反渗透系统的控制方法

董翠玲 郭强 （天津开发区天元康宇环保科技发展有限公司 天津300456）

反渗透系统的控制方法

董翠玲 郭强 （天津开发区天元康宇环保科技发展有限公司 天津300456）

反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。随着反渗透技术的飞速发展和不断完善，以及反渗透系统设备造价和运行费用的不断降低，越来越多的行业都在使用反渗透系统生产的各种工艺除盐水。介绍了一种反渗透系统的控制方法，用于方便PLC控制系统的编程。

反渗透系统 自动控制 反渗透控制开关 冲洗

0 引言

反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10 A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%～98%）。

随着反渗透技术的飞速发展和不断完善，以及反渗透系统设备造价和运行费用的的不断降低，越来越多的行业（电力、石油、煤炭、化工、医药、海水淡化、中水回用、废水处理等）都在使用反渗透系统生产的各种工艺除盐水，由于靠人工方式操作反渗透系统已很难保证反渗透系统长期稳定运行，因此采用PLC作为反渗透系统的自动控制设备就变为非常必要。国内一些厂家也根据市场需求适时开发出各种各样的反渗透控制器，但普遍存在无预处理设备冲洗控制、系统自动冲洗控制、系统水洗控制等。常规的工艺流程如图1所示。本文结合十几年的工程经验，介绍一种反渗透系统的控制方法，用于方便PLC控制系统的编程。

1 设计要点

1.1 主要控制对象及作用

1.1.1 原水阀 为原水箱自动补水。

1.1.2 原水泵（增压泵） 为预处理设备的运行提供稳定的压力和水量。

1.1.3 反渗透进水阀 其主要作用是在反渗透系统停机或预处理设备冲洗时自动切断原水与高压泵之间的管路，使水不会流入膜管内对膜造成污染。

1.1.4 反渗透冲洗电动阀 反渗透系统在运行时，膜的浓水侧水的流量小（淡水不断产出），一段时间后，膜的浓水侧要有一些沉积物，这些沉积物要及时清洗掉，以免沉积物越积越多，附着在膜表面造成污染，降低反渗透膜的使用寿命，影响系统的正常运行。反渗透冲洗电动阀的主要作用是在反渗透系统开停机及连续运行时间过长或停机时间较长时打开，让浓水大流量通过，降低膜管内压力，增加膜管内的流速，达到冲洗膜表面的目的。而采用电动阀门是为了达到缓慢升高或降低膜内压力的作用。

1.1.5 高压泵 实现反渗透过程需要有一定的推动力，以克服溶液的渗透压。高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。

1.1.6 反渗透产水三通阀 反渗透系统运行时且产水电导合格时此阀门打开，向成品水箱补水。

1.1.7 阻垢剂加药泵 反渗透的工作过程是原水从膜的一端流向另一端，水分子透过膜表面，而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水不断地被浓缩，留在原水中的含盐量逐步增大。浓缩后各种离子浓度将成倍增加，原水中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、、和SiO2等易沉淀的成分经浓缩后，其溶度积可能会超过其相应的平衡常数，因此会产生严重的结垢。投加高效反渗透专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢。

1.2 主要控制信号及作用

1.2.1 原水箱高液位信号 当出现原水箱高液位信号时原水阀关闭，停止向原水箱补水，待高液位信号消除后将打开向原水箱补水。

1.2.2 原水箱低液位信号 当出现原水箱低液位信号时反渗透系统停机，保护原水泵不在缺水状态下工作。待低液位信号消除后反渗透系统将重新启动运行。

1.2.3 成品水箱高液位信号 当出现成品水箱高液位信号时反渗透系统停机，待高液位信号消除后反渗透系统将重新启动运行。

1.2.4 加药箱低液位信号 当出现加药箱低液位信号时反渗透系统停机，保护反渗透系统不在加药中断情况下工作。待低液位信号消除后反渗透系统将重新启动运行。

1.2.5 低压保护开关 在反渗透系统的高压泵进口设置低压保护开关，当高压泵进口压力低于设定值时低压开关动作，为保护高压泵不在缺水状态下工作，高压泵停机。

1.2.6 高压保护开关 在反渗透系统膜组的进口设置高压保护开关，当反渗透系统膜组的进口压力高于设定值时高压开关动作，为保护反渗透系统不在高压下工作，反渗透系统停机。

1.2.7 反渗透产水电导控制 在反渗透系统运行时如产水电导低于设定值（合格水），电导控制接通，产水阀打开向成品水箱补水。否则电导控制断开，产水阀关闭产水排放，停止向成品水箱补水。

1.2.8 预处理冲洗信号 当预处理设备需要冲洗时其控制器（美国FLECK控制器）发出预处理需要冲洗信号，此时反渗透系统自动停机。

1.2.9 预处理冲洗程序信号 在预处理设备控制器（美国FLECK控制器）发出预处理冲洗信号后，出现预处理冲洗程序信号时，原水泵启动以供预处理设备冲洗之用水。

2 控制动作要求

在这里将反渗透系统运行方式简单分为3种：产水运行、水洗运行、药洗运行。

2.1 产水运行

2.1.1 正常产水 打开控制电源开关，并将反渗透控制开关拨至产水位置，PLC进行自检，当确认原水箱不处在超低位（无原水箱低液位信号）时，且成品水箱不处于高位（无成品水箱高液位信号）时，反渗透系统启动运行：反渗透进水阀、冲洗电动阀同时打开，原水泵延时5 s启动（此时对反渗透系统进行低压冲洗），50 s后若未出现低压报警，高压泵启动同时加药泵运行（此时无加药箱低液位信号），10 s后冲洗电动阀关闭（完成开机冲洗），同时膜内压力缓慢升高，电导值逐渐降低（此时反渗透产水三通阀为关闭，产水处于排放状态）。当电导值低于设定值后电导控制报警解除（产水为合格水），反渗透产水三通阀打开，反渗透系统向成品水箱开始补水。

