1、RO技術(shù)交流,RO技術(shù)簡介,按孔徑分類的分離膜,主要膜分離過程,反滲透發(fā)展史,人類發(fā)現(xiàn)滲透現(xiàn)象至今已有200多年的歷史，通常認為1748年Abbe Nollet發(fā)表的通過動物膜的試驗為始點，之后，Vant Hoff建立了稀濃液的完整理論。J.W.Gibbs提供了認識滲透壓及它與其他熱力學(xué)性能關(guān)系的理論。1953年，C.E.Reid建議美國內(nèi)務(wù)部，把反滲透的研究納入國家計劃。1956年，S.T.Yuster提出從膜表面撇出所吸附的純水

2、作為脫鹽過程的可能性。1960年，S.Loeb和S.Sourirajan制得了世界上第一張高脫鹽率、高通量的不對稱乙酸纖維素反滲透膜。1970年，美國Du Pont公司推出由芳香族聚酰胺中空纖維制成的滲透器，與此同時Dow和東洋紡公司先后開發(fā)出三乙酸纖維素中空纖維反滲透器，UOP公司成功推出卷式反滲透元件。1980年，F(xiàn)ilmtec公司推出性能優(yōu)異、實用的FT-30復(fù)合膜，80年代末高脫鹽率的全芳香聚酰胺復(fù)合膜工業(yè)化。90年代中，

3、超低壓高脫鹽全芳香聚酰胺復(fù)合膜開發(fā)進入市場。,反滲透的基本原理——滲透,只透過溶劑而不透過溶質(zhì)的膜稱為理想半透膜。當把溶劑和溶液(或兩種不同濃度的溶液)分置于此膜的兩側(cè)時，溶劑將自發(fā)地穿過半透膜向溶液(或從低濃度向高濃度溶液)側(cè)流動，這種自然現(xiàn)象叫做滲透(Osmosis)，如果上述過程中溶劑是純水，溶質(zhì)是鹽份，當用理想半透膜將它們分離開時，純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜流入鹽水側(cè)，此過程如左圖所示：,反滲透的基本原理

4、——滲透壓,純水側(cè)的水流入鹽水側(cè)，濃水側(cè)的液位上升，當上升到一定高度后，水通過膜的凈流量等于零，此時該過程達到平衡，與該液位高度對應(yīng)的壓力稱為滲透壓（Osmotic pressure），該過程如左圖所示：,反滲透的基本原理——滲透壓,一般來說滲透壓的大小，取決于溶液的種類、濃度和溫度，而與半透膜本身無關(guān)，通?？捎孟率絹碛嬎銤B透壓：?=CRT?—滲透壓，大氣壓C—濃度差，摩爾/升R—氣體常數(shù)，等于0.08206

5、升*大氣壓/摩爾*oKT—絕對溫度 OK上式是應(yīng)用熱力學(xué)公式推導(dǎo)出來的，因此只對稀溶液才是準確的。C為水中離子濃度，若為非電解質(zhì)則為分子的濃度。,反滲透的基本原理——反滲透,當在膜的鹽水側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時鹽水中的水將流入純水側(cè)，這種現(xiàn)象叫反滲透（Reverse Osmosis,簡稱RO），該過程如左圖所示：,膜性能表示法,通常所說的膜性能是指膜的化學(xué)穩(wěn)定性和膜的分離透過特性。膜

6、的物化穩(wěn)定性的主要指標有：膜材料、膜允許使用的最高壓力、溫度范圍、適用的PH值范圍以及對有機溶劑等化學(xué)藥品的抵抗性，有時尚需說明對某些物質(zhì)，如水中游離氯或氧化性物質(zhì)的最高允許濃度。膜的分離透過性的主要指標是：脫鹽率、產(chǎn)水率、流量衰減系數(shù)。,膜性能表示法,Qw=Kw(ΔP+Δπ)A/T式中：Qw—產(chǎn)水量Kw—系數(shù)ΔP—膜兩側(cè)的壓差Δπ—滲透壓 A —膜面積T —膜厚度 Kw與膜性質(zhì)及水溫有關(guān)，Kw越大，說明膜

7、的透水性能越好。,對于一張給定的膜，我們可以推導(dǎo)出產(chǎn)水量及鹽透過量的計算公式：,Qs=Ks*ΔC*A/T式中：Qs—鹽透過量 Ks—系數(shù)Δc—膜兩側(cè)鹽濃度差A(yù) —膜面積T —膜厚度 Ks與膜性質(zhì)、鹽的種類及水溫有關(guān)，Ks越大，說明膜的脫鹽性能越好。,從以上兩式可以看出，對膜來說Kw大Ks小則膜質(zhì)量較好。相同面積和厚度的產(chǎn)水量與凈驅(qū)動壓力成正比，鹽透過量只與膜兩側(cè)溶液濃度成正比，而與壓力無關(guān)。,反滲透脫鹽機理——溶解擴

8、散模型,該模型假設(shè)膜是完美無缺的理想膜，高壓側(cè)濃溶液中各組分先溶于膜中，再以分子擴散方式通過膜，最后在低壓側(cè)進入稀溶液，任意組分（水或鹽）的通量主要取決于化學(xué)位梯度，水和鹽傳質(zhì)的推動力有兩部分：濃度梯度和壓力梯度。該模型基本上可定量地描述水和鹽透過膜的傳遞，但推導(dǎo)中的一些假設(shè)并不符合真實情況，另外傳遞過程中水、鹽和膜之間相互作用也沒有考慮。,反滲透脫鹽機理——優(yōu)先吸附-毛細空流動模型,溶液界面張力和溶質(zhì)（活度）在界面的吸附Gibbs

