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计量泵应用于超滤系统的控制

文章出处:未知 作者:admin 人气: 时间:2019-03-14 23:08 【

 
(1)系统控制方式
超滤系统一般采用PLC(可编程逻辑控制器)程序自动控制方式。选择的电脑应保证有较强的抗干扰能力、丰富的程序指令、较快的运算速度,以保证控制系统的安全稳定。
(2)PLC控制内容
PLC的控制内容应包括如下方面:
①超滤提升泵的变频控制(如有):超滤启动时变频启动提升泵,可防止水流对膜元件的冲击。启动后,变频与超滤产水流量连锁,保证超滤产水量的恒定。
②超滤装置的程序启动和停止。超滤装置由PLC控制,自动完成包括计量泵、调节阀(如有)等按顺序起动和停止。超滤装置与产品水箱水位连锁的高停低启。
③超滤固定周期的正冲/反洗。超滤装置运行一段时间后,自动进入正冲/反洗状态。
④异常运行状态的检测、报警。在超滤装置运行过程中,PLC自动对各设备如提升泵、计量泵、自动阀门等的运行状况进行监测,并输出故障报警信号。PLC自动对温度、流量、压力、液位、浊度等运行参数进行检测,异常运行状态时报警,并根据不同的情况决定是否停运超滤装置
⑤加药量的自动控制调节。通过超滤给水管道上的流量或超滤反洗管道上的pH值等测量仪表输出的4-20mA信号或脉冲信号,自动调节计量泵的输出投加药剂量,实现加药量的按比例自动调节。
 
超滤预处理基本工艺
超滤法在广泛应用的水处理工艺过程中,常作为深度净化设备。根据中空纤维超滤膜的特性,对超滤供水前处理有一定的要求。因为水中的悬浮物、胶体、微生物和其他杂质会附于膜表面,而使膜受到污染。超滤供水温度、pH值和浓度等也会对超滤的运行产生影响。因此对超滤供水必须进行适当的预处理和调整水质,满足供水要求条件,以延长超滤膜的使用寿命,降低水处理的费用。
 
1)微生物(细菌、藻类)的杀灭
当原水为地表水或其他中水来水时,水中含有的微生物会粘附在超滤膜表面而生长繁殖,可能使微孔和中空纤维内腔完全堵塞。微生物的存在对中空纤维超滤膜的危害性是极为严重的。除去原水中的细菌及藻类等微生物必须重视。在水处理工程中通常在超滤进水前加入NaC0O、O3等氧化剂,浓度一般为1~5mg/L,并保持超滤产水含有一定的余氯量,保证后续超滤产水箱内不会有微生物滋长。在实验室中对中空纤维超滤膜组件进行灭菌处理,可以用双氧水(H2O2)或者高锰酸钾水溶液循环处理30-60min。这种处理方法仅可杀灭微生物,但并不能从水中去除微生物,仅仅防止了微生物的滋长。
 
2)进水浊度的控制
当水中含有悬浮物、胶体、微生物和其他杂质时,都会使水产生一定程度的混浊,混浊会对透过光线产生阻碍作用,这种光学效应与杂质的多少、大小及形状有关。并规定1mg/LSiO2所产生的浊度为1度,度数越大,说明含杂量越多。颗粒的大小、数量和形状均会影响测定,浊度与悬浮物固体的关系是随机的。对于小于若干微米的微粒,浊度并不能反映。
在膜法处理中,精密的微结构,截留分子级甚至离子级的微粒,用浊度来反映水质明显是不精确的。为了预测原水污染的倾向,可用SDI值来表示。
SDI值主要用于检测水中胶体和悬浮物等微粒的多少,是表征系统进水水质的重要指标。水中SDI值的大小大致可反映胶体污染程度。当原水SDI过大时,特别是较大颗粒对中空纤维超滤膜有严重的污染,在超滤工艺中,必须进行预处理,即采用石英砂、活性炭或装有多种滤料的过滤器过滤,至于采取何种处理工艺尚无固定的模式,这是因为供水来源不同,因而预处理方法也各异。例如,对于具有较低浊度的自来水或地下水,采用50-200m的精密过滤器(如蜂房式、熔喷式及PE烧结管)或自清洗式过滤器等,一般可降低SDI到5左右。在精密过滤器之前,还必须投加絮凝剂和放置双层或多层介质过滤器过滤。
 
