北京和利时智能技术有限公司

    1 引言

    目前制纯水的方法有四种，蒸馏法、电渗析法、离子交换法和反渗透法。而反渗透又是最先进、效率最高、最节能的制纯水技术。反渗透是20世纪60年代迅速发展起来的一种水处理工艺。目前，它已用在城市用水、制药用水、锅炉补给水、电厂锅炉补给水、工业废水及海水淡化和各种溶液中溶质分离等方面。

    2 反渗透技术介绍

    2.1 反渗透技术原理

    反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。

    其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%-98%）。反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物；反渗透（RO）、超过滤（UF）、微孔膜过滤（MF）和电渗析（EDI）技术都属于膜分离技术。

    反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。 简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中，溶解性盐类是最难清除的。因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果。反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。

    2.2 反渗透制纯水设备组成

                          

                                    图1 反渗透设备

    反渗透纯水设备主要由两部分组成，机械部分和电气部分。

    机械部分主要由水泵、压力罐、水箱、过滤器和管路组成。

    电气部分主要由可编程控制器（PLC）、触摸屏、变频器、压力表、继电器等组成。

    3 反渗透控制工艺

    本系统工艺流程专为生产制药用纯化水而设，系统采用多介质过滤器、活性炭过滤器及保安过滤器作为前级处理，有效除去原水中的悬浮物、泥砂、微粒、有机硅胶体、有机物、异味、余氯等杂质，使经过处理后的原水符合反渗透的进水要求，然后进入程控二级反渗透装置去除水中的溶解性盐类物质、细菌、热源等。

       

                                    图2 系统的工艺流程图

    本系统设置有自动和手动两种运行模式。自动程控装置采用和利时PLC(可编程控制器)作为中心控制元件，通过多点多路水位传感器、动态压力控制器组合监测各部件的运行情况来实现系统的自动运行。同时，设置了手动操作方式，可用于系统安装调试和维修时使用。

    4 控制系统介绍

    控制系统上位机采用和利时HT6600C系列触摸屏，下位机CPU选用和利时LM3105模块，上、下位机之间通过RS232进行通讯。

                       
 
                                      图3 控制系统配置

    4.1 可编程控制器部分

    该设备有4路数字量输入，5路DC24V数字量输出。因此，本系统配置1个CPU模块LM3105。

    表1系统I/O分配表

        

    信号类型 名称 PLC地址 备注

    开关量输入信号 原水箱上位浮动开关 %IX0.0 常开

    原水箱下位浮动开关 %IX0.1 常开

    中间水箱上位浮动开关 %IX0.2 常开

    中间水箱下位浮动开关 %IX0.3 常开

    开关量输出信号 原水泵 %QX0.0 

    一级高压泵 %QX0.1 

    二级高压泵 %QX0.2 

    纯水泵 %QX0.3 

    原水进电磁阀 %QX0.4 

    4.2 触摸屏部分

    上位监控部份采用和利时HT6600C系列触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏可以显示系统的工作模式，包括手动、自动和停止，可以显示水泵的运行状态。同时可以通过触摸屏设定水泵的投切时间。

         

                                   图4 手动测试画面

         

                                    图5 自动运行画面

    5 结论

    反渗透技术在未来20年内将是最有效、最关键的水处理方式，这就是说纯水机的诞生无疑是饮用水市场发展的必然规律。目前，市场上纯水设备所采用的控制器主要以S7200系列、三菱、欧姆龙系列为主，低端产品相对出现的较少。目前和利时产品性能方面完全能够满足该行业应用要求，在特殊要求场合下（湿度较大），我们可以根据客户需要进行产品定制（内部电路板做防水处理）。

    参 考 文 献

    [1]  冯占峰; 反渗透膜在制药系统的应用及维护[J]; 中国科技信息; 2005年10期; 24

    [2] 《HOLLiAS LM系列PLC硬件手册》，杭州和利时自动化有限公司，2007.1

    [3]《HOLLiAS LM系列PLC软件手册》，杭州和利时自动化有限公司，2008.1

    [4] 《HOLLiAS LM系列PLC指令手册》，杭州和利时自动化有限公司，2007.5