CN103463990B - 一种海水淡化膜用清洗方法与装置 - Google Patents

Abstract

海水淡化膜用清洗装置，包括清洗溶液箱、清洗泵、精密清洗过滤器、清洗液搅拌装置、清洗管路、自动阀门、在线仪表及PLC控制系统，清洗泵为动力源，通过PLC控制水泵、自动阀门，实现系统运行清洗及冲洗功能；清洗溶液箱输出通过清洗管道连接清洗泵、精密清洗过滤器自动阀门至淡化膜，淡化膜单元通过管道回流至清洗溶液箱；在线仪表包括淡化膜和精密清洗过滤器的压差测量膜，另包括清洗溶液箱的温度计、压力计、pH计，整个装置以清洗泵为动力源，通过PLC控制系统控制水泵、自动阀门，实现系统运行清洗及冲洗功能，可无人值守运行。

Description

一种海水淡化膜用清洗方法与装置

技术领域

本发明涉及一种海水淡化用辅助装置，尤其是一种海水淡化膜用清洗装置。

背景技术

海水淡化技术主要用于海水中盐和水的分离。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法。

这其中以反渗透法作为核心的膜法淡化海水技术日趋成熟，工程稳定可靠。反渗透等膜材料、膜元件生产技术成熟，膜与膜组件性能提高，价格大幅度下降，应用成本越来越低。与膜法相配套的膜用清洗装置也在不断发展。人们一直在不断探索一种简便、易操作、符合海水运行工况、自动化程度高的装置来满足日益壮大的膜法海水淡化事业。

发明内容

本发明目的：发明一种可自动化运行的海水淡化膜用清洗装置，该清洗装置操作简单、运行稳定、造价低，使用于膜法海水淡化工程。

本发明的技术方案是：海水淡化膜用清洗装置，其特征是包括清洗溶液箱、清洗泵、精密清洗过滤器、清洗液搅拌装置、清洗管路、自动阀门、在线仪表及PLC控制系统，清洗泵为动力源，通过PLC控制水泵、自动阀门，实现系统运行清洗及冲洗功能；清洗溶液箱输出通过清洗管道连接清洗泵、精密清洗过滤器自动阀门至淡化膜，淡化膜单元通过管道回流至清洗溶液箱；在线仪表包括淡化膜和精密清洗过滤器的压差测量膜，另包括清洗溶液箱的温度计、压力计、pH计，PLC控制系统电连接在线仪表的输出，并控制清洗泵的启闭和清洗管路上自动阀门的开闭。

进一步，海水淡化膜用清洗装置，管道用流量计，流量计输出至PLC控制系统；

进一步，清洗溶液箱采用碳钢衬胶材质。

进一步，清洗装置内部管道采用碳钢衬塑管道，阀门本体采用钢衬胶，阀杆及阀板采用球墨铸铁衬尼龙涂层材质，清洗泵过流部分采用316L材质，精密清洗过滤器本体为玻璃钢材质、内部构件材质为UPVC及聚四氟乙烯。

整套装置只需人工添加清洗药剂进入清洗溶液箱，之后的清洗工作可由装置自带的自动控制程序完成，包括进水量的控制、药剂的搅拌，溶液的加热、膜清洗工作。实现了膜清洗工作的自动化。

使用了耐海水腐蚀的海水专用精密过滤器，这种过滤器能满足海水运行工况的需要，过滤器及过滤装置结构简单，易于操作，更换滤芯方便，造价便宜，符合海水淡化工程的应用。

该套装置不仅可用于膜系统的清洗工作，还可以进行膜系统的冲洗工作，实现了一装置多功能。清洗溶液箱采用碳钢衬胶材质。清洗装置内部管道采用碳钢衬塑管道，阀门本体采用钢衬胶，阀杆及阀板采用球墨铸铁衬尼龙涂层材质，清洗泵过流部分采用316L材质，精密清洗过滤器本体为玻璃钢材质、内部构件材质为UPVC及聚四氟乙烯。清洗装置框架均有合适的耐化学药品和盐雾腐蚀防腐的措施。

