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光伏动力工程

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日志

 
 

反渗透设备-延长反渗透膜使用寿命的方法  

2014-09-17 02:05:22|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1 防止膜性能的损坏
  新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下,贮存1年左右,也不会影响其寿命和性能。当塑料袋开口后,应尽快使用,以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。
  反渗透设备试机完后,我们采用过两种方法保护膜。设备试机运行两天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保养;或运行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液进行保养(应排尽设备管路中的空气,保证设备不漏,关闭所有的进出口阀)。两种方法均可得到满意的效果。第一种方法成本高些,在闲置时间长时使用,第二种方法在闲置时间较短时使用。

2 反渗透设备的操作不当引起膜性能的损坏
2.1 反渗透设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏膜
  常有两种情况发生:A、设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。应在2~4bar的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。B、在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微滤器及其后的管路漏水)当预处理供水不很足时,如微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。总之,应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。
2.2 反渗透设备关机时的方法不正确
  A、关机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。B、用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。
  反渗透设备在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。
2.3 反渗透设备消毒和保养不力导致微生物的污染
  这是复合聚酰胺膜使用中普遍存在的问题,因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。目前许多厂家生产的纯水微生物超标,就是消毒、保养不力造成的。
  主要表现为:出厂时,RO设备没有采用消毒液保养;设备安装好后没有对整个管路和预处理设备消毒;间断运行不采取消毒和保养措施;没有定期对预处理设备和反渗透设备消毒;保养液失效或浓度不够。
2.4 反渗透设备余氯监测不力
  如投加NaHSO3的泵失灵或药液失效,或活性炭饱和时因余氯损坏膜。

3 清洗不及时与清洗方法不正确导致的膜性能的损坏
  设备在使用过程中,除了性能的正常衰减外,由于污染而引起设备性能的衰减更为严重。通常的污染主要有化学垢,有机物及胶体污染,微生物污染等。不同的污染表现出的症状是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的症状也是有一定的差异,如表1所示。
  在工程中我们发现,污染时间的长短不一样,其症状也不一样。如:膜发生碳酸钙垢污染,污染时间为一个星期时,主要表现为脱盐率的迅速下降,压差缓慢增大,而产水量变化不明显,用柠檬酸清洗能完全恢复性能。污染时间为一年(某纯水机),盐通量由最初的2mg/L上升为37mg/L(原水为140mg/L~160mg/L),产水量由230L/h下降为50L/h,用柠檬酸清洗后,盐通量降为7mg/L,产水量上升至210L/h。
  再者污染往往不是单一的,其表现的症状也有一定的差别,使得污染的鉴别更困难。
  鉴别污染类型要综合原水水质,设计参数,污染指数,运行记录,设备性能变化及微生物指标等加以判断:
  (1)胶体污染:发生胶体污染时,通常伴随着以下两个特性:A、前处理中微滤器堵塞得很快,尤其是压差增大很快,B、SDI值通常在2.5以上。
  (2)微生物污染:发生微生物污染时,RO设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高,平时一定没有按要求进行保养和消毒。
  (3)钙垢:可依据原水水质及设计参数进行判断。对碳酸盐型水而言,如果回收率为75%时,设计时投加了阻垢剂,浓缩液的LSI应小于1;不投加阻垢剂时浓缩液的LSI应小于零,一般不会产生钙垢。
  (4)可用1/4英寸的PVC塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。
  (5)根据设备性能的变化判断污染的类型。
  (6)可用酸洗(如柠檬酸、稀HNO3),根据清洗的效果和清洗液判断钙垢,通过清洗液成分分析进一步证实。
  (7)对清洗液进行化学分析:取原水、清洗原液、清洗液,三个样分析。
  在确定了污染的类型后,可按表1中的方法清洗,然后消毒使用。在不能确定污染的类型时,通常采用清洗(3)+消毒+0.1%HCl(pH为3)的步骤清洗。作者采用清洗液(1)+清洗液(3)+消毒的步骤效果亦很好。 


反渗透的透水率、脱盐率、回收水率如何计算?