3)进水中悬浮物和胶体物质的去除
对于粒径5m以上的杂质,可以选用5m过滤精度的滤器去除,但对于0.3-5mm间的微细颗粒和胶体,利用上述常规的过滤技术很难去除。虽然超滤对这些微粒和胶体有绝对的去除作用,但对中空纤维超滤膜的危害是极为严重的。特别是胶体粒子带有电荷,是物质分子和离子的聚合体,胶体所以能在水中稳定存在,主要是同性电荷的胶体粒子相互排斥的结果。向原水中加入与胶体粒子电性相反的荷电物质(絮凝剂)以打破胶体粒子的稳定性,使带电荷的胶体粒子中和成电中性而使分散的胶体粒子凝聚成大的团块,而后利用过滤或沉降便可去除。常用的絮凝剂有无机电解质,如硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁和氯化铁。有机絮凝剂如聚丙稀酰胺、聚丙稀酸钠、聚乙稀亚胺等。由于有机絮凝剂高分子聚合物能通过中和胶粒表面电荷,形成氢键和“搭桥”使凝聚沉降在短时间内完成,从而使水质得到较大改善,故近年来高分子絮凝剂有取代无机絮凝剂的趋势。
在絮凝剂加入的同时,可加入助凝剂,如pH调节剂石灰、碳酸钠、氧化剂氯和漂白粉,加固剂及吸附剂聚丙稀酰胺等,提高混凝效果。
絮凝剂常配制成水溶液,利用计量泵加入,也可使用安装在供水管道上的水射器直接将其加入水处理系统。
 
4)可溶性有机物的去除
可溶性有机物用絮凝沉降、多介质过滤以及超滤均无法彻底去除。目前多采用氧化法或者吸咐法
(1)氧化法:利用氯或次氯酸钠(NaCO)进行氧化,对除去可溶性有机物效果比较好,另外臭氧(O3)和高锰酸钾(KMnO4)也是比较好的氧化剂,但成本略高。
(2)吸附法:利用活性炭或大孔吸附树脂可以有效除去可溶性有机物。但对于难以吸附的醇、酚等仍需采用氧化法处理。
 
5)供水水质调整
(1)供水温度的调整
超滤膜透水性能的发挥与温度高低有直接的关系,超滤膜组件标定的透水速率一般是用纯水在25℃条件下测试的,超滤膜的透水速率与温度成正比,温度系数约为0.02/1℃,即温度每升高1℃,透水速率约相应增加2.0%。因此当供水温度较低时(如小于5℃),可采用某种升温措施,使其在较高温度下运行,以提高工作效率。但当温度过高时,同样对膜不利,会导致膜性能的变化,对此,可采用冷却措施,降低供水温度。
(2)供水pH值的调整
用不同材料制成的超滤膜对pH值的适应范围不同,例如醋酸纤维素适合pH=4-6,PAN和PVDF等膜,可在pH=2-12的范围内使用,如果进水超过使用范围,需要加以调整,目前常用的pH调节剂主要有酸(HCl和H2SO3)和碱(NaOH)
 
故简单而言,超滤的预处理可以从以下几方面来考虑:
①当原水是污水处理厂的排放水时,絮凝沉淀工艺通常是必要的
②当原水是污染较严重的河水时,微絮凝和砂过滤通常可以为超滤系统提供必要的保障。特别是在原水水质发生巨大变化时提供一个抗拒冲击的屏障
③当原水是水库水、地下水或优质回用水时,预处理可以是简单的丝网过滤器或是叠片式过滤器
在超滤和砂滤器、多介质或活性炭过滤器与超滤之间,非常有必要安装100m丝网过滤器,可以有效的避免颗粒物质对超滤膜的划伤。
 
