作為能量轉換介質, 水在長期的輸送過程中經常會在鍋爐、自來水輸水管道等容器的內壁會形成一層堅硬的沉淀物 ———水垢 。這些水垢主要由鈣鹽垢與鎂鹽垢等組成, 即使經過長時間加熱煮沸也不能祛除。中國鋁業(yè)山東分公司的生產用水主要含碳酸鈣與碳酸鎂等垢鹽, 硬度較大 , 容易附著在控制件、執(zhí)行件的表面上 , 增加運動阻力、加劇零件的磨損以及縮短元件和零件的壽命, 在純水機制水過程中, 尤為明顯。 純水機制水流程為:原水 —原水泵 —機械過濾器—活性炭濾器—軟化器—保安過濾器—高壓泵 —反滲透裝置—中間水箱—混合離子交換器—純水箱。其中 ,影響水質最重要的環(huán)節(jié)是反滲透膜的滲透能力與混合離子交換器中樹脂的交換能力。反滲透膜的滲透能力弱則使?jié)B透水的電導率過高, 對混床樹脂的離子交換工作壓力較大, 易損壞樹脂活性 ,降低混合離子交換器中樹脂的交換能力, 最終制出的水電導率過高,無法滿足工藝要求 。因此 ,只有將反滲透膜的滲透能力與混合離子交換器中樹脂的交換能力有效地結合 ,才能制出優(yōu)質的低電導率的純水 。 在原水水質無法改變的情況下 , 防止反滲透膜的滲透能力減弱的最有效辦法就是定期對滲透膜進行清洗, 使反滲透膜相對暢通 ,從而使?jié)B透水的電導率相對較低, 減小混合離子交換器工作壓力;而一旦混床樹脂床出水電導率過高, 則必須對樹脂進行再生, 以恢復樹脂的交換能力。 1 反滲透膜清洗與維護 當發(fā)現(xiàn)反滲透制水壓力超過純水機預定的數值,產水量下降 ,電導率升高等 (具體參考指標為:系統(tǒng)壓力升高 15%, 產水量下降 10% ～ 15%, 電導率上升 10% ～ 15%),則說明滲透膜已經堵塞了, 此時應該抓緊時間清洗反滲透膜 。否則 , 結垢嚴重并鈣化后 ,將難以清洗。 1.1 反滲透膜清洗方法 清洗管路流程為:再生酸箱 —中間泵 —反滲透裝置 —濃水、淡水—再生酸箱。由于生成的膜垢屬于碳酸鹽類,因此需采用鹽酸與反滲透純水配制清洗溶液,在清洗箱中加入。鹽酸質量分數一般控制在 5%,體積約 500L, pH控制在 2.0 ～ 3.0。將反滲透裝置的淡水管、濃水管全部引向清洗箱, 打開和關閉相應的閥門 。啟動清洗泵 (中間泵),使清洗液在反滲透裝置中循環(huán) 。開機初, 將流量控制在全量的1/2;20min后 ,再將流量增至最大。清洗過程中 , 每隔 30min用 pH試紙檢測一次清洗液 pH, 以便于及時補充鹽酸, 使 pH控制在 2.0 ～ 3.0。觀察清洗液的溫度變化情況,因為此過程屬于放熱反應 ,清洗液溫度會升高。若清洗液溫度超過 40℃,將造成反滲透膜的損壞。發(fā)現(xiàn)超溫時, 應停泵 , 使其自然冷卻 ,或加水冷卻, 待降溫后再繼續(xù)清洗 。若水溫較低, 亦可預先對清洗液加溫,以提高清洗效果, 但不能超過40℃。 清洗過程一般是循環(huán)清洗 2h, 停機浸泡 1h, 再循環(huán) 2h,交替地清洗。如果反滲透膜結垢嚴重 , 可延長清洗時間或反復清洗 , 以增加清洗效果 。清洗結束后,按正常生產操作程序開機 , 使系統(tǒng)產水 , 濃水全部排空,約 10min后方可正常生產。 1.2 反滲透膜維護 反滲透裝置在開機后、停機前 , 以及連續(xù)運行4h后, 要打開調節(jié)球閥或者電磁閥通水 2 ～ 3min, 以防止或延緩反滲透膜的結垢或阻塞 。同時 , 正常制水過程中需加阻垢劑,防止水垢。 反滲透膜在停機保養(yǎng)前 ,應根據記錄, 進行一次化學清洗 。在停機保養(yǎng)期間 ,系統(tǒng)溫度要嚴格控制,不能結冰 、更不得超過 40℃。 2 混床樹脂再生 由于原水水質較差, 反滲透膜的滲透能力的減弱, 滲透出水電導率過高 ,會增加混合離子交換器中樹脂的工作壓力?；齑矘渲涢L時間的高負荷運行后, 最終制出的純水無法滿足工藝要求 。此時 ,在清洗反滲透膜的同時, 必須對樹脂也要進行再生 ,以恢復樹脂的交換能力 。 2.1 混床設備結構 混床是指將陰、陽離子交換樹脂按一定的比例(一般在 3:1 ～ 2:1)混合后, 裝填于同一交換器內的離子交換器。該裝置為碳鋼襯膠材質, 設備管路上由球閥控制。 RO產水經中間水泵加壓后, 通過管路上各閥門的控制 ,由混床的上部進入混床 ,流經離子交換樹脂時,水中的各種離子與樹脂上的離子交換后成為純水。 混床設備工作一段時間后, 產水電導率升高, 產水不符合要求 ,就需通過閥門控制 ,利用再生裝置對樹脂進行再生 ,恢復樹脂的交換活性。 2.2 混床樹脂工作原理 水中的各種陽離子遇到陽離子交換樹脂時 , 發(fā)生陽離子交換 : HR+M+ MR+H+。交換離子后, 水中就只含有一種從陽離子交換樹脂上交換下來的陽離子——— H+。 水中的各種陰離子遇到陰離子交換樹脂時 , 發(fā)生陰離子交換 :ROH+C- RC+OH-。交換離子后, 水中就只含有一種從陰離子交換樹脂上交換下來的陰離子——— OH-。最終 , H+和 OH-結合生成水 ?；齑矁?, 陰、陽離子交換樹脂處于均勻混合狀態(tài) ,互相接觸 、相互排列 。每一對毗鄰的陰 、陽樹脂都可看作一級復床 。整個混床由許多級這樣的復床連續(xù)疊加而成 。據推算一臺混床 , 包含的復床級數可達 1 000 ～ 2 000。在混床中 , 經陽樹脂交換生成的 H+和陰樹脂交換生成的 OH-立即得到中和 ,不存在反離子的干擾 。因此 ,混床的離子交換反應進行得十分徹底 , 具有出水純度高 、出水水質穩(wěn)定 、交換終點明顯、間斷運行對出水水質影響較小等特點 。 2.3 混床樹脂再生方法

