摘要 :純水在電子元器件生產(chǎn)中的重要作用日益突出,作為與產(chǎn)品接觸較頻繁的介質(zhì)之一,純水品質(zhì)已成為影響電子元器件產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成品率及生產(chǎn)成本的重要因素。此外,純水還用于動(dòng)力系統(tǒng)中空調(diào)新風(fēng)機(jī)組的加濕、工藝循環(huán)水機(jī)組的補(bǔ)水、真空機(jī)組板換補(bǔ)水等,其供水穩(wěn)定性會(huì)直接影響相關(guān)動(dòng)力參數(shù)(如環(huán)境濕度、真空度)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
一般意義上,純水系統(tǒng)都會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)容積安全的原水箱,由市政自來水補(bǔ)水至原水箱中,再由原水泵泵送至 UF 系統(tǒng)。但由于動(dòng)力廠房空間的限制,無法在廠房內(nèi)建原水箱,只能與消防系統(tǒng)共用消防水池作為原水水源。新區(qū)消防水池容積約 2000m3,由兩路 DN200 市政自來水管補(bǔ)水,浮球閥控制。由于這兩路補(bǔ)水管位于新區(qū)自來水總管前段,而目前新區(qū)自來水為單路枝狀管網(wǎng),若閥門全開補(bǔ)水時(shí)會(huì)降低全所自來水壓力,故閥門開度較小。夏季高溫時(shí)段,冷卻塔補(bǔ)水、綠化用水等水量較大,加之純水系統(tǒng)原水量逐步增大,容易造成消防水池出水量大于補(bǔ)水量,影響純水原水供應(yīng)以及消防系統(tǒng)用水的安全性。
為此,我們從市政管網(wǎng)新建一路自來水管為消防水池單獨(dú)補(bǔ)水,并在消防水池內(nèi)加裝液位傳感器,在液位有持續(xù)下降趨勢(shì)時(shí),系統(tǒng)報(bào)警提醒運(yùn)行人員及時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)查看情況調(diào)整閥門開度,確保純水系統(tǒng)原水水源安全可靠。
原水泵位于消防水池地下泵房內(nèi)。由于原水泵功率僅為7.5kW,設(shè)計(jì)為工頻直接啟動(dòng)。但是在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn),由于地下泵房至動(dòng)力廠房 2 樓 UF 系統(tǒng)的管路有多處彎頭且管路有130m 之長,原水泵啟泵停泵時(shí)水流不暢,管路中壓力突變會(huì)造成管網(wǎng)沖擊振動(dòng)。因此,我們對(duì)原水泵各加裝 1臺(tái)軟啟動(dòng)器,將工頻直接啟動(dòng)改造為軟啟動(dòng),實(shí)現(xiàn)原水泵送水管中流量和壓力的緩升、緩降,有效排除了這一安全隱患。
UF 系統(tǒng)的啟動(dòng)、停機(jī),以及運(yùn)行過程中的反洗動(dòng)作,都需要 12 個(gè)氣動(dòng)閥由自動(dòng)控制程序來執(zhí)行。氣源為動(dòng)力廠房空縮壓氣系統(tǒng),當(dāng)空壓系統(tǒng)檢修停機(jī)或出現(xiàn)故障時(shí)有可能氣源中斷導(dǎo)致氣動(dòng)閥無法動(dòng)作影響 UF 系統(tǒng)正常運(yùn)行。為此,我們從氮?dú)夤苌弦鲆宦窔夤茏鳛闅鈩?dòng)閥的備用氣源?梢杂行Х乐箟嚎s空氣對(duì)氮?dú)夤苈返奈廴尽?/div>
1.4 化學(xué)清洗
雖然 UF 系統(tǒng)的自動(dòng)定時(shí)反洗能較好的維持超濾膜性能的相對(duì)穩(wěn)定,但反洗不能使通量達(dá)到 100% 的恢復(fù)。隨著膜組件工作時(shí)間的延長,膜污染會(huì)不斷加重,膜的透水速率會(huì)下降。為了恢復(fù)超濾膜的通量,我們選擇在對(duì)科研生產(chǎn)沒有影響的時(shí)段,對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。目前,UF 系統(tǒng)產(chǎn)水量仍保持80m3/h(設(shè)計(jì)產(chǎn)水量)左右,性能良好。
2 反滲透(RO)系統(tǒng)
2.1 制熱系統(tǒng)改造
反滲透制熱系統(tǒng)的作用是在冬季進(jìn)水溫度較低時(shí)提升水溫,保證 RO 膜組件產(chǎn)水量。蒸汽進(jìn)汽管道上有一組電磁閥和電動(dòng)耐高溫比例閥,電磁閥與 RO 送水泵聯(lián)動(dòng),比例閥開度由出水溫度設(shè)定值控制。
