反滲透技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)

1、反滲透技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)1. 反滲透水處理系統(tǒng)的構(gòu)成2. 反滲透預(yù)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(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 最后您將心想事成！2.1 反滲透預(yù)處理合適與否的簡單判斷準則清洗頻率預(yù)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(yù)處理1個月超過1次確實需要加強預(yù)處理2.2 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

2、預(yù)處理 ) 后處理設(shè)備和要求2.3 反滲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- CAB0.3 1.0不能5 61 35CPA0.1 *可以4 101 45SWC0.1 *可以4 101 45ESPA0.1 *可以4 101 45ESNA0.1 *可以4 101 45注：氯的耐受力計算建立在無鐵存在的基礎(chǔ)上2.4 預(yù)處理中考慮的反滲透結(jié)垢成分反滲透進水中含有的難溶鹽及相關(guān)成分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，以防止反滲透膜結(jié)垢。結(jié)垢成份在下列進水情況下需要預(yù)處理，包括添加阻垢劑、分散劑CaCO3濃水LSI值0，pH值較高，

3、溫度較高CaSO4濃度積/溶度積100%，Ca+SO4250 ppmBaSO4濃度積/溶度積100%，Ba50 ppbSrSO4濃度積/溶度積100%，Sr2 ppm可溶性鐵Fe0.3 ppm錳Mn0.05 ppm可溶性硅溫度15時，且沒有重金屬(Fe、Al等)存在時，SiO225 ppm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。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(yù)處理后必須將下列指標降低至濁度 1 NTU

4、15 分鐘 SDI 值 52.5.2 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)處理后必須將下列的指標降低至：濁度 1 NTU15 分鐘 SDI 值 52.5.3 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 2 ppm 時應(yīng)引起注意 具有電中性

5、表面的 LFC1 膜及 CAB 膜可能更適用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(yù)處理設(shè)計要點2.6.1 針對給溶鹽的反滲透預(yù)處理設(shè)計 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2.6.2 針對金屬氧化物的反滲透預(yù)處理設(shè)計 離子交換軟化 石灰軟化 錳砂過濾 添加化學(xué)分散劑2.6.3 針對溶解性硅的反滲透預(yù)處理設(shè)計 石灰軟

6、化 熱交換器 脫除鐵 硅分散劑2.6.4 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2.6.5 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2.6.6 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2.6.7 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 在市政水廠添加化學(xué)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(xué)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3.1 反滲透系統(tǒng)的故障及其診斷確定問題： 您的反滲透

7、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(yù)處理或化學(xué)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 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(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

8、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以及清洗液的顔色和 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、膜卷突出、過熱、由于細碳料或砂料造成的磨損 )3.2.2 沉淀物沉積 碳酸垢 ( Ca ） 硫酸垢 ( Ca,Ba,Sr ) 硅垢 ( SiO 2 )3.2.3 膠體沉積 金屬氧化物 ( Fe,

9、Zn,Al,Cr ) 污泥3.2.4 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(yù)處理的過濾器 )3.2.5 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 ) 的浸蝕 藻類 真菌3.3 反滲透污染癥狀3.3.1 系統(tǒng)進水與濃水間壓降增加3.3.2 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)水流量鹽透過率金屬氧化物第一段正?；蛟黾咏档?/p>

10、正?；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常或增加降低正?；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)部位泄漏隨機分布正?；蛟黾诱；蛟黾釉黾踊厥章蔬^高所有各段降低正?；蚪档驮黾?.5 如何減少故障和降低反滲透清洗頻率3.5.1 在取得水質(zhì)全分析的基礎(chǔ)上設(shè)計反滲透系統(tǒng)3.5.2 在進行設(shè)計前確定 RO 進水的 SDI 值3.5.3 如果進水水質(zhì)變化，需要作出相應(yīng)的設(shè)計調(diào)整3.5.4 必須保證足夠的預(yù)處理3.5.5 選擇正確的膜元件， CAB 或 L

11、FC1 膜對于處理比較復(fù)雜的地表水或污水可能更為適用3.5.6 選擇比較保守的水通量3.5.7 選擇合理的水回收率3.5.8 設(shè)計足夠的橫向流速及濃水流速3.5.9 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、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

12、( 即：需要購買新膜更換 )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)進行比較的過程。 標準化的流量：如果系統(tǒng)進行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能達到的流量。 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)在理論上所能達到的脫鹽率 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 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 1017% 通常反滲透膜元件產(chǎn)水流量

13、每年減少 410% 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)下降 15% 或壓降增加 15% 時，建議進行再清洗3.6.4 標準化實例 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)水流量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(進水減濃水壓力)日期ppmppm%gpmgpm%psipsipsipsidpsid1-Jan205401098.13001007521015010200602-Jan19530998.3250837519513510185603-Jan23550998.43001007525019050

