可以根据失效时除盐水的指标,确定交换量低的交换器。失效 时,出水SiO2含量增加,电导率变化不大者为阴床失效;电导率增加,SiO2含量变化不大者为阳床失效。并联式除盐系统(母管式)应根据每台设备的周期制水量与原水水质计算设备的周期交换量,发现周期交换量明显降低,可以认为该设备发生了故障。

发现阳床(或阴床)出力降低时,可按照表53除盐设备出力降低故障判断、查找可能的原因。

3. 运行经济指标降低

在离子交换器发生出水水质恶化或出力降低时,采用重复再生或以增加再生剂用量的方法使之恢复是正常的。这里所说的运行经济指标的降低主要是指再生剂的比耗明显地超过表54所列各种床型的数值。

表54 不同床型的再生剂比耗

离子交换器

的床型 顺流再生 逆流再生 浮

床 强、弱型树脂联合应用移动床

再生剂比耗①设备,离子交换设备在运行中出现的故障一般表现

理论量的倍数 1.8~2.0 1.4~1.6 1.3~1.5 1.1~1.3 2.0~3.0

注:① 阳床使用HCl再生。

造成离子交换器再生剂比耗高的主要原因有:

①树脂性能劣化;

②再生剂质量差;

③树脂流失;

④交换器内再生液分配装置损坏;

⑤再生操作不当;

⑥原水水质明显变化。

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纳洁科技(北京)有限公司采用反渗透的全膜法工艺进行纯水设备。从该系统的实际运行状况出发,对影响产水率(量)的因素进行了分析,有针对性地调整了系统运行参数。实践证明,纯水设备系统产水率有显著的提高。

1.纯水设备系统介绍 

纳洁科技(北京)有限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。

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="" span="">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。

纯水站流量计校准前后流量读数

从表1中可以看出:

①自清洗过滤器的进水流量比UF进水流量小200~300m3,流量计存在明显错误。

②UF系统的产水流量比一级RO进水流量大800~900m3,根据计算,实际反洗水量300~400m3/d,流量计误差约10%左右。

③一级RO的产水流量与二级RO的进水流量不匹配,纯水站流量计校准前后流量计读数偏小,2套流量计读数偏大。

针对以上情况,根据水箱的液位变化情况计算容积来校准流量计,校准后流量计误差控制在3%以内。见表2中7月10~11日数据。经过设备改造和运行参数的调整,整套纯水制备系统的产水率有显著上升,从45%上升至52%,有效提高了纯水的产量,达到了预期改善的目的。

同时,纯水设备系统的产水率还受到进水水温、运行压力和膜系统的污染情况等因素的影响,这些因素也需要在 运行操作中加以足够重视。水处理新视野在冬季运行时,维持合理进水压力,既不能太高,使膜发生永久变形,也不能太低,影响产水率。当膜系统出现污堵的时候要及时进行针对性的在线和离线清洗,防止造成膜元件不可逆的性能下降,影响产水率(量)和脱盐率。

3.总结

本文根据我们实际的运行经验出发,对影响反渗透纯水设备系统产水率的因素进行了分析,同时进行了相应的改造,达到了预期的效果。水处理新视野通过对纯水站实际运行情况的总结,进一步认识到设计人员在设计时应充分考虑工厂生产的特点,合理进行水的综合利用,以提高纯水系统的产水率。合理进行水的综合利用,以 提高纯水设备系统的产水率。

阅读了“离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 纯水设备系统分析与调整”,相信大家对于纯水设备系统分析与调整等问题有了大概了解,如果您还想了解离子交换器设备、荆州等相关内容,敬请关注我们的后续新闻!

本文关键词:设备 离子交换 系统 1. 3. 再生 树脂

相关标签:系统,1.,3.,再生,树脂,
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