干货 |RO、离子交换维护技能知识点

一、反渗透装置
(1) 反渗透膜的清洗步骤
①准备工作
(a)开启清洗保安过滤器入口门，开启清洗水箱回水门、启动反渗透停运冲洗水泵（在自压充分情况下不需启泵），从除盐水箱引水至清洗水箱；停运反渗透装置必须停运冲洗水泵，关闭清洗保安过滤器入口门、清洗水箱回水门.

(b)关闭反渗透浓水调节门，检查核实反渗透产水出口门、冲洗进水门、电动慢开门、浓水排放门、不合格产品水排放门是否处于关闭状态。

②化学清洗
(a) 柠檬酸溶液清洗
柠檬酸2% 用氨水调pH值3左右

(Ⅰ)配药
按比例配制清洗溶液，关闭清洗保安过滤器出/入口门，开清洗水泵出/入口门、开启清洗水箱回水门，启动清洗水泵循环5分钟使溶液充分溶解混合。

(Ⅱ)一段、二段循环清洗
开启反渗透冲洗进水门，开启反渗透一段清洗回流门/二段清洗入口门，开启反渗透产水回流门，缓慢开启清洗保安过滤器出口门及排气门，缓慢关闭清洗水箱回水门，排气门出水后关闭排气门。

检查循环管路是否有回水，是否有泄漏，如果无回水或有泄漏停止清洗并处理缺陷，检查液位是否稳定,控制RO设备进水压力≤0.5Mpa，清洗温度45度左右,循环30-50分钟后检测药液浓度并记录,清洗(或浸泡)10小时以上

(Ⅲ)一、二段设备冲洗
排空反渗透系统，将清洗水箱注满超滤产水，开启反渗透浓水排放门和不合格产品水排放门，利用清洗水泵清洗入口管路；打开反渗透产水回流门，开启反渗透二段清洗回流门清洗回流管路3分钟后关闭阀门，排空清洗水箱；利用清水泵将反渗透系统进行冲洗至出水与进水pH相近即可。清洗水箱，排空清洗保安过滤器。

(b)NaOH清洗
NaOH 0.1% 用盐酸调pH值11.5

(Ⅰ) 配药
同上

(Ⅱ)一段、二段循环清洗
同上

(Ⅲ)一、二段设备冲洗
同上

(c)EDTA清洗
EDTA1% 用氢氧化钠调pH值11—12
(Ⅰ) 配药
同上
(Ⅱ)一段、二段循环清洗
同上
(Ⅲ)一、二段设备冲洗
同上

③再次开机
打开反渗透浓水排放调节门 ，检查反渗透系统阀门是否处于启动前备用状态。 正常投运反渗透，调整反渗透浓水排放调节门,使反渗透回收率至75%。


二、离子交换工艺的运行管理
1.运行前的准备工作
（1）对入床水进行检查。入床水洁净，无机械杂质，浊度小于1NTU，对于不能满足其要求的，应检查机械过滤器是否正常。
（2）离子交换树脂使用前应进行预处理，预处理的步骤：


（3）水处理用化学品的纯度、浓度、成分符合要求。


2.交换床的运行
交换床的运行通常分为四个步骤：反洗（小反洗或大反洗）、再生、正洗和制水运行，交换床的这四个步骤组成一个运行周期（见表12-11）。




（1）反洗
反洗有三个目的：
①松动树脂层 在交换过程中，由于带有一定压力的水流通过树脂层，使树脂层被压得很紧。为了使再生液在树脂层中分布均匀，使树脂得到充分再生。在再生前对交换床进行反洗工作，使树脂层充分松动。


②清除树脂层中的悬浮物 由于在交换过程中，树脂层上部还起着过滤作用，水中的悬浮物被截留在树脂层中。这不仅会使水通过树脂层时的水头损失增加，还可能使这部分树脂“结块”，从而使其交换容量不能充分发挥。


③清除碎树脂 运行中产生的碎树脂对交换床也不利。因为碎树脂过多，水通过树脂层的压力损失就大。同时碎树脂还会堵塞正常树脂颗粒的间隙，使水流不均和阻力增大。


反洗可根据具体情况进行。对顺流式固定床而言，阳床每次再生都应进行反洗。而对阴床，由于入床水浊度较小，悬浮物在交换床中积累并不很快，而且树脂层也不是一下压得很紧，因而不一定每次再生都反洗；对于对流再生床而言，由于大反洗会打乱整个树脂层，影响单耗和出水质量。一般都是视运行情况，隔15～20个周期大反洗一次。反洗时，要求反洗水应澄清，其中不应含有污染离子交换树脂的杂质。反洗强度各类型树脂有所不同，一般可按3L/(m2·h)掌握。应控制在既能洗去淤积在树脂层中的悬浮物和碎树脂，又不致“跑树脂”。反洗应一直进行到出水清晰时为止，时间约15～20min。


