CN114330016A - 一种反渗透运行数据标准化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反渗透运行数据标准化方法,根据污染、侵蚀与膜元件的性能变化的位置关系,提出了一种反渗透系统排列组合方法,实现了标准数据对不同部位膜元件性能下降的反映,同时提出了反渗透运行数据标准化参数(即标准渗透水流量相对变化率,标准压差相对变化率,标准脱盐率变化率),根据值的大小判断系统是正常的性能衰减还是快速恶化,并直接诊断出反渗透系统性能下降的原因,及时采取相应的处置措施避免反渗透系统性能不可逆的下降,诊断正确率高,使用效果好,是反渗透运行数据标准化方法上的创新,有良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及水处理系统中的反渗透设备,具体涉及一种反渗透运行数据标准化方法。
背景技术
反渗透水处理技术是当代先进的水处理脱盐技术,广泛应用于电力、化工、石油、饮料、钢铁、制药、电子、市政、环保等行业。
目前反渗透装置的主要性能变化主要通过标准系统脱盐率、标准系统压差、标准系统渗透水流量来衡量。当反渗透膜表面受到无机盐垢、金属氧化物、微生物、胶体颗粒、有机物污堵时,反渗透系统故障表现为标准系统脱盐率、标准系统渗透水流量、标准系统压差变化。这三个指标发生变动的现象可能同时发生,也可能某个指标单独发生或某两个指标同时发生。因为标准系统数据无法反映不同部位膜元件性能的下降,所以实际运行时,这三个参数很难直接反应系统是否发生如下问题:
1)系统内膜元件脱盐率下降的部位,如系统内第一个膜元件、系统内最后一个膜元件、系统内某个膜元件、系统内膜元件普遍下降。
2)系统内膜元件水流通道污堵部位。
3)机械损坏(如膜表面机械损伤或擦伤、O型圈损坏或变形、膜袋密封处脱开或渗漏)部位。
由于现有的标准化数据对确定故障部位的不直观,造成运行人员对判断反渗透污染原因的不准确。采取不当措施不仅延误处理不利于恢复系统性能,而且并发引起复合污染、产水不合格等其他问题。反渗透污染原因可分为结垢污染、有机物污染、微生物污染等。不同污染原因应采取不同措施,如结垢污染应校正或计算系统回收率、阻垢剂加药量、给水结垢倾向等,胶体污染应计算反渗透进水SDI、核算预处理系统混凝剂、助凝剂加药量等。因此,其改进和创新势在必行。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术之不足,本发明之目的就是提供一种反渗透运行数据标准化方法,可有效解决反渗透系统故障监测的问题。
本发明解决的技术方案是:
一种反渗透运行数据标准化方法,包括反渗透系统,反渗透系统的排列组合为2—2—1—1;
数据标准化方法包括以下步骤:
步骤1:参考状态为新膜或膜清洗后稳定运行的起始状态,计算以下性能参数:SRn1-0,Δpn1-0,Qpn1-0,SRn2-0,Δpn2-0,Qpn2-0,SRn3-0,Δpn3-0,Qpn3-0,SRn4-0,Δpn4-0,Qpn4-0;
间隔7天,计算以下性能参数SRn1-7,Δpn1-7,Qpn1-7,SRn2-7,Δpn2-7,Qpn2-7,SRn3-7,Δpn3-7,Qpn3-7,SRn4-7,Δpn4-7,Qpn4-7;
上述字母的含义为:
第一段标准脱盐率SRn1,第一段标准压差Δpn1,第一段标准渗透水流量Qpn1,第二段标准脱盐率SRn2,第二段标准压差Δpn2,第二段标准渗透水流量Qpn2,第三段标准脱盐率SRn3,第三段标准压差Δpn3,第三段标准渗透水流量Qpn3,第四段标准脱盐率SRn4,第四段标准压差Δpn4,第四段标准渗透水流量Qpn4。
举例来说:SRn1-0为起始状态的反渗透系统第一段标准脱盐率,SRn1-7为反渗透系统从起始状态开始计时,运行7天后第一段标准脱盐率,SRn1-14为反渗透系统从起始状态开始计时,运行14天后第一段标准脱盐率,依次类推。
以此类推,每间隔7天分别计算反渗透系统一段、二段、三段、四段的性能参数;
当膜元件标准渗透水流量相比起始状态下降15%以上,或标准脱盐率相比起始状态下降10%以上,或标准压差相比起始状态上升15%以上,停止计算;
步骤2:计算反渗透运行数据标准化参数;标准化参数为:第一段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn1-m,m+7,第一段标准渗透水流量相对变化率平均值第一段标准压差相对变化率ΔΨn1-m,m+7,第一段标准压差相对变化率平均值第一段标准脱盐率变化率Δηn1-m,m+7,第一段标准脱盐率变化率平均值第二段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn2-m,m+7,第二段标准渗透水流量相对变化率平均值第二段标准压差相对变化率ΔΨn2-m,m+7,第二段标准压差相对变化率平均值第二段标准脱盐率变化率Δηn2-m,m+7,第二段标准脱盐率变化率平均值第三段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn3-m,m+7,第三段标准渗透水流量相对变化率平均值第三段标准压差相对变化率ΔΨn3-m,m+7,第三段标准压差相对变化率平均值第三段标准脱盐率变化率Δηn3-m,m+7,第三段标准脱盐率变化率平均值第四段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn4-m,m+7,第四段标准渗透水流量相对变化率平均值第四段标准压差相对变化率ΔΨn4-m,m+7,第四段标准压差相对变化率平均值第四段标准脱盐率变化率Δηn4-m,m+7,第四段标准脱盐率变化率平均值