海水淡化膜用清洗方法，其特征是当膜法海水淡化系统中的反渗透膜段间差压超过阈值(如0.3－0.35MPa）时，反渗透膜段间差压表报警；当判断需进行清洗时（而不是更换RO膜），通过清洗溶液箱的进药口将清洗剂注入箱中并引入配药用水；打开清洗泵及搅拌回流阀，关闭清洗泵出口阀，通过清洗泵及搅拌管路，将其药剂与淡水充分混合，直至回流管路上设置的pH表示数达到设定值；混合均匀后加温或药剂与淡水充分混合时同时加温，混合均匀后加温时自动关闭清洗泵及搅拌回流阀，清洗溶液箱内的加热装置自动开始工作，将溶液箱中的清洗药剂加热至膜清洗的最佳温度30～35℃；到达该温度时，通过溶液箱上的温度开关，自动停运加热；反渗透装置停止制水，并打开清洗溶液箱输出端清洗系统阀门并经精密过滤器，自动进行RO膜的清洗工作；RO膜的清洗后溶液回清洗溶液箱，清洗装置与反渗透装置构成了一个循环回路，通过清洗泵的动力和清洗药剂的作用，将膜表面的污染物带到清洗装置内部，并在精密清洗过滤器的滤芯表面富集，已达到清洗效果。

海水淡化膜用清洗方法，洗溶液箱输出端清洗系统阀门的输出有清洗和冲洗两档阀门，对应于不同的二档压力和流量，冲洗的流量是清洗的二倍流量以上。

通过PLC系统控制设置中的水泵、自动阀门，实现该套装置的自动化清洗工作和冲洗工作。整个装置的管道设计避免了死角，以防止细菌生长。

本发明的有益效果在于：本发明的方法的工作可靠，工作效率高，结构简单、操作方便、可自动化运行、设备投资少、性能稳定，适用于膜法海水淡化处理系统。

附图说明

图1本发明系统流程P&ID图。

图2本发明设备结构管道流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明。图1给出了清洗设备名称：1清洗溶液箱，2清洗泵，3精密保安过滤器，4清洗液加热器，5清洗溶液箱进淡水阀，6搅拌回流阀，7精密保安过滤器进液阀，8回流调节阀，9膜清洗出液阀，10膜冲洗出液阀，11加药网篮。图中还给出传感器FT（差压变送器），PI压力，pH计，温度和温差TI、TS。

图中的其它标记：药剂12、清洗浓水回流13、清洗淡水回流13-1、膜清洗接口14、膜冲洗接口15、淡水来水16。

海水淡化膜用清洗方法，当膜法海水淡化系统中的反渗透膜段间差压一直居高不下（典型的阈值超过0.3MPa）时，反渗透膜段间差压表则处于报警状态。运行人员需判断是否需要运用该海水淡化膜用清洗装置来进行膜的清洗工作。当判断需进行清洗时，通过清洗溶液箱的进药口将清洗剂倒入箱中并引入配药用淡水。通过自动控制程序，打开清洗泵及搅拌回流阀，关闭清洗泵出口阀。通过清洗泵及搅拌管路，将其药剂与淡水充分混合，直至回流管路上设置的pH表示数达到设定值（可由运行人员控制要求的值）后自动停止搅拌。混合均匀后，自动关闭清洗泵及搅拌回流阀，清洗溶液箱上的加热装置自动开始工作，将溶液箱中的清洗药剂加热至膜清洗的最佳温度30～35℃。到达该温度时，通过溶液箱上的温度开关，自动停运加热器。此时，清洗装置已完成膜清洗工作的前期准备工作。反渗透装置可以停止制水工作，并打开清洗系统阀门，自动进行膜的清洗工作。清洗装置与反渗透装置构成了一个循环回路，通过清洗泵的动力和清洗药剂的作用，将膜表面的污染物带到清洗装置内部，并在精密清洗过滤器的滤芯表面富集，已达到清洗效果。