9、方程，預(yù)示了在界面處存在著急劇的濃度梯度，也就是說在膜的表面形成水分子薄層，在外力的作用下，優(yōu)先通過反滲透膜。,反滲透脫鹽機理——形成氫鍵模型,膜的表面很致密，其上有大量的活化點，鍵合一定數(shù)目的結(jié)合水，這種水已失去溶劑化能力，鹽水中的鹽不溶于其中。進料中的水分子在壓力下可與膜上的活化點形成氫鍵而締合，使該活化點上其他結(jié)合水解締下來，該解締的結(jié)合水又與下面的活化點締合，使該點原有的結(jié)合水解締下來，此過程不斷地從膜面向下層進行，就是以這種

10、順序型擴散，水分子從膜面進入膜內(nèi)，最后從底層解脫下來成為產(chǎn)品水。而鹽是通過高分子鏈間空穴，以空穴型擴散，從膜面逐漸到產(chǎn)品水中的，但該模型缺乏更多的關(guān)于傳質(zhì)的定量描述。,反滲透脫鹽機理——Donnan平衡模型,膜為固定負電荷型，據(jù)電中性原理及膜和溶液中離子化學(xué)位平衡，一般認為借助于排斥同離子的能力，荷電膜可用于脫鹽，一般只有稀溶液，在壓力下通過荷電膜時，有較明顯的脫鹽作用，隨著濃度的增加，脫鹽率迅速下降。二價同離子的脫除比單價同離子好，

11、單價同離子的脫除比二價反離子的好。該理論以Donnan平衡為基礎(chǔ)來說明荷電膜的脫鹽，但Donnan平衡是平衡狀態(tài)，而對于在壓力下透過荷電膜的傳質(zhì)，還不能從膜、進料及傳質(zhì)過程等多方面來定量描述。,反滲透脫鹽機理——其他分離模型,除上述模型，許多學(xué)者還提出不小另外的模型，如脫鹽中心模型，表面力-孔流模型，有機溶質(zhì)脫鹽機理等。,反滲透膜的種類,反滲透膜的種類多，分類方法也很多，但大體上可按膜材料的化學(xué)組成和膜材料的物理結(jié)構(gòu)外型結(jié)構(gòu)及來區(qū)

12、分。按膜材料的化學(xué)組成大致可分為： 醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜等按膜材料的物理結(jié)構(gòu)大致可分為： 非對稱膜、復(fù)合膜等按外型結(jié)構(gòu)大致可分為： 管式、平板式、中空纖維式及渦管式,按膜元件結(jié)構(gòu)種類概述,在反滲透技術(shù)剛起步時，主要采用管式和平板式膜元件。但這兩種膜元件初始投資高、膜的填充密度低，因此常用于高污染給水處理。 卷式膜元件是把兩層膜背對背粘結(jié)成膜袋，之后將多個膜袋

13、卷繞到多孔產(chǎn)水管上形成的。該膜元件組成的系統(tǒng)投資低、耗電省，它是工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用普遍的膜元件。其研制發(fā)展速度快，單個膜元件的脫鹽率高達99.7%。 中空纖維膜元件組成的反滲透系統(tǒng)有填充密度高的特點，因而要求其對給水進行更嚴格的預(yù)處理，以減少污堵的可能性。,四種結(jié)構(gòu)膜元件的特點比較,系統(tǒng)費用:管式、平板式 >中空纖維式、渦卷式設(shè)計靈活性:渦卷式>中空纖維式>平板式>管清洗方便性:平

14、板式>管式>渦卷式>中空纖維式系統(tǒng)占地面積:管式>平板式>渦卷式>中空纖維式污堵可能性:中空纖維式>渦卷式>平板式>管式耗 能:管式>平板式>中空纖維式>渦卷式,渦卷式膜元件,渦卷式膜元件是美國UOP公司受美國內(nèi)務(wù)部鹽水局（OSW）委托于1964年首先開發(fā)出來的一種新型膜元件。渦卷式膜元件中所采用的膜為平面膜，為了使產(chǎn)品水在膜袋中流動，

15、在信封狀的半透膜之內(nèi)夾有產(chǎn)品水通道織物層。 RO系統(tǒng)運行時，原水中一部分水鹽與膜垂直的方向通過膜，此時鹽類和膠體物質(zhì)將在膜表面濃縮，剩余一部分原水沿與膜平行的方向?qū)饪s的物質(zhì)帶走。膜元件的水通量越大、回收率越高，則其在膜表面濃縮程度越高。膜表面的物質(zhì)濃度與主體水流中物質(zhì)濃度不同，這種情況稱為濃差極化。增大等不良后果，因此在渦卷式膜元件中裝有給水通道隔網(wǎng)，以增加給水—濃縮通道的紊亂程度，進而減少濃差極化的發(fā)生。

16、 渦卷式膜元件的主要規(guī)格參數(shù)有：外型尺寸、有效膜面積、產(chǎn)水量、脫鹽率、操作及最高操作壓力、最高使用溫度和進水水質(zhì)要求。,醋酸纖維素膜,從化學(xué)上講，醋酸纖維素膜(Cellulose Acetate簡稱CA)是一種羥基聚合物，它一般是用纖維素經(jīng)酯化生成三醋酸纖維，再經(jīng)過二次水解成一、二、三醋酸纖維的混和物。作為膜材料的醋酸纖維素中的乙酰基含量越高，脫鹽性能越好，但產(chǎn)水量越小。為了平衡脫鹽性能和透水性能，一般選擇乙?；繛?/p>

17、37.5—40.1%的醋酸纖維。 醋酸纖維是一種酯類，會發(fā)生水解，水解的結(jié)果將降低乙?；暮?，使膜的性能受到損害，同時膜也更易受到生物的侵襲。 醋酸纖維素膜的水解出和溫度有關(guān)以外，還于PH值有關(guān)。為增加膜的使用壽命，一般控制原水的PH在5-6之間。,復(fù)合膜,從結(jié)構(gòu)來講，復(fù)合膜（Thin Film Composite簡TFC）是若干層薄皮的復(fù)合體，此膜的最大特點是抗壓實性較高、透水率較大和鹽透率較