步骤3:对以上计算结果进行分析并作出相应处置
当反渗透运行数据标准化参数变化率低于平均值的0.5倍或高于平均值的2.0倍,说明反渗透水处理系统存在故障表现;
1)当ΔΦn1-m,m+7<0.5ΔΨn1-m,m+7<0.5Δηn1-m,m+7>2.00.5<ΔΦn2-m,m+7<2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0时,说明反渗透系统加酸过量造成膜的水解,应校准反渗透给水pH表,检查加酸系统;
2)当ΔΦn1-m,m+7<0.5ΔΨn1-m,m+7<0.5Δηn1-m,m+7>2.0ΔΦn2-m,m+7<0.5ΔΨn2-m,m+7<0.5Δηn2-m,m+7>2.0时,说明反渗透系统存在氧化侵蚀,应校准反渗透给水氧化还原电位分析仪,检查还原剂加药系统;
3)当0.5<ΔΦni-m,m+7<2.00.5<ΔΨni-m,m+7<2.0Δηni-m,m+7>2.0时,i为1,2,3,4,说明第i段压力容器膜组件存在浓水侧向淡水侧渗漏的膜组件,应检查该段每个膜组件渗透水的电导率,确定发生问题的膜组件;
4)当ΔΦn1-m,m+7>2.0ΔΨn1-m,m+7>2.0Δηn1-m,m+7>2.00.5<ΔΦn2-m,m+7<2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0时,说明反渗透系统存在金属腐蚀产物污染,应检查反渗透系统前材料的选择;
5)当ΔΦn1-m,m+7>2.0ΔΨn1-m,m+7>2.0Δηn1-m,m+7>2.0ΔΦn2-m,m+7>2.0ΔΨn2-m,m+7>2.0Δηn2-m,m+7>2.0时,说明反渗透系统存在胶体污染,应分析SDI过滤器截留物,检查原水预处理系统是否存在水箱、管路污染,核算预处理系统混凝剂、助凝剂加药量;
6)当ΔΦn1-m,m+7>2.0ΔΨn1-m,m+7>2.0Δηn1-m,m+7<0.5ΔΦn2-m,m+7>2.0ΔΨn2-m,m+7>2.0Δηn2-m,m+7<0.5时,说明反渗透系统存在有机物污染,应分析SDI过滤器截留物,监测反渗透进水TOC值;
7)当ΔΦn1-m,m+7>2.00.5<ΔΨn1-m,m+7<2.00.5<Δηn1-m,m+7<2.0ΔΦn2-m,m+7>2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0时,说明反渗透系统存在微生物污染,应对反渗透系统进行彻底清洗,同时对管道、水箱、过滤器消毒检查;
8)当0.5<ΔΦn2-m,m+7<2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0ΔΦn4-m,m+7>2.0ΔΨn4-m,m+7>2.0Δηn4-m,m+7>2.0时,说明反渗透系统存在结垢污染,应降低反渗透系统回收率,核算浓水朗格利尔指数,检查阻垢剂加药系统。
与现有技术相比,发明具有以下优点:
1、根据污染、侵蚀与膜元件的性能变化的位置关系,提出了一种反渗透系统排列组合方法,实现了标准数据对不同部位膜元件性能下降的反映。
2、提出了反渗透运行数据标准化参数(即标准渗透水流量相对变化率,标准压差相对变化率,标准脱盐率变化率),根据值的大小判断系统是正常的性能衰减还是快速恶化,并直接诊断出反渗透系统性能下降的原因,及时采取相应的处置措施避免反渗透系统性能不可逆的下降,诊断正确率高,使用效果好,是反渗透运行数据标准化方法上的创新,有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明反渗透系统仪表测点示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
一种反渗透运行数据标准化方法,包括反渗透系统,反渗透系统的排列组合为2—2—1—1;
所述反渗透系统的回收率75%,第一段回收率9.5%,第二段回收率49.0%,第三段回收率38.9%,第四段回收率11.5%。第一段压力容器膜组件含有膜元件1只,第二段压力容器膜组件含有膜元件5只,第三段压力容器膜组件含有膜元件5只,第四段压力容器膜组件含有膜元件1只。
