海德能膜產(chǎn)物技術手冊

1、 # 第一早 第二早 第三章 第四章 第五早 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章 美國海德能公司RO/NF膜產(chǎn)品規(guī)格與性能 反滲透及納濾膜應用技術介紹 反滲透、納濾基礎知識 水化學與水質(zhì)分析 預處理 反滲透系統(tǒng)設計 反滲透膜的安裝及運行 污染與清洗 RO/NF系統(tǒng)故障診斷和排除 海德能公司反滲透膜元件質(zhì)量保證書 海德能公司退貨程序（RGA） 反滲透技術問答 應用技術文獻 第一章 美國海德能公司RO/NF膜產(chǎn)品規(guī)格與性能 1.1 8英寸膜元件端板新型渦旋切1.2流式設計 美國海德能公司已于2002年12月12日正式推出針對所有標準的8英寸膜元件端板的新型渦旋切

2、流式（以下簡稱為“切流式”）設計。這一新的密封支撐/防止膜卷突出設計（ATD）提供了更好的端面接觸, 使水力負荷分布的更加均勻。新的切流式設計保持了海德能公司產(chǎn)品多孔端板的特點，該端板可以保護 膜元件免受因較大顆粒撞擊而造成的損壞。 這一特殊的渦旋式圖案設計使得穿過膜元件表面的水具有均勻的分布，并可以平衡膜元件外部和中 心管的壓力。新的切流式可以很容易地由其象牙色和渦旋式結(jié)構(gòu)辨認，而不同于以前的灰色和直線式。 同時，我們還將介紹新型內(nèi)連接管，它即適用于新型切流式膜元件，也適用于傳統(tǒng)的海德能膜元件。 新型內(nèi)連接管具有很多好處，在負載和操作過程中不會脫離。新型切流式膜元件完全與工業(yè)市場中眾多 其它

3、的膜元件相兼容。海德能公司正致力于膜元件內(nèi)部密封方法的研究，以提供壓力容器中膜元件之間 密封連接的最大保證。目前正使用的非切流式膜元件設計可以允許內(nèi)部和外部的密封。 海德能公司在持續(xù)不斷地為我們的用戶研究和開發(fā)創(chuàng)新的、改進性的產(chǎn)品。新切流設計在保持水通 量和脫鹽率的一致性及可靠性的基礎上提供了附加的益處。海德能公司正在以改進的設計模式，在無附 加成本的情況下，一同既往地生產(chǎn)高質(zhì)量的膜產(chǎn)品。 技術說明 新型切流式膜元件需使用內(nèi)連接管 每支新型切流式膜元件的包裝中均裝備一支內(nèi)連接管 SWC系列內(nèi)連接管部件號碼不同于其它苦咸水反滲透膜產(chǎn)品的內(nèi)連接管部件號碼 新切流式膜元件不能使用外連接管和外連接型端

4、板接頭 新型內(nèi)連接管同時適用于新型切流式和傳統(tǒng)膜元件 新切流式設計膜元件與市售的大多數(shù)公司的膜元件的連接管和端板接頭完全兼容 標準中心管內(nèi)徑為1.125英寸，經(jīng)壓力容器制造商驗證，端板接頭可滿足其要求 在新型內(nèi)連接管上的O型圈（其型號為PARKER#2-119可能不同于其他制造商的產(chǎn)品 對于目前采用外連接型端板接頭的系統(tǒng)，需要從壓力容器制造商處訂購新的端板接頭 當傳統(tǒng)膜元件被新型切流式膜元件取代時，每一壓力容器需要兩個端板接頭 苦咸水膜元件連接管是一頭逐漸變細的，以便需要探查時很容易地接入。為了適應高壓要求，海水 淡化膜元件連接管的管壁加厚。 美國海德能公司提供可轉(zhuǎn)換的新型內(nèi)連接管 新型內(nèi)連接

5、管適用于新型切流式和老型號膜元件部件號為11518.0000 SW（海水淡化膜元件需要使用專用的新型內(nèi)連接管部件號為11574.000 + h000 -.005 01.122 0.700 + .005-.015 RAD. 0百選） 單位：英寸 1 謹寸=25.4mm -1 19 Q-RING 4 REQUIRED 型at 4個） 8英寸膜元件內(nèi)連接管 零件號;11574.000） 1- J7Q MINIMUM WALL THICKNESS f最小壁厚 J 50 TYP. .1斗0 .005 TYP” .100 （倒角） BREAK CORNERS - APPROX. .005 RAD. +.0

6、Q0 （s.970.006 TYP. （倒角） .06 X 45* CHAMFER 8英寸膜元件內(nèi)插式內(nèi)連接管 （零件號：11518,0000） TYP. .005 TYP. （0為首選） 1 2美國海德能公司反滲透設計導則 原水水源 R0產(chǎn)水 地下水 地表水 深井 海水 表面 海水 地表水 三級廢水 預處理方式 RO 軟化 未軟 化 傳統(tǒng) MFY UF 傳統(tǒng) 傳統(tǒng) 傳統(tǒng) MF/ UF 傳統(tǒng) MFY UF TOC含 量 低 低 低 低 低 低 低 高 高 高 高 進 水 參 數(shù) 最 大 值 污染指數(shù)，SDI15 最大 1 2 3 4 2 3 4 4 2 4 2 濁度，NTU 最大 0.1 0.