18、小。,復(fù)合膜與醋酸纖維膜的性能比較,復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性較好，而醋酸纖維膜將會發(fā)生水解。復(fù)合膜的生物穩(wěn)定性好，復(fù)合膜不受生物侵襲，而醋酸纖維膜易受微生物的侵襲。復(fù)合膜的輸性能好。即Kw大而KS小。復(fù)合膜在運行中不會被壓緊，因此產(chǎn)水量不隨使用時間改變；而醋酸纖維膜在運行中會被壓緊，因而產(chǎn)水量下降。復(fù)合膜的脫鹽率不隨時間而改變；而醋酸纖維膜由于會發(fā)生水解，脫鹽率將會不斷下降。復(fù)合膜由于Kw大，其工作壓力低，反滲透給水泵用電量是醋酸纖

19、維膜給水泵用電量的一半。醋酸纖維膜的使用壽命一般僅為3年，而復(fù)合膜 的使用壽命大于三年。復(fù)合膜的缺點為抗氯性較差，價格較貴。,反滲透膜電鏡照片,膜透過操作方式,反滲透基本原理,反滲透膜元件構(gòu)造,,集水管,膜,濃水,膜透過水,原水流道網(wǎng),原水,透過水流道網(wǎng),原水,膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖,反滲透卷制圖,反滲透膜剝面圖,反滲透組裝圖,反滲透裝置圖,反滲透一段進水,反滲透一段濃水進二段,反滲透濃水,反滲透產(chǎn)水,RO操作與維護,反滲透膜元件的

20、進水條件,最高使用溫度： 113?F（45℃）最大給水濁度： 4.0ppm允許游離氯： <0.1ppmPH范圍： 連續(xù)運行： 3-10 短時運行： 2-11最大給水流量： 75GPM（17.0m3/h）給水最大SDI值： 4.0單個膜元件

21、回收率：15%,*氯的耐受力計算建立在無鐵存在的基礎(chǔ)上。,各項進水指標對設(shè)備安全運行的意義,余氯,醋酸纖維膜要求給水中含有殘余氯，可防止細菌滋生，但含氯量過高會破壞膜，最大允許連續(xù)余氯的含量為1毫克/升。復(fù)合膜抗氯性差，一般不允許余氯，采用加氯殺菌后，需加亞硫酸氫鈉或經(jīng)活性炭過濾消除余氯。使用壓力硫酸氫鈉除余氯的反應(yīng)如下： Na2S2O5+ H2O→NaHSO3 NaHSO

22、3+HCLO→HCL+NaHSO4 理論上1.34公斤的Na2S2O5可以去除1公斤余氯，但在有溶解氧的情況下，對苦咸水去除1公斤余氯需投加3公斤Na2S2O5。Na2S2O5在干爽條件下儲存，有效期為4-6個月，溶液的有效期與濃度變化有關(guān)。溶液濃度（重量%） 2% 10% 20% 30%最長有效期 3天 1星期 1月 6月使用活性炭過濾清除余氯的反應(yīng)如下：C+

23、2CL2+2H2O→4HCL+CO2,鐵（Fe）,當RO給水在進行氯化及脫氯工程中，或在水中溶解氧含量高于5毫克/升時水中的2價鐵離子轉(zhuǎn)化為3價鐵離子，生成不溶于水的膠體物質(zhì)，對反滲透造成污染。即使水中SDI值小于5、鐵離子含量小于0.1毫克/升，仍可能發(fā)生鐵的污染問題。鐵的氧化速度取決于鐵含量、水中的溶解氧濃度和PH值，其關(guān)系如下：氧含量（毫克/升） PH 允許鐵含量（毫克/升） 7.0 0.

24、05降低RO給水中鐵的含量可以采用曝氣-錳砂過濾的方法完成。,硅（Si）,濃水中不允許析出SiO2，當SiO2過飽和則可能聚合而形成不溶解的膠體硅或有機硅膠而引起結(jié)垢。純水25℃時，無定形硅的溶解度約為100毫克/升（以SiO2計），溶解度隨溫度呈直線變化，在0℃時為0，到40℃時為160毫克/升。在中性溶液中，溶解的只有硅酸；在堿性溶液中，無定形硅的溶解度較大。溶液中除鋁之外，其余各種離子均不會影響二氧化硅的溶解度。注：許多運行

25、的RO裝置濃水中的二氧化硅超過文獻中的極限濃度，但并未析出二氧化硅；確定是否需要控制二氧化硅結(jié)垢，可根據(jù)文獻數(shù)據(jù)中的SiO2與濃水流中的SiO2進行比較，如果濃水中的數(shù)值小于文獻規(guī)定數(shù)值則不會結(jié)垢?？刂葡到y(tǒng)回收率是主要的防止結(jié)垢的方法，靠降低系統(tǒng)回收率使?jié)馑械腟iO2降低。采用石灰軟化，可降低給水中50%的SiO2。溫度控制：因無定形SiO2的溶解度取決于溫度。發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)了硅垢，必須立即清洗，硅垢一旦形成急難去除。,顆粒物質(zhì)、SD

26、I和濁度,不允許大于5?的顆粒進入高壓泵及反滲透器，這點必須確保，以免破壞設(shè)備。一般在高壓泵前安裝5?過濾器，再微過濾器前后安裝壓力表，當壓力表超過一定數(shù)值后，更換氯芯，通常情況下更換周期為1-3個月，若使用時間小于1個月，則需改善預(yù)處理系統(tǒng)，不允許使用帶反洗的微過濾器。,對于不同的原水水源，由于選用的通量不同，要求的SDI值也不一樣，一般要求SDI小于5（越小越好）；濁度應(yīng)小于0.2NTU（最大允許