反渗透系统排列组合是为了使各段膜元件的出力和压降相当。在没有浓水循环的情况下,通常采用2:1排列(即反渗透一段的膜组件数为二段的两倍)获得75%的系统回收率。75%的系统回收率也为标准系统回收率,通常选用6m长的膜组件,内装6只1.016米长的膜元件,每个膜组件的回收率为50%。
不同部位膜元件性能下降对应不同的原因,应采取不同的措施。为实现标准数据对不同部位膜元件性能下降的反映,同时为反渗透系统故障诊断提供数据支撑,本发明采用一种反渗透系统排列组合方法,排列组合为2:2:1:1,即反渗透一段、二段、三段、四段膜组件数之比为2:2:1:1。为保证各段膜元件的出力和压降相当,第一段膜组件中含有膜元件1只,第二段膜组件中含有膜元件5只,第三段膜组件中含有膜元件5只,第四段膜组件中含有膜元件1只。此时,第一段回收率为9.5%,第二段回收率为49.0%,第三段回收率为38.9%,第四段回收率为11.5%,系统回收率为75%。
所述反渗透系统性能参数包括:第一段脱盐率SR1,第一段标准脱盐率SRn1,第一段压差Δp1,第一段标准压差Δpn1,第一段渗透水流量Qp1,第一段标准渗透水流量Qpn1,第二段脱盐率SR2,第二段标准脱盐率SRn2,第二段压差Δp2,第二段标准压差Δpn2,第二段渗透水流量Qp2,第二段标准渗透水流量Qpn2,第三段脱盐率SR3,第三段标准脱盐率SRn3,第三段压差Δp3,第三段标准压差Δpn3,第三段渗透水流量Qp3,第三段标准渗透水流量Qpn3,第四段脱盐率SR4,第四段标准脱盐率SRn4,第四段压差Δp4,第四段标准压差Δpn4,第四段渗透水流量Qp4,第四段标准渗透水流量Qpn4;
反渗透系统性能参数计算公式见公式(1)~(22)。
第一段脱盐率SR1
式中:cf1为第一段给水电导率,cp1为第一段渗透水电导率。
第一段标准脱盐率SRn1
式中:Qp1为第一段实际运行条件的渗透水流量,Qpr1为第一段参考状态下的渗透水流量,TJ1为第一段实际运行条件下的温度校正系数,TJr1为第一段参考状态下的温度校正系数。
第一段压差Δp1
Δp1=pf1-pb1 (3)
式中:pf1为第一段给水压力,pb1为第一段浓水压力。
第一段标准压差Δpn1
式中:Qbr1为第一段参考状态下的浓水流量,Qpr1为第一段参考状态下的渗透水流量,Qb1为第一段实际运行条件的浓水流量,Qp1为第一段实际运行条件的渗透水流量。
第一段标准渗透水流量Qpn1
式中:TJ1为第一段实际运行条件下的温度校正系数,pf1为第一段实际运行条件下的给水压力,ΔΠosm,1为第一段实际运行条件下渗透压差,pp1为第一段实际运行条件下渗透水压力,TJr1为第一段参考状态下的温度校正系数,pfr1为第一段参考状态下的给水压力,ΔΠosm,r1为第一段参考状态下的渗透压差,ppr1为第一段参考状态下的渗透水压力。
第二段脱盐率SR2
式中:cf2为第二段渗透水电导率,Y2为第二段回收率。
第二段标准脱盐率SRn2
式中:Qp2为第二段实际运行条件的渗透水流量,Qpr2为第二段参考状态下的渗透水流量,TJ2为第二段实际运行条件下的温度校正系数,TJr2为第二段参考状态下的温度校正系数。
第二段压差Δp2
Δp2=pf2-pb2 (9)
式中:pf2为第二段给水压力(也为第一段浓水压力),pb2为第二段浓水压力。
第二段标准压差Δpn2
式中:Qbr2为第二段参考状态下的浓水流量,Qpr2为第二段参考状态下的渗透水流量,Qb2为第二段实际运行条件的浓水流量,Qp2为第二段实际运行条件的渗透水流量。
第二段标准渗透水流量Qpn2
式中:TJ2为第二段实际运行条件下的温度校正系数,为第二段实际运行条件下的平均给水压力,ΔΠosm,2为第二段实际运行条件下渗透压差,pp2为第二段实际运行条件下渗透水压力,TJr2为第二段参考状态下的温度校正系数,为第二段参考状态下的平均给水压力,ΔΠosm,r2为第二段参考状态下的渗透压差,ppr2为第二段参考状态下的渗透水压力。
第三段脱盐率SR3
式中:cf3为第三段渗透水电导率,Y3为第三段回收率。
第三段标准脱盐率SRn3
式中:Qp3为第三段实际运行条件的渗透水流量,Qpr3为第三段参考状态下的渗透水流量,TJ3为第三段实际运行条件下的温度校正系数,TJr3为第三段参考状态下的温度校正系数。
第三段压差Δp3
Δp3=pf3-pb3 (15)
式中:pf3为第三段给水压力(也为第二段浓水压力),pb3为第三段浓水压力。
第三段标准压差Δpn3
式中:Qbr3为第三段参考状态下的浓水流量,Qpr3为第三段参考状态下的渗透水流量,Qb3为第三段实际运行条件的浓水流量,Qp3为第三段实际运行条件的渗透水流量。
第三段标准渗透水流量Qpn3
式中:TJ3为第三段实际运行条件下的温度校正系数,为第三段实际运行条件下的平均给水压力,ΔΠosm,3为第三段实际运行条件下渗透压差,pp3为第三段实际运行条件下渗透水压力,TJr3为第三段参考状态下的温度校正系数,为第三段参考状态下的平均给水压力,ΔΠosm,r3为第三段参考状态下的渗透压差,ppr3为第三段参考状态下的渗透水压力。