透水率=单位时间内渗透的水量,L/H÷单位膜面积,M2

脱盐率=(反渗透处理进水中的含盐量,MG/L-反渗透处理出水中的含盐量,MG/L)  ÷反渗透处理进水中的含盐量,MG/L

回收水率=渗透出水水量,L÷进水量,L

低压锅炉小于2.45MPA(小于25KGF/CM2)
中压锅炉3.82-5.78(39-59)
高压锅炉5.88-12.65(60-129)

锅炉排污率=(锅炉给水中的含盐量,含钠量或含硅量,MG/L-锅炉蒸汽中的含盐量)÷(排污水中的含盐量,MG/L-锅炉给水中的含盐量)
对于软化水,
锅炉排污率=锅炉给水中的含盐量,含钠量或硅量÷(排污水中的含盐量-锅炉给水中的含盐量)
确定循环水垢样组成的简便定性方法:
常见水垢主要成分   水垢经酸溶解的的现象
碳酸盐垢       加酸之后有大量气泡产生
硅酸盐垢       在热盐酸和硝酸中缓慢溶解,产生白色不溶物.
氧化铁垢       加硝酸溶解,产生黄色溶液
铜垢         加硝酸溶解,产生蓝色和黄绿色溶液
磷酸盐垢       加钼酸铵试液再加硝酸,产生黄色沉淀,然后再加氨水会使沉淀物溶解,说明是磷酸盐垢

判断水样分析结垢和腐蚀的标准:

1: 2PHS-PH<3.7     严重结垢
2: 3.7<2PHS-PH<6   结垢
3: 2PHS-PH=6      稳定
4: 6<2PHS-PH<7.5    腐蚀
5: 2PHS-PH>7.5     严重腐蚀

PHS=(9.3+A+B)-(C+D)
式中: A,B,C,D请参考<工业水处理技术问答及常用数据>

反渗透技术是目前应用较为广泛的一类水处理技术。在对反渗透分离原理讨论的基础上,对反渗透技术的现状和研究进行了总结,并以锅炉供水系统为例进行系统的讨论。并提出反渗透系统安全运行影响因素以及反渗透技术新的发展方向。

  反渗透技术在美国、日本的研究应用较早,我国的研究始于1966年,近年来已得到广泛应用。反渗透技术最初只用于海水淡化,后来逐步扩大到苦咸水淡化、食品加工、医药卫生、饮料净化、超纯水制备等方面,产生了很高的经济效益。
1 反渗透分离原理
用一张半透膜将稀溶液(如纯水)与浓溶液(如盐水)隔开,稀溶液会向浓溶液渗透并保持相应的渗透压,此现象称为渗透。如果在浓溶液处施加大于渗透压的压力,则浓溶液会向稀溶液一侧渗透,此现象称为反渗透。一般反渗透膜微孔尺寸在1OA左右,操作压力为1.0-10.0MPa,切割分子量小于500,能截留盐或小分子量有机物,可使水中离子的含量降低96%-99%。反渗透的去除性能一般有
如下规律:
(1)高价离子去除率大于低价离子A13+>Fe3+>Mg2+>Ca2+>Li+
(2)去除有机物的特性受分子构造与膜亲和性影响
分子量:高分子量>低分子量
亲和性:醛类>酸类>胺类
侧链结构:第三级>异位>第二级>第一级
(3)对分子量>300的电解质、非电解质都可有效的除去,其中分子量在100-300之间的去除率为90%以上。
2 膜污染
近年来,反渗透以其操作简单、可靠性高、不产生二次污染等特点而得到了广泛的应用。然而反渗透经长期运行,在膜上浓水侧会积累胶体、金属氧化物、细菌、有机物、水垢等物质,造成膜污染,引起系统脱盐率下降,出水量降低,压差增大等问题。因此,当反渗透性能下降到一定程度时,就应对膜进行及时有效地清洗,避免造成严重膜污染而难以恢复系统是否需要清洗可根据产水量、脱盐率、压差变化来判断。
3 反渗透技术应用实践
20世纪末,反渗透水处理的市场份额以每年18%的速度增长,它与许多高科技产品一样,技术含量高,科技附加值高,易操作,使用方法易掌握。反渗透用途几乎涵盖了所有工业部门,广泛应用于电力、化工、石油、饮料、制药、电子、冶金等行业。包括水的脱盐,由苦咸水和海水制取饮用水,辅助处理过程的净化,高纯漂洗水的生产,化学制造业所接触的水,食品和饮料的生产,工业污水的净化等。不同行业所处理的水质情况不同。在反渗透的使用中,必须重视反渗透装置的长期安全经济运行,其经济可行性很大程度上取决于其能达到的最高透过速率和膜寿命。在反渗透运行过程中,当系统设计合理的情况下,并排除设备机械损坏(如O形环的损坏)等因素,由于水质千差万别,若运行控制不当,必然会导致膜的污染,严重的会导致整个反渗透装置的报废,会造成巨大的经济损失。应对不同水质的实际情况设计出合理的反渗透系统,掌握正确的反渗透操作方法和运行技术,以保证反渗透设备的安全经济运行。下面以一套用于锅炉补给水的反渗透系统的应用情况讨论。
1、系统概述
本系统的产水用于锅炉补给水。采用软水系统的出水(软水)作为反渗透水处理系统的水源。系统工艺流程如图1所示。

