反渗透脱盐技术在市政给水工程中的应用.doc

反渗透脱盐技术在市政给水工程应用中的
自控及仪表系统设计
刘剑峰
［中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州730000］
【摘要】本文简要介绍了反渗透的概念、反渗透膜的类型及反渗透脱盐技术的应用，重点结合具体工程实践，详细介绍了该技术在市政给水工程应用中的自动控制及仪表检测系统的设计实践。
【关键词】反渗透市政给水工程设计自动控制检测仪表
一、渗透与反渗透
渗透及反渗透是一种物理现象，含有盐份的水有一种自然渗透压力，当把含盐水(又称原水)与纯水用微孔直径为万分之一微米的半透膜隔开时，纯水由于渗透压的作用将透过半透膜而进入原水侧，称为渗透。相反，要是在原水侧施加一高于其本身渗透压的压力，则原水中的水分子将透过半透膜而进入纯水侧，而原水中的溶解盐类、细微杂质、有机物、胶体、微生物等成分却不能透过半透膜进入纯水侧，这就是反渗透。这种半透膜也被称之为反渗透膜。基于此种原理，人们根据实际需要制造各种各样的反渗透膜，并将其应用于水处理领域，用于去除水中的上述各种杂质，以获取纯水。这就是反渗透脱盐技术。
二、反渗透脱盐技术简介
反渗透(ReverseOsmosis，缩写为RO)脱盐技术是当今世界公认的最为先进、最为有效的膜分离水处理技术。该技术广泛应用于苦咸水淡化、海水淡化、纯水制备、废水处理等多个领域，其主要特点是物理方法除盐。它具有盐分去除率高（可达97%～98%）、出水水质稳定、可连续生产、操作简单、自动化程度高、废水排放少、占地面积小、适用水质范围宽等特点。
反渗透膜是一种高分子材料，它是反渗透技术应用的核心。目前得到广泛应用的反渗透膜，按其制造材料化学成分的不同，可以分为两大类：一类是醋酸纤维膜，简称CA膜；另一类是芳香聚酰胺膜，简称PA膜。
常用的膜元件有四种结构形式,分别是：平板式膜元件、圆管式膜元件、螺旋卷式膜元件和中空纤维式膜元件。在工业软化水领域，使用最普遍的是螺旋卷式膜元件。具体使用时，一般是将1～8个卷式膜元件串联起来装入一个圆柱形力容器,形成一个膜组件，再通过若干膜组件的并、串联组成一套反渗透装置。
三、反渗透脱盐技术市政给水工程应用实例
1、项目由来
甘肃某自来水厂现采用“沉淀—过滤—消毒”一体的净水处理工艺，建有一体化净水车间一座，出水经加压送至市政管网。出水因部分重离子含量偏高导致水质不达标，决定实施技术改造。几经论证，最终选择采用反渗透脱盐技术，对一体化车间出水实施深度处理，去除含量超标的重离子，保证出水达标。
2、技改方案简介
2.1、工艺流程
技改方案是在水厂现有处理工艺的基础上，增加“反渗透脱盐”处理单元，形成“提升—加药沉淀—消毒过滤—V型滤池—反渗透脱盐—加压送水”的处理工艺。新建V型滤池、深度处理车间、反冲洗泵房和送水泵房各一座。反渗透脱盐装置主机及辅助设备安装在深度处理车间，V型滤池作为反渗透脱盐的预处理单元，反冲洗泵房提供V型滤池的气、水反冲源。
2.2反渗透脱盐系统
本工程反渗透脱盐系统包括并联运行的四套生水反渗透装置和一套浓水反渗透装置。
生水反渗透装置的膜组件排列方式为一级两段式，共安装33只膜组件，按20：13排列，第一段由20只膜组件并联而成，第二段由13只膜组件并联而成。第I段与第II段串联，I段的浓水作为II段的进水，两段的产水（又称淡水）一同汇入吸水井，第II段的浓水排入浓水池。
为提高水资源利用率，减少浓水排放量，系统还配置有一套浓水反渗透装置，对生水反渗透装置排入浓水池的浓水实施进一步的脱盐处理。该装置同样采用一级两段式排列,共安装15只膜组件，按10：5排列，产水汇入吸水井，浓水作为最终废水排放厂外。经过上述处理后，本脱盐系统的产水率可达到约82%～85%的水平。
另外，系统还设计有阻垢剂加药装置，还原剂加药装置，pH调节装置及化学清洗装置等。
3、自动控制系统构成
该水厂现有处理系统建成时间较早，工艺简单、流程单一，仅滤池行车式移动钟罩自带PLC控制器，完成过滤、反冲的程序控制，没有形成全厂的自动控制系统。本次改造，将新建V型滤池及反渗透脱盐装置，它们的正常、稳定、可靠、高效运行极大程度取决于控制系统的自动化程度，因而组建改造后水厂的自动控制系统也就成为必然。根据本工程特点，选择采用“PLC+监控计算机”形式的分布式智能监控系统，监控系统构成详见自控系统结构图。
图一：自控系统结构图

本控制系统划分为两个控制层级：
1）管理控制层（由设在中央控制室的工程师站和操作员站为其硬件构成）
2）现场控制层（由设在各相应工作现场的PLC控制站为其硬件构成）
选择全开放式、关系型、面向对象、支持实时多任务的标准工业以太网（TCP/IP协议）为本控制系统的通讯网络，采用星形拓扑结构。中央控制系统通过工业以太网与现场PLC控制站通讯，对全厂设备运行进行集中管理、监控；现场PLC