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反渗透系统高效自动杀菌提高系统经济性

完成单位:北京京丰燃气发电有限责任公司

登记编号:ZSCX-D4-J-2-97      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

京丰公司淡水制备流程采用多介质过滤器、超滤预处理;反渗透精处理的制备模式(共设置5套反渗透装置);系统采用生水氯化杀菌,反渗透入口侧投加还原剂还原余氯的杀菌方式。该标准工艺流程存在为保护反渗透膜元件,反渗透入水禁止强氧化剂进入,无杀菌能力的弊端;反渗透系统存在有机物滋生现象为该制水工艺应用各企业的普遍现象。京丰公司节水车间(预处理车间)为老厂改造车间,受限于土建结构,清水箱与高压泵、高压泵与反渗透装置总管道长度达90米,冗长的管线为有机物滋生创造良好环境,更放大了该现象的危害。

京丰公司利用非氧化杀菌剂的特殊杀菌机理,既达到反渗透系统有机物灭杀目的,又避免常规强氧化杀菌剂破坏反渗透膜元件结构。常规投加方式大致分为两种:一种为手工将非氧化杀菌剂倾倒入反渗透原水箱此类投加方式投加至水箱后进入系统的杀菌剂有效组分过低,应用效果不佳;另一种为使用计量泵定期将非氧化杀菌剂冲击性泵入反渗透装置入口管道中,此种投加方式完全依靠人为操作,投加效果受人为因素影响大,可控性、可靠性低下。

京丰公司对反渗透系统投加非氧化杀菌剂这一公开技术深化设计,对公司反渗透系统进行改造。自行设计一套基于PLC的非氧化杀菌剂投加系统,系统人机交互界面友好;自行研发了自动加药模式,实现反渗透系统自动的高效杀菌,提高系统的运行经济性。

为解决问题,京丰公司通过项目工艺设计对投加浓度、投加时机进行规范;通过机务设计、自动化设计实现工艺设计。

工艺设计:

该投加工艺计划在反渗透装置倒运期间,对即将停运的进行反渗透装置实施低压水冲洗,同时向即将停运的反渗透系统内高浓度地投加非氧化杀菌剂。在反渗透装置停运的若干小时内,非氧化杀菌剂停留在系统内,可对系统内各种易滋生有机物进行高效灭杀,以实现使用最少的药剂达到最佳的灭杀效果。

机务设计:

为避免短暂的冲击投加期间药品没有真正进入系统从而没有起到有机物灭杀的作用。京丰公司技术人员通过加药点前加药管道安装背压阀;加药泵出口垂直管道设置管道弯;计算安全流速下可采用的最小口径加药管道3条重点举措,最大限度提升加药系统敏感性。

由于有机物溶液的有效成分常规仪表无法监测,京丰公司技术人员通过制水系统转动设备的水力特性及相关管道路由参数进行计算,计算出连续投加药品5分钟,可以确保杀菌剂进入反渗透装置。将相关参数提供热工自动专业进行编程工作。

自动化设计:

京丰公司技术人员对公司节水车间PLC进行改造,逻辑重新进行研究设计,增加反渗透装置低压冲洗流程并与加药计量泵的相关动作进行挂接,选择高压泵运行状态从运行转为停运为指令发出条件,可自动地实现工艺设计的相关要求。

改造期间在上位机上对5套反渗透装置均设置“低压冲洗”一键操作按钮,通过点击按钮发出指令,执行设备的动作连锁,可实现因特殊原因运行人员手动停运反渗透系统后,同样可通过点击操作界面按钮对反渗透系统完成杀菌工作。

项目实施后,恰逢京丰公司2019年进行反渗透膜元件换新工作,可通过2019至2020供暖季运行数据与2012至2013供暖季的运行数据进行纵向比对。项目实施前反渗透膜元件段间压差经过5个月运行时间从初始压差0.08MPa增长到0.18MPa,增长值为0.1MPa;实施后相同运行时间,增长值为0.02MPa;可有效延缓膜元件运行压差的增长速度,延长反渗透膜元件的使用寿命。项目实施后按运行一年后的数据推算,反渗透膜元件使用时间可达到7年,是原寿命的1.75倍;可节约生产成本24.7万元/年。实施前反渗透装置前保安过滤器滤芯冬季连续运行的平均使用寿命为273.7小时,实施后使用寿命为674.4小时。是原寿命的2.5倍,可节约生产成本3.2万元/年(不计人工成本)。综合核算各类节约费用扣除系统运行成本共计节约生产成本29.2万元/年。

发电、医药、制水等需要水处理系统的各行业均可推广此技术。适用于所有生水氯化杀菌,反渗透入口侧投加还原剂还原余氯的水处理系统。解决了生水氯化杀菌这一传统工艺反渗透系统无法杀菌的弊端;同时解决了常规方式投加非氧化杀菌剂低效,可靠性低的弊端。有较好的推广价值。