在運(yùn)行過程中,當(dāng) RO 系統(tǒng)關(guān)閉時(shí),由于蒸汽管道中有雜質(zhì)等原因?qū)е码姶砰y有時(shí)無法完全關(guān)閉,板換蒸汽側(cè)不斷有 120℃高溫蒸汽進(jìn)入,而板換水側(cè)無水流動(dòng)造成板換溫度持續(xù)升高,熱量再傳遞至 UPVC 管道,有可能導(dǎo)致管道變形、漏水。為此,我們將蒸汽電磁閥更換為常閉型蒸汽氣動(dòng)閥,閥門開啟以壓縮空氣作為動(dòng)力,在信號(hào)回路斷開時(shí),確保閥門能完全關(guān)閉。此項(xiàng)改造使制熱系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,確保了冬季低溫時(shí) RO 膜產(chǎn)水量。
2.2 及時(shí)調(diào)整NaHSO3加藥量
NaHSO3 作為一種還原劑,加入一級(jí) RO 進(jìn)水中,能有效去除原水中的余氯,防止氯進(jìn)入 RO 膜,導(dǎo)致出水水質(zhì)下降以及對(duì) RO 膜造成不可恢復(fù)的傷害。
季節(jié)變化會(huì)引起原水中余氯含量波動(dòng)。當(dāng)夏季高溫時(shí),自來水廠為確保管網(wǎng)中的水質(zhì)會(huì)在送水時(shí)加大加氯量,導(dǎo)致水中余氯升高,進(jìn)水 ORP 有時(shí)高達(dá) 100mV,若不及時(shí)調(diào)整加藥量會(huì)使RO系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)下降進(jìn)而影響 EDI產(chǎn)水水質(zhì)。但由于 NaHSO3呈弱酸性,加藥量加大需要投加更多的 NaOH 來中和提高 pH值。我們?cè)谶\(yùn)行過程中探索得出了一個(gè)合理的加藥量,即將進(jìn)水 ORP 控制在 60mV 以下時(shí),產(chǎn)水水質(zhì)和加藥成本可以達(dá)到較好的平衡。
2.3 化學(xué)清洗
RO 膜經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后,膜組件會(huì)受到水中可能存在的懸浮物或難容物質(zhì)的污染,在膜濃水側(cè)會(huì)出現(xiàn)碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、金屬氧化物垢、硅沉積物及有機(jī)或生物沉積物等造成膜污染,引起系統(tǒng)脫鹽率下降、出水量降低、壓差增大等問題。當(dāng)反滲透性能下降到一定程度時(shí),就要進(jìn)行有效及時(shí)的清洗,恢復(fù)系統(tǒng)性能避免膜污染而難以恢復(fù)。我們每年至少一次對(duì) RO 膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗,確保 RO 系統(tǒng)性能控制在初投運(yùn)時(shí)的范圍,產(chǎn)水量約 50m3/h、產(chǎn)水水質(zhì)低于 2μs/cm(25℃ )。
3 連續(xù)電除鹽(EDI)系統(tǒng)
3.1 控制進(jìn)水CO2濃度
EDI 進(jìn)水為二級(jí) RO 的產(chǎn)水,反滲透膜無法脫除原水中的CO2,另外存放于 RO 水箱中的 RO 水通過溢流管與空氣直接接觸,空氣中的 CO2 也會(huì)溶入 RO 水中,造成 EDI 進(jìn)水 CO2 濃度偏高,有研究表明 CO2 濃度能高達(dá) 3 ~ 5mg/L。EDI 性能對(duì)進(jìn)水 CO2 極為敏感,因?yàn)?CO2 轉(zhuǎn)變?yōu)?HCO3- 并非瞬間完成,需要緩慢轉(zhuǎn)變,即使 CO2 完全轉(zhuǎn)變?yōu)?HCO3-,HCO3- 從 EDI 淡水室遷移至濃水室的速度也非常緩慢,因此,進(jìn)水 CO2 濃度大小對(duì) EDI 性能穩(wěn)定有至關(guān)重要的影響。
在二級(jí) RO 進(jìn)口處投加 NaOH,CO2 形成易被反滲透膜去除的 Na2CO3,提高 RO 產(chǎn)水 pH 值,降低電導(dǎo)率,保證 EDI 進(jìn)水對(duì)水質(zhì)和 pH的要求。根據(jù)我們幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),調(diào)整 NaOH加藥量使得二級(jí) RO 進(jìn)水 pH保持在 7.5~ 8.5 范圍內(nèi),則二級(jí) RO產(chǎn)水電導(dǎo)率能保持 1.0 ~1.5μs/cm(25℃ ),EDI 產(chǎn)水電阻率大于17 MΩ·cm(25℃ )。雖然加大 NaOH 加藥量 EDI 產(chǎn)水電阻率會(huì)進(jìn)一步提高,但提高程度有限只有 0.1~ 0.2 MΩ·cm(25℃ ),因此我們?cè)谶\(yùn)行中將二級(jí)RO進(jìn)水 pH控制在 8.0左右時(shí),NaOH加藥量較為經(jīng)濟(jì)合理。