6.超滤操作参数的控制
正确的掌握和执行操作参数对超滤系统的长期稳定运行是极为重要的,操作参数一般包括流速、压力、压力降、浓水排放量、回收比和温度。
1)流速
流速是指原液(供给水)在膜表面上的流动的线速度,是超滤系统中的一项重要操作参数。流速较大时,不但造成能量的浪费和产生过大的压力降而且会影响到超滤膜性能的发挥而影响透水量。反之,如果流速较小,截留物在膜表面形成的边界层厚度增大,引起浓度极化现象,既影响了透水速率,又影响了透水质量。最佳流速是根据实验来确定的。中空纤维超滤膜,在进水压力维持在0.2MPa以下时,内压膜的流速仅为0.1m/s,该流速的流型处在完全层流状态。外压膜可获得较大的流速。毛细管型超滤膜,当毛细管直径达3mm时,其流速可适当提高,对减少浓缩边界层有利。必须指出两方面问题:其一是流速不能任意确定,由进口压力与原液流量有关;其二是对于中空纤维或毛细管膜而言,流速在进口端是不一致的,当浓缩水流量为原液的10%时,出口端流速近似为进口端的10%,此外提高压力增加了透过水量,对流速的提高贡献极微。因此增加毛细管直径,适当提高浓缩水排量(回流量),可以使流速获得提高。
在允许的压力范围内,提高供给水量,选择最高流速,有利于中空纤维超滤膜性能的保证。
 
2)压力和压力降
中空纤维超滤膜的工作压力范围为0.1~0.6MPa,是泛指在超滤的定义域内处理溶液通常所使用的工作压力。分离不同分子量的物质,需要选用相应截留分子量的超滤膜,则操作压力也有所不同。对塑壳中空纤维内压膜,其外壳耐压强度小于0.3MPa,中空纤维耐压强度一般也低于0.3MPa,因而工作压力应低于0.2MPa,而膜的两侧压差应不大于0.1MPa外压中空纤维超滤膜耐压强度可达0.6MPa,但对于塑壳外压膜组件,其工作压力亦为0.2MPa。必须指出,由于内压膜直径较大,当用作外压膜时,易于压扁并在粘结处切断,引起损坏,因此内外压膜不能通用当需要超滤液具有一定压力以供下一工序使用时,应采用不锈钢外壳超滤膜组件,该超滤膜组件使用压力达到0.6MPa,而提供超滤液的压力可达0.3MPa,但必须保持中空纤维超滤膜内外两侧压差不大于0.3MPa
在选择工作压力时除根据膜及外壳耐压强度为依据外,必须考虑膜的压密性,及膜的耐污染能力,压力越高透水量越大,相应被截留的物质在膜表面积聚越多,阻力越大,会引起透水速率的衰减。此外进入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。总之,在可能的情况下,选择较低工作压力,对膜性能的充分发挥是有利的。
 
中空纤维超滤膜组件的压力降,是指原液进口处压力与浓缩液出口处压力之差。压力降与供水量、流速及浓缩水排放量有密切关系。特别是对于内压型中空纤维或毛细管型超滤膜,沿着水流方向膜表面的流速及压力是逐渐变化的。供水量、流速及浓缩水排量越大,则压力降越大,形成下游膜表面的压力不能达到所需的工作压力。膜组件的总的产水量会受到一定影响。在实际应用中,应尽量控制压力降值不要过大,随着运转时间延长,由于污垢积累而增加了水流的阻力,使压力降增大,当压力降高出初始值0.05MPa时应当进行清洗,疏通水路。
 
 
3)回收比和浓缩水排放量
在超滤系统中,回收比与浓缩水排放量是一对相互制约的因素。回收比是指透过水量与供给量之比率,浓缩水排放量是指未透过膜而排出的水量。因为供给水量等于浓缩水与透过水量之和,所以如果浓缩水排放量大,回收比较小。为了保证超滤系统的正常运行,应规定组件的最小浓缩水排放量及最大回收比。在一般水处理工程中,中空纤维超滤膜组件回收比为50%~90%。其选择根据为进料液的组成及状态,即能被截留的物质的多少,在膜表面形成的污垢层厚度,及对透过水量的影响等多种因素决定回收比。在多数情况下,也可以采用较小的回收比操作,而将浓缩液排放回流入原液系统,用加大循环量来减少污垢层的厚度,从而提高透水速率,有时并不提高单位产水量的能耗。
(4)工作温度
超滤膜的透水能力随着温度的升高而增大,一般水溶液其粘度随着温度的升高而降低,从而降低了流动的阻力,相应提高了透水速率。在工程设计中应考虑工作现场供给液的实际温度。特别是季节的变化,当温度过低时应考虑温度的调节,否则随着温度的变化其透水率有可能变化幅度在50%左右,此外过高的温度亦将影响膜的性能。通常情况下中空纤维超滤膜的工作温度应在25℃±5℃,需要在较高温度状态下工作则可选用耐高温膜材料及外壳材料。
 