27、濁度為1 NTU）。,有機物、油和脂,水中的有機物對RO膜的影響最為復(fù)雜，有些有機物對膜的影響不大，而另一些則可能造成膜的有機物污染。一般來說當水中的TOC含量超過3毫克/升時，即應(yīng)考慮進行去除，對于地表水應(yīng)盡量在絮凝劑澄清的過程中去除有機物，還可以采用活性炭過濾進一步降低有機物含量。,水中不允許含有油和脂，當油或脂超過0.1毫克/升時，就應(yīng)采用凝聚或使用活性炭過濾器進行去除。,細菌,由于細菌會以醋酸纖維為食物，因此醋酸膜易受細菌的

28、侵襲，對原水必須徹底殺菌。對于復(fù)合膜，雖然不受細菌的侵襲但細菌粘膜會造成膜的污堵，一般可采用加氯殺菌，加氯量要根據(jù)需氯量實驗加以確定。氯加入水中發(fā)生以下反應(yīng)：CL2+H2O=HCLO+H++CL- HCLO= H++CLO- HCLO為次氯酸，CLO-為次氯酸根，由于H+能被水中的堿度中和，最后水中只剩下HCLO和CLO-，兩者在水中所占的百分數(shù)主要取決于PH值和水溫 。當PH

29、小于7時，水中的HCLO占75%，CLO-占25%，溫度降低時HCLO所占的比例將增大，在0?C時HCLO增加到83%，CLO-減到17%。 對于氯氣的殺菌機理有不同說法，通常的解釋是生成的次氯酸產(chǎn)生殺菌作用。HCLO是個中性分子，可以擴散到帶負電的細菌表面，并穿過細菌的細胞進入細菌內(nèi)部，HCLO分子進入細胞后由于CL分子的氧化作用破壞了細菌的某種酶系統(tǒng)（酶是一種蛋白質(zhì)成分的催化劑，細菌的養(yǎng)分要經(jīng)過它

30、的作用后才能被吸收），最后導(dǎo)致細菌的死亡，而次氯酸根CLO-雖然包括一個氯分子，但它帶負電，不能靠近帶負電的細菌，所以也不能穿過細菌的細胞膜進入細菌內(nèi)部，因此很難起殺菌作用。從上式中可以看出，加入水中的氯氣只有1/2變成HCLO的成分；另外的1/2在水中產(chǎn)生CL-，不起殺菌作用。采用NaCLO時：NaCLO +H2O=HCLO+ Na++OH-，比較可以看出一個分子的NaCLO作用相當于一個分子的CL2。,阻垢,必須防止CaC

31、O3、CaSO4、SrSO4、BaSO4和CaF2垢。膜結(jié)垢是由于給水中的微量鹽在給水轉(zhuǎn)化為濃水時超過了溶度積而沉淀到膜上在苦咸水中，CaCO3、CaSO4，其他鹽類SrSO4、BaSO4和CaF2需要計算來確定濃水中是否超過溶解度極限。如果微溶鹽超過溶解極限，需要采取以下方法：降低系統(tǒng)回收率，避免超過溶度積。采取離子交換軟化去除鈣離子。加酸去除碳酸或重碳酸離子。加阻垢劑。,CPA系列膜元件的主要性能及規(guī)格,反滲透水處理系統(tǒng)的

32、構(gòu)成,反滲透預(yù)處理——合適與否的簡單判斷準則,成功運行的必要條件具體的預(yù)處理設(shè)計需要根據(jù)現(xiàn)場情況和膜元件類型確定必須仔細考慮各種要求原水的特點非常重要為確保系統(tǒng)可靠運行，有時需要作小型實驗,反滲透預(yù)處理——設(shè)計考慮因素,膜元件種類(醋酸纖維素膜或芳香聚酰胺復(fù)合膜)進水水質(zhì)(水源及其變化)進水流量(小型或大型裝置)反滲透的回收率(高回收率意味著需要更好的預(yù)處理）后處理設(shè)備和要求,反滲透污染物——懸浮固體,普遍存在于地

33、表水和廢水中尺寸＞1微米(膠體可能會小于1微米)在未攪拌溶液中能從懸浮狀態(tài)沉積下來(膠體會保持懸浮狀態(tài)) 預(yù)處理后必須將下列指標降低至： 濁度＜1NTU 15分鐘SDI值＜5,反滲透污染物—— 膠體污染物,普遍存在于地表水或廢水中污染物主要存在于反滲透系統(tǒng)的前端尺寸＜1微米在未

34、攪拌溶液中微粒會保持懸浮狀態(tài)可以是有機或無機成份組成的單體或復(fù)合化合物無機成份可能是硅酸、鐵、鋁、硫有機成份可能是單寧酸、木質(zhì)素、腐殖物預(yù)處理后必須將下列指標降低至：濁度＜1NTU15分鐘SDI值＜5,反滲透污染物——有機污染物,污染物主要存在于反滲透系統(tǒng)的前端普遍存在于地表水或廢水中被吸收附著在膜表面天然腐殖有機物來源于植物腐爛物且常帶電荷缺乏明確的TOC(總有機碳)含量規(guī)定進水中TOC含量為2ppm時應(yīng)引起注意

35、具有電中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更適用,反滲透污染物—— 生物污染,普遍存在于地表水或廢水中開始時易在反滲透前端形成污染物，隨后擴展及整個反滲透系統(tǒng)通常污染物為細菌、生物膜、藻類、真菌警戒含量為10000cfu(菌落生成單位)/ml必須控制生物活性CAB膜由于其對余氯的耐受性較好，因而可能更適用,反滲透污染物——難溶鹽污染,反滲透進水中含有的難溶鹽及相關(guān)成份達到下表中所列的濃度時，均應(yīng)在預(yù)處理中采取相應(yīng)措施，以防