在酸 、堿箱中分別配制 4%NaOH溶液、5%HCl溶液各 500L。將混床用水反洗 5 ～ 10min,洗至上排水澄清 、無雜質為準。停止反洗, 樹脂自然沉落 , 關閉所有閥門, 此時由于陰 、陽樹脂的密度不同 , 自然分層 ,陰樹脂在上 ,陽樹脂在下。如果分層效果不好的話 ,再進行反洗, 再分層。

2.3.1 陰樹脂再生

開啟中間泵,將堿箱中的 4%NaOH溶液緩慢地輸入陰樹脂層, 再生陰樹脂 ,流量控制在 0.8 ～ 1m3/h,時間約 40min。 500L再生液輸送完后 , 用中間箱中的反滲透水沖洗管道內殘留堿液 ,防止管路污染 。然后 ,再用中間箱中的反滲透水對陰樹脂進行沖洗 ,先用小流量、2m3/h左右流量慢洗約 10min, 再按正常流速快沖至 pH7 ～ 8即可 。

2.3.2 陽樹脂再生

先排放床內多余的水 , 使混床內水位降至陽樹脂高度。然后 ,開啟中間泵, 將酸箱中的 5%HCl溶液緩慢地流入陽樹脂層 , 再生陽樹脂, 流量控制在0.8 ～ 1m3/h,時間約為 30 ～ 40min。 500L再生液輸送完后,再用中間箱中的反滲透水沖洗管道內殘留堿液 ,防止管路污染。接著用中間箱中的反滲透水沖洗陽樹脂,先用 2m3/h左右流量慢洗約 10min, 再按正常流速快速沖洗,至排水 pH=6左右, 電導率在100μS/cm左右。

2.3.3 樹脂混合

將混床中的水排至樹脂層上 100 ～ 200mm處。通潔凈的壓縮空氣或氮氣 (工業(yè) )將分層的陰、陽樹脂重新混合均勻, 時間約為 10 ～ 15min,進氣壓力控制在 98kPa(1kgf/cm2 )左右(最好混合兩次)。

混合后的樹脂層要立即進行正洗 , 每隔半小時測一次水的電導率, 直至出水的電導率合格時才投入運行。再生完畢 ,將各閥門轉入正常工作狀態(tài) 。

3 結束語

純水機反滲透膜的清洗以及混床樹脂的再生對純水機制水的優(yōu)劣至關重要 。只有同時控制好反滲透膜的滲透壓力以及混床樹脂的活性才能制備出優(yōu)質的純水 。因此, 必須有機地結合反滲透膜的滲透能力與混合離子交換器中樹脂的交換能力, 有效地保護設備 ,提高純水機制水的運行效率,從而滿足工藝要求,提高經濟效益。