一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿系统及方法与流程

1.本发明属于水处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿系统及方法。


背景技术：

2.在海水淡化系统正常运行过程中存在各种形式导致反渗透膜表面及内部污染的物质，如水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及生物等各种交替、悬浮物等使得反渗透膜的性能下降，表现为操作压力、压差上升，脱盐率发生变化等往往需要使用相应的化学药剂对膜系统进行化学清洗，改变污染物的组成或属性，恢复膜元件的性能。
3.针对特定的污染徐，需要采取相应的清洗方法，才能有良好的清洗效果，若错误的选择化学清洗药品合方法可能会使得反渗透系统的污染加剧，例如可以使用酸性清洗剂用于清楚包含铁污染在内的无机污染物，使用碱性清洗剂用于清洗包含微生物在内的有机污染物，但是目前反渗透系统酸、碱清洗的过程往往需要人工搬运投加酸碱药剂配制清洗液，清洗过程中随着酸碱的消耗，ph值下降或上升需要人工补充酸碱维持ph值，工作环境差、强度大，还有酸碱腐蚀危险。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿系统及方法，该方法可对采用反渗透工艺的海水淡化膜清洗中的ph进行实时的跟踪补偿，精确控制化学清洗过程所需的ph，减少反渗透化学清洗过程中人工配药的操作，并进一步提升反渗透化学清洗的效果。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
6.一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿系统，包括反渗透系统、化学清洗系统、加药系统以及蒸气加热系统，其中，反渗透系统与化学清洗系统相连，形成可循环的回路，加药系统及蒸汽加热系统与化学清洗系统相连。
7.本发明进一步的改进在于，化学清洗系统内部设置有ph在线检测仪表。
8.本发明进一步的改进在于，化学清洗系统内部设置有温度在线检测仪表。
9.本发明进一步的改进在于，化学清洗系统包括反渗透化学清洗水箱，加药系统包括盐酸计量泵和碱计量泵。
10.一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿方法，包括以下步骤：
11.酸洗时，根据设定的ph，得到氢离子浓度；根据氢离子浓度、化学清洗水箱中初始氢离子浓度、化学清洗水箱中水体积以及加入酸的氢离子浓度，得到化学清洗水箱中加入的酸的体积，根据化学清洗水箱中加入的酸的体积得到计量泵加药量；
12.碱洗时，根据设定的ph，计算氢氧根浓度，根据氢氧根浓度、化学清洗水箱中初始氢离子浓度以及加入碱的氢氧根离子浓度，计算根据化学清洗水箱中加入的碱的体积，再化学清洗水箱中加入的碱的体积，得出计量泵加药量；
13.根据计算所得计量泵加药量，计算计量泵频率，实现酸洗、碱洗时计量泵加药频率的调节。
14.本发明进一步的改进在于，化学清洗水箱中加入的酸的体积通过下式计算：
15.c(h
+
)＝[c(h
+
)
1v1
+c(h
+
)
2v2
]/(v1+v2)
[0016]
式中，c(h
+
)1—化学清洗水箱中初始氢离子浓度；
[0017]v1
—化学清洗水箱中水体积；
[0018]
c(h
+
)2—加入酸的氢离子浓度；
[0019]v2
—化学清洗水箱中加入的酸的体积。
[0020]
本发明进一步的改进在于，酸洗时，计量泵加药量通过下式计算：q
药
＝v2/t；
[0021]
式中，t—给定完成ph调节所用时间；
[0022]q药
—计量泵加药量；
[0023]v2
—化学清洗水箱中加入的酸的体积。
[0024]
本发明进一步的改进在于，化学清洗水箱中加入的碱的体积通过下式计算：
[0025]
c(oh-)＝[c(oh-)
1v1
+c(oh-)