7、2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 0.4 0.2 0.4 0.2 TOC ppm as C 最大 1 3 3 5 3 3 3 10 10 10 10 BOD PpmasO（估 算為 TOCx2.6） 最大 3 8 8 13 8 8 8 26 26 26 26 COD ppmasO（估 算為 TOCx 3.6） 最大 4 11 11 18 11 11 11 36 36 36 36 溫度，c 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 0.1 45 系統(tǒng) 平均 產(chǎn)水 通量 GFty lHM C

8、PA,ESPA ESNA,SWC 保守值 22 16 14 10 12 8 7 10 11 7 8 常規(guī)值 23 18 16 12 14 10 8.5 12 13 10 11 激進值 28 20 18 14 16 12 11 14 15 12 13 LFC 保守值 22 16 14 11 14 19 17 11 12 7 9 常規(guī)值 23 18 16 13 16 24 20 13 14 10 12 激進值 28 20 18 15 18 29 24 15 16 12 14 首支 膜最 大產(chǎn) 水通 量 GFty lHM CPA,ESPA ESNA,SWC 保守值 29 24 24 15 18 15

9、 16 11 12 常規(guī)值 30 27 24 18 21 18 19 15 16 激進值 35 29 27 21 24 21 22 18 19 LFC 保守值 29 24 21 16 18 16 18 11 13 常規(guī)值 30 27 24 19 21 19 21 15 18 激進值 35 29 27 22 24 22 24 18 21 產(chǎn)水通量年衰減率， 保守值 7 10 10 10 10 10 10 15 13 18 15 常規(guī)值 5 7 7 7 7 7 7 12 10 15 12 激進值 3 5 7 7 5 7 7 7 7 7 7 產(chǎn)水透鹽率的年增加 率， 保守值 7 15 15 15 1

10、5 15 15 15 15 15 15 常規(guī)值 5 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 原水水源 R0產(chǎn)水 地下水 地表水 深井 海水 表面 海水 地表水 三級 廢水 預處理方式 RO 軟化 未軟 化 傳統(tǒng) MF/ UF 傳統(tǒng) 傳統(tǒng) 傳統(tǒng) MFY UF 傳統(tǒng) MF/ UF TOC含 量 低 低 低 低 低 低 低 高 高 高 高 單支膜最大濃差極化因子， B （Beta）值 保守值 1.30 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 1.18 常規(guī)值 1.40 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1

11、.20 1.20 1.20 1.20 激進值 1.70 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 每支壓力 容器最大 給水流量 GPM 2.5英寸 常規(guī)值 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 4英寸 常規(guī)值 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 8英寸 常規(guī)值 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 保守值 75 70 65 65 75 65 60 60 75 60 75 每支壓力 容器最小 濃水流量 GPM 2.5英寸 保守值 1.2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

12、 1.5 1.5 1.5 2 2 常規(guī)值 0.8 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 4英寸 保守值 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 常規(guī)值 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 8英寸 保守值 12 14 16 16 14 14 16 16 16 la8 18 常規(guī)值 8 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 壓力損 失，PSI 每支壓力容器 保守值 40 35 35 35 40 35 40 30 30 40 40 最大值 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 每支膜元件 最大值

13、10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 給水pH CPA ESPA 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 LFC SWC ESNA 310 310 310 310 310 310 310 310 310 310 310 加阻垢劑 后飽和度 限值 CaCO (LSI c. ESPAB具有最高的硼元素（B）脫除率96% 1995年推出的ESPA比傳統(tǒng)的低壓反滲透膜元件 CPA3特性產(chǎn)水量高67 % 1998年推出的ESPA2和ESPA3 進一步完善了超低壓產(chǎn)品系列。ESPA2勺脫鹽率更高，而ESPA3勺產(chǎn)水量更高。2000

14、年，海德能公司又 推出了 ESPA4其在更低的壓力（100 psi，0.70 MPa）下運行，仍可以得到99.2 %的脫鹽率。2004年 在ESPA2勺基礎上進行了新的技術改進，進而推出最新型的超低壓反滲透膜元件ESPA2+面積提高了 10 % 達到440 ft2。從而在保持99.6 %勺脫鹽率的情況下，使產(chǎn)水量從 ESPA2勺9000 GPD（ 34.1 m3/h） 提高到11000 GPD（ 41.6 m3/h），增加了 22% ESPA系列的性能及其與傳統(tǒng)低壓反滲透膜元件 CPAS列 的比較請參見圖-1、圖-2和表-1。 表-1 ESPA系列超低壓反滲透膜性能特點 膜元件 面積 ft 2

15、 脫鹽率% 產(chǎn)水量 3 GPD( m/d ) 測試壓力 psi （bar） 特性產(chǎn)水量 GFD/psi (LMH/bar) ESPA1 400 99.3 12000 (45.5 ) 150 (10.5 ) 0.20 (4.86 ) ESPA2 400 99.6 9000 (34.1 ) 150 (10.5 ) 0.15 (3.63 ) ESPA2+ 440 99.6 11000 (41.6 ) 150 (10.5 ) 0.17 (4.04 ) ESPA3 400 98.5 14000 (53.0 ) 150 (10.5 ) 0.23 (5.65 ) ESPA4 400 99.2 12000 (

16、45.4 ) 100 (7.0 ) 0.30 (7.27 ) ESPAB 400 99.2 (硼脫除率99.6 ) 8600 (32.6 ) 150 (10.5 ) 0.14 (3.47 ) CPA2 365 99.5 10000 (37.9 ) 225 (15.5 ) 0.12 (3.00 ) CPA3 400 99.7 11000 (41.6 ) 225 (15.5 ) 0.12 (3.00 ) CPA4 400 99.7 6000 (22.7 ) 225 (15.5 ) 0.07 (1.64 ) 注：以上數(shù)據(jù)均在標準測試條件下得到，不代表全部使用條件。實際應用依據(jù)不同水質(zhì)有所不同 CPA

17、4 ESPA2 ; 厶 OESPA2+ .pdAn ESPAB 1 1ESPA1 kESPM rA A 100 99.8 99.6 99.4 99.2 98.8 # 精品word，歡迎共閱39 圖-1 ESPA系列超低壓反滲透膜元件特性產(chǎn)水量與脫鹽率的關系以及與CPAS列的比較 (測試條件：1500mg/L NaCl; 15 % 回收率；25C； ESPA4為 500 mg/L NaCl ) O 50 35 00 S50 2 1 給水壓力，psi 圖-2不同壓力下ESPA系列和CPA3產(chǎn)水量的比較 (測試條件：1500mg/L NaCl; 15 % 回收率；25C； ESPA4為 500 mg