36、止反滲透膜結(jié)垢。,注意：上表中指標的設(shè)計基礎(chǔ)為75%的系統(tǒng)水回收率，在某些情況下，最小值范圍會有變化。,濃縮水中難溶鹽的飽和極限,飽和指數(shù)極限值,* : Langelier 和 Stiff & Davis 飽和指數(shù),針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計——針對難溶鹽的反滲透預(yù)處理設(shè)計要點,離子交換軟化弱酸陽離子軟化石灰軟化添加化學(xué)阻垢劑,針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計——針對金屬氧化物的反滲透預(yù)處理設(shè)計,離子交換軟化

37、石灰軟化錳砂過濾添加化學(xué)分散劑,針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計—— 針對溶解性硅的反滲透預(yù)處理設(shè)計,石灰軟化熱交換器脫除鐵硅分散劑,針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計——針對微粒和膠體的反滲透預(yù)處理設(shè)計,澄清石灰軟化砂濾或添加混凝劑或絮凝劑后進行多介質(zhì)過濾微濾或超濾,針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計——針對天然有機物的反滲透預(yù)處理設(shè)計,澄清石灰軟化活性碳過濾微濾或超濾,針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計——

38、針對有微生物滋長的反滲透預(yù)處理設(shè)計,化學(xué)殺菌劑石灰軟化紫外殺菌微濾或超濾保持水流動盡量減少死角,由于預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計或操作不當而人為造成的常見污染,陽離子聚合物氯化鋁或氯化鐵正磷酸鋅添加了互不相容的化學(xué)藥劑氧化劑,污染密度指數(shù)SDI的測定方法——測試儀器的組裝,污染密度指數(shù)SDI值是表征反滲透系統(tǒng)進水水質(zhì)的重要指標。 測定SDI值的標準方法的基本原理是測量在30psi給水壓力下用0.45μm

39、微濾膜過濾一定量的原水所需要的時間。測試儀器的組裝 1 按測試儀器組裝圖組裝測試裝置 2 將測試裝置連接到RO系統(tǒng)進水管路取樣點上 3 在裝入濾膜后將進水壓力調(diào)節(jié)至30psi。在實際測試時，應(yīng)使用新的濾膜,污染密度指數(shù)SDI的測定方法——測試裝置組裝圖,,污染密度指數(shù)SDI的測定方法——注意事項,為獲取準確測試結(jié)果，應(yīng)特別注意下列事項： 1. 在安裝濾膜時，應(yīng)

40、使用扁平鑷子以防刺破濾膜； 2. 確保O型密封圈清潔完好并安裝正確； 3. 避免用手觸摸濾膜； 4. 事先沖洗測試裝置，去除系統(tǒng)中的污染物。* ：接取500ml水樣所需時間大約為接取100ml水所需時間的5倍。如果接取500ml所需時間遠大于5倍，則在計算SDI值時，應(yīng)采用接取100ml所用的時間。,污染密度指數(shù)SDI的測定方法——測試步驟,1 記錄測試溫度。在試驗開始至結(jié)束的

41、測試時間內(nèi)，系統(tǒng)溫度變化不應(yīng)超過1℃。2 排除過濾池中的空氣壓力。根據(jù)濾池的種類，在給水球閥開啟的情況下，或打開濾池上方的排氣閥，或擰松濾池夾套螺紋，充分排氣后關(guān)閉排氣閥或擰緊濾池夾套螺紋。3 用帶有刻度的500ml量筒接取濾過水以測量透過濾膜的水量。4 全開球閥，測量從球閥全開到接滿100ml和500ml * 水樣的所需時間并記錄。5 五分鐘后，再次測量收集100ml和500ml水樣的所需時間，十分鐘及十五分鐘后再分別

42、進行同樣測量。6 如果接取100ml水樣所需的時間超過60秒，則意味著約90%的濾膜面積被堵塞，此時已無需再進行實驗。7 再次測量水溫以確保與實驗開始的水溫變化不超過1℃。8 實驗結(jié)束并打開濾池后，最好將實驗后的濾膜保存好，以備以后參考。,污染密度指數(shù)SDI的測定方法——計算公式,計算公式SDI = P30 / Tt = 100 × ( 1 － Ti / Tf ) / Tt式中： SDI —— 污染密度指數(shù)

43、P30 —— 在30psi給水壓力下的濾膜堵塞百分數(shù)Tt —— 總測試時間，單位為分鐘。通常Tt為15分鐘， 但如果在15分鐘內(nèi)即有75%的濾膜面積被堵 塞 * ，測試時間就需縮短Ti —— 第一次取樣所需時間Tf —— 15分鐘(或更短時間)以后取樣所需時間* ：為了精確測量SDI值，P30應(yīng)不超過75%，如果P30超過75%應(yīng)重新試驗并在

44、較短時間內(nèi)獲取Tf值。,壓力容器構(gòu)造,無論何種膜元件都必須裝入壓力容器以方便使用，由于各種膜元件的尺寸大小不一樣，所以壓力容器的尺寸也就不一樣。常見的壓力容器直徑為：2.5英寸、4英寸、8英寸等種類。各種壓力容器的構(gòu)造接近。壓力容器中可以安裝一個或多個膜元件。以Codeline公司的壓力容器為例，每個壓力容器中可安裝1-7各膜元件。在膜元件之間采用連接件連接，膜元件與壓力容器端口采用支撐板、密封板、鎖環(huán)等支撐密封。在實際運行過程中，

45、給水從壓力容器一端的給水管路進入膜元件。一部分給水穿過膜表面而形成低含鹽量的產(chǎn)品水；剩余部分水繼續(xù)沿給水管路向前流動進入下個膜元件，這部分水含鹽量較高。以上兩部分水分別稱為產(chǎn)品水和濃水，分別用產(chǎn)品水管路和濃水管路引出壓力容器。給水壓力容器中的每個膜元件上均產(chǎn)生壓力降，如不采取措施，壓力降將會使膜卷伸出而對膜元件造成損害。為此在每個膜元件的一端有一個防膜卷伸出的裝置；另外設(shè)計給水量不應(yīng)超過產(chǎn)品規(guī)定的參數(shù)，運行時單個膜元件的壓力降不允許超

