反滲透技術(shù)理論

1、反滲透技術(shù)理論反滲透技術(shù)根底培訓1. 反滲透水處理系統(tǒng)的構(gòu)成2. 反滲透預處理它是讓您高枕無憂的關(guān)鍵成動運行的必要條件具體的預處理設計需要根據(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2.1反滲透預處理適宜與否的簡單判斷準那么清洗頻率預處理是否合理或適度3個月或更長適度13個月可能需要加強預處理1個月超過1次確實需要加強預處理2.2反滲透預處理設計考慮因素* 膜元件種類醋酸纖維素膜或芳香聚酰胺復合膜* 進水水質(zhì)水源及其變化 進水流量小型或大型裝置4反滲透的回收率高回收率意味著需要更好的預處理 后處理設備和要求2.3反滲

2、透元件的進水條件反滲透膜元件類型進水中氯的濃度 -ppm是否能耐受細菌的降解進水pH進水溫度-CCAB0.3 1.0不能56135CPAV 0 1 *可以410145SWC< 0.1 *可以410145ESPAV 0.1 *可以410145ESNAV 0 1 *可以410145注：氯的耐受力計算建立在無鐵存在的根底上2.4 預處理中考慮的反滲透結(jié)垢成分反滲誘講水中含有的難溶鹽及相關(guān)成分到達下表中所列的濃度時，均應在預處理中采取相應措施, 以防止反滲透膜結(jié)垢。結(jié)垢成份在以下進水情況下需要預處理，包括添加阻垢劑、分散劑CaCO 3濃水LSI值0, pH值較高，溫度較高CaSO 4濃度積 /

3、溶度積100% , Ca+SO 4 > 250 ppmBaSO 4濃度積/溶度積> 100% , Ba > 50 ppbSrSO 4濃度積/溶度積> 100% , Sr > 2 ppm可溶性鐵Fe > 0.3 ppm錳Mn > 0.05 ppm可溶性硅溫度V 15 'C時，且沒有重金屬Fe、Al等存在時，Si0 2> 25 ppm注意：上表中指標的設計根底為75% 的系統(tǒng)水回收率，在某些情況下，最小值范圍會有變化。2.5反滲透污染物2.5.1 懸浮固體« 普遍存在于地表水和廢水中« 尺寸1微米膠體可能會小于1微米* 在

4、未攪拌溶液中能懸浮狀態(tài)沉積下來膠體會保持懸浮狀態(tài)預處理后必須將以下指標降低至濁度V 1 NTU15分鐘SDI值V 5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V 1微米* 在未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、腐殖物預處理后必須將以下的指標降低至：濁度V 1 NTU15分鐘SDI 值V 5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« 被吸收附著在膜外表* 天然腐殖有機物來源于植物腐爛物且

5、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2 ppm 時應引起注意* 具有電中性外表的一LFC1膜及CAB膜可能更適用一2.5.4 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* 警戒含量為每毫升10000 cfu 菌落生成單位«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2.6針對特定污染物的反滲透預處理設計要點2.6.1 針對給溶鹽的反滲透預處理設計«離子交換軟化«弱酸陽離子軟化* 石灰軟化&#

6、171;添加化學阻垢劑262 針對金屬氧化物的反滲透預處理設計«離子交換軟化«石灰軟化* 錳砂過濾* 添加化學分散劑263針對溶解性硅的反滲透預處理設計«石灰軟化* 熱交換器* 脫除鐵* 硅分散劑針對微粒和膠體的反滲透預處理設計* 澄清* 砂濾或添加混凝劑或絮凝劑后進行多介質(zhì)過濾* 微濾或超濾針對天然有機物的反滲透預處理設計* 澄清«石灰軟化* 活性碳過濾* 微濾或超濾2.6.6針對有微生物滋長的反滲透預處理設計 化學殺菌劑« 石灰軟化紫外殺菌« 微濾或超濾« 保持水流動« 盡量減少死角267由于預處理系統(tǒng)設計或操

7、作不當而人為造成的常見污染« 在市政水廠添加化學藥劑« 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藥劑 氧化劑3.反滲透系統(tǒng)的故障診斷和運行數(shù)據(jù)的標準化* 您的反滲透系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)不正常？* 您的反滲透系統(tǒng)是不是正常停機中停用時間過長？« 您的反滲透預處理或化學加藥系統(tǒng)是否正常？* 確定您是否在適當?shù)倪M水溫度、TDS或這pH條件下使用？« 確定您的水流量和水回收率是否適當？* 確定壓降進水一濃水是否正常？« 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