18、/L NaCl ) 為了進一步直觀的比較不同反滲透膜的脫鹽率差異，我們使用美國海德能公司的反滲透設計軟件IMS Design對ESPA系列膜元件和CPA3膜元件分別進行了分析，結(jié)果列于表-2。表中給出了三種進水含鹽量 (500、1500和4000 mg/L)條件下，各種膜元件在相同的產(chǎn)水量 15GFD(25.5 LMH時，所需的給水壓 力以及產(chǎn)水中的含鹽量。表中數(shù)據(jù)均針對 8英寸單支膜元件、水溫25 E、回收率15 %。膜型號按進水 壓力從高到底排列。 表-2 ESPA系列及CPA3工作壓力和產(chǎn)水含鹽量比較 膜組件 500 ppm 1500 ppm 4000 ppm 給水壓 力(bar) 產(chǎn)水

19、含鹽 量 mg/L 給水壓 力(bar) 產(chǎn)水含鹽 量 mg/L 給水壓 力(bar) 產(chǎn)水含鹽 量 mg/L CPA3 8.1 2.2 9.0 8.7 11.4 38.4 ESPA2 6.3 2.3 7.3 9.1 9.6 40.0 ESPA2+ 5.8 2.8 6.7 10.7 9.0 47.1 ESPA1 4.9 9.8 5.8 29.5 8.0 112 ESPA3 4.3 24.3 5.1 72.9 7.3 195 ESPA4 4.0 7.7 4.5 29.9 6.7 131 表-2所示的6種膜中，低壓反滲透膜元件 CPA3勺產(chǎn)水水質(zhì)最好，但所需壓力也是最高的。ESPA系列反 滲透膜的

20、給水壓力均有明顯降低， 其中ESPA4的運行壓力最低。在進水含鹽量小于1500 mg/L時，ESPA4 所需的進水壓力僅為CPA3勺一半，ESPA的三分之二。 （2） ESPA系列超低壓反滲透膜元件的測試參數(shù) 很多運行參數(shù)均對反滲透膜元件的產(chǎn)水量和脫鹽率有很大的影響，例如：運行壓力、給水流量、給水含 鹽量以及給水溫度。為了更好地了解超低壓反滲透膜元件在不同運行條件下的性能，美國海德能公司通 過大量的試驗，積累了豐富的數(shù)據(jù)。圖-3至圖-13分別是ESPA1 ESPA2和ESPA4超低壓反滲透膜元件 的性能圖（8英寸膜元件）。 1）ESPA1（ 8英寸膜元件） 圖-13給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影

21、響 （操作壓力：1.05 MPa;回收率：15 %;給水含鹽量：1500 mg/L NaCl ; pH值：6.5 - 7.0 ） 圖-3操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （回收率：15 %;給水含鹽量：1500 mg/L NaCl ;溫度：25C； pH值：6.5 - 7.0 ） 50.0 20.0 0204060 100.0 25 0 99.2 45 0 993 4 9. 9 6 9 9 DOD 30. 晉2奧 40 35 99.0 80100120140160180200 給水流畫,l/min 圖-4給水流量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.05 MPa;給水含鹽量：1500 mg/L

22、 NaCI ;溫度：25C； pH值：6.5 - 7.0 ） O 8 6 9 9 19 9 60 4 2 0 8 6 4 9 9 g 006.00 9 9 9 9 9 9 O 50 O 40 30 98 2 980 10000 100 1000 給水含鹽量、mg/L 產(chǎn)水量 腕鹽率 200 10 圖-5給水含鹽量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.05 MPa ;回收率：15 %;溫度：25C； pH值：6.5 - 7.0） 200 10.0 98765432 9.9. 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99旳 o o o o O O.OO.OO. 7 6 5 4 3 PAE黃忙 0

23、0 20030 0 給水溫度，C 99.1 99.0 400 圖-6給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.05 MPa ;回收率：15 %;給水含鹽量：1500 mg/L NaCI ; pH值：6.5 - 7.0） 2）ESPA2（ 8英寸膜元件） 0.0 0.50 2.00 o o o o o O 50 6 40 30 20 O Q 1 9 9. 9 ,87G.5丄_3顯 1 99999999 99999 9 99 0.00 1.001 50 操作力，MPa 99.0 2.50 圖-7操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （回收率：15 %;給水含鹽量：1500 mg/L NaCI ;溫

24、度：25C； pH值：6.5 - 7.0 ） 50.0 200 10 99 4 9 9 2 9. 9 6 9 9 45 O O 30. 40 25 00.0 100 1000 給水含鹽量 mg/L 99 0 10000 圖-8給水含鹽量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.05 MPa ;回收率：15 %;溫度：25C； pH值：6.5 - 7.0 ） 50 20.0 10.0 25.0 99.2 99.1 15.0 30 0 35.0 99. 8 9. 9 3_ 9. 9 o o o o O 3 45 40 35 00 9 9 9 9 9 9 9 9 99.0 20.025.0 給水溫度，

25、P 40.0 案-Ms 00.0 20 0 98.0 80.0 9?.5 % 翔噩 O 5 9 8 9 9 n 0_ 4 O 60. won 97.5 1 401.601.80 圖-9給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.05 MPa;回收率：15 %;給水含鹽量：1500 mg/L NaCl ; pH值：6.5 - 7.0 ） 3）ESPA4（ 8英寸膜元件） 0.0 0.000.200.400.600 801 001 20 操作匝力，MPa 圖-10操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （回收率：15 %;給水含鹽量：1500 mg/L NaCI ;溫度：25C； pH值：6.5 -

