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純水系統(tǒng)配置及原理介紹

2019-09-27
共有8954家企業(yè)看過
       我們需認(rèn)知完全純凈的水是不可能的,因?yàn)樗旧硎呛芎玫娜軇梢匀芙馕镔|(zhì)及空氣中的氣體,故而造成使用者在產(chǎn)品上的損壞,所以它必需在水的純度上有所要求,并了解如何制造純水及保存方法。

       在工業(yè)方面:大量的純水被使用在電子工業(yè),藥品制造業(yè)及化妝品業(yè),最新且復(fù)雜之電子產(chǎn)品,都非常精密,故產(chǎn)品特別要求高純度,而超純水即是生產(chǎn)過程中重要因素之一。因此最新且經(jīng)濟(jì)的方法就是以薄膜逆滲透原理來取代蒸餾法。

       純水可提供使用者生產(chǎn)最經(jīng)濟(jì),安全之產(chǎn)品,許多工業(yè)皆必須使用相當(dāng)高純度的純水,很明顯純水是一種資源,故如何設(shè)計(jì)一套正確水純化系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。

       1.水中污染物質(zhì)

       水中污染物質(zhì)可分五大類:

       ◎可溶解之固體(活性離子):Ca2+,Mg2+,Na+,K+,F(xiàn)e2+,HCO3-,NO3-,SO42-;

       ◎懸浮固體(細(xì)微粒子):如泥土,淤泥,砂及鐵氧化物等;

       ◎有機(jī)物質(zhì):動(dòng)物性,植物性物質(zhì),油及污水等;

       ◎微生物:如細(xì)菌,病毒及霉菌;

       ◎可溶解之氣體:如氧氣,氮?dú)猓趸?,氯氣,甲烷,氨氣,硫化氫?/span>二氧化硫。


       2.不純物之測定


       ●幾乎所有原水(除海水外)是濃度非常稀的溶液,其含有微量可溶性物質(zhì)在大量之水中,因其含量少故測量在水中之含量常以百萬分之一(PPM)或是每公升含有多少毫克(mg/l)來表示。


       ●根據(jù)化學(xué)原理,有某些物質(zhì)如礦物鹽,酸及堿類,需打斷彼此間的鍵結(jié)能力才能溶于水中,這些離子有些是單獨(dú)鍵結(jié),有些是成群鍵結(jié)在一起,彼此間帶有電荷,通過電流作用,則離子越多水之導(dǎo)電度越大(電阻系數(shù)越小),離子越少則相反,故可用電阻值或?qū)щ姸葋頊y量水中可溶性固體之含量。


       ●電阻系數(shù)以”M?-CM”來表示,而導(dǎo)電度則以”?S/CM”來表示,彼此間互為倒數(shù)之關(guān)系。


       3.系統(tǒng)流程


       原水箱→原水泵→砂過濾器→炭過濾器→加藥抑垢裝置→保安過濾器→高壓泵→反滲透膜組→純水箱→純水加壓泵→EDI膜堆→末置過濾器→至使用點(diǎn)

       4.工藝流程簡述

       ●原水箱

       功能:將自來水送自此桶槽,以作為緩沖運(yùn)用。

       液位動(dòng)作:H—補(bǔ)水停止。L—原水泵停止動(dòng)作。

       ●原水泵

       功能:將自來水從原水桶抽出,加壓后送至前處理系統(tǒng)。

       泵運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作:設(shè)計(jì)為一臺(tái)動(dòng)作,一臺(tái)備用。


       手動(dòng):將選擇開關(guān)切至手動(dòng),除以下狀況,泵會(huì)馬上動(dòng)作:①電源沒有接上。②馬達(dá)過載、跳脫。

       自動(dòng):將選擇開關(guān)切至自動(dòng),除以下狀況,泵會(huì)正常動(dòng)作:①原水桶水位過低,盤面低液位指示燈亮。當(dāng)水位回復(fù)正常,低液位指示燈熄滅,水泵自動(dòng)動(dòng)作。②純水箱液位高,當(dāng)水位降至設(shè)定值時(shí),會(huì)自動(dòng)動(dòng)作。③馬達(dá)過載、跳脫,警報(bào)器響,按重置才會(huì)自動(dòng)動(dòng)作,應(yīng)查明跳脫原因(電流過高或電源不正常等)。