46、過規(guī)定值。膜元件之間采用的是內(nèi)連接件連接，為防止在連接處濃水泄露，在膜元件之間有濃水密封。,膜元件的安裝,膜元件的安裝檢查容器內(nèi)部有無劃傷或不完善的地方。腐蝕產(chǎn)物或外部雜質(zhì)（包括潤滑油過量）應(yīng)該被清理出去。用清水沖洗容器以去除所有塵土和顆粒。檢查膜元件表面有無缺陷，如果有的話將會擦傷容器；特別是要注意防止膜卷縮伸出裝置的端部，如果發(fā)現(xiàn)任何不能處理的缺陷，請聯(lián)系生產(chǎn)廠來處理。用約50%的甘油-水混合物來潤滑容器內(nèi)部?？捎煤线m尺寸

47、的拖把沾取混合物來潤滑，以減少容器內(nèi)部被擦傷。把第一個膜元件裝入壓力容器的進水端，元件的端部留幾寸在容器外，以便連接下一個膜元件。用少量潤滑劑潤滑連接器的O型環(huán)。在連接器連上第一個膜元件。把要裝入的下一個膜元件與前一個對齊，并把它裝與前一個膜元件連接好的連接器上。注意：在最后一個膜元件安裝完畢后，所有膜元件都必須再向前推到位，不要把膜元件向前推得太多。將適配器安裝到壓力容器的兩端的膜元件產(chǎn)品水管上。在水流方向的下游安裝推力環(huán)

48、。,壓力容器的封裝,在完成A步驟中的任務(wù)后開始本步驟。清理壓力容器內(nèi)側(cè)的腐蝕產(chǎn)物或外來雜物。檢查壓力容器內(nèi)部有無擦傷或損傷，泄漏的容器必需更換。潤滑管殼內(nèi)從斜面1/2處到距斜面大約1/2”的范圍。對齊管端組件和壓力容器本身的標識符號，在管端組件插入壓力容器后不要旋轉(zhuǎn)它。握住管端組件使之與管殼的軸線垂直，將該組件向前滑動直至感到有阻力為止。用雙手把管端組件向前推，直至管端組件伸出管殼1/2”r sgmj。將鎖環(huán)組件的B環(huán)裝入

49、槽底（環(huán)上帶凸臺的一側(cè)向外）。逆時針方向旋轉(zhuǎn)B環(huán)，隨后裝入C環(huán)。在槽內(nèi)滑動B、C環(huán)，直至方頭位于右側(cè)水平位置時裝入環(huán)。逆時針旋轉(zhuǎn)鎖環(huán)組件，直至方頭位于垂直上方的位置（此位置可防止環(huán)掉出來）推動固定環(huán)，直至支撐板與鎖環(huán)組件相接觸。將3個固定螺絲擰入支撐板兩圈。敲打固定環(huán)四周，使固定環(huán)貼于支撐板上。緊固固定螺絲。注意不要過緊，以免影響今后的拆卸。,壓力容器與膜元件的拆卸,壓力容器與膜元件的拆卸過程與安裝過程步驟相反。方法詳

50、見安裝方法。,反滲透裝置運行操作程序-準備,R/O裝置的安裝必須按下列條件執(zhí)行：1、裝置運行到現(xiàn)場后，應(yīng)放置于室內(nèi)，周圍環(huán)境溫度最低不得低于5?C，最高不得高于38?C。當溫度高于35?C時，應(yīng)加強通風(fēng)措施。2、裝置到達后，應(yīng)在一個月內(nèi)安裝完畢，并應(yīng)立即進行通水試車運行。3、裝置在未進行通水試車之前，任何閥門均不得開啟，以免保護溶液流出，致使元件損壞。4、裝置就位后，應(yīng)調(diào)整裝置支承點，使組件處于基本水平的位置，且與基礎(chǔ)接觸可靠。

51、5、裝置與供水泵間相接的管路及閥門在連接之前應(yīng)進行脫脂的處理，供水泵過流部分也應(yīng)進行脫脂處理。6、裝置的產(chǎn)水輸出管最大輸出高度應(yīng)小于8米。7、R/O清洗系統(tǒng)R/O裝置間如用硬管連接，則進、回液管均不得直接敷設(shè)在地面上，以免損壞。,調(diào)試步驟,1、對裝置的進水進行分析、測試，結(jié)果表明符合進水要求，方可進行裝置通水調(diào)2、對供水泵的壓力控制系統(tǒng)進行調(diào)整。3、檢查裝置所有管道之間連接是否完美，壓力表是否安全，低壓管道連接處是否緊密，有否

52、短缺。4、全開壓力表開關(guān)和總進水閥、濃水排放閥、產(chǎn)水排放閥。5、啟動預(yù)處理設(shè)備，并調(diào)整至供水量大于裝置進水量。6、待出水無甲醛氣味，關(guān)閉裝置總進水閥。7、啟動高壓泵，并緩緩開啟裝置總進水閥，控制裝置進水壓力小于0.5MPa，沖洗15分鐘，并檢查各高、低壓管路、儀表是否工作正常。8、調(diào)整進水閥、濃水排放閥，使進水壓力達到1.0-1.3Mpa，且產(chǎn)水量，濃排水量的比例為3:1。9、檢測產(chǎn)品水電導(dǎo)率，符合要求時開啟產(chǎn)品水出水閥。,