3.2 化學(xué)清洗
在 EDI 前處理工藝中 ( 超濾、反滲透 ),各中間水箱并不是完全密閉的,在與空氣接觸的過程中,系統(tǒng)內(nèi)會(huì)滋生細(xì)菌和微生物。造成各通道逐漸污染堵塞。而原水水質(zhì)隨季節(jié)變化和反滲透使用性能下降等原因,還會(huì)引起 EDI 進(jìn)水電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)波動(dòng),導(dǎo)致 EDI 濃水通道出現(xiàn)結(jié)垢。因此我們每年對(duì) EDI進(jìn)行一次化學(xué)清洗,鹽酸用于清除碳酸鈣垢、硫酸鈣垢和金屬氧化物,氯化鈉 / 氫氧化鈉用于清除有機(jī)污染物及生物膜。與 UF 膜和 RO 膜不同的是,EDI 系統(tǒng)化學(xué)清洗后還不能直接投入運(yùn)行,因?yàn)榛瘜W(xué)清洗會(huì)破壞 EDI 內(nèi)部離子交換樹脂帶電電荷平衡,初始運(yùn)行時(shí)產(chǎn)水達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn),需要通過對(duì) EDI帶電運(yùn)行一段時(shí)間,使離子交換樹脂在電場(chǎng)的作用下再生。EDI電再生前,要確認(rèn)調(diào)整 EDI 的運(yùn)行壓力和流量至清洗前的正常狀態(tài),并將 EDI 產(chǎn)水回流至 RO 水箱以加快再生速度。通過重新再生,產(chǎn)水電阻率約 4h 后可以提高至 1MΩ·cm(25℃ ),約48 ~ 72h 后產(chǎn)水電阻率可提升至 17 MΩ·cm(25℃ ) 以上,此時(shí)即可恢復(fù)正常運(yùn)行。
4 其它
4.1 及時(shí)更換耗材
各個(gè)濾芯污堵速率受前級(jí)來水水質(zhì)影響,我們?cè)谌粘_\(yùn)行過程中密切注意過濾器進(jìn)出水口壓差值,當(dāng)壓差值上升到0.05Mpa 或到運(yùn)行上限時(shí)間時(shí),及時(shí)更換 RO 保安過濾器濾芯,每年春節(jié)檢修時(shí)更換 EDI 保安過濾器濾芯、終端過濾器濾芯,確保產(chǎn)水水量同時(shí)節(jié)省電耗。
TOC-UV 和UV殺菌器中的UV燈管處理效果會(huì)隨著時(shí)間推移而變差,我們根據(jù)產(chǎn)水水質(zhì)以及設(shè)備廠家指導(dǎo)的更換時(shí)間每年更換一次 UV 燈管,確保出水 TOC 和細(xì)菌指標(biāo)達(dá)標(biāo)。拋光混床是指在混床內(nèi)的混合樹脂在運(yùn)行失效后將樹脂廢棄的一種混床。由于各個(gè)系統(tǒng)的混床處理水量、處理負(fù)荷不盡相同,樹脂更換周期也不盡相同。我們定期對(duì)各混床進(jìn)行試驗(yàn)(開啟前級(jí)或后級(jí)混床旁通閥只看本級(jí)混床出水水質(zhì))判斷其樹脂的處理效果,在處理效果有明顯下降趨勢(shì)時(shí)及時(shí)更換樹脂,避免在用樹脂失效。另外,每級(jí)混床設(shè)計(jì)為兩個(gè)混床并聯(lián)使用,可以在連續(xù)產(chǎn)水狀態(tài)下更換樹脂。
4.2 在線儀表的比對(duì)校驗(yàn)
由于系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行,終端水質(zhì)檢測(cè)儀表無法定期送去專業(yè)機(jī)構(gòu)校驗(yàn),我們每季度用校驗(yàn)過的便攜式儀器對(duì)各終端出水電阻率、DO、TOC、顆粒等主要指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)在線儀表的比對(duì)校驗(yàn),確保在線儀表顯示的水質(zhì)指標(biāo)準(zhǔn)確無誤。
4.3 新建管網(wǎng)并網(wǎng)
隨著新區(qū)建設(shè)的推進(jìn),不斷有新建的純水管網(wǎng)要并網(wǎng)運(yùn)行。若施工單位對(duì)新建管道沖洗不徹底,管道中的顆粒、膠水脫落物等會(huì)混入原有系統(tǒng)污染水質(zhì)。在每次并網(wǎng)前,我們用純水對(duì)新建管網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)正沖洗、反沖洗,并用便攜儀表檢測(cè)器在排放口檢測(cè)電阻率、TOC 等水質(zhì)指標(biāo)直至達(dá)標(biāo)后再將其并網(wǎng),確保新建系統(tǒng)對(duì)原系統(tǒng)零影響。