（2）再生
再生工作是离子交换床的重要操作之一。这是由于再生的进行程度，不但对以后制水运行时，树脂的工作交换容量、交换床出水水质有着直接的影响。而且再生工作的好坏也直接关系到制水经济性。再生工作好，消耗低；再生不好，消耗高，制水经济性也不好。


①再生方式 如前所述，采用顺流再生时，再生液是自上而下地通过树脂层，其流向与运行时水的流向相同。由于再生液在流动过程中，首先接触的是上部完全失效的树脂层，所以这一部分可得到较好的再生。当再生液继续向下流，与交换床底部树脂接触时，再生液中已有相当数量的“反离子”，这就严重地影响了离子交换树脂的再生。所以顺流再生存在再生剂利用率不高，树脂工作交换容量偏低，出水水质差的问题；采用对流式再生，由于再生液首先接触失效程度最低的“保护层”，最后接触失效程度高的“工作层”树脂，随着再生液的流动，再生液中“反离子”浓度逐渐增加，但树脂的失效程度也在逐渐升高。这样就保证了再生反应一直进行下去。另外，再生液首先接触“保护层”树脂，使原来保护层中没有失效的树脂仍然保存下来，所以对流再生可以用较少的再生剂量取得较高的再生程度。即再生剂的利用率比顺流再生高，出水质量也好。


②再生液浓度 当再生剂用量一定时，再生液浓度越大(一定范围内)，则再生后树脂的再生度也越高。但过高的再生液浓度会使再生液体积小，不易均匀接触树脂和维持足够的接触时间。同时再生液浓度过高，也会使树脂的双电层受到压缩，从而抑制了扩散层中可交换H+的浓度，而影响了树脂的工作交换容量。再生液浓度与所用床型有关。顺流床和混床的再生液浓度较高，而对流床和双层床再生液的浓度则较低(见表12—12)。


③再生液流出时间
HCl的流出时间不应少于30min，NaOH的流出时间不应少于90min。


④再生液温度 提高再生液温度，有利于提高树脂的再生度。这是因为提高再生温度，能同时加快水中离子在内扩散和膜扩散的速度，有利于再生交换。一般再生液湿度在35～40℃之间。温度过高，易使树脂的交换基团分解，促使交换树脂变质和影响其交换容量。

树脂床类型	阳床	阴床	混床
001X7树脂	201X7树脂	001X7树脂	201X7树脂
再生剂品种	HCl	NaOH	HCl	NaOH
顺流 逆流 浮床	5～10 3～5 3～5	3～4 1.5～3 2～3	2～3 1～3 0.2～0.5	5 — —	4 — —

（3）正洗
正洗是指交换床再生后，使用清洗水按再生剂通过树脂层方向所进行的清洗。正洗的目的就是为了清洗掉残留在树脂层中的废再生液和再生产物。
正洗时应注意如下几点：


①正洗流速要适当，一般控制正洗流速10～15m／h，正洗时间不宜过长(20～30min)，以免影响床子的周期制水量。
②正洗水质要清澄，不能污染树脂。在实际生产中一般都采用人床水做正洗水。
③正洗时要经常检查正洗水中有无正常颗粒的树脂。避免由于反洗操作不当或下部排水装置损坏，造成运行时跑树脂。
④为了减少交换床的自用水量，可将正洗后期比较洁净的正洗水收入反洗水箱，留做交换床反洗时使用。


（4）制水运行
正洗合格的交换床后即可根据供水需求投入运行制水。投入制水运行的交换床，其运行流速一定要适当，不宜过大或过小。运行流速过快，制水过程的离子交换扩散来不及进行，不能保证出水质量；运行流速过慢，树脂颗粒表面膜会因为液流的紊流作用而加厚。离子交换的膜扩散减慢，反应产物不能及时排走而影响离子交换反应的继续进行，从而影响出水质量。


