浅谈MFIA型反渗透海水淡化装置维护保养

李江 黄进明 刘彦辉

摘 要：船舶动力装置在运行期间每天都需要消耗大量的高纯水，这些高纯水除船舶自身有限携带外，另外重要一部分来源是靠反渗透海水淡化装置造水。而广泛采用反渗透海水淡化技术造水时，由于设备长时间工作，运行环境恶劣，容易造成高故障率的发生，严重影响船舶用水。论文结合多年舰船工作经验，阐述了某型反渗透海水淡化装置的基本组成、基本原理和主要功能，通过故障分析和处理，提出了有效的维护保养方法，为技术人员及类似船舶在对该装置使用和维护中提供了参考。

关键词：反渗透 预处理 多路阀 反渗透膜

中图分类号：U66 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（c）-0075-02

反渗透技术采用的是一种先进膜分离技术。这种技术是使欲分离溶液的某些成分（如海水中的水）在压力的作用下，透过一种具有选择透过性的半透膜—反渗透膜，在膜的低压侧和在常温下收集透过物，而在膜的高压侧为被阻留的其他成分的浓溶液。MFIA型反渗透海水淡化装置是利用反渗透淡化技术，以砂滤加精滤加微滤作为反渗透的预处理。

1 主要功能

反渗透海水淡化装置由预处理、反渗透二部分组成。

1.1 预处理部分

预处理部分的目的是将反渗透膜进水要求的水通过海水处理达到要求，能够保证反渗透膜进水浊度<1 NTU，污染指数F1<5。预处理采用“低压泵+多介质过滤器+精滤+微过滤”结合的型式。低压泵是预处理部分提供压力水源，此装置一般选用离心漩涡泵。多介质过滤器内装有两种滤料，上层为粒径为0.5 mm的细石英砂，下层为粒径为1～2 mm的石英砂。海水中很细的砂粒、尘土、藻类、胶体等颗粒物质通过他能过滤掉，保证其出水浊度<1 NTU。多介质过滤器运行一段时间后，在滤料上层表面凝聚着一些颗粒杂质，一定时间后需用大量的水进行反冲洗。而此装置采用的是在多介质过滤器的上部安装了一台全自动多路阀，它能有效定时地自动完成正冲洗，反冲洗的功能，这样使设备的自动化水平得到了提高。微过滤器和精滤器内分别装有3μm和5μm过滤滤芯，能够进一步加强过滤掉水中的胶体及细微的颗粒，确保污染指数FI<5。

1.2 反渗透部分

反渗透部分由反渗透膜、反渗透膜容器、高压泵、缓冲器、清洗系统等组成。为克服渗透压及浓缩等因数，反渗透法制造淡水需在高压下进行，工作压力一般在4.0～6.8 MPa范围内，由于海水含盐量较高，如当海水含盐量为35 000 mg/L时，其渗透压为2.8 MPa。高压泵选用为三柱塞往复泵，输出压力最高达到了7.0 MPa。由于三柱塞往复泵输出压力存在有一定的脉冲波动，使反渗透膜及管路产生了冲击作用。因此安装了一只缓冲器在高压泵出口，缓冲器内装有一内充有氮气皮囊，充气压力为3.5MPa。通过皮囊的收缩和膨胀可吸收和缓解高压泵出口的冲击和波动，这样就使得反渗透膜的进水压力达到较为平稳的状态。

反渗透膜表面的污染是不可避免的，因为反渗透过程它是一种浓缩的过程。当反渗透设备的性能下降时，装置产水量下降，膜压差上升，产水含盐量上升，所以及时要对反渗透膜进行化学清洗。在化学冲洗箱内加入一定浓度的化学药品，转换对应的阀门，运转高压泵，就可对反渗透膜进行循环化学清洗。

2 故障举例

2.1 故障现象

该舰某次在南太平洋执行任务期间，发现该装置供水不足，报警停机，根据平时处理经验立即进行反冲洗后，将旋转开关打到“工作”模式，高压泵不启动，该装置无法工作。

2.2 故障排除

高压泵不启动首先检查是否是控制线路故障，经过检查，装置控制箱内控制线路各元器件供电正常，发现PLC的X6通道无输入信号，高压泵Y2通道无输出；由此判断高压泵外部控制元器件正常，经过查看图纸后，发现X6通道为多路阀辅助触点，最后故障定位于多路阀机械机构。

打开多路阀盖板后，检查多路阀电源供给均正常，发现其伺服电机不工作。经手动活络伺服电机转子后发现其卡住，活络正常后供电，多路阀工作正常，PLC通道有输入，高压泵工作正常，该装置运行正常。