26、7.0 ） 50.0 20.0 0 25 0 99.2 45.0 99.8 4 9 9 6 9 9 o o O 0.5.0. 4 3 3 P弔 U0.0 99.0 20406080100120 U0 160130200 給水流量l/min 圖-11給水流量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.05 MPa;給水含鹽量：1500 mg/L NaCI ;溫度：25C； pH值：6.5 - 7.0 ） 50.0 100.0 40.0 o O 20 PAE ffl親 I 札rrfliM. HL. 114 1- THjfe Imi*IV 圖-16兩段反滲透系統(tǒng)中的水通量流程分布 通常，有三個方法可以解

27、決產(chǎn)水量不平衡的問題： 1）產(chǎn)水背壓：如圖-17所示，在第一段反滲透產(chǎn)水管路上安裝節(jié)流閥，增加第一段的產(chǎn)水背壓，抵消 一部分第一段的凈推動力，降低第一段的產(chǎn)水量，使得第一段膜元件和第二段膜元件的產(chǎn)水量接近。產(chǎn) 水增加背壓是一種最容易實現(xiàn)的方法，可以簡單的解決問題，對于原有系統(tǒng)的改造更是十分方便，只需 要添加一個閥門即可。此時沿給水流動方向的壓力分布見圖-18。但是產(chǎn)水背壓節(jié)流是存在一定風險的 我們都知道，反滲透膜元件在產(chǎn)水側(cè)壓力大于金水側(cè)壓力時就會被破壞（俗稱背壓）。當添加了第一段 產(chǎn)水節(jié)流閥后，在正常運行時，膜元件的給水壓力仍然大于產(chǎn)品水壓力，這是背壓不會對膜元件產(chǎn)生破 壞。但是一旦系統(tǒng)停機

28、，在那一瞬間，由于膜元件給水側(cè)的壓力突然降為零，而產(chǎn)水側(cè)的節(jié)流閥仍保持 一定的壓力，這是膜元件將受到致命的破壞。因此，添加了第一段產(chǎn)水節(jié)流閥的反滲透系統(tǒng)在停機前應 該先完全開啟該節(jié)流閥，然后再停止高壓泵，以避免停機一瞬間可能對反滲透膜元件造成的傷害。 流經(jīng)的膜元件數(shù)量 圖-18第一段加產(chǎn)水背壓的反滲透系統(tǒng)壓力沿流程的分布 2）段間增壓：如圖-19所示，在第一段與第二段之間增加一臺段間泵同樣可以達到目的。這是由于段間 泵增加了第二段的推動力，同時降低了第一段的推動力，使得系統(tǒng)內(nèi)兩段的產(chǎn)水接近平衡，見圖-20 段間增壓是一種更安全的方法，在設計新系統(tǒng)時被廣泛采用。由于增加了一臺泵，會增加一些設備投

29、資 和運行成本。但考慮到，由于段間泵的增加，使得第一段前的高壓泵揚程可以降低，該泵的選型及運行 上可以同時節(jié)約部分成本。 3）不同的段采用不同類型的膜元件：如圖-21所示，第一段采用壓力相對較高的膜，可以減少第一段的 產(chǎn)水，第二段采用壓力相對較低的膜可以增加第二段的產(chǎn)水量。因此兩段采用不同的膜同樣可以平衡兩 段的產(chǎn)水量。 圖-19設置段間增壓泵的反滲透系統(tǒng) 12 0 0 1 4567 e 9101112 驗經(jīng)的驥元件數(shù)量 2 1 0 10 8 6 4 8 6 4 S、K錠ffi 12 圖-20段間加增壓泵的反滲透系統(tǒng)壓力沿流程的分布 反滲透進水 笫一段產(chǎn)水總產(chǎn)水 高壓泵第一段采用壓力高 的膜，

30、例如；CPA3 第二段產(chǎn)水 第二段采用壓力低 的膜，例如ESPA4 第一段濃水 第二段濃水 圖-21兩段采用不同膜元件的反滲透系統(tǒng) 2.2 CPA低壓高脫鹽反滲透膜 在用于苦咸水脫鹽的工業(yè)反滲透系統(tǒng)中，CPAS列低壓高脫鹽反滲透膜元件具有最高的脫鹽率，這是基 于正在使用中的數(shù)百萬支膜元件的實際性能所得出的結(jié)論。IS09001證書的獲得保證我們生產(chǎn)出高質(zhì)量 的產(chǎn)品以滿足水處理工業(yè)對膜元件性能規(guī)范日益嚴格的要求。由于CPAS列的優(yōu)異性能，美國海德能公 司的CPAS列低壓反滲透膜元件業(yè)已成為苦咸水淡化 RO膜元件的制造標準。 本部分主要向客戶介紹CPA膜元件的使用說明及CPAS列膜元件的各種產(chǎn)品，同

31、時也介紹了近期CPAS 列膜元件性能改善的狀況。 1簡介 CPAS列為高脫鹽率苦咸水淡化膜，材質(zhì)為芳香族聚酰胺?？稍谳^低操作壓力下獲取高水通量。CPA2膜 的脫鹽率為99.5%，而CPA3和CPA4膜元件的脫鹽率為99.7%,沒有其它任何膜元件的性能可與 CPA相 比。目前，CPA3和CPA4是世界脫鹽率最高的低壓苦咸水淡化反滲透膜元件。 2產(chǎn)品特性 (1) CPA系列產(chǎn)品介紹 CPAS列低壓反滲透膜元件主要包括 5種8英寸膜元件(CPA2 CPA2-HR CPA3 CPA3-LD和CPA4和1 種4英寸膜元件(CPA2-4040，各種規(guī)格的膜元件除實現(xiàn)低壓高產(chǎn)水量外，還可滿足客戶對產(chǎn)水水質(zhì)