当成品水箱处于高位（出现成品水箱高液位信号）时，反渗透系统停止运行：反渗透产水三通阀关闭，冲洗电动阀打开，15 s后（电动阀动作时间）高压泵停机同时加药泵停止运行，50 s后冲洗电动阀关闭（完成停机冲洗），15 s后原水泵停机，2 s后反渗透进水阀关闭，反渗透系统停机。待成品水箱不处于高位（成品水箱高液位信号消除）时反渗透系统将重新启动运行。

2.1.2 低压报警 当高压泵进水压力低于设定值时，压力开关断开，高压泵停机，同时低压报警指示灯亮，待进水压力恢复到设定值后压力开关闭合，高压泵重新启动。注意：当连续出现3次低压报警（在冲洗电动阀全开启时高压泵启动瞬间偶尔会出现低压情况，但为了避免高压泵频繁启停在这里设定为3次），高压泵、反渗透产水三通阀、反渗透进水阀、原水泵将依次延时停机或关闭，同时低压报警灯不停闪烁并蜂鸣（在无人情况下故障停机后提醒来人注意停机原因）。必须先将反渗透控制开关拨回停机位置，低压报警灯停止闪烁及蜂鸣，然后再重新将反渗透控制开关拨至产水位置，反渗透系统将重新启动运行。

2.1.3 高压报警 当反渗透装置的进口压力高于设定值时，高压开关动作，高压报警指示灯亮，若在60 s内进口压力恢复到正常值报警自动解除，否则60 s后反渗透产水三通阀关闭，冲洗电动阀打开，15 s后（电动阀动作时间）高压泵停机同时加药泵停止运行，冲洗电动阀关闭，15 s后原水泵停机，2 s后反渗透进水阀关闭，反渗透系统停机。同时高压报警灯不停闪烁并蜂鸣（在无人情况下故障停机后提醒来人注意停机原因）。必须先将反渗透控制开关拨回停机位置，高压报警灯停止闪烁及蜂鸣，然后再重新将反渗透控制开关拨至产水位置，反渗透系统将重新启动运行。

2.1.4 原水箱缺水 当原水箱缺水（出现原水箱低液位信号）时，反渗透产水三通阀关闭，冲洗电动阀打开，15 s后（电动阀动作时间）高压泵停机同时加药泵停止运行，冲洗电动阀关闭，15 s后原水泵停机，2 s后反渗透进水阀关闭，反渗透系统停机。待原水箱不处于高位（原水箱低液位信号消除）时反渗透系统将重新启动运行。

2.1.5 预处理设备冲洗 当预处理设备需要冲洗时（出现预处理冲洗信号）反渗透产水三通阀关闭，冲洗电动阀打开，15 s后（电动阀动作时间）高压泵停机同时加药泵停止运行，冲洗电动阀关闭，15 s后原水泵停机，2 s后反渗透进水阀关闭，反渗透系统停机。在预处理设备需要反洗或正洗时（出现预处理冲洗程序信号）原水泵启动。待预处理冲洗结束后（预处理冲洗信号消除），反渗透系统将重新启动运行。

2.1.6 自动冲洗 当反渗透系统连续运行时间超过设定值后，反渗透产水三通阀关闭，冲洗电动阀打开，冲洗60 s后冲洗电动阀关闭，待电导值低于设定值后电导控制报警解除（产水为合格水），反渗透产水三通阀打开，反渗透系统重新向成品水箱补水。

当反渗透系统连续停机时间超过设定值后，反渗透进水阀、冲洗电动阀同时打开，原水泵延时5 s启动，冲洗120 s后冲洗电动阀关闭，15 s后原水泵停机，2 s后反渗透进水阀关闭，反渗透系统继续停机。此过程同样受原水箱低液位缺水保护。

2.2 水洗运行

当反渗透系统药洗后或长时间停机后，将反渗透控制开关拨至水洗位置，反渗透进水阀、冲洗电动阀同时打开，原水泵延时5 s启动，冲洗30 min后冲洗电动阀关闭，15 s后原水泵停机，2 s后反渗透进水阀关闭（如需加长时间，可重新将反渗透控制开关拨至水洗位置，如时间过长可随时将反渗透控制开关拨回至停位置即可停止水洗）。此过程同样受原水箱低液位缺水保护。

2.3 药洗运行

反渗透装置在正常运行一段时间后，反渗透膜会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污染。各种悬浮物或难溶性盐在膜表面沉积，堵塞膜孔，造成产水量下降，产水电导升高，给水压力增加。常见沉积物有钙类沉积物、氧化物、有机物及各种胶体。针对上述各类污染物可选用对应的清洗液配方对反渗透膜进行清洗。此过程一般为手动控制。

3 结论

通过以上控制方法的介绍，可以使PLC编程人员明确整个反渗透系统的控制要求，使控制程序更完善实用，更能满足反渗透系统运行的实际需要。■

[1]美国海德能公司.反渗透和纳滤膜产品技术手册[Z].2011：156-162.

[2]窦照英，徐平.反渗透水处理技术应用问答[M].北京：化学工业出版社，2004：182-187.

2012-05-09