第四段脱盐率SR4
式中:cf4为第四段给水电导率,cp4为第四段渗透水电导率。
第四段标准脱盐率SRn4
式中:Qp4为第四段实际运行条件的渗透水流量,Qpr4为第四段参考状态下的渗透水流量,TJ4为第四段实际运行条件下的温度校正系数,TJr4为第四段参考状态下的温度校正系数。
第四段压差Δp4
Δp4=pf4-pb4 (20)
式中:pf4为第四段给水压力(也为第三段浓水压力),pb4为第四段浓水压力。
第四段标准压差Δpn4
式中:Qbr4为第四段参考状态下的浓水流量,Qpr4为第四段参考状态下的渗透水流量,Qb4为第四段实际运行条件的浓水流量,Qp4为第四段实际运行条件的渗透水流量。
第四段标准渗透水流量Qpn4
式中:式中:TJ4为第四段实际运行条件下的温度校正系数,pf4为第四段实际运行条件下的给水压力,ΔΠosm,4为第四段实际运行条件下渗透压差,pp4为第四段实际运行条件下渗透水压力,TJr4为第四段参考状态下的温度校正系数,pfr4为第四段参考状态下的给水压力,ΔΠosm,r4为第四段参考状态下的渗透压差,ppr4为第四段参考状态下的渗透水压力。
反渗透系统仪表测点如图1所示,上述公式中压力、流量、温度、电导率参数均可根据测点读数可得,温度校正系数根据反渗透系统生产厂家提供温度校正系数表来获得,渗透压差根据厂家提供的对应水质下的电导率与渗透压关系式计算所得。
数据标准化方法包括以下步骤:
步骤1:参考状态为新膜或膜清洗后稳定运行的起始状态,计算以下性能参数:SRn1-0,Δpn1-0,Qpn1-0,SRn2-0,Δpn2-0,Qpn2-0,SRn3-0,Δpn3-0,Qpn3-0,SRn4-0,Δpn4-0,Qpn4-0;
间隔7天,计算以下性能参数SRn1-7,Δpn1-7,Qpn1-7,SRn2-7,Δpn2-7,Qpn2-7,SRn3-7,Δpn3-7,Qpn3-7,SRn4-7,Δpn4-7,Qpn4-7;
上述字母的含义为:
第一段标准脱盐率SRn1,第一段标准压差Δpn1,第一段标准渗透水流量Qpn1,第二段标准脱盐率SRn2,第二段标准压差Δpn2,第二段标准渗透水流量Qpn2,第三段标准脱盐率SRn3,第三段标准压差Δpn3,第三段标准渗透水流量Qpn3,第四段标准脱盐率SRn4,第四段标准压差Δpn4,第四段标准渗透水流量Qpn4。
举例来说:SRn1-0为起始状态的反渗透系统第一段标准脱盐率,SRn1-7为反渗透系统从起始状态开始计时,运行7天后第一段标准脱盐率,SRn1-14为反渗透系统从起始状态开始计时,运行14天后第一段标准脱盐率,依次类推。
以此类推,每间隔7天分别计算反渗透系统一段、二段、三段、四段的性能参数;
当膜元件标准渗透水流量相比起始状态下降15%以上,或标准脱盐率相比起始状态下降10%以上,或标准压差相比起始状态上升15%以上,停止计算;
对反渗透系统进行化学清洗,数据不再累计,化学清洗后稳定运行的起始状态为新的起始状态。一般正常运行情况下,反渗透系统运行180天左右需要进行化学清洗。
步骤2:计算反渗透运行数据标准化参数;标准化参数为:第一段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn1-m,m+7,第一段标准渗透水流量相对变化率平均值第一段标准压差相对变化率ΔΨn1-m,m+7,第一段标准压差相对变化率平均值第一段标准脱盐率变化率Δηn1-m,m+7,第一段标准脱盐率变化率平均值第二段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn2-m,m+7,第二段标准渗透水流量相对变化率平均值第二段标准压差相对变化率ΔΨn2-m,m+7,第二段标准压差相对变化率平均值第二段标准脱盐率变化率Δηn2-m,m+7,第二段标准脱盐率变化率平均值第三段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn3-m,m+7,第三段标准渗透水流量相对变化率平均值第三段标准压差相对变化率ΔΨn3-m,m+7,第三段标准压差相对变化率平均值第三段标准脱盐率变化率Δηn3-m,m+7,第三段标准脱盐率变化率平均值第四段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn4-m,m+7,第四段标准渗透水流量相对变化率平均值第四段标准压差相对变化率ΔΨn4-m,m+7,第四段标准压差相对变化率平均值第四段标准脱盐率变化率Δηn4-m,m+7,第四段标准脱盐率变化率平均值
标准渗透水流量相对变化率可实现反渗透系统不同段标准数据的比较,若第一段、第二段标准渗透水流量均出现明显下降,但第一段标准渗透水流量相对变化率大于第二段,说明反渗透系统存在前端膜元件的逐步污染。
计算反渗透运行数据标准化参数按照如下公式(23)~(46)计算:
第一段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn1-m,m+7
式中:Qpn1-m为第一段第m天标准渗透水流量,Qpn1-m+7为第一段第m+7天标准渗透水流量。
第一段标准压差相对变化率ΔΨn1-m,m+7
式中:Δpn1-m为第一段第m天标准压差,Δpn1-m+7为第一段第m+7天标准压差。
第一段标准脱盐率变化率Δηn1-m,m+7
第二段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn2-m,m+7
式中:Qpn2-m为第二段第m天标准渗透水流量,Qpn2-m+7为第二段第m+7天标准渗透水流量。
第二段标准压差相对变化率ΔΨn2-m,m+7
式中:Δpn2-m为第二段第m天标准压差,Δpn2-m+7为第二段第m+7天标准压差。
第二段标准脱盐率变化率Δηn2-m,m+7
第三段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn3-m,m+7
式中:Qpn3-m为第三段第m天标准渗透水流量,Qpn3-m+7为第三段第m+7天标准渗透水流量。
第三段标准压差相对变化率ΔΨn3-m,m+7
式中:Δpn3-m为第三段第m天标准压差,Δpn3-m+7为第三段第m+7天标准压差。
第三段标准脱盐率变化率Δηn3-m,m+7
第四段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn4-m,m+7
式中:Qpn4-m为第四段第m天标准渗透水流量,Qpn4-m+7为第四段第m+7天标准渗透水流量。
第四段标准压差相对变化率ΔΨn4-m,m+7
式中:Δpn4-m为第四段第m天标准压差,Δpn4-m+7为第四段第m+7天标准压差。
第四段标准脱盐率变化率Δηn4-m,m+7
上述公式中参数可根据前述步骤中的数据来获得。
步骤3:对以上计算结果进行分析并作出相应处置
当反渗透运行数据标准化参数变化率低于平均值的0.5倍或高于平均值的2.0倍,说明反渗透水处理系统存在故障表现;
1)当ΔΦn1-m,m+7<0.5ΔΨn1-m,m+7<0.5Δηn1-m,m+7>2.00.5<ΔΦn2-m,m+7<2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0时,说明反渗透系统加酸过量造成膜的水解,应校准反渗透给水pH表,检查加酸系统;
加酸过量引起膜的退化,大多发生在反渗透系统第一个膜元件;膜的退化表现为标准脱盐率变化率明显增加,标准渗透水量、标准压差相对变化率减小。
2)当ΔΦn1-m,m+7<0.5ΔΨn1-m,m+7<0.5Δηn1-m,m+7>2.0ΔΦn2-m,m+7<0.5ΔΨn2-m,m+7<0.5Δηn2-m,m+7>2.0时,说明反渗透系统存在氧化侵蚀,应校准反渗透给水氧化还原电位分析仪,检查还原剂加药系统;
给水氧化侵蚀会造成从前到后多个膜元件退化。膜的退化表现为标准脱盐率变化率明显增加,标准渗透水量、标准压差相对变化率减小。
3)当0.5<ΔΦni-m,m+7<2.00.5<ΔΨni-m,m+7<2.0Δηni-m,m+7>2.0时,i为1,2,3,4,说明第i段压力容器膜组件存在浓水侧向淡水侧渗漏的膜组件,应检查该段每个膜组件渗透水的电导率,确定发生问题的膜组件;
膜元件存在浓水侧向淡水侧渗漏会造成少量给水直接进入渗透水,由于给水电导率通常为渗透水的100倍,会造成标准脱盐率变化率明显增加,但标准渗透水量、标准压差相对变化率变化不大。
4)当ΔΦn1-m,m+7>2.0ΔΨn1-m,m+7>2.0Δηn1-m,m+7>2.00.5<ΔΦn2-m,m+7<2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0时,说明反渗透系统存在金属腐蚀产物污染,应检查反渗透系统前材料的选择;
金属腐蚀产物引起膜的污堵,大多发生在反渗透系统第一个膜元件,对应标准渗透水量、标准压差相对变化率明显增加,同时增大给水浓差极化,造成该膜元件脱盐率变化率明显增大。
5)当ΔΦn1-m,m+7>2.0ΔΨn1-m,m+7>2.0Δηn1-m,m+7>2.0ΔΦn2-m,m+7>2.0ΔΨn2-m,m+7>2.0Δηn2-m,m+7>2.0时,说明反渗透系统存在胶体污染,应分析SDI过滤器截留物,检查原水预处理系统是否存在水箱、管路污染,核算预处理系统混凝剂、助凝剂加药量;
胶体颗粒物会造成从前到后多个膜元件污堵,对应标准渗透水量、标准压差相对变化率明显增加,同时增大给水浓差极化,造成受污染的膜元件脱盐率变化率明显增大。
6)当ΔΦn1-m,m+7>2.0ΔΨn1-m,m+7>2.0Δηn1-m,m+7<0.5ΔΦn2-m,m+7>2.0ΔΨn2-m,m+7>2.0Δηn2-m,m+7<0.5时,说明反渗透系统存在有机物污染,应分析SDI过滤器截留物,监测反渗透进水TOC值;