14、200604-Jan18570998.4280937520014010190605-Jan18570998.430010075240180102306015-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

15、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 ) 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(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

16、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4.4 選擇和使用化學(xué)清洗劑時的注意事項 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 膜通常 pH 范圍為 410 對 CPA 、 ESPA 、膜最大 pH 范圍為 212 在推薦溫度清洗，一般在 3040 下清洗最好 需要考慮排放對環(huán)境的影響 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(fù)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

17、%檸檬酸溶液+氨水，溫度40，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、微生物pH值10.0，2%三聚磷酸鈉溶液，溫度40，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404.6 醋酸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pH值4.0，2%檸檬酸溶液，0.1%非離子清洗劑，溫度35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大分子天然有機物pH值7.5，0.5%過硼酸鈉溶

18、液，0.1%非離子清洗劑，溫度35生物滋長pH值7.5，2%三聚磷酸鈉溶液，0.25%Na-DBS溶液，溫度354.7 二氧化硅垢的化學(xué)清洗 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(yīng)詢問膜廠商 較高的沖洗流速有利于沖刷掉污垢 反復(fù)地循環(huán)、浸泡有助于除垢 對于 CPA 膜，高 pH 值 1012 的堿性溶液和 40 溫度有助于硅垢的去除4.8 復(fù)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(fù)雜混合物。4.8.1 解決辦法一 低 pH 清洗 高 pH 清洗 生物殺菌劑消毒4.8.2 解決辦法二 利用能破壞粘泥的殺菌劑

19、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 2030 分鐘4.9 細菌的控制和殺除4.9.1 濃水中細菌濃度控制規(guī)則： 如果每毫升 log cfu ，認為細菌數(shù)量已得到控制 如果每毫升 4 6log cfu ，應(yīng)引起注意 如果每毫升達到 6log cfu 或細菌數(shù)量上升，應(yīng)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.% ( 9 log ) 殺菌劑：殺滅細菌 生物抑制：阻止細菌生長 粘泥破壞劑：破壞生物粘膜的數(shù)量注意： 4log = 10,000 = 10 4 , 6log =

20、1,000,000 = 10 64.10 反滲透化學(xué)殺菌劑應(yīng)有的特性 殺除細菌 去除生物粘膜 最少接觸時間 對膜危害最小 無毒性及無環(huán)境危害性 可以安全地操作 合理的價格4.11 殺菌劑的殺菌速度 ( 條件為 20 時去除 99.9999% 的孢菌 )殺菌劑接觸時間2%甲醛溶液12小時100ppm的次氯酸鈉溶液7小時0.2%的過氧化氫溶液25小時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(fù)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 對

21、于新膜，必須在操作 24 小時后才可使用，否則會導(dǎo)致不可恢復(fù)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 ( 最高 ) 如果存在鐵或過渡金屬，會引起 CPA 膜氧化

22、反復(fù)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較有效 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 0.11.0ppm 劑量連續(xù)加入 劑量：二周一次，每次使用 5ppm 消毒 1 小時 與腐蝕產(chǎn)物 ( 鐵 ) 反應(yīng)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4.13.2 甲醛 劑量： 0.11.0% 可用做長期貯存時的殺

23、菌劑4.13.3 異噻唑啉 劑量： 1525ppm 可用于長期貯存時的殺菌劑4.14 反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗的一般方法4.14.1 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4.14.2 清理清洗裝置 如水箱、管路、新使用的保安過濾器等4.14.3 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 40 膜元件配制 2.2 加侖溶液 對于正常污染情況，每根 8 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4.14.4 在第一段引入清洗溶液 反滲透進水入口處最大壓力為 60p

24、si ( 減少已松脫的污染物被沖回膜表面的可能 ) 單只膜元件最大壓降 1015psi ，以防止膜卷突出將置換出的水排入下水通道 將最初 20% 已污染的 / 變色的化學(xué)清洗溶液排入下水通 將于凈的化學(xué)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，則需要重新調(diào)整 pH 到指定范圍4.14.5 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

25、鐘 每根 8 的壓力容器流量為 6 gpm ( 22.7 升 / 分鐘 ) 每根 8 的壓力容器流量為 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)流量 ) 浸泡有利于污染物的去除 應(yīng)當在必須的情況下才進行浸泡，原則上應(yīng)盡量減少化學(xué)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(fù)沖洗 保證化學(xué)清洗液全部被洗出4.14.11 使用第一種殺菌溶液 ( 選擇使用 ) 按照標準配制殺