3.复床-混床式除盐工艺的应用



3.1 阳床和阴床
3.1.1阳离子交换器
当原水进入装有H型的阳离子交换树脂的阳离子交换器，使水中含有的各种阳离子和离子交换树脂上的H+发生如下反应：





上述反应的结果是水中的各种阳离子（Fe3+、Ca2+、Mg2+、Na+）被吸附在离子交换树脂上，而离子交换树脂上的H+，它和水中各种阴离子发生作用生成各种酸类。

如：H2SO4 、H2CO3 、HCl、 H2SiO3等。





3.1.2阴离子交换器
阳离子交换后带有酸性的水进入装有OH型阴离子交换树脂的阴离子交换器，发生如下反应：






由此可见，经阳-阴离子交换处理后，水中的各种离子几乎除去，一般可除
去水中含盐量99%以上。
3.1.3运行操作
（1）树脂处理
树脂在未装进交换器之前，首先应进行筛选，再用8～10%的NaCl溶液浸泡20小时，放掉食盐水，用水冲洗树脂，自至出水不呈黄色为止。或用5%的HCl溶液浸泡2～4小时，放掉酸液后，用水冲洗树脂至排水接近中性为止。将树脂装入设备到规定高度，树脂装好后进行一次反冲洗。

（2）运行
设备内须保持一定高度的水垫层，以防止进水直接冲击树脂层上的压脂层。 投入运行前必须进行正洗，打开进水阀和排气阀，当水已满时关闭排气阀，打开正洗排水阀，至水质合格再转入运行，即关闭正洗排水阀，打开出水阀。

（3）再生
当出水水质超过指标或产生了一定体积的脱盐水后，离子交换器需进行再生，再生的步骤如下：

①小反洗：再生前应对中间排液管上面的压脂层进行小反洗，洗去运行时积聚在压脂层和中间排液装置上的污物，即打开小反洗进水阀和反洗排水阀，反洗流速一般为5～10米/时，时间约15分钟。小反洗结束后，关闭小反洗进水阀及反洗排水阀。
②进再生液：打开再生液阀及中间排液阀，再生液由低部进入，废液由中排口排出。为保证再生效果，应控制一定的再生液浓度及再生流速。
③小正洗：在进再生液的过程中，有部分废酸（碱）渗入压脂层中，为了节省正洗耗水量及缩短正洗时间，在正洗之前，用小正洗的方法将这部分废液洗去。小正洗时，打开进水阀，然后打开中间排液阀，水从中排安装排出，流速控制在10～15米/时，时间约5～10分钟。
④正洗
小正洗结束后，关闭中间排液阀），开启正洗排水阀进行正洗，流速同运行流速，待出水水质符合要求时即关闭排污阀，打开出水阀投入运行。
⑤大反洗
由于交换剂被压实、污染等会影响正常工作，所以在运行若干周期后必须进行一次大反洗，大反洗的间隔周期可根据本厂的进水浊度、出水质量、运行压差和交换容量等情况而定，一般运行10～20周期进行一次，大反洗后交换剂层被打乱，为了恢复正常交换容量，在大反洗后的第一次再生时，再生剂要比正常时增加0.5～1.0倍。大反洗时，打开大反洗进水阀，阀门要由小到大，反洗强度控制在反洗视镜的中心线为准，打开反洗排水阀
进行反洗。反洗时间约为10～15分钟。


3.2 混床
3.2.1 概述
混床是混合离子交换器的简称，是针对离子交换技术所设计的设备。所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，也有装填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。


3.2.2 混床的同步再生
（1）再生前的准备
①检查失效混床各阀门关紧。
②再生水箱高水位，混床酸、碱计量箱液位高。
③一级除盐系统运行正常，压缩空气充足。
④压力表、流量表、温度表等投入正常运行。



（2）再生操作
①反洗分层
开混床总进水阀，反洗排水阀，反洗进水阀，使树脂到上窥视孔中心线，流量以不跑树脂为准，洗至出水透明，阴阳树脂可明显分层时，缓慢关反洗进水阀、反洗排水阀，使树脂完全沉降，阴阳树脂分层。当反洗分层不明显时应停止反洗，通过碱喷射器进少量碱，当用酚酿指示剂滴入排水样中有微红即可停止进碱。继续反洗至能明显分层。



②放水顶压
开启混床空气门，上排阀进行放水，至上排阀出水放尽（约树脂层上10cm左右）关空气门、上排阀。开启进酸阀、中排阀，启动再生水泵，开启泵出口阀，酸混喷射器进水阀，调整流量为10t／h，进行顶压。


③混床阴树脂再生
开启进碱门，开启碱混喷射器进水门，调整流量到10t／h，开混床碱计量箱出碱门，喷射器吸碱门，调整吸碱门升度使碱液浓度为 2.0－2. 5％。进 30× 10-2质量分数的工业碱 450Kg后，关闭吸碱门，碱计量箱出口阀。继续用混床碱喷射器通水20min左右，当中排出水碱度小于0.5mmol／L时，方可进酸进行阳树脂再生。