难溶性有机物会造成从前到后多个膜元件污堵,对应标准渗透水量、标准压差相对变化率明显增加,同时沉积到膜表面产生附加屏障的作用,造成受污染的膜元件脱盐率变化率减小。
7)当ΔΦn1-m,m+7>2.00.5<ΔΨn1-m,m+7<2.00.5<Δηn1-m,m+7<2.0ΔΦn2-m,m+7>2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0时,说明反渗透系统存在微生物污染,应对反渗透系统进行彻底清洗,同时对管道、水箱、过滤器消毒检查;
微生物污染大多发生在反渗透系统前端膜元件,污染初期对标准压差、标准脱盐率的影响较小,对标准渗透水量的影响较大。
8)当0.5<ΔΦn2-m,m+7<2.00.5<ΔΨn2-m,m+7<2.00.5<Δηn2-m,m+7<2.0ΔΦn4-m,m+7>2.0ΔΨn4-m,m+7>2.0Δηn4-m,m+7>2.0时,说明反渗透系统存在结垢污染,应降低反渗透系统回收率,核算浓水朗格利尔指数,检查阻垢剂加药系统。
无机盐结垢污染大多发生在最后一个膜元件,一般不会发生在前端膜元件。结垢污染会造成标准脱盐率变化率、标准渗透水量相对变化率、标准压差相对变化率明显增大。
下面以一个具体应用实例对本发明进行进一步说明
某反渗透系统排列组合为2—2—1—1,反渗透系统回收率75%,第一段回收率9.5%,第二段回收率49.0%,第三段回收率38.9%,第四段回收率11.5%。第一段压力容器膜组件含有膜元件1只,第二段压力容器膜组件含有膜元件5只,第三段压力容器膜组件含有膜元件5只,第四段压力容器膜组件含有膜元件1只。
第一步骤,参考状态为新膜稳定运行的起始状态,计算SRn1-0,Δpn1-0,Qpn1-0,SRn2-0,Δpn2-0,Qpn2-0,SRn3-0,Δpn3-0,Qpn3-0,SRn4-0,Δpn4-0,Qpn4-0。
间隔7天,计算SRn1-7,Δpn1-7,Qpn1-7,SRn2-7,Δpn2-7,Qpn2-7,SRn3-7,Δpn3-7,Qpn3-7,SRn4-7,Δpn4-7,Qpn4-7。
再间隔7天,计算SRn1-14,Δpn1-14,Qpn1-14,SRn2-14,Δpn2-14,Qpn2-14,SRn3-14,Δpn3-14,Qpn3-14,SRn4-14,Δpn4-14,Qpn4-14。
以此类推,分别计算反渗透系统一段、二段、三段、四段性能参数,见表1。
表1反渗透系统一段、二段、三段、四段性能参数
第二步骤,计算反渗透运行数据标准化参数,见表2。
表2反渗透运行数据标准化参数
由公式(23)~(28)可知,第一段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn1-63,70为2.47%,第一段标准渗透水流量相对变化率平均值为0.33%,第一段标准压差相对变化率ΔΨn1-63,70为2.28%,第一段标准压差相对变化率平均值为0.33%,第一段标准脱盐率变化率Δηn1-63,70为0.61%,第一段标准脱盐率变化率平均值为0.21%。
由公式(29)~(34),第二段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn2-63,70为1.22%,第二段标准渗透水流量相对变化率平均值为0.37%,第二段标准压差相对变化率ΔΨn2-63,70为1.44%,第二段标准压差相对变化率平均值为0.35%,第二段标准脱盐率变化率Δηn2-63,70为0.48%,第二段标准脱盐率变化率平均值为0.21%。
第三步骤,根据分析处置方法,反渗透运行数据标准化参数变化率存在低于平均值的0.5倍或高于平均值的2.0倍,说明反渗透水处理系统存在故障表现。
因为ΔΦn1-63,70>2.0ΔΨn1-63,70>2.0Δηn1-63,70>2.0ΔΦn2-63,70>2.0ΔΨn2-63,70>2.0Δηn2-63,70>2.0说明反渗透系统存在胶体污染,应分析SDI过滤器截留物,检查原水预处理系统是否存在水箱、管路污染,核算预处理系统混凝剂、助凝剂加药量。
随后分析反渗透进水SDI过滤器截留物,发现截留物为浅黄色胶状物,再检测预处理系统出水SDI过滤器截留物,未发现浅黄色胶状物,说明清水箱存在污染,打开人孔发现水箱底部有较多土黄色泥状物沉积,水箱内壁聚脲防腐层鼓泡。彻底清理水箱及相关管道,并对修复水箱内部防腐后,反渗透系统运行恢复正常。
申请人经实际应用,均取得了良好的技术效果,具体如下表所示:
Claims (4)
1.一种反渗透运行数据标准化方法,包括反渗透系统,其特征在于,反渗透系统的排列组合为2—2—1—1;
数据标准化方法包括以下步骤:
步骤1:参考状态为新膜或膜清洗后稳定运行的起始状态,计算以下性能参数:SRn1-0,Δpn1-0,Qpn1-0,SRn2-0,Δpn2-0,Qpn2-0,SRn3-0,Δpn3-0,Qpn3-0,SRn4-0,Δpn4-0,Qpn4-0;