32、日益嚴格的要求。對于那些需要高產(chǎn)水量及高脫鹽率的系統(tǒng)，美國海德能公司的CPAS列是您最佳的選 擇。CPAS列低壓反滲透膜元件的規(guī)格尺寸以及測試參數(shù)請參見全系列規(guī)格表。 需要特別提出的是，CPA3-LD是美國海德能公司最新推出的新品種。CPA3-LD采用了日東電工集團/美國 海德能公司的專利技術，改變了膜元件的給水導流隔網(wǎng)的形狀和尺寸，使得CPA3-LD的運行壓力及壓力 損失均大幅下降，同時由于給水隔網(wǎng)的改善，CPA3-LD膜元件的耐污染程度也大幅提高，降低了反滲透 系統(tǒng)的清洗頻率，延長了膜元件的使用壽命。 (2) CPA3低壓反滲透膜元件的測試參數(shù) 以CPA3氐壓反滲透膜元件為例，介紹了運行壓

33、力、給水流量、給水含鹽量以及給水溫度對膜元件產(chǎn)水 量和脫鹽率的影響，見圖-1至圖-2 。 60.0 0.0 0 50 2.00 10.0 99.2 50.0 99.8 99. 6 9 9 o o O o.a Q 4 3 2 100.0 0.00 1.001.50 操作壓力，MPa 99.0 2.50 圖-1操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （回收率：15% 給水含鹽量：1500 mg/L NaCI ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 50.0 PAE 單E 詢關IL. o 50. o 30. 10.0 0.00 0.50 2.00 8 9. 9 99 2 9 9 4 9 9 00

34、.0 1.001 50 操作壓力MPa 99.0 2.50 圖-2操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （回收率：15% 給水含鹽量：1500 mg/L NaCI ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 60.0 30.0 0 8 6 4 2 9. g 旳 99 99 o- o 40 pyE if 100.0 99.0 20406080100120140160180200 給水涼量j l/min 圖-3給水流量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 精品word，歡迎共閱47 （操作壓力：1.55MPa 給水含鹽量：1500 mg/L NaCl ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） son

35、 non 45.0 0 0-0 u5-0_ 4 3 3 PAE遍關K 99.8 4 9. 9 25.0 99.2 產(chǎn)水量 -脫鹽率 20.0 10 100 1000 給水含鹽量，mg/L WOOD 圖-4給水含鹽量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.55MPa 回收率：15% 溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 20.0 10 15.0 20.0 25.0300 35.0 8 9 9 4 9 9 6 a 9 99 o 50. n 4n_ .o 3n. 40.0 00.0 圖-5給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：1.55MPa 回收率：15% 給水含鹽量：1500 m

36、g/L NaCl ； pH = 6.5 - 7.0 ） 3 LFC1膜元件 開發(fā)LFC1膜元件的目的是為了盡量減少有機污染物在膜表面的吸附，使得由于有機污染物在膜表面沉 積而造成的水通量衰減速度降低至最小值。本節(jié)主要對新型LFC1膜元件與傳統(tǒng)復合膜的抗污染性能與 表面電荷特性進行了比較，并提供了相關數(shù)據(jù)。首先，這些數(shù)據(jù)表明了膜表面電荷特性與pH值之間的 精品word，歡迎共閱 相互關系，其次，給出了 LFC1膜與各種污染物之間的相互關系，最后，也給出了LFC1膜與傳統(tǒng)復合膜 在廢水處理方面的實際使用數(shù)據(jù)。 如圖-6所示，在酸性及堿性條件下LFC1膜表面均呈電中性，也就是說無論給水 pH值是多少

37、，LFC1膜 表面均接近電中性。為了比較，傳統(tǒng)復合膜的表面電位隨pH的變化情況也一并示于圖-6中，在通常水 處理pH值范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的聚酰胺復合膜的表面電位均呈負值。 5 O 1 1- LFC1 5 0 5 -1-1 歸曲兼 傳統(tǒng)聚酰胺復合膜 Q1012 溶液pH 圖-6 pH值對LFC1膜及傳統(tǒng)復合膜表面電位的影響 (1)污染物的化學特性 污染物分子的電性對膜的水通量有顯著影響，圖-7所示為LFC1膜對不同帶電污染物的抗污染特性。為 了便于比較，我們同時列舉了帶負電的聚酰胺復合膜在同等條件下的性能變化。 o 陽醫(yī)子陰離子兩性 中性 8 6 4 I (以初期通為00%) 捋染后的水通最() 表面

38、活性劑種類 圖-7給水表面活性劑對LFC1膜及傳統(tǒng)復合膜的污染影響 在陰離子表面活性劑存在的情況下，膜表面帶負電的復合膜其水通量可維特不變，但當這些膜與陽離子 表面活性劑、兩性表面活性劑(例如，有些物質(zhì)隨pH不同而呈不同的帶電特性)或者中性表面活性劑 相接觸時，其水通量則會大大降低，但對于 LFC1膜來說，無論何種表面活性劑存在，它均可以保證高 水通量。 (2)水通量的穩(wěn)定性 在現(xiàn)場處理城市二級排水時，LFC1膜可以維持水通量穩(wěn)定，而傳統(tǒng)復合膜的水通量會很快衰減，如圖-8 所示，LFC1膜元件在高污染環(huán)境下也可以很長時間的保持產(chǎn)水流量穩(wěn)定。 水通量穩(wěn)定性() 1 100 20 80 60 U