8、產(chǎn)水水質(zhì)。檢查每只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？« 檢測反滲透膜元件是否被污染或被損壞。« 采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)與反滲透設計的計算值相比擬。« 以標準化后產(chǎn)水水質(zhì)、流量及壓降的變化為根底，確定可能的污染物。* 對預測的污染物及垢質(zhì)進行清洗。« 分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的顔色和pH值變化。« 將反滲透膜元件送岀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分析以確定污染物。3.2常見反滲透污染現(xiàn)象3 2.1 膜降解水

9、解由過低或過高pH值造成氧化Cl 2 ,H 2 O 2 ,KMnO 4 機械損壞產(chǎn)水背壓、膜卷突岀、過熱、由于細碳料或砂料造成的磨損322 沉淀物沉積« 碳酸垢Ca 硫酸垢Ca,Ba,Sr 硅垢SiO 2 膠體沉積«金屬氧化物Fe,Zn,AI,Cr 污泥有機物沉積«天然有機物腐殖物和灰黃素« 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處理的過濾器3.2.5 生物污染« 復合膜CPA,ESPA,ESNA 外表形成生物粘泥 細菌對醋酸膜CAB 的浸蝕3.3反滲透污染病癥3.3.1 系統(tǒng)進水與濃水間壓降增加3.

10、3.2 反滲透進水壓力發(fā)生變化3.3.3 標準化后的產(chǎn)水流量變化3.3.4 標準后的鹽透過率發(fā)生變化3.4反滲透故障診斷一覽表可能的原因可能的發(fā)生地點進水與濃水間壓降產(chǎn)水流量鹽誘過率金屬氧化物第一段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾幽z體污染第一段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾咏Y(jié)垢最后一段增加降低增加生物污染任何一段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾佑袡C污染所有各段正常降低降低或增加氧化物如Cl2第一段最嚴重正?；蚪档驮黾釉黾幽p碳粒、污泥粒第一段最嚴重降低增加增加O型圈或粘結(jié)部位泄漏回收率過高隨機分布所有各段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾釉黾诱；蚪档驮黾?.5如何減少故障和降低反滲透清洗頻率在取得水質(zhì)全分析的根底上設計反滲

11、透系統(tǒng)在進行設計前確定RO進水的SDI值如果進水水質(zhì)變化，需要作岀相應的設計調(diào)整3.5.4 必須保證足夠的預處理選擇正確的膜元件，CAB或LFC1膜對于處理比擬復雜的地表水或污水可能更為適用3.5.6 選擇比擬保守的水通量選擇合理的水回收率3.5.8 設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3.6反滲透系統(tǒng)的標準化« 使用計算機和和程序來分析產(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)測反滲透系統(tǒng)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3.6.1 標準化由于以下原因?qū)е路礉B透系統(tǒng)性能變化：* 根本設計參數(shù)如溫度、使用年限、進水TDS、回收率

12、、水通量等發(fā)生變化一一即:系統(tǒng)發(fā)生變化是正常的 * 膜元件發(fā)生污染或結(jié)垢一一即:需要清洗！* 膜元件降解一一即:需要購置新膜更換 3.6.2 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)水流量和標準化后的脫鹽率和原來選定的基準參考時間的操作參數(shù)進行比擬的過程。標準化的流量：如果系統(tǒng)進行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能到達的流量。« 標準化后的脫鹽率：如果系統(tǒng)運行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能到達的脫鹽率* 參考點：A. 初投運時穩(wěn)定運行或經(jīng)過 24小時優(yōu)先選用B. 反滲透膜元件制造廠商的標準參數(shù)3.6.3 標準化后的一般特征« 通常 CPA膜元件鹽透過率

13、每年增加1017%« 通常反滲透膜元件產(chǎn)水流量每年減少410%清洗364標準化實例一一系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進水溫度進水TDS產(chǎn)水TDS脫鹽率產(chǎn)水濃水流量回收率進水壓力濃水壓力產(chǎn)水壓力 P進水減產(chǎn)水壓力 P進水減濃水壓流量力日期°CPPmPPm%gpmgpm%psipsipsipsidpsid1-Jan20_54010_98.13001007521015010200602-Jan19530998.3250837519513510185603-Jan23550998.43001007525019050200604-Jan18570998.4280937520014010190605-J

14、an18570998.430010075240180102306015-Jan186001497.7300100752801901027090初投運時20.65501597.3300100752161581020658注：1gpm = 3.785 L/min4.反滲透膜的清洗、消毒及保存 目的：保證反滲透系統(tǒng)的正常運行*目的：延長反滲透膜元件使用壽命 什么時候需要清洗及消毒* 如何清洗消毒及用何種藥品進行清洗消毒4.1什么時候需要清洗反滲透系統(tǒng)* 當標準化后的產(chǎn)水流量比上次清洗后減少1015%* 當標準化后的產(chǎn)水水質(zhì)比上次清洗后降低1015%* 當標準化后的壓降比上次清洗后增加1015%在長期