       基本操作:

       泵吸入口閥,平常應(yīng)全開。以防止泵空轉(zhuǎn),而造成嚴(yán)重?fù)p壞。

       泵出口閥,也可調(diào)整泵出口壓力,正常不應(yīng)全關(guān),以免疏忽在轉(zhuǎn)換泵臺(tái)時(shí)產(chǎn)生DEAD FLOW。


       ●砂過濾器

       功能:此法為一般水純化步驟中最通用之過濾法,在工業(yè)用水純化作用中,砂濾可降低進(jìn)水水質(zhì)中所含污染之混濁度,懸浮固體及沉降度達(dá)相當(dāng)程度,其砂濾厚床是以細(xì)砂及砂礫所組成之濾層,大部份砂濾法可在操作壓力下,以重力流速反洗方法來清潔濾器。

       基本動(dòng)作:

       正確設(shè)定當(dāng)前日期及時(shí)間;

       依現(xiàn)場工況設(shè)定適當(dāng)?shù)姆迪粗芷冢▽⑺璺迪慈掌阡N壓入);

       如遇停電或關(guān)閉總電源后,請(qǐng)重新調(diào)整時(shí)間設(shè)定。


       ●炭過濾器

       功能:活性炭過濾可吸附有機(jī)物,顏色,異味及余氯,于純化過程中活性炭過濾常用來除去有機(jī)物,雖然,在進(jìn)一步的系統(tǒng)中,不是相當(dāng)重要之配備,只有特別應(yīng)用在除去有機(jī)物及余氯,因?yàn)榧?xì)菌生長是一個(gè)很大的問題在炭床的有機(jī)物更為細(xì)菌滋養(yǎng)的溫床。

       基本動(dòng)作:

       正確設(shè)定當(dāng)前日期及時(shí)間;

       依現(xiàn)場工況設(shè)定適當(dāng)?shù)姆迪粗芷冢▽⑺璺迪慈掌阡N壓入);

       如遇停電或關(guān)閉總電源后,請(qǐng)重新調(diào)整時(shí)間設(shè)定。

       ●加藥抑垢裝置

       功能:水中有碳酸鈣,硫酸鹽,活性硅以及氟化鈣,它們經(jīng)反滲透濃縮后易在膜表面沉積結(jié)垢,影響膜的性能。為了防止它們結(jié)垢,在水中加入高效阻垢分散劑,可有效提高上述物質(zhì)在水中的溶解度,有效防止上述物質(zhì)的結(jié)垢傾向,提高膜的正常使用壽命,保證出水水質(zhì)。

       藥劑量計(jì)算:

       處理水量:8m3/h


       加藥量:2ppm


       藥劑濃度:2%(80L純水中加入1.6Kg ATS-03)

       加藥機(jī)最大量:3.6L/h

       則:8m3/h*2ppm = AL/h*2% = >A = 0.8L/h


       0.8L/h ÷ 3.6L/h = 0.23

       因此,可將加藥泵之量程設(shè)定在23%


       ●保安過濾器

       功能:將來水較大的粒子清除,當(dāng)濾芯附著過多粒子,壓差會(huì)增加,使過濾功能減退,此時(shí)應(yīng)拆下更換濾芯。將加入的藥與原水混合。

       基本操作:當(dāng)濾器進(jìn)出口壓力差超過新裝時(shí)0.5Kg/cm2時(shí),應(yīng)更換濾芯。更換預(yù)濾芯時(shí)先把上方之排氣閥及下方排水閥打開,使預(yù)濾器的水排出,再把預(yù)濾器蓋上的螺絲拆除即可。