运用该清洗装置进行膜清洗工作时，运行人员通过清洗溶液箱的进药口将清洗剂倒入箱中并引入配药用淡水，该进药口配以100目PP材质的加药网篮（过滤器），以防止不溶于水的固态颗粒进入膜系统。通过自动控制程序，打开清洗溶液箱进淡水阀当液位到达高液位时，自动关闭进淡水阀及清洗泵出口阀并打开清洗泵及搅拌回流阀。通过清洗泵及搅拌管路，将其药剂与淡水充分混合，直至回流管路上设置的pH表示数达到运行人员要求。之后，自动关闭清洗泵及搅拌回流阀，清洗溶液箱上的加热装置自动工作，将清洗药剂加热至膜清洗的最佳温度30～35℃。到达该温度时，通过溶液箱上的温度开关，自动控制加热器的工作。清洗装置已完成膜清洗工作的前期准备工作。反渗透装置可以停止制水工作，并打开清洗系统自动阀门，进行膜的清洗工作。清洗装置与反渗透装置构成了一个循环回路，通过清洗泵的动力和清洗药剂的作用，将膜表面的污染物带到清洗装置内部，并在精密清洗过滤器的滤芯表面富集，已达到清洗效果。

本海水淡化膜用清洗装置，海水淡化膜用清洗装置，将清洗溶液箱1、清洗水泵2、精密清洗过滤器3、清洗液加热器4、清洗溶液箱进淡水阀5、搅拌回流阀6、精密保安过滤器进液阀7、回流调节阀8、膜清洗出液阀9、膜冲洗出液阀10、加药网篮11、自动控制柜阀门12、在线仪表及管道管件纳入一整套装置中。整个装置以清洗泵2为动力源，通过PLC控制水泵、自动阀门，实现系统运行清洗及冲洗功能，可无人值守运行。主要系统流程为如下：

本发明的关键技术是通过一套占地小的设备（主体设备占地：长×宽×高=4300mm×3100mm×3000mm），实现了膜法中的清洗功能。该装置配置了相关检测及分析仪表，并通过PLC系统控制设置中的水泵、自动阀门，实现该套装置的自动化清洗工作和冲洗工作。

整个装置的管道设计避免了死角，以防止细菌生长。清洗溶液箱采用碳钢衬胶材质。清洗装置内部管道采用碳钢衬塑管道，阀门本体采用钢衬胶，阀杆及阀板采用球墨铸铁衬尼龙涂层材质，清洗泵过流部分采用316L材质，精密清洗过滤器本体为玻璃钢材质、内部构件材质为UPVC及聚四氟乙烯。清洗装置框架均有合适的耐化学药品和盐雾腐蚀防腐的措施。

本发明装置所采用的精密清洗过滤器采用耐海水或高氯离子含量介质腐蚀的精密过滤器，壳体是由耐海水或高氯离子含量介质的腐蚀，且不会对膜系统或膜装置产生二次污染的玻璃钢制成。滤芯是由过滤面积较大、过滤精度高、过滤效率高达99%，具有耐油污染的精密碳棒材料制作而成，选用精度为5μm。玻璃钢壳体的两端面用玻璃钢的封头或端盖密封，端盖用耐压密封环固定，密封材料采用聚四氟乙烯，整个容器的材料均能耐海水或高氯离子介质的腐蚀。根据所需处理流量设置一个或多个玻璃钢容器，组成一套过滤装置，外部用管道直接连接玻璃钢容器的进出水接口即可完成进出水的分配与收集。每一个玻璃钢容器的进出口设有压差表和进出口隔离阀，当有一支滤芯进出口压差高时，隔离这支滤芯所在的玻璃钢容器，打开盖子即可更换滤芯，这样在过滤装置运行的情况下也能安全地更换滤芯。这种过滤装置能满足连续运行的需要，过滤器及过滤装置结构简单，易于操作，更换滤芯方便。