2v3
]/(v1+v3)；
[0026]
式中，c(oh-)1—化学清洗水箱中初始氢氧根离子浓度；
[0027]v1
—化学清洗水箱中水体积；
[0028]
c(oh-)2—加入碱的氢氧根浓度；
[0029]v3
—化学清洗水箱中加入的碱的体积。
[0030]
本发明进一步的改进在于，碱洗时，得出计量泵加药量q
药
通过下式计算：
[0031]q药
＝v3/t
[0032]
式中，t—给定完成ph调节所用时间；
[0033]v3
—所需碱溶液的体积。
[0034]
本发明进一步的改进在于，计量泵加药频率通过下式计算：
[0035]
p＝q
药
*50/q
额
/t
[0036]
式中：p—加量泵运行频率；
[0037]q药
—计量泵加药量；
[0038]q额
—加量泵额定加药量；
[0039]
t—计量泵冲程。
[0040]
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0041]
本发明可对采用反渗透工艺的海水淡化膜清洗中的ph进行实时的跟踪补偿，精确控制化学清洗过程所需的ph，减少反渗透化学清洗过程中人工配药的操作，并进一步提升反渗透化学清洗的效果。
[0042]
本发明酸洗、碱洗时，根据设定的ph大小以及完成ph调节所需的时间，实现化学清洗过程中的ph自动调节以及ph自动补偿，还可通过对化学清洗过程ph的实时监控对化学清洗加热系统进行联锁，在尽可能降低人工配药的前提下，确保清洗过程高效有序，克服了人工补充酸碱维持ph值，工作环境差、强度大，酸碱腐蚀的危险。
附图说明
[0043]
图1为本发明的系统的结构示意图。
[0044]
图中，1为反渗透系统，2为化学清洗系统，3为加药系统，4为蒸气加热系统，5为ph在线检测仪表，6为温度在线检测仪表。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
参见图1，本发明提供了一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿系统，包括反渗透系统1、化学清洗系统2、加药系统3、蒸气加热系统4以及ph在线检测仪表5和温度在线检测仪表6，其中，反渗透系统1与化学清洗系统2相连，形成可循环的回路，加药系统3及蒸汽加热系统4与化学清洗系统2相连。
[0047]
在一个优选的实时方式中，化学清洗系统2内部分别设置ph在线检测仪表与温度在线检测仪表。化学清洗系统2包括反渗透化学清洗水箱。加药系统3包括计量泵，加量泵包括盐酸计量泵和碱计量泵。加酸时，采用盐酸计量泵，加碱时，采用碱计量泵。
[0048]
确定化学清液也中所需要调节的ph的大小，根据需要调节的ph值的大小计算出所需氢离子或氢氧根离子的浓度。
[0049]
参见图1，根据所需进行化学清洗类别，由酸、碱加药系统3实现化学清洗系统2内酸液、碱液的自动配药的过程，并由蒸汽加热系统4实现化学清洗液的加热，清洗液由化学清洗系统2流入反渗透系统1，再由反渗透系统1回流至化学清洗系统2，进行循环。
[0050]
一种用于反渗透膜化学清洗的酸碱综合补偿方法，包括以下步骤：
[0051]
1.若是酸洗条件下，可根据设定ph，由kw＝c(h
+
)c(oh-)得出c(oh-)；
[0052]
c(oh-)＝[c(oh-)
1v1
+c(oh-)
2v2
]/(v1+v2)；
[0053]
式中，c(oh-)1—化学清洗水箱中初始氢氧根离子浓度，mol/l；
[0054]v1
—化学清洗水箱中水体积，l；
[0055]
c(oh-)2—加入碱的氢离子浓度，mol/l；
[0056]v2
—化学清洗水箱中加入的碱的体积，l。
[0057]
计算所需碱溶液的体积v2，再由v2＝q
药
*t，得出计量泵加药量q
药
；
[0058]v2
＝q
药
*t
[0059]
式中，t—给定完成ph调节所用时间，h。
[0060]q药
—计量泵加药量，l/h
[0061]
2.若是碱洗条件下，可根据设定ph，由kw＝c(h
+