间隔7天,计算以下性能参数SRn1-7,Δpn1-7,Qpn1-7,SRn2-7,Δpn2-7,Qpn2-7,SRn3-7,Δpn3-7,Qpn3-7,SRn4-7,Δpn4-7,Qpn4-7;
以此类推,每间隔7天分别计算反渗透系统一段、二段、三段、四段的性能参数;
当膜元件标准渗透水流量相比起始状态下降15%以上,或标准脱盐率相比起始状态下降10%以上,或标准压差相比起始状态上升15%以上,停止计算;
步骤2:计算反渗透运行数据标准化参数;标准化参数为:第一段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn1-m,m+7,第一段标准渗透水流量相对变化率平均值第一段标准压差相对变化率ΔΨn1-m,m+7,第一段标准压差相对变化率平均值第一段标准脱盐率变化率Δηn1-m,m+7,第一段标准脱盐率变化率平均值第二段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn2-m,m+7,第二段标准渗透水流量相对变化率平均值第二段标准压差相对变化率ΔΨn2-m,m+7,第二段标准压差相对变化率平均值第二段标准脱盐率变化率Δηn2-m,m+7,第二段标准脱盐率变化率平均值第三段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn3-m,m+7,第三段标准渗透水流量相对变化率平均值第三段标准压差相对变化率ΔΨn3-m,m+7,第三段标准压差相对变化率平均值第三段标准脱盐率变化率Δηn3-m,m+7,第三段标准脱盐率变化率平均值第四段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn4-m,m+7,第四段标准渗透水流量相对变化率平均值第四段标准压差相对变化率ΔΨn4-m,m+7,第四段标准压差相对变化率平均值第四段标准脱盐率变化率Δηn4-m,m+7,第四段标准脱盐率变化率平均值
步骤3:对以上计算结果进行分析并作出相应处置
当反渗透运行数据标准化参数变化率低于平均值的0.5倍或高于平均值的2.0倍,说明反渗透水处理系统存在故障表现;
2.根据权利要求1所述的反渗透运行数据标准化方法,其特征在于,所述反渗透系统的回收率75%,第一段回收率9.5%,第二段回收率49.0%,第三段回收率38.9%,第四段回收率11.5%。第一段压力容器膜组件含有膜元件1只,第二段压力容器膜组件含有膜元件5只,第三段压力容器膜组件含有膜元件5只,第四段压力容器膜组件含有膜元件1只。
3.根据权利要求1所述的反渗透运行数据标准化方法,其特征在于,所述反渗透系统性能参数包括:第一段脱盐率SR1,第一段标准脱盐率SRn1,第一段压差Δp1,第一段标准压差Δpn1,第一段渗透水流量Qp1,第一段标准渗透水流量Qpn1,第二段脱盐率SR2,第二段标准脱盐率SRn2,第二段压差Δp2,第二段标准压差Δpn2,第二段渗透水流量Qp2,第二段标准渗透水流量Qpn2,第三段脱盐率SR3,第三段标准脱盐率SRn3,第三段压差Δp3,第三段标准压差Δpn3,第三段渗透水流量Qp3,第三段标准渗透水流量Qpn3,第四段脱盐率SR4,第四段标准脱盐率SRn4,第四段压差Δp4,第四段标准压差Δpn4,第四段渗透水流量Qp4,第四段标准渗透水流量Qpn4;
反渗透系统性能参数计算公式见公式(1)~(22)。
第一段脱盐率SR1
式中:cf1为第一段给水电导率,cp1为第一段渗透水电导率。
第一段标准脱盐率SRn1
式中:Qp1为第一段实际运行条件的渗透水流量,Qpr1为第一段参考状态下的渗透水流量,TJ1为第一段实际运行条件下的温度校正系数,TJr1为第一段参考状态下的温度校正系数。
第一段压差Δp1
Δp1=pf1-pb1 (3)
式中:pf1为第一段给水压力,pb1为第一段浓水压力。
第一段标准压差Δpn1
式中:Qbr1为第一段参考状态下的浓水流量,Qpr1为第一段参考状态下的渗透水流量,Qb1为第一段实际运行条件的浓水流量,Qp1为第一段实际运行条件的渗透水流量。
第一段标准渗透水流量Qpn1
式中:TJ1为第一段实际运行条件下的温度校正系数,pf1为第一段实际运行条件下的给水压力,ΔΠosm,1为第一段实际运行条件下渗透压差,pp1为第一段实际运行条件下渗透水压力,TJr1为第一段参考状态下的温度校正系数,pfr1为第一段参考状态下的给水压力,ΔΠosm,r1为第一段参考状态下的渗透压差,ppr1为第一段参考状态下的渗透水压力。
第二段脱盐率SR2
式中:cf2为第二段渗透水电导率,Y2为第二段回收率。
第二段标准脱盐率SRn2
式中:Qp2为第二段实际运行条件的渗透水流量,Qpr2为第二段参考状态下的渗透水流量,TJ2为第二段实际运行条件下的温度校正系数,TJr2为第二段参考状态下的温度校正系数。
第二段压差Δp2
Δp2=pf2-pb2 (9)
式中:pf2为第二段给水压力(也为第一段浓水压力),pb2为第二段浓水压力。
第二段标准压差Δpn2