39、20 00 1 2Q0 運行時間 （天） 圖-8 LFC1膜在城市二級排水處理中的應用實例 應用 LFC1膜元件主要適用于城市污水處理、冷卻循環(huán)排污水處理及高污染的地表水處理。很多原來必須使用 醋酸纖維素膜（CAB的場合均可以換用LFC1膜。用LFC1膜代替CAB!時可以降低給水壓力，增加產(chǎn) 水量和提高脫鹽率。采用LFC1膜與醋酸膜相比的另一顯著優(yōu)點就是不需要限制給水pH值4 - 6，因而 可以省去昂貴的加酸費用及專門的控制系統(tǒng)。 為了驗證這一觀察結(jié)果，把LFC1膜和傳統(tǒng)低壓反滲透膜在同一使用條件下進行了對比，兩種膜的進水 均為中空超濾膜處理后的市政排水，地點是加州第21水廠。圖-9表明了對于

40、兩種不同的膜元件，給水 壓力及溫度隨時間的變化曲線，結(jié)果表明在處理那些對傳統(tǒng)膜元件容易產(chǎn)生問題的市政排水時，LFC1膜 精品word，歡迎共閱51 幾乎不會被污染或者只有輕微污染 。LFC1膜在運行的8個月中性能穩(wěn)定，一直沒有清洗 250 標灌化后的給水圧力psi和溫度E 產(chǎn)品水逹雖11GFD 12GFD 12GFD 1SGFD 低壓般 莊力仞） h 阿廠LFC L asg 2-riij 150 100 50 0500100015002000250030003500400045005000 運行時泳小時） 圖-9 LFC膜與傳統(tǒng)低壓膜用于中空超濾膜處理后的市政排水 由于LFC系列膜元件是芳香族

41、聚酰胺復合膜，因而使用LFC系列膜元件的系統(tǒng)，不能有游離氯存在。當 然某些情況下可以使用氯胺來控制細菌的生長，如想了解何時可以使用氯胺，請隨時與海德能公司聯(lián)系。 目前已經(jīng)有超過數(shù)萬支LFC1膜元件在全世界幾百個大、中型項目中使用，最典型的是在新加坡勿洛城 市污水回用項目。在該項目中LFC1膜元件自2000年4月投入運行以來，每天可從廢水中制取 10,000 噸的飲用水，這種膜元件適用于在市政及工業(yè)中在處理地表水和廢水及其他復雜水源（指在送入任何復 合膜元件前需要復雜預處理的水源）。 4 LFC2膜元件 LFC2膜是表面帶正電的芳香聚酰胺膜，見圖 3-39，這種帶正電的膜與傳統(tǒng)帶負電的膜性能完全

42、不同， 這種膜與陽離子表面活性劑接觸后，可通過清洗來恢復水通量，而帶負電的傳統(tǒng)復合膜在與陽離子表面 活性劑接觸后其水通量無法恢復。另外，在給水TDS含量低的情況下，LFC2膜與其它帶負電的高脫鹽率 復合膜相比，LFC2膜對鈉離子（Na+及其它陽離子的脫除率更高。在雙級反滲透系統(tǒng)中，LFC2反滲透 膜元件可以在第二級對陽離子產(chǎn)生很高的脫除率。由于膜表面帶正電荷，所以我們建議在使用LFC2膜 元件時避免使用陰離子聚合物，因為這些陰離子聚合物在與LFC2膜表面接觸時會導致膜表面產(chǎn)生不可 恢復的污染。 （1）在陽離子聚合物存在時水通量穩(wěn)定性 如圖-10所示，LFC2膜與陽離子聚合物接觸后可以通過清洗的

43、方法恢復其水通量，而且由于這種污染而 導致的水通量衰減也大大低于使用帶負電的傳統(tǒng)復合膜。 水通量穩(wěn)定性() 圖-10復合膜與陽離子聚合物接觸后及清洗后水通量恢復情況 (2)脫鹽率與給水含鹽量的關系 盡管在標準試驗條件下(1500 mg/L NaCI，225psi)LFC2膜的最低脫鹽率為95%但在極低含鹽量的情 況下，其脫鹽率要高于傳統(tǒng)的帶負電荷的芳香聚酰胺復合膜。在含鹽量高于100 mg/L時，傳統(tǒng)的復合 膜其脫鹽率極高( 99.5 % )。但是當含鹽量低于10 mg/L時，傳統(tǒng)的復合膜對鈉的脫除率明顯降低， 導致總脫鹽率也隨之下降。而 LFC2膜由于表面帶正電，在給水含鹽量較低的情況下，對

44、鈉也有較高的 脫除率。在給水含鹽量低的情況下，LFC2膜的整體脫鹽率要高于傳統(tǒng)聚酰胺膜。在二級反滲透系統(tǒng)中， 如果第二級使用LFC2膜，貝U這種膜比傳統(tǒng)的聚酰胺膜有更高的脫除率，圖-11正好說明了這一點。 給水含鹽量ppmNaCI (對數(shù)坐標) 圖-11 LFC膜脫鹽率與給水含鹽量的關系 5 LFC3低污染反滲透膜 美國海德能公司一直致力于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，通過不斷改善膜的技術和產(chǎn)品性能來滿足客戶的需要。美 國海德能公司開發(fā)出的新一代 LFC3膜產(chǎn)品，除了具有LFC1膜所具有的親水性、電中性及高通量以外， 更進一步提高了 LFC1膜的脫鹽率來滿足客戶對更高脫鹽率的需要，LFC3膜產(chǎn)品是目前水處理

45、工業(yè)中第 一個把低污染技術與高產(chǎn)水量和高脫鹽率相結(jié)合的膜元件。 6 LFC3-LD低污染反滲透膜 美國海德能公司最新推出的LFC3-LD低污染反滲透膜元件，除了繼承了 LFC3膜元件的全部優(yōu)點外，更 是創(chuàng)造性的使用了專利技術，改進了給水隔網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)運行壓力和壓力損失，增強了抗污染 特性，降低了清洗頻率。圖-12是LFC3與 LFC3-LD的工作壓力損失對比，而LFC3-LD與其他公司的耐污 染膜的比較請參見圖-13。 圖-12 LFC3與LFC3-LD在相同工作條件下壓力損失的比較 圖-13 LFC3-LD與其他公司耐污染膜在相同工作條件下壓力損失比較 2.4 SWC海水淡化反滲透膜