)c(oh-)得出c(oh-)；
[0062]
c(oh-)＝[c(oh-)
1v1
+c(oh-)
2v3
]/(v1+v3)；
[0063]
式中，c(oh-)1—化学清洗水箱中初始氢氧根离子浓度，mol/l；
[0064]v1
—化学清洗水箱中水体积，l；
[0065]
c(oh-)2—加入碱的氢氧根浓度，mol/l；
[0066]v3
—化学清洗水箱中加入的碱的体积，l。
[0067]
计算所需碱溶液的体积v3，再由v3＝q
药
*t，得出计量泵加药量q
药
；
[0068]v3
＝q
药
*t
[0069]
式中，t—给定完成ph调节所用时间，h。
[0070]q药
—计量泵加药量，l/h
[0071]
根据计算所得计量泵加药量q
药
，由下式得出计量泵频率p，实现酸、碱计量泵加药频率自动调节：
[0072]
p＝q
药
*50/q
额
/t
[0073]
其中：
[0074]
p—加量泵运行频率，hz；
[0075]q药
—计量泵加药量，l/h；
[0076]q额
—加量泵额定加药量，l/h；
[0077]
t—计量泵冲程。
[0078]
实施例1
[0079]
若反渗透化学清洗水箱为50立方，自动进清水40立方，化学清洗水箱的在线仪表显示ph为7，酸洗用酸为采用质量浓度30％盐酸溶液，人工设置ph调节时间为0.1h，酸洗要求ph 2，则根据公式计算：
[0080]
10-2
＝(10-7
*40*1000+9.5*v2)/(40*1000+v2)
[0081]
可得所需添加质量浓度30％盐酸的量v2为42.15l，根据给定的0.1h调节时间，则加药流量为q
药
为421.5l/h。
[0082]
若盐酸计量泵额定流量为2022l/h，冲程选用80％，则盐酸计量泵频率自动调节为：
[0083]
p＝421.5*50/2022/0.8＝13hz
[0084]
ph调节至2后，根据膜元件厂家要求，由温度在线检测仪控制蒸汽加热系统将清洗液水温控制在50℃以内。
[0085]
若在酸洗过程中ph在线监测仪表显示，ph由2升高至3，人工给定系统偏差值为1，给定ph调节时间为0.05h，假定前期配药投加42.15l盐酸体积忽略不计，则根据公式计算：
[0086]
10-2
＝(10-3
*40*1000+9.5*v2)/(40*1000+v2)
[0087]
可得所需添加30％盐酸的量v2为37.93l，根据给定的0.05h调节时间则加药流量为q
药
为758.6.9l/h。
[0088]
此时酸计量泵自动启动，运行频率自动调节为：
[0089]
p＝758.6*50/2022/0.8＝23hz
[0090]
若酸洗完成后，由清水冲洗至ph 7中性后，再次进水40方，人工设置ph调节时间0.1h，碱洗要求ph为12，则根据公式计算：
[0091]
10-2
＝(10-7
*40*1000+9.45*v2)/(40*1000+v2)
[0092]
可得所需添加30％氢氧化钠的量v2为42.46l，根据给定的0.1h调节时间则加药流量为q
药
为424.6l/h。
[0093]
若选用的碱计量泵额定流量为663l/h，冲程选用80％，则碱计量泵频率自动调节为：
[0094]
p＝424.6*50/663/0.8＝40hz
[0095]
ph调节至12后，根据膜元件厂家要求，由温度在线检测仪控制蒸汽加热装置将清洗液水温控制在30℃以内。
[0096]
若在碱洗过程中ph在线监测仪表显示，ph由12降至11，人工给定系统偏差值为1，给定ph调节时间为0.01h，假定前期配药投加42.46l氢氧化钠体积忽略不计，则根据公式计算：
[0097]
10-2
＝(10-3
*40*1000+9.45*v2)/(40*1000+v2)
[0098]
可得所需添加30％氢氧化钠的量v2为38.14l，根据给定的0.01h调节时间则加药流量为q
药
为381.4l/h。
[0099]
此时碱计量泵自动启动，运行频率自动调节为：
[0100]
p＝381.4*50/663/0.8＝36hz。