3 装置的维护、保养

3.1 精滤器和微滤器的维护、保养

当精滤器和微滤器运行较长一段时间后，会严重堵塞滤芯，需要及时对滤芯进行更换。通过对精滤器进出口压力表观察，当进出口压差达到0.05 MPa以上时就需要更换滤芯。更换时先松开盖压紧箍套，取下上盖，拧下滤芯压紧螺母，取出旧的滤芯，更换新滤芯，再用压紧螺母压紧滤芯。重新装上上盖。安装时不得有泄漏，注意密封状态。

3.2 多介质过滤器的维护、保养

当多介质过滤器运行较长一段时间后，内部积聚了大量的杂质，使得阻力增大，这可通过介质过滤器进出口压差反映出来，当进出口压差增加到0.05 MPa时，需要对多介质过滤器进行反冲洗。反冲洗时将多介质过滤器顶部多路阀旋至“反冲洗（backwash）”部位，启动低压泵，反冲洗约为8～15 min。在装置自动运行状态下，多介质过滤器的反冲时间来控制反冲洗状态的切换，反冲洗时间，反冲过程的执行是由自动多路阀时间设定。当多介质过滤器进入反冲维护状态时，高压泵将停止工作，待多路阀完成反洗，回到正常工作状态后再自动投入运行。

3.3 缓冲器的维护、保养

缓冲器内装有一氮气的皮囊，压力在3.5 MPa左右，依靠皮囊不断膨胀和压缩来达到缓冲高压泵脉动的目的使缓冲器工作。缓冲器需要定期检查是否漏气，开始时，每周检查一次，以后每月一次，直至每年一次，若有漏气、压力不足现象，需对缓冲器进行冲气。

缓冲器的测压使用如下：充气工具装有充气阀、排气阀、测压表及本体，使用时首先旋去缓冲器上端的保护帽后旋上充气工具即可。

充（补）气：把氮气瓶与充气阀的高压胶管总成连接后充气到所需压力即可。

排（放）气：如遇缓冲器充气压力太高时，将缓冲器上端充气阀手柄打开后，旋松排气阀放气到所需压力后关闭（旋紧）即可。

测压：就是打开缓冲器上端充气阀放气后压力表所反映数值，同时可测主机工作压力，如需调整压力时，可按充（补）排（放）程序要求进行。

拆卸工具时需先放掉工具内存气后进行更安全。

3.4 反渗透膜的化学清洗

反渗透膜长期运行容易使表面造成污染、结垢现象，具体表现在脱盐率下降和产水量的下降等问题。这是因为水中的污染物在膜表面结垢引起的，需用通过化学剂进行循环清洗。选用化学剂清洗反渗透膜见表1。

具体清洗步骤如下：

根据污染情况选择合适的清洁剂。

（1）按说明书在清洗箱中加入一定量淡水，将所选择的一定量清洗剂倒入清洗箱中，将高压泵进水、清洗切换阀打到清洗箱出水与高压泵进水连通位置；将浓水排放、清洗回流切换阀打到清洗箱位置；最后打开化学清洗产水回流阀。

（2）全部打开浓水调节针形阀。

（3）将电控箱上转换开关“工作/清洗”拨至“清洗”一边，这时高压泵启动，对反渗透膜进行循环清洗；适当调节浓水调节针形阀，使反渗透膜进水压力在0.4～0.5 MPa，清洗时间约1h；将转换开关“工作/清洗”拨至“工作”一边，这时停止化学清洗。

（4）将装置各阀门恢复至正常工作状态，保持启动前的准备状态。

（5）清洗程序结束后，装置就可以运行，或按以上方法顺序选择另一种清洗剂进行清洗。

3.5 储存和停运

装置在长期贮存和停运的情况下，装置必须加入灭菌保护液，灭菌保护液采用1%亚硝酸氢钠配制而成。若环境温度在低于0 ℃时，则需要加入18%的甘油在保护液中。装置短期停运，不超过一星期以上，可以不必加入保护液，每天在低压状态下运行半个小时即可。

4 结语

反渗透海水淡化装置它是一种节能、高效、无污染和实用性强的高新技术，具有能耗低、效率高、工艺简单、操作方便等优点，用于解决船员饮用水等问题，减少舰船淡水装载量，提高了舰船的续航力和自持力。故障都是有可预见性，在平时的使用维护过程中，应加强对装置的正规维护保养。

参考文献

[1] 张葆宗.反渗透水处理应用技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2] 常州市康耐特机械设备有限公司.MFIA07型反渗透海水淡化装置培训教材[Z].2006.

[3] 宋玮.船用反渗透海水淡化装置的研究[D].哈尔滨工程大学，2007.