15、停用前* 作為日常的維護4.2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 4 硅垢« 膠體沉積物無機* 膠體沉積物無機、有機混合物 « 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：通常您需要清潔的是上述幾種污染物的混合物4.3如何選擇清洗藥劑確定污染物與膜制造廠商、工程公司或反滲透專用化學藥劑供給商聯(lián)系 選擇通用型或?qū)Ｓ眯突瘜W清洗藥品 現(xiàn)場收集信息并進行清洗實驗及校正方法 向反滲透專用藥劑供給商提供膜元件以供實驗室分析之用考慮藥品本錢4.4選擇和使用化學清洗劑時的考前須知遵循制造廠商推薦的關(guān)于藥劑品種、劑

16、量、 最正確的清洗效果pH值、溫度及接觸時間的指導原那么最小限度地使用強烈化學試劑對于CPA、 ESPA膜通常 pH范圍為410 對CPA、 ESPA、膜最大 pH范圍為212 對沉淀在膜上的溶解性硅，在不損壞膜的前提下很難去除 在清洗前應詢問膜廠商在推薦溫度清洗，一般在 需要考慮排放對環(huán)境的影響3040C下清洗最好不要將酸堿混合用高pH的產(chǎn)水沖洗清洗劑如果出現(xiàn)油污染，開始時不要使用低pH值溶液清洗4.5復合膜最常用的清洗配方污染物清洗溶液碳酸鈣、磷酸鈣、金屬氧化物鐵pH值4.0 , 2%檸檬酸溶液+氨水，溫度40 C,有時也可用pH23的鹽酸水溶液清洗硫酸鈣、混合膠體、小分子天然有機物、微生

17、物pH值10.0 , 2%三聚磷酸鈉溶液，溫度 40 C,有時也可用 pH 小于10的NaOH水溶液清洗大分子天然有機物、微生物pH值10.0 , 2%三聚磷酸鈉溶液，0.25% 十二烷基苯磺酸鈉溶液溫度40 °C污染物清洗溶液碳酸鈣、磷酸鈣、金屬氧化物pH值4.0，2%檸檬酸溶液，0.1% 非離子清洗劑，溫度 35 C硫酸鈣、混合膠體、小分子天然有機物pH值7 5 2% 三聚磷酸鈉溶液0 8%Na-EDTA 溶液 0 1% 的非離子清洗劑，溫度35 C大分子天然有機物pH值7.5，0.5%過硼酸鈉溶液，0.1%非離子清洗劑，溫度 35 C生物滋長pH值7.5，2%三聚磷酸鈉溶液，0

18、.25%Na-DBS 溶液，溫度35 C4.6 醋酸膜最常用的清洗配方4 7 二氧化硅垢的化學清洗« 較高的沖洗流速有利于沖刷掉污垢* 反復地循環(huán)、浸泡有助于除垢4 對于CPA膜，高pH值1012的堿性溶液和 40 °C溫度有助于硅垢的去除4.8復合膜生物污染的清洗珊瑚礁綜合癥：無機垢、金屬氧化物、膠體物質(zhì)、有機物質(zhì)、活的及死的細菌、生物粘泥、真菌等復雜 混合物。4.8.1 解決方法一« 低pH清洗* 高pH清洗* 生物殺菌劑消毒4.8.2 解決方法二* 利用能破壞粘泥的殺菌劑消毒« 高pH值清洗«每周停運殺菌一次，每次使用生物殺菌劑消毒203

19、0 分鐘4.9細菌的控制和殺除濃水中細菌濃度控制規(guī)那么：* 如果每毫升v log cfu，認為細菌數(shù)量已得到控制«如果每毫升 46log cfu ，應引起注意«如果每毫升到達 6log cfu 或細菌數(shù)量上升，應著手處理問題«消毒：指細菌 99.9% ( 3 log )«殺菌：指細菌減少 99.9999% ( 6 log )* 滅菌：指細菌減少 99 9999999% ( 9 log )* 殺菌劑：殺滅細菌* 生物抑制：阻止細菌生長4粘泥破壞劑：破壞生物粘膜的數(shù)量注意：4log = 10,000 = 10 4,6log = 1,000,000 = 10

20、64.10 反滲誘化學殺菌劑應有的特性* 殺除細菌«去除生物粘膜* 最少接觸時間4對膜危害最小* 無毒性及無環(huán)境危害性* 可以平安地操作合理的價格4.11殺菌劑的殺菌速度條件為20 °C時去除99.9999% 的抱菌殺菌劑接觸時2%甲醛溶液12小100ppm 的次氯酸鈉溶液7小時0.2%的過氧化氫溶液25小5%的過氧化氫溶液23 小、時10%的過氧化氫溶液12 小、時1%過氧化氫和400ppm 的過醋酸溶液0.51小時4.12 復合膜CPA, ESPA, ESNA 元件消毒用殺菌劑4.12.1 甲醛« 劑量：0.11.0%« 在美國認為該藥劑有一定毒性*