 
6.4.7超滤装置的调试、运行、维护
1.调试前的准备工作
(1)检查超滤进水是否符合要求,进水浊度是否在超滤进水要求范围之内;
(2)调试药品具备并符合设计要求,调试工具仪表已具备;
(3)工艺调试用的水、电、气系统具备连续供应能力,排水沟具备排放条件;
(4)与超滤相关的水箱清洗干净;
(5)检查所有相关的配管及是否按设计图纸要求连接完毕,管道支吊架是否安装牢固;
(6)按PID图检查所有的压力表、液位开关、流量计、SD仪、浊度仪等数量及安装是否与设计相符;
(7)MCC柜、PLC柜及就地控制柜是否已查线、校线完毕,是否可以上电;
(8)超滤仪表控制箱所用气源管路是否已吹扫干净
(9)超滤气洗管路是否气洗;
(10)所有电机是否已试运转(超滤提升泵、反洗水泵、罗茨风机);
(11)加药装置配管是否已按设计要求连接完毕,配管固定支架安装牢固
(12)计量箱已吹洗,清除杂质,计量泵已校核,无异常;
(13)所有的自动阀是否能正常开关,阀门开关的快慢程度是否已调整
(14)工艺管道是否已经试压,无泄漏。
 
2.超滤装置的调试与运行
一般情况下超滤膜连续工作的操作程序为:产水一反洗一正洗一…产水一反洗(化学加强反洗)一正洗一产水一反洗一正洗…循环进行,这些工程的选用及组合根据水质、操作条件的不同来选择,操作过程由于切换相对频繁,为了安全及长期稳定运行,一般都采用自动模式
不同厂家品牌的超滤膜其操作及运行略有不同,具体可参见膜厂家技术手册。
3.超滤系统故障排除(表6-48)表6-48
超滤系统故障排除
故障现象
故障原因
解决办法
超滤单元受污染,准备清洗
进行适当清洗,其后单元转回至产水模式
高透膜压力
反向逆流情况
为应对反向逆流时的问题,修改反洗加药方案,降低系统回收率,减小反洗间隔
空压机故障
检查空压机,修正问题
低气压
阀门关闭
沿空气管路检查,开启关闭阀门
超滤进水泵控制故障
检查PID控制,如需要进行调整
进口压力高
压力指示仪表故障
对不正常指示仪表监控数据并做检查
超滤进水泵故障
检查超滤进水泵
进口压力低
阀门故障
检查进口阀门操作
反冲洗控制故障
检查PID控制,按需要进行调整
超滤单元受污染,准备清洗
进行适当清洗,其后单元转回至产水模式
高透过液压力
反向逆流情况
为应对反向逆流时的问题,修改反冲洗加药方案,降低回收率,减少反洗间隔
pH仪表故障
校准仪表,在已知标准条件下测试
高或低pH报警
化学清洗后超滤单元未充分漂洗进行更多源洗软化的CP清洗水在升温检查CP供水温度
高水温
温度传感器故障
最可能故障:如果仪表指示满量程,更换传感器
CIP加热器未关闭
检验运行情况,控制好CIP加热器
电机未给电
检查MCC状态,如果关闭,开启电机
V上D变频故障
检查VFD显示,修正问题,清除故障
电机故障
电机过载
检查安培过载设定。测量泵的安培数。如果超过限定,请联系制造商
完整性测试失败
膜泄漏
进行完整性测试;监测膜件上端水帽中的气泡。修补泄漏膜丝,重新进行完整性测试
检查压缩空气压力是否为85PSI(5.9KGF/CM)。强制调节
阀门未开启/关闭
阀门自线圈控制到检验运行状态。拆掉阀门上激励执行器进
阀门未开启/关闭
行测试,用扳手扳住阀杆检查阀门操作
开关转换限定故障
检查红色开关限定指示灯,如都无动作,更换电控箱内保险检查电控箱内24V电源
进口阀门故障
修理好故障阀门
清洗箱液位高
液位指示器故障
监测液位指示器操作
有空气进入浊度仪
自管路内排出空气。分析空气是如何进人仪表中,消除气源
产品水浊度高
误泄漏
进行完整性测试,如发现泄漏进行修补
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