淺談MFIA型反滲透海水淡化裝置維護保養

李江 黃進明 劉彥輝

摘 要：船舶動力裝置在運行期間每天都需要消耗大量的高純水，這些高純水除船舶自身有限攜帶外，另外重要一部分來源是靠反滲透海水淡化裝置造水。而廣泛采用反滲透海水淡化技術造水時，由于設備長時間工作，運行環境惡劣，容易造成高故障率的發生，嚴重影響船舶用水。論文結合多年艦船工作經驗，闡述了某型反滲透海水淡化裝置的基本組成、基本原理和主要功能，通過故障分析和處理，提出了有效的維護保養方法，為技術人員及類似船舶在對該裝置使用和維護中提供了參考。

關鍵詞：反滲透 預處理 多路閥 反滲透膜

中圖分類號：U66 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0075-02

反滲透技術采用的是一種先進膜分離技術。這種技術是使欲分離溶液的某些成分（如海水中的水）在壓力的作用下，透過一種具有選擇透過性的半透膜—反滲透膜，在膜的低壓側和在常溫下收集透過物，而在膜的高壓側為被阻留的其他成分的濃溶液。MFIA型反滲透海水淡化裝置是利用反滲透淡化技術，以砂濾加精濾加微濾作為反滲透的預處理。

1 主要功能

反滲透海水淡化裝置由預處理、反滲透二部分組成。

1.1 預處理部分

預處理部分的目的是將反滲透膜進水要求的水通過海水處理達到要求，能夠保證反滲透膜進水濁度<1 NTU，污染指數F1<5。預處理采用“低壓泵+多介質過濾器+精濾+微過濾”結合的型式。低壓泵是預處理部分提供壓力水源，此裝置一般選用離心漩渦泵。多介質過濾器內裝有兩種濾料，上層為粒徑為0.5 mm的細石英砂，下層為粒徑為1～2 mm的石英砂。海水中很細的砂粒、塵土、藻類、膠體等顆粒物質通過他能過濾掉，保證其出水濁度<1 NTU。多介質過濾器運行一段時間后，在濾料上層表面凝聚著一些顆粒雜質，一定時間后需用大量的水進行反沖洗。而此裝置采用的是在多介質過濾器的上部安裝了一臺全自動多路閥，它能有效定時地自動完成正沖洗，反沖洗的功能，這樣使設備的自動化水平得到了提高。微過濾器和精濾器內分別裝有3μm和5μm過濾濾芯，能夠進一步加強過濾掉水中的膠體及細微的顆粒，確保污染指數FI<5。

1.2 反滲透部分

反滲透部分由反滲透膜、反滲透膜容器、高壓泵、緩沖器、清洗系統等組成。為克服滲透壓及濃縮等因數，反滲透法制造淡水需在高壓下進行，工作壓力一般在4.0～6.8 MPa范圍內，由于海水含鹽量較高，如當海水含鹽量為35 000 mg/L時，其滲透壓為2.8 MPa。高壓泵選用為三柱塞往復泵，輸出壓力最高達到了7.0 MPa。由于三柱塞往復泵輸出壓力存在有一定的脈沖波動，使反滲透膜及管路產生了沖擊作用。因此安裝了一只緩沖器在高壓泵出口，緩沖器內裝有一內充有氮氣皮囊，充氣壓力為3.5MPa。通過皮囊的收縮和膨脹可吸收和緩解高壓泵出口的沖擊和波動，這樣就使得反滲透膜的進水壓力達到較為平穩的狀態。

反滲透膜表面的污染是不可避免的，因為反滲透過程它是一種濃縮的過程。當反滲透設備的性能下降時，裝置產水量下降，膜壓差上升，產水含鹽量上升，所以及時要對反滲透膜進行化學清洗。在化學沖洗箱內加入一定濃度的化學藥品，轉換對應的閥門，運轉高壓泵，就可對反滲透膜進行循環化學清洗。

2 故障舉例

2.1 故障現象

該艦某次在南太平洋執行任務期間，發現該裝置供水不足，報警停機，根據平時處理經驗立即進行反沖洗后，將旋轉開關打到“工作”模式，高壓泵不啟動，該裝置無法工作。

2.2 故障排除

高壓泵不啟動首先檢查是否是控制線路故障，經過檢查，裝置控制箱內控制線路各元器件供電正常，發現PLC的X6通道無輸入信號，高壓泵Y2通道無輸出；由此判斷高壓泵外部控制元器件正常，經過查看圖紙后，發現X6通道為多路閥輔助觸點，最后故障定位于多路閥機械機構。

打開多路閥蓋板后，檢查多路閥電源供給均正常，發現其伺服電機不工作。經手動活絡伺服電機轉子后發現其卡住，活絡正常后供電，多路閥工作正常，PLC通道有輸入，高壓泵工作正常，該裝置運行正常。