21、 對于新膜，必須在操作24小時后才可使用，否那么會導致不可恢復的水通量損失« 可用做長期貯存時的殺菌液4.12.2 異噻唑啉« 劑量：1525ppm« Rohm & Haas 羅門哈斯 的 “ Kathon "或 Betz 公司的 “ Simicide C -68 * 可用做長期貯存時的殺菌液4.12.3 亞硫酸氫鈉« 劑量：500ppm ，使用 3060 分鐘1.0% 的溶液可用于長期貯存4.12.4 過氧化氫/過乙酸* 劑量：0.2% 兩種化合物之和* pH :34 高pH值會引起膜氧化 * 溫度：25 C 最高* 如果存在鐵或過渡

22、金屬，會引起 CPA膜氧化« 反復循環(huán) 2030 分鐘/浸泡2小時/隨后沖洗* 對于破壞生物粘膜可能需要4個小時的接觸時間* 是有效、迅速的氧化型殺菌劑* 對于破壞生物粘膜比擬有效* 本殺菌液不適用于長期貯存4.13 醋酸膜CAB 膜消毒用殺菌劑 4.13.1 游離氯 劑量：在 pH 值 56 時，采用 0.1I.Oppm劑量連續(xù)參加*劑量：二周一次，每次使用5ppm 消毒1小時*與腐蝕產(chǎn)物鐵反響會造成膜損傷*如果存在鐵，建議可以使用最高濃度為10ppm的氯胺溶液代替*0.11.0ppm的溶液可以用做長期貯存時的殺菌劑甲醛*劑量： 0.11.0%可用做長期貯存時的殺菌劑異噻唑啉*劑量

23、：1525ppm*可用于長期貯存時的殺菌劑4.14反滲透系統(tǒng)化學清洗的一般方法沖洗反滲透膜組件*排除運行過程中剩余濃水和給水通道中的污染物清理清洗裝置*如水箱、管路、新使用的保安過濾器等配制清洗溶液使用反滲透產(chǎn)品水至少是軟化水*混合均勻調(diào)節(jié)至所需 pH值調(diào)節(jié)至所需溫度對于正常污染情況，每根4 ''X 40膜元件配制2.2加侖溶液*對于正常污染情況，每根8 'X 40 膜元件配制8.7加侖溶液對于嚴重污染的情況-可將溶液體積加倍在第一段引入清洗溶液*反滲透進水入口處最大壓力為60psi 減少已松脫的污染物被沖回膜外表的可能)*單只膜元件最大壓降1015psi，以防止膜卷突

24、出將置換出的水排入下水誦道*將最初20% 已污染的/變色的化學清洗溶液排入下水通*將干凈的化學清洗溶液再循環(huán)至清洗箱將滲出的少量產(chǎn)品水再循環(huán)至清洗箱如果pH值變化超出 0 5 單位，那么需要重新調(diào)整pH到指定范圍低流量循環(huán)循環(huán)515 分鐘« 每根4 "的壓力容器流量為3 gpm 11.4升/分鐘« 每根8 "的壓力容器流量為12 gpm 45.5升分鐘« 盡量減少沖洗下來的污染物對進水通道的阻塞4.14.6 中等流量循環(huán)« 循環(huán)515 分鐘* 每根8 "的壓力容器流量為6 gpm 22.7 升/分鐘« 每根8 的壓

25、力容器流量為24 gpm 90.9 升/分鐘4.14.7 第一次大流量循環(huán)循環(huán)3060 分鐘* 每根4 "的壓力容器流量為810 gpm 30.337.9升/分鐘« 每根8 的壓力容器流量為3540gpm 132.5151.4升/分鐘4.14.8 浸泡選擇使用« 對于CPA、 ESPA和CAB膜的輕度污染可浸泡12 小時« 對于嚴重污染的CPA膜，需浸泡過夜為保持溫度可能需要維持正常流量10% 的循環(huán)流卓 量* 浸泡有利于污染物的去除* 應當在必須的情況下才進行浸泡，原那么上應盡量減少化學試劑與膜的接觸時間4.14.9 第二次高流量循環(huán)選擇使用* 循環(huán)1560 分鐘* 按需要浸泡及循環(huán)4.14.10 沖洗* 使用與清洗溶液pH值及溫度相同且與系統(tǒng)容積相同量的反滲透產(chǎn)品水沖洗，并將出水排入下水通道* 然后使用未調(diào)節(jié)過的反滲透產(chǎn)品水反復沖洗* 保證化學清洗液全部被洗岀4.14.11 使用第一種殺菌溶液選擇使用* 按照標準配制殺菌液