       注意事項(xiàng):恢復(fù)供水時(shí)應(yīng)先排放空氣,打開預(yù)濾器蓋上的排氣閥即可。

       ●高壓泵

       功能:提供反滲透RO膜過濾正常運(yùn)行所需的壓力。

       手動(dòng):將選擇開關(guān)切至手動(dòng),除以下狀況,泵會(huì)馬上動(dòng)作:

       ①電源沒有接上。

       ②馬達(dá)過載、跳脫。

       自動(dòng):將選擇開關(guān)切至自動(dòng),除以下狀況,泵會(huì)正常動(dòng)作:

       ①進(jìn)水缺水低壓。

       ②純水箱液位高,當(dāng)水位降至設(shè)定值時(shí),會(huì)自動(dòng)動(dòng)作。

       ③馬達(dá)過載、跳脫,警報(bào)器響,按重置才會(huì)自動(dòng)動(dòng)作,應(yīng)查明跳脫原因(電流過高或電源不正常等)。

       ●反滲透主機(jī)

       功能:將水中大部份的離子、細(xì)微粒子、Silica、有機(jī)物、細(xì)菌等去除。其去除率約為95%以上。在正常使用下,RO膜之去除率會(huì)隨著時(shí)間而衰退。但若去除率過低(低于90%以下),則應(yīng)查明原因,并做清洗或更新,以免影響后續(xù)設(shè)備功能。

       原理:



       回收率:指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化為產(chǎn)水或透過液的百分率。

       脫鹽率:通過反滲透從系統(tǒng)進(jìn)水中除去總可溶性的雜質(zhì)濃度的百分率。

       滲透液:是指透過膜而產(chǎn)生的凈化產(chǎn)水。

       濃縮液:是指離開膜系統(tǒng)的未透過膜的那部分的“進(jìn)水”。這部分濃水含有從原水水源帶入的可
溶性的雜質(zhì)。

       基本操作:

       ●RO產(chǎn)水至純水箱的PVC閥門,平常應(yīng)全開;

       ●RO排水側(cè)PVC閥門,平常應(yīng)全開;

       ●RO濃水出口側(cè)SUS調(diào)壓閥,應(yīng)半開;(初次調(diào)壓10~15Kg/cm2完成后一般不需每天調(diào)節(jié))

       ●RO濃水回流閥可依現(xiàn)場工況需要,適度開啟,可調(diào)整回收率;


       ●藥洗進(jìn)出口閥門,平常應(yīng)全關(guān)。

       注意事項(xiàng):

       ●RO膜產(chǎn)水量會(huì)因水溫降低而減少,在相同壓力下,每降低1℃約減少3%之產(chǎn)水量。

       ●在同一狀況下,如果產(chǎn)水量減少15%以上,或操作壓力增加20%以上,或去除率降低95%以下等現(xiàn)象時(shí),應(yīng)進(jìn)行RO膜清洗。



       RO膜積垢原因

       ·無機(jī)鹽積垢(scaleformation)

       ·碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶、氟化鈣、硅化物

       ·金屬氧化物積垢(metaloxidedeposition)鐵、錳、鋁等金屬之氫氧化物

       ·膠體積垢(colloidalfouling)

       ·懸浮固體物積垢(suspendedsolidfouling)

       ·生物積垢(biologicalfouling)

       ·有機(jī)物積垢(organicfouling)

       膜管堵塞位置分布



       何時(shí)該清洗?



       清洗液(一般配方)

       酸洗:

       使用藥劑:2%(w)檸檬酸或0.2%(w)HCl以上pH=2,pH高于2時(shí)酌加HCl。

       時(shí)機(jī):清洗之RO膜前處理無軟水器或2B3T。

       堿洗:使用藥劑:0.1%(w)NaOH+0.05%(w)Na-DDS?;?.1%(w)NaOH+0.1%(w)EDTA。以上pH=12,pH低于12時(shí)酌加NaOH