3 裝置的維護、保養

3.1 精濾器和微濾器的維護、保養

當精濾器和微濾器運行較長一段時間后，會嚴重堵塞濾芯，需要及時對濾芯進行更換。通過對精濾器進出口壓力表觀察，當進出口壓差達到0.05 MPa以上時就需要更換濾芯。更換時先松開蓋壓緊箍套，取下上蓋，擰下濾芯壓緊螺母，取出舊的濾芯，更換新濾芯，再用壓緊螺母壓緊濾芯。重新裝上上蓋。安裝時不得有泄漏，注意密封狀態。

3.2 多介質過濾器的維護、保養

當多介質過濾器運行較長一段時間后，內部積聚了大量的雜質，使得阻力增大，這可通過介質過濾器進出口壓差反映出來，當進出口壓差增加到0.05 MPa時，需要對多介質過濾器進行反沖洗。反沖洗時將多介質過濾器頂部多路閥旋至“反沖洗（backwash）”部位，啟動低壓泵，反沖洗約為8～15 min。在裝置自動運行狀態下，多介質過濾器的反沖時間來控制反沖洗狀態的切換，反沖洗時間，反沖過程的執行是由自動多路閥時間設定。當多介質過濾器進入反沖維護狀態時，高壓泵將停止工作，待多路閥完成反洗，回到正常工作狀態后再自動投入運行。

3.3 緩沖器的維護、保養

緩沖器內裝有一氮氣的皮囊，壓力在3.5 MPa左右，依靠皮囊不斷膨脹和壓縮來達到緩沖高壓泵脈動的目的使緩沖器工作。緩沖器需要定期檢查是否漏氣，開始時，每周檢查一次，以后每月一次，直至每年一次，若有漏氣、壓力不足現象，需對緩沖器進行沖氣。

緩沖器的測壓使用如下：充氣工具裝有充氣閥、排氣閥、測壓表及本體，使用時首先旋去緩沖器上端的保護帽后旋上充氣工具即可。

充（補）氣：把氮氣瓶與充氣閥的高壓膠管總成連接后充氣到所需壓力即可。

排（放）氣：如遇緩沖器充氣壓力太高時，將緩沖器上端充氣閥手柄打開后，旋松排氣閥放氣到所需壓力后關閉（旋緊）即可。

測壓：就是打開緩沖器上端充氣閥放氣后壓力表所反映數值，同時可測主機工作壓力，如需調整壓力時，可按充（補）排（放）程序要求進行。

拆卸工具時需先放掉工具內存氣后進行更安全。

3.4 反滲透膜的化學清洗

反滲透膜長期運行容易使表面造成污染、結垢現象，具體表現在脫鹽率下降和產水量的下降等問題。這是因為水中的污染物在膜表面結垢引起的，需用通過化學劑進行循環清洗。選用化學劑清洗反滲透膜見表1。

具體清洗步驟如下：

根據污染情況選擇合適的清潔劑。

（1）按說明書在清洗箱中加入一定量淡水，將所選擇的一定量清洗劑倒入清洗箱中，將高壓泵進水、清洗切換閥打到清洗箱出水與高壓泵進水連通位置；將濃水排放、清洗回流切換閥打到清洗箱位置；最后打開化學清洗產水回流閥。

（2）全部打開濃水調節針形閥。

（3）將電控箱上轉換開關“工作/清洗”撥至“清洗”一邊，這時高壓泵啟動，對反滲透膜進行循環清洗；適當調節濃水調節針形閥，使反滲透膜進水壓力在0.4～0.5 MPa，清洗時間約1h；將轉換開關“工作/清洗”撥至“工作”一邊，這時停止化學清洗。

（4）將裝置各閥門恢復至正常工作狀態，保持啟動前的準備狀態。

（5）清洗程序結束后，裝置就可以運行，或按以上方法順序選擇另一種清洗劑進行清洗。

3.5 儲存和停運

裝置在長期貯存和停運的情況下，裝置必須加入滅菌保護液，滅菌保護液采用1%亞硝酸氫鈉配制而成。若環境溫度在低于0 ℃時，則需要加入18%的甘油在保護液中。裝置短期停運，不超過一星期以上，可以不必加入保護液，每天在低壓狀態下運行半個小時即可。

4 結語

反滲透海水淡化裝置它是一種節能、高效、無污染和實用性強的高新技術，具有能耗低、效率高、工藝簡單、操作方便等優點，用于解決船員飲用水等問題，減少艦船淡水裝載量，提高了艦船的續航力和自持力。故障都是有可預見性，在平時的使用維護過程中，應加強對裝置的正規維護保養。

參考文獻

[1] 張葆宗.反滲透水處理應用技術[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2] 常州市康耐特機械設備有限公司.MFIA07型反滲透海水淡化裝置培訓教材[Z].2006.

[3] 宋瑋.船用反滲透海水淡化裝置的研究[D].哈爾濱工程大學，2007.