式中:Qbr2为第二段参考状态下的浓水流量,Qpr2为第二段参考状态下的渗透水流量,Qb2为第二段实际运行条件的浓水流量,Qp2为第二段实际运行条件的渗透水流量。
第二段标准渗透水流量Qpn2
式中:TJ2为第二段实际运行条件下的温度校正系数,为第二段实际运行条件下的平均给水压力,ΔΠosm,2为第二段实际运行条件下渗透压差,pp2为第二段实际运行条件下渗透水压力,TJr2为第二段参考状态下的温度校正系数,为第二段参考状态下的平均给水压力,ΔΠosm,r2为第二段参考状态下的渗透压差,ppr2为第二段参考状态下的渗透水压力。
第三段脱盐率SR3
式中:cf3为第三段渗透水电导率,Y3为第三段回收率。
第三段标准脱盐率SRn3
式中:Qp3为第三段实际运行条件的渗透水流量,Qpr3为第三段参考状态下的渗透水流量,TJ3为第三段实际运行条件下的温度校正系数,TJr3为第三段参考状态下的温度校正系数。
第三段压差Δp3
Δp3=pf3-pb3 (15)
式中:pf3为第三段给水压力(也为第二段浓水压力),pb3为第三段浓水压力。
第三段标准压差Δpn3
式中:Qbr3为第三段参考状态下的浓水流量,Qpr3为第三段参考状态下的渗透水流量,Qb3为第三段实际运行条件的浓水流量,Qp3为第三段实际运行条件的渗透水流量。
第三段标准渗透水流量Qpn3
式中:TJ3为第三段实际运行条件下的温度校正系数,为第三段实际运行条件下的平均给水压力,ΔΠosm,3为第三段实际运行条件下渗透压差,pp3为第三段实际运行条件下渗透水压力,TJr3为第三段参考状态下的温度校正系数,为第三段参考状态下的平均给水压力,ΔΠosm,r3为第三段参考状态下的渗透压差,ppr3为第三段参考状态下的渗透水压力。
第四段脱盐率SR4
式中:cf4为第四段给水电导率,cp4为第四段渗透水电导率。
第四段标准脱盐率SRn4
式中:Qp4为第四段实际运行条件的渗透水流量,Qpr4为第四段参考状态下的渗透水流量,TJ4为第四段实际运行条件下的温度校正系数,TJr4为第四段参考状态下的温度校正系数。
第四段压差Δp4
Δp4=pf4-pb4 (20)
式中:pf4为第四段给水压力(也为第三段浓水压力),pb4为第四段浓水压力。
第四段标准压差Δpn4
式中:Qbr4为第四段参考状态下的浓水流量,Qpr4为第四段参考状态下的渗透水流量,Qb4为第四段实际运行条件的浓水流量,Qp4为第四段实际运行条件的渗透水流量。
第四段标准渗透水流量Qpn4
式中:式中:TJ4为第四段实际运行条件下的温度校正系数,pf4为第四段实际运行条件下的给水压力,ΔΠosm,4为第四段实际运行条件下渗透压差,pp4为第四段实际运行条件下渗透水压力,TJr4为第四段参考状态下的温度校正系数,pfr4为第四段参考状态下的给水压力,ΔΠosm,r4为第四段参考状态下的渗透压差,ppr4为第四段参考状态下的渗透水压力。
4.根据权利要求3所述的反渗透运行数据标准化方法,其特征在于,所述步骤2计算反渗透运行数据标准化参数按照如下公式(23)~(46)计算:
第一段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn1-m,m+7
式中:Qpn1-m为第一段第m天标准渗透水流量,Qpn1-m+7为第一段第m+7天标准渗透水流量。
第一段标准压差相对变化率ΔΨn1-m,m+7
式中:Δpn1-m为第一段第m天标准压差,Δpn1-m+7为第一段第m+7天标准压差。
第一段标准脱盐率变化率Δηn1-m,m+7
第二段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn2-m,m+7
式中:Qpn2-m为第二段第m天标准渗透水流量,Qpn2-m+7为第二段第m+7天标准渗透水流量。
第二段标准压差相对变化率ΔΨn2-m,m+7
式中:Δpn2-m为第二段第m天标准压差,Δpn2-m+7为第二段第m+7天标准压差。
第二段标准脱盐率变化率Δηn2-m,m+7
第三段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn3-m,m+7
式中:Qpn3-m为第三段第m天标准渗透水流量,Qpn3-m+7为第三段第m+7天标准渗透水流量。
第三段标准压差相对变化率ΔΨn3-m,m+7
式中:Δpn3-m为第三段第m天标准压差,Δpn3-m+7为第三段第m+7天标准压差。
第三段标准脱盐率变化率Δηn3-m,m+7
第四段标准渗透水流量相对变化率ΔΦn4-m,m+7
式中:Qpn4-m为第四段第m天标准渗透水流量,Qpn4-m+7为第四段第m+7天标准渗透水流量。
第四段标准压差相对变化率ΔΨn4-m,m+7
式中:Δpn4-m为第四段第m天标准压差,Δpn4-m+7为第四段第m+7天标准压差。
第四段标准脱盐率变化率Δηn4-m,m+7
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