       時(shí)機(jī):非結(jié)垢性堵塞。

       ●純水箱

       功能:RO純水儲(chǔ)存。

       液位動(dòng)作:H是RO造水停止。L是RO純水輸送泵停止動(dòng)作。

       ●EDI膜組

       功能:EDI利用離子交換膜、離子交換樹脂和直流電,把RO水中殘余的微量離子去除使水質(zhì)提高至5~10MΩ-CM。


       原理:


       Recovery回收率

       ·系統(tǒng)回收率取決于進(jìn)水硬度

       ·回收率由濃水排放來控制

       ·如果進(jìn)水硬度<0.1ppm,回收率可達(dá)95%;

       ·如果進(jìn)水硬度<0.5ppm,回收率為90%;

       ·如果進(jìn)水硬度<0.75ppm,回收率為85%;


       ·如果進(jìn)水硬度<1.0ppm,回收率為80%。

       裝置中的電化學(xué)過程

       ·通常的離子交換過程

       ·離子交換樹脂內(nèi)的離子向電極方向遷移

       …通過離子交換膜進(jìn)入濃水室


       ·水分子分解為H+和OH-離子

       …產(chǎn)生連續(xù)再生的效果


       pHextremes

       ·H+和OH-離子的數(shù)量是其它(被污染的)離子的2到9倍


       ·濃水側(cè)的陽離子交換膜pH值很低(H+離子多)

       ·濃水側(cè)的陰離子交換膜pH值很高(OH-離子多)

       ·極端的高pH值容易導(dǎo)致結(jié)垢!


       濃水室流速加大可以減少結(jié)垢


       極水室


       ·兩個(gè)電極的極水室由濃水補(bǔ)充。

       ·極水室從靠近的離子交換膜得到離子。

       ·極水帶走離子和所有反應(yīng)生成物。

       陰極化學(xué)反應(yīng)

       陽極化學(xué)反應(yīng)



       EDI工藝過程回顧

       ·離子交換從水中除去污染離子。

       ·污染離子以及H+和OH-在電場作用下通過樹脂和離子交換膜遷移到濃水室。

       ·離子集中到濃水室。


       ·如果超過設(shè)計(jì)極限,會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。

       ·極水(E)含有氫氣和氯氣,因此需排棄。


       ·主要能量最終轉(zhuǎn)化為熱量,所以要注意最小流量。

       濃水電導(dǎo)率


       濃水電導(dǎo)率


       ·主要用來控制模塊的“電阻”

       ·典型范圍在150-300μS/cm

       加鹽水


       ·在濃水回路中加入高品質(zhì)的鹽水

       ·鹽水加入點(diǎn)在濃水排放以后以減少加鹽量

       ·鹽加入量很小--典型加入量為每天0.1到10磅(0.045到4.54kg/day)


       ●EDI膜組

       影響EDI的四個(gè)參數(shù):


       ◎進(jìn)水水質(zhì)(建議10μS/cm以下)

       ◎電流(建議1.0~2.0Amp)

       ◎壓力(以產(chǎn)水壓力為基礎(chǔ))


       ◎流量(最大循環(huán)量)

       EDI水質(zhì)下降原因:

       ◎進(jìn)水水質(zhì)變差


       ◎無直流電正確作功(無、過小、反向)

       ◎堵塞

       ◎損壞(氧化、過熱…….)

       ◎壓力調(diào)整不良


       ◎產(chǎn)水量過大

       EDI產(chǎn)水量下降原因:

       ◎堵塞


       ◎樹脂破裂

       ◎樹脂膠化

       ◎不當(dāng)?shù)膲毫Σ僮?/span>

       EDI狀況判斷:

       ◎清洗時(shí)機(jī)不可以用水下降為依據(jù)

       ◎往往循環(huán)水/電極水流量為最初征兆(流量下降30%),直流電正確作功(無、過小、反向)


       ◎循環(huán)水/電極水面積式流量計(jì)狀況


       ◎進(jìn)水水質(zhì)定期分析

       ·總硬度


       ·TOC


       ·Silica


       ·導(dǎo)電度


       ·二氧化碳
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