④混床阳树脂再生
开启酸混计量箱出酸门，喷射器吸酸门，调整酸液浓度在20－30％，流量为10－12t／h进 30 × 10-2质量分数的工业盐酸 400Kg左右，关闭酸计量箱出酸门及吸酸门。 继续用酸喷射器通水20min左右，当中排出水酸度小于0.5mmol／L 小时，进行整体串洗。

⑤混床树脂混合
开空气门，开上排阀，至上排阀出水将尽（树脂层上10cm左右），关上排阀，开启工艺用气阀及混床进气减压阀（压力在0．4－0．6MPa）进气约5分钟，若树脂混合仍不充分，则再进气2分钟，甚至重复几次。关工艺用气阀及进气减压阀。


⑥混合后大正洗
开混床进水阀，开空气阀，等空气管溢流后关空气阀，开正洗排水阀，开始大正洗至出水含SiO2＜20μg／L，电导率＜0．2μs／cm时，大正洗结束关正洗排水阀，进水阀作备用或投入运行。


4. 水质化验的主要项目及含义
（1）电导率
由于水中含有各种离子，而离子能够导电，所以水的导电能力的大小就称为水的电导率。
电导率反映了水中含盐量的多少，是水“纯度”的一个重要指标。水的含盐量越高，水的电导率也越大，水的纯度也越低；反之，水的纯度越高，含盐量越低，电导率也越小。电导率的单位是S／m，但在实际使用中，由于水的电导率很小，所以常用μS／cm为单位。


（2）酸度
酸度是指水中能与强碱(例如NaOH)相作用的物质含量，即能与氢氧根离子OH-相化合的物质的含量。归纳起来，酸度物质可包括如下三类：
①在稀溶液中能全部电离为H+的强酸，如HCl和H2S04等；
②弱酸，如碳酸H2C03，硅酸H2Si03，磷酸H3P04等；
③强酸弱碱盐，如铵、铁、铝等离子与强酸组成的盐，这些盐在水中水解而生成H+。
酸度的测定是用一定浓度的强碱，例0.1mol／L的NaOH溶液与水样进行滴定而求得。
测定时：如用甲基橙做指示剂，所测得的酸度，包括第1和第3两类酸度，一般称强酸酸度(或无机酸酸度)，也称甲基橙酸度。用NaOH溶液滴定时，由于第2类物质中和后所生成的盐(如碳酸钠Na2C03；硅酸钠Na2Si03等)在水中发生水解，而使溶液呈弱碱性(pH>7)。因此滴定时一般采用酚酞做指示剂。当酚酞从无色变为红色时，即表示到达滴定终点。此时测得的酸度称总酸度。
酸度在除盐工艺过程中，可用来表示经阳床交换后，水中H+和游离碳酸的含量。


（3 ）硬度
水的硬度是指水中金属阳离子(对于天然水而言，主要是Ca2+和Mg2+)的总含量。


（4）pH值
pH值是衡量水溶液的“酸碱性”。一般指水中H+或OH-浓度，为简便计可以用pH值来表示。当pH=7时，水溶液为中性；pH<7时为酸性；pH>7时，为碱性。
天然水的pH值与水中碳酸化合物的含量有关。多数天然水的pH值为6.8～8.5。


（5）二氧化碳
天然水中游离C02含量很少。但是在水除盐过程中，原水经氢离子交换后，钙、镁、钠等离子被H+所置换，水中的碳酸盐或重碳酸盐在交换后，则形成大量的游离C02：
2RH+Ca(HC03)2—→R2Ca+2H2C03
2RH+Mg(HC03)2—→R2Mg+2H2C03
RH +NaHC03—→RNa+H2C03
由于在一定温度下，水中碳酸化合物的比例与水的pH有关。当pH<4.5时，水中的碳酸几乎全部以游离C02的形式存在。大量的游离C02存在于水中有下述害处：
①对锅炉给水系统等造成腐蚀。
②增加碱耗。由于强碱阴离子交换树脂对水中阴离子的吸收顺序，C02会参与阴床的离子交换，影响阴床对HSiO3-的吸附，增加碱耗。所以当原水中二氧化碳含量超过50mg／L时，一般应考虑设置除碳器以除去水中的游离C02。


（6）二氧化硅
天然水中二氧化硅的存在形式比较复杂。当pH不很高时，溶于水中的二氧化硅主要以分子态的形式存在；当pH>7时，水中可同时含有H2Si03和HSiO3-；当pH>11时，水中则同时含有HSiO3-和SiO32-。

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