53、調(diào)試過程注意事項,1、調(diào)試過程中進水壓力不得大于1.5MPa，且只限于對裝置進行耐壓實驗。2、操作壓力控制。應(yīng)在滿足產(chǎn)水量與水質(zhì)的前提下，盡量取低的壓力值。3、進水溫度控制。應(yīng)在20~25℃左右，最高不得大于30℃。4、排放量控制。由于水溫、操作壓力等因素的變化，使裝置的產(chǎn)水量也發(fā)生相應(yīng)的變化，這時應(yīng)對排放量進行調(diào)整，控制排放量與產(chǎn)水量之間比為1.15:3。5、裝置不得長時間停運，每天至少運行2小時。如準備停機72小時以上，應(yīng)用

54、化學(xué)清洗系統(tǒng)向組件內(nèi)沖裝濃度為2%的亞硫酸氫鈉溶液以實施保護。6、RO裝置每次啟機都應(yīng)在進水壓力小于0.5MPa條件下沖洗15分鐘。7、操作工人應(yīng)每二小時對運行參數(shù)進行記錄，主要內(nèi)容為： 進水：電導(dǎo)率、壓力、水溫、流量 產(chǎn)水：電導(dǎo)、產(chǎn)水量、PH值 濃水：流量、壓力8、嚴禁未經(jīng)培訓(xùn)人員上崗操作。,反滲透裝置運行操作程序-低壓沖洗,1、打開一級R/O 保安過濾器進口閥2、確認保安過濾器進口壓力

55、≥0.2Mpa，且出口壓差不小于0.05Mpa3、打開不合格產(chǎn)品水排放閥4、打開一級RO濃水排放閥5、打開一級濃水快沖閥6、啟動阻垢劑計量泵7、打開一級高壓泵出口氣動閥8、運行前低壓沖洗5~10分鐘,反滲透裝置運行操作程序-運行,1、關(guān)閉一級R/O濃水快沖閥2、啟動高壓泵3、調(diào)節(jié)濃水排放閥，使回收率等于75%4、當電導(dǎo)度小于30μs/cm時，打開產(chǎn)品水收集閥或啟動二級RO，關(guān)閉不合格產(chǎn)品水排放閥,反滲透裝置運行操作程序

56、-停機,1、關(guān)閉高壓泵出口閥2、停高壓泵3、停阻垢劑計量泵4、停多介質(zhì)過濾器5、停絮凝劑計量泵6、停原水泵,反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的標準化——意義,反滲透系統(tǒng)的標準化 使用計算機程序來分析產(chǎn)水水質(zhì)和產(chǎn)水水量在一段時間內(nèi)的變化趨勢，監(jiān)測反滲透的運行 然后可以初步掌握“該反滲透系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)正常？” 有助于反滲透系統(tǒng)故障排除標準化 由于下列原因?qū)е路礉B透系統(tǒng)性能變化：基本設(shè)計參數(shù)如溫度、使用年限、進水TDS、回收率、

57、水通量等發(fā)生變化(即：系統(tǒng)發(fā)生變化是正常的) 膜元件發(fā)生污染或結(jié)垢(即：需要清洗！) 膜元件降解(即：需要購買新膜更換),反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的標準化——定義,標準化：將現(xiàn)在經(jīng)過計算的操作數(shù)據(jù)(標準化后的產(chǎn)水流量和標準化后脫鹽率)和原來選定的基準參考時間的操作參數(shù)進行比較的過程。 標準化的流量：如果系統(tǒng)運行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能達到的流量。 標準后的脫鹽率：如果系統(tǒng)運行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能達到的

58、脫鹽率。 參考點： 1. 初投運時(穩(wěn)定運行或經(jīng)過24小時)優(yōu)先選用 2. 反滲透膜元件制造廠商的標準參數(shù),反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的標準化—— 標準化后的一般特征,標準化后的一般特征通常CAB膜元件鹽透過率每年增加33%通常CPA膜元件鹽透過率每年增加10~17%通常反滲透膜元件產(chǎn)水流量每年減少4~10%標準化的真正意義在于了解變化趨勢，而不是評價某一天的變化前一次有效清洗后，標準化后的流量或產(chǎn)水水質(zhì)

59、下降15%或壓降增加15%時，建議進行再清洗,反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的標準化—— 標準化實例,標準化實例——系統(tǒng)運行數(shù)據(jù) 注：1GPM = 3.785 L/min,,反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的標準化—— 標準化實例,標準化實例——標準化的脫鹽率,反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的標準化—— 標準化實例,標準化實例——標準化的產(chǎn)水量,反滲透系統(tǒng)故障及其診斷需確定的問題,您的反滲透系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)不正常？ 您的反滲透系統(tǒng)是否正常停機中停用時間過長？ 您的

60、反滲透預(yù)處理或化學(xué)加藥系統(tǒng)是否正常？ 確定您的反滲透系統(tǒng)是否在適當?shù)倪M水溫度、TDS或PH條件下使用？ 確定您的反滲透系統(tǒng)進水流量和水回收率是否適當？ 確定壓降(進水—濃水)是否正常？ 確定所有的儀器儀表是否校準？ 對產(chǎn)水流量和產(chǎn)水水質(zhì)進行標準化。 逐段及逐個壓力容器測量產(chǎn)水水質(zhì)。 檢查每支壓力容器密封件有無損壞。 檢測反滲透進水的保安過濾器是否含有污染物？ 檢查反滲透膜元件是否被污染或損壞？ 采

61、樣并分析反滲透進水、濃水和各段產(chǎn)水及總產(chǎn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)。 將分析所得水質(zhì)數(shù)據(jù)與反滲透設(shè)計的計算值相比較。 以標準化后產(chǎn)水水質(zhì)、流量及壓降的變化為基礎(chǔ)，確定可能的污染物。 對預(yù)測的污染物及垢質(zhì)進行清洗。 分析清洗液中所含的污染物及清洗液的顏色和PH值變化。 將反滲透膜元件送出進行非破壞性的分析，并確定清洗方案。 最后的手段是進行膜元件解剖分析和實驗室分析以確定污染物。,反滲透故障診斷一覽表,反滲透膜的污染及清洗方法,反