46、 1簡介 SW（是海水復合膜（Sea Water Composite）的簡寫。美國海德能公司一直致力于高性能海水淡化膜的持 續(xù)開發(fā)，自從成功推出性能優(yōu)秀的SWC型海水淡化反滲透膜以來，SW係列產(chǎn)品的的家族成員在不斷增 加，目前已經(jīng)擁有SWC、1 SWC、SWC3 SWC4 SWC3+ SWC4和 SWC等性能各具特色的多品種系列。海 德能海水淡化膜的優(yōu)異性能得到了世界各地用戶的廣泛認可，主要的大型海水淡化工程都選用了 SW（系 列產(chǎn)品，已經(jīng)投運的SW（海水淡化裝置的制水能力已達到 200萬噸/天。表-1列舉了部分世界著名的SWC 海水淡化裝置。 表-1部分大型海水淡化項目業(yè)績 國名 市E工廠名

47、稱 產(chǎn)水能力 （m 3/d ） 運行 膜制造廠 日本 福岡 50,000 2005 美國海德能公司-日東電 工 阿拉伯聯(lián)合酋長國 Fujairah 170,000 2003 美國海德能公司-日東電 工 美國（佛羅里達州） Tampa Bay 100,000 2003 美國海德能公司-日東電 工 西班牙 Carbon eras 120,000 2001 美國海德能公司-日東電 工 塞浦路斯 Larn aca 51,000 2001 美國海德能公司-日東電 工 日本 沖繩 40,000 1997 美國海德能公司-日東電 工 SWC俐SWC主要是4英寸及2.5英寸的小型膜元件。 SWC3是目前海德能

48、8英寸海水淡化膜的基本通用型產(chǎn)品。 SWC4除具有極高脫鹽率和高脫硼的特點外，給水溫度范圍也擴大了。 SWC3和SWC4是 SWC和 SWC的改進型，將原來的膜面積增加了約 10%從370ft2提高到400ft2， 通過膜性能的進一步改進，在保持原有高脫鹽率的同時，產(chǎn)水量增加了約15% SWC5是最新推出的節(jié)能型海水淡化反滲透膜，在保持 99.8%高脫鹽率的情況下將產(chǎn)水量提高到 9000gpd，成為全世界高性能海水淡化反滲透膜顯著降低運行成本的典范。 表-2主要海水淡化膜元件的性能參數(shù) 膜元件 面積,ft2 脫鹽率,% 產(chǎn)水量,GPD 測試壓 力,psi 硼脫除 率,% SWC3 370 99

49、.7 5900 800 85 - 90 SWC3+ 400 99.8 7000 800 91 SWC4 370 99.8 5500 800 92 - 94 SWC4+ 400 98.8 6500 800 93 SWC5 400 99.8 9000 800 87 2 SWC系列海水淡化膜在不同運行條件下的性能特點 為了幫助客戶了解SW（系列膜元件在不同工作狀態(tài)下的產(chǎn)水量及脫鹽率，此部分主要列出了操作壓力、 給水流量、給水含鹽量及給水 SWC3+SWC4和SWC的影響，見圖-1至圖-12。 （1）SWC3+ 40 0 100.0 0O 9 9 O 30. 25 6 9. 9 99 20 0 5.0

50、 5.56.0 6,57.0 99.0 8.0 操件壓力 MPa 圖-1操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （回收率：10% 給水含鹽量：32000 mg/L NaCI ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 100 0 30.0 60 80 100 120 140 8 9 9 4 9. 9 6 9. 9 2 9 9 O 5 2 O- 如 o o O 溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 40.0 10.0 20000 25000 300003500040000 99 99 6 9. 9 2 9 9 O 溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 100.0 （操作壓

51、力：5.52MPa 回收率：10% 溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 40.0 PAE .M養(yǎng)1 5 1D0 100 35.0 4 9 9 2 9. 9 8 9. 9 6 9 9 35 3n 25 20 00.0 99.0 15020.025.030.0 給水iS.Ki 40.0 圖-7給水含鹽量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 精品word，歡迎共閱# 圖-4給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：5.52MPa；回收率：10% 給水含鹽量：32000 mg/L NaCl ； pH = 6.5 - 7.0 ） （2）SWC4+ 35.0 10.0 4 0 5.0 7.0 5 0 3

52、0.0 99.8 4 9. 9 6 9 9 o o o 2 2 事 E .M蓋 won 6.0 操作圧力，MPa 99.0 8.0 35.0 10.0 0 2040 60 80 100 120 140 5.0 99.2 30.0 99.8 宇 6 4 9 9 o O 5 Q 2 2 硼悵 99.0 160 給冰涼量，lAnin 圖-6給水流量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：5.52MPa；給水含鹽量：32000 mg/L NaCI ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 30.0 O 10.0 20000 25000 40000 8 6 4 2 9. 9 99 99 的 苦 O

53、 20 3000035000 給水含鹽量，mg/L 99.0 45000 （操作壓力：5.52MPa 回收率：10% 溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 35.0 100 10.0 20.0 99 4 9 9 6 9 9 2 9. 9 30. o O 5.O 2 2 PAE車札 O 5 00.0 30.0 給水溫度C 40.0 圖-9操作壓力對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 精品word，歡迎共閱57 圖-8給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：5.52MPa；回收率：10% 給水含鹽量：32000 mg/L NaCl ； pH = 6.5 - 7.0） （3）SWC5 50.0 W