在进行循环清洗时，可通过清洗调整回流调节阀的开度，以使精密清洗过滤器的处理符合膜系统的清洗流量要求。

当清洗步骤完成后，可通过自动控制程序，停止清洗水泵的运转，关闭膜系统的清洗阀门，膜系统可自动转入制水程序。

该膜用清洗装置可兼作膜系统预处理的冲洗。海水中的微生物很难被杀菌剂全部杀死，在一级海水的预处理单元滋生的可能性是存在的。但有部分微生物在淡水中是不能存活的。因此，为消除这部分微生物在预处理系统内滋生而影响预处理的正常运行，可用该装置作为预处理的冲洗系统。在正常运行时，定期用淡水对预处理系统进行自动冲洗。冲洗时打开清洗泵、精密保安过滤器进液阀及膜冲洗洗出液阀，关闭膜清洗出液阀。

该海水淡化膜用清洗装置内部配套使用了自动阀门，并设置单独控制系统，操作方便，可靠。在系统运行时，可以做到无人值守的全自动化运行。本发明中的装置能技术装置整体及内部结构简单，设备易于制造安装。填补了国内可纳入程控的全自动海水淡化膜用清洗装置市场的空白。

在华能威海发电有限责任公司三期扩建工程(2×660MW)超超临界机组海水淡化工程中，我司成功运用了该套海水淡化膜用清洗装置，投用至今，效果良好。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均可能落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.海水淡化膜用清洗装置，其特征是包括清洗溶液箱、清洗泵、精密清洗过滤器、精密清洗过滤器的压差表，清洗液搅拌装置、清洗管路、自动阀门、在线仪表及PLC控制系统，清洗泵为动力源，通过PLC控制水泵、自动阀门，实现系统运行清洗及冲洗功能；清洗溶液箱输出通过清洗管路连接清洗泵、精密清洗过滤器、自动阀门至海水淡化膜单元，海水淡化膜单元通过管道回流至清洗溶液箱；在线仪表包括清洗溶液箱的温度计、压力计、pH计，PLC控制系统电连接在线仪表的输出，并控制清洗泵的启闭和清洗管路上自动阀门的开闭；

海水淡化膜用清洗装置，管道用流量计，流量计输出至PLC控制系统；

清洗溶液箱采用碳钢衬胶材质；清洗装置内部管道采用碳钢衬塑管道，阀门本体采用钢衬胶，阀杆及阀板采用球墨铸铁衬尼龙涂层材质，清洗泵过流部分采用316L材质，精密清洗过滤器本体为玻璃钢材质、内部构件材质为UPVC或聚四氟乙烯。

2.根据权利要求1所述的海水淡化膜用清洗装置进行海水淡化膜清洗的方法，其特征是当膜法海水淡化系统中的反渗透膜段间差压超过阈值0.3－0.35MPa时，反渗透膜段间差压表报警；当判断需进行清洗时，通过清洗溶液箱的进药口将清洗剂注入箱中并引入配药用水；打开清洗泵及搅拌回流阀，关闭清洗泵出口阀，通过清洗泵及搅拌管路，将其药剂与淡水充分混合，直至回流管路上设置的pH表示数达到设定值；混合均匀后加温或药剂与淡水充分混合时同时加温，混合均匀后加温时自动关闭清洗泵及搅拌回流阀，清洗溶液箱内的加热装置自动开始工作，将溶液箱中的清洗药剂加热至膜清洗的最佳温度30~35℃；到达该温度时，通过清洗溶液箱上的温度开关，自动停运加热；反渗透装置停止制水，并打开清洗溶液箱输出端自动阀门并经精密过滤器，自动进行海水淡化膜即RO膜的清洗工作；RO膜的清洗后溶液返回清洗溶液箱，清洗装置与海水淡化膜反渗透装置构成了一个循环回路，通过清洗泵的动力和清洗药剂的作用，将海水淡化膜表面的污染物带到清洗装置内部，并在精密清洗过滤器的滤芯表面富集，以达到清洗效果；

清洗溶液箱输出端清洗系统阀门的输出有清洗和冲洗两档阀门，对应于不同的二档压力和流量，冲洗的流量是清洗的二倍流量以上。