62、滲透膜元件的清洗條件,為了維持正常的產(chǎn)品水流量，經(jīng)溫度校正后的給水使用壓力增加了10~15%當標準化后的產(chǎn)水流量比上次清洗后減少10~15%當標準化后的產(chǎn)水水質(zhì)比上次清洗后降低10~15%當標準化后的壓降比上次清洗后增加10~15%RO各段間的壓差增加明顯在長期停用前作為日常的維護,需要清洗什么,碳酸鈣垢硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢水合金屬氧化物垢(鐵、錳、鎳、銅等)硅垢膠體沉積物(無機)膠體沉積物(無機、有機混合物)

63、有機沉積物(自然產(chǎn)物)有機沉積物(人為產(chǎn)物)生物滋長(細菌、真菌、霉菌等)注意：通常需要清潔的是上述幾種污染物的混合物,反滲透膜元件污染概述,在正常運行一段時間后，反滲透膜元件會受到在給水中可能存在的懸浮物質(zhì)或難溶物質(zhì)的污染，這些污染物中最常見的為碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、金屬氧化物垢、硅沉積物及有機或生物沉積物。 污染物的性質(zhì)及污染速度與給水條件有關(guān)，污染是慢慢發(fā)展的，如果不在早期采取措施，污染將會在相對短的時

64、間內(nèi)損壞膜元件的性能。 定期檢測系統(tǒng)整體性能是確認膜元件發(fā)生污染的一個好方法，不同的污染物會對膜元件性能造成不同程度的損害。表1列出了常見污染物對膜性能的影響。 污染物的去除可通過化學(xué)清洗和物理沖洗來實現(xiàn)，有時亦可通過改變運行條件來實現(xiàn)，作為一般的原則，當下列情形之一發(fā)生時應(yīng)進行清洗。,反滲透污染癥狀,系統(tǒng)進水與濃水間壓降增加反滲透進水壓力發(fā)生變化標準化后的產(chǎn)水流量變化標準化后的鹽透過率發(fā)

65、生變化,常見反滲透膜污染現(xiàn)象—— 膜降解,水解(由過低或過高PH值造成) 氧化(Cl2、H2O2、KMnO4) 機械損壞(產(chǎn)水背壓、膜卷突出、過熱、由于細碳粒或砂粒造成的磨損),常見反滲透膜污染現(xiàn)象—— 沉淀物沉積,碳酸垢(Ca)硫酸垢(Ca、Ba、Sr)硅垢(SiO2),常見反滲透膜污染現(xiàn)象——膠體沉積,金屬氧化物(Fe、Zn、Al、Cr)污泥,常見反滲透膜污染現(xiàn)象——有機物沉積,天然有機物(腐殖物和灰黃素)

66、 不溶油類(泵密封泄漏，新?lián)Q管道) 過量的阻垢劑或鐵沉淀 過量的陽離子聚合物(來源于預(yù)處理的過濾器),常見反滲透膜污染現(xiàn)象——生物污染,復(fù)合膜(CPA、ESPA、ESNA)表面形成生物粘泥細菌對醋酸膜(CAB)的侵蝕藻類真菌,反滲透膜污染特征及處理方法,建議使用的常見清洗液,如何減少故障和降低反滲透清洗頻率,在取得水質(zhì)全分析的基礎(chǔ)上設(shè)計反滲透系統(tǒng)在進行設(shè)計前確定RO進水的SDI值如果進水水質(zhì)變化，需要作出相應(yīng)的設(shè)計

67、調(diào)整必須保證足夠的預(yù)處理選擇正確的膜元件，CAB或LFC1膜對于處理比較復(fù)雜的地表水或污水可能更為適用選擇比較保守的水通量選擇合理的水回收率設(shè)計足夠的橫向流速及濃水流速對運行數(shù)據(jù)進行標準化,如何選擇清洗藥劑,確定污染物與膜制造廠商、工程公司或反滲稼專用化學(xué)藥劑供應(yīng)商聯(lián)系選擇通用型或?qū)Ｓ眯突瘜W(xué)清洗藥品現(xiàn)場收集信息并進行清洗(實驗及校正法)向反滲透專用藥劑供應(yīng)商提供膜元件以供實驗室分析之用考慮藥品成本,選擇和使用化學(xué)清

68、洗藥劑時的注意事項,遵循制造廠商推薦的關(guān)于藥劑品種、劑量、PH值、溫度及接觸時間的指導(dǎo)原則最佳的清洗效果最小限度地使用強烈化學(xué)試劑對于CPA、ESPA膜使用清洗劑通常的PH范圍為4~10對于CPA、ESPA膜使用清洗劑最大的PH范圍為2~12在推薦的溫度范圍內(nèi)清洗，一般在30~40℃清洗效果最佳,復(fù)合膜最常用的清洗配方,,醋酸膜最常用的清洗配方,常見污染物及其去除方法——碳酸鈣垢,在阻垢劑添加系統(tǒng)出現(xiàn)故障時或加酸系統(tǒng)出現(xiàn)

69、故障而導(dǎo)致給水PH值升高，那么碳酸鈣就有可能沉積出來，應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)碳酸鈣垢沉淀的發(fā)生，以防止生長的晶體對膜表面產(chǎn)生損傷，如早期發(fā)現(xiàn)碳酸鈣垢，可以用降低給水PH至3.0~5.0之間運行1~2小時的方法去除。對沉淀時間更長的碳酸鈣垢，則應(yīng)采用檸檬酸清洗液進行循環(huán)清洗或通宵浸泡。 注：應(yīng)確保任何清洗液的PH值不要低于2.0，否則可能會對RO膜元件造成損害，特別是在溫度較高時更應(yīng)注意，最高的PH不應(yīng)高于11.0?？墒褂冒?/p>