54、.0 4.0 50 6.0 7.0 4 9. 9 2 a. 9 6 9 9 8 9 9 O 40 O 30. o 如 00.0 99.0 80 操作壓力，MPa （回收率：10% 給水含鹽量：32000 mg/L NaCI ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 100.0 50 20 0 2040 120140 6 9 9 8 9 9 四 2 9 9 40 30 60 80 100 給水流量，LJmin 160 圖-10給水流量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 （操作壓力：5.52MPa；給水含鹽量：32000 mg/L NaCI ;溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0） 圖-1

55、1給水含鹽量對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 精品word，歡迎共閱59 60.no nn 20.00 20000 25000 400ULI -l_i- 91 _y 4 9 9 6 9 g 2 9 9 llj IIJ 40s *M沃忙 oo n 99.0 3000035000 給水含鹽量，mg/L 45000 (操作壓力：5.52MPa 回收率：10% 溫度：25 C； pH = 6.5 - 7.0) 60. PRE誠沃K 20.0 10.0 15.0 30.035.0 8 9 9 6 9 9 衣浜M劃姿 4 9. 9 2 9. 9 4 -O on. 99.0 20.025,0 給水溫屢，C 40.0

56、精品word，歡迎共閱65 圖-12給水溫度對產(chǎn)水量和脫鹽率的影響 (操作壓力：5.52MPa；回收率：10% 給水含鹽量：32000 mg/L NaCl ； pH = 6.5 - 7.0 ) 3高脫硼海水淡化膜及提高脫硼率的設計要點 新型海水淡化膜SWC3+SWC4在提高RO系統(tǒng)進水溫度、提高脫硼率的同時保持很高的脫鹽率。對于利 用反滲透海水淡化水(SWRQ做為鍋爐補給水的發(fā)電廠，采用具有高脫鹽率性能的SWC4產(chǎn)品是最理想 的選擇。因為SWC4可以在高水溫下運行，需要相對比較低的操作壓力，同時保持相當高的脫鹽率，可 顯著地降低海水淡化的成本。SWC4的脫鹽率為99.8%,產(chǎn)水量為6500 G

57、PD( 19.7 m3/d )。 目前海德能公司的海水淡化膜元件在脫硼方面居于領先地位，表-2列出了 SW係列的脫硼特性。目前世 界衛(wèi)生組織(WHO規(guī)定飲用水的硼含量應該小于 0.5 mg/L，因為硼會傷害人體的神經(jīng)系統(tǒng)；而灌溉用 水中的硼含量也不能大于1 mg/L，否則會對農(nóng)作物造成傷害。海水中的硼含量一般在5 - 7 mg/L之間, 一般的海水淡化膜很難達到要求。 (1)脫硼率 上述提及的脫硼率是在pH=7時對硼酸的脫除率。硼酸是非常弱的酸，水解方程為： B(0H)3 + H2O = H+ + B(0H)4- 反滲透膜對硼酸脫除率低的原因是硼酸分子不僅小，而且電性弱。在高 pH值下，硼酸會

58、離解成離子態(tài)， 使分子變大且負電性增加，這是反滲透對其才有好的脫除效果。圖 -13是硼酸在不同pH值下的脫除率。 圖-13標準條件下SWC4在不同pH值下對硼的脫除率 (2)設計中須注意的事項 海水淡化裝置的設計硼脫除率一般要低于世界衛(wèi)生組織規(guī)定指標0.5mg/l。盡管SWC的硼脫除率已經(jīng)相 當高了，單級反滲透系統(tǒng)在通常情況下還是難以達到指標(特別是在溫度較高時)。因此海德能推薦了 一些設計方案來獲取超出SWC脫硼能力的產(chǎn)水水質(zhì)，這些方案有： 采用部分或全部二級反滲透工藝，調(diào)高二級進水的pH值； 在二級使用高脫硼苦咸水膜ESPAB; 用硼離子交換樹脂進行拋光處理； 提高一級進水的pH; 二級濃

59、水不再回到一級進水。 (a) 二級系統(tǒng) 在二級系統(tǒng)配置中，調(diào)高一級產(chǎn)水的 pH,二級系統(tǒng)使用苦咸水膜。如圖-14所示SW(膜的情況，增加二 級進水的pH促進硼酸的離子化，從而使苦咸水膜的硼脫除率得到實質(zhì)性的提升。由于在高pH下有結(jié)垢 的風險，二級進水的pH不可以高于10.5，在這個pH值條件下，苦咸水膜的硼脫除率為 95% 取決于對硼脫除率要求的區(qū)別，反滲透系統(tǒng)可以是全部或部分兩級系統(tǒng)。如果部分二級系統(tǒng)便可滿足脫 硼的要求，就可以采用如圖-14的部分分流處理的系統(tǒng)配置，系統(tǒng)的建設成本就會比較低。與傳統(tǒng)的全 兩級設計相比，部分分流處理配置可減少膜元件 6%-10%同樣也可以降低動力消耗。 4CK

60、D pprii TDS 0-5 pF*m 昵 圖-14采用部分分流二級配制系統(tǒng)促進脫硼 這種配置的特點是，從一級壓力容器的兩端分別收集產(chǎn)出水，進口端產(chǎn)水含鹽量低，濃水端產(chǎn)水含鹽量 高。將濃水端產(chǎn)水經(jīng)過pH調(diào)節(jié)后用于二級處理，進水端產(chǎn)水用于直接勾兌。由于調(diào)高了pH,要特別注 意鈣鎂結(jié)垢的問題。 (b) 離子交換方案 用于脫除硼的離子交換系統(tǒng)要選用硼選擇性樹脂，可以用酸或堿進行再生。離子交換樹脂的優(yōu)點在于出 水硼濃度低(0.1ppm)、能耗低、水利用率高。其缺點是樹脂更換和再生的成本較高，而且離子交換 過程不會降低含鹽量，必須在一級系統(tǒng)中達到設計要求。圖-15是一個與離子交換結(jié)合使用的集成系統(tǒng) 圖