2 系统设计及应用实践
自然界的天然水的水质千差万别,不同的水源水质及对水处理后的不同用途,需采用不同的水处理工艺,水处理系统。合理的水处理系统是保证设备安全经济运行的前提和基础,根据以上原则首先对水源(软水)水质进行了分析。根据所分析水质特点的结果,采取了上述的水处理工艺。
2.1 加酸系统
虽然在本系统选用的进口阻垢剂阻垢效果非常好,但原水经过石灰软化后,PH值将达到9-10,反渗透装置浓水侧仍存在结垢倾向,所以本系统配置一套加酸系统调节反渗透进水PH值至7.2左右,以降低浓水的LSI值,保证反渗透装置的长期可靠运行。
2.2 热交换器
热交换器的作用是使原水维持在一定的温度范围之内,以利于保证反渗透系统出力的稳定。反渗透系统的出力受进水水温的变化影响较大,在进水压力稳定的条件下,水温每变化1e,其产水量大致增减2.7%。为了避免因水温较低而造成反渗透系统产水水量的下降的情况出现,就必须加热进水使其维持在20e-25e左右。在冬季水温低时,热交换器的出水水温由热交换器上的温度控制调节单元完成,水温控制在25e左右。
2.3 氧化剂(NaClO次氯酸钠)加药装置
对于反渗透系统而言,需要配置严格的预处理工艺。加氧化剂的作用是提供足够量的氧化性的NaClO,用于原水的灭菌、灭藻、氧化有机物,其目的是保证反渗透系统免遭生物的污染。为了达到以上目的,一般需加入1-3×10-6的有效氯。一般投入市场上出售的NaClO溶液,其有效氯浓度为8%-12%。
2.4 凝聚剂(PAC)加药装置
该装置的作用是为系统投加适量的凝聚剂,将原水中的悬浮物、有机物、胶体等凝聚成大颗粒的矾花,以便其在多介质过滤器中被有效地去除。由于系统进水受有机物污染,本系统投加了氧化剂,以破坏和降解有机物。水中还有其它杂质,如悬浮物和胶体等杂质,这些杂质一般带有一定量的同性电荷,它们相互排斥,难以自动聚成大颗粒。PAC(聚合氯化铝)是长链的高分子聚合物,在水中可形成带电荷的Alx(OH)3x-yy长链多功能基因,它具
有压缩胶体双电层的作用,同时对异性电荷也起到中和的作用,而且每一个基因都可以吸附水中分散的悬浮物、有机物、胶体等小颗粒杂质,使其凝固成大颗粒的矾花,然后通过介质过滤器将其除去。为了增加水中水中杂质颗粒到达凝聚剂Alx(OH)3x-yy基因表面而被吸附的机会,应适当地进行搅动混合,因此本系统PAC的加入点选择在多介质过滤器的进水母管上,且随后装设静态管道混合器。
2.5 多介质过滤器
多介质过滤器是反渗透系统的重要预处理装置,它的作用是滤除原水带来的细小颗粒!悬浮物、胶体、有机物等杂质,以及经一级加药后形成的矾花,从而保证其出水SDI(污染指数)。
2.6 活性碳过滤器
此设备的主要作用是有效去除水中残余的游离氯,本系统根据需要前面设计了加氯系统,经加氯后,水中会有残余氯,而残余氯是强氧化剂,会对反渗透膜造成损害,因此必须除去。活性炭有很好的除氯效果。
2.7 反冲洗动力装置
本设备在系统中的作用是为多介质过滤器提供充足的压缩气体,用于多介质过滤器反冲洗时的气体擦洗。在多介质过滤器运行过程中,其滤料表面会粘附大量的杂质,甚至造成滤料结成泥球。若只用水进行冲洗很难凑效;而采用压缩气体进行鼓泡擦洗,同时借助水的作用,则很容易将滤料表面粘附的杂质或泥球剥落或打散,然后由水流带出,从而提高多介质过滤器反冲洗的效果。
2.8 阻垢剂加药装置
加药装置的作用是在经过预处理后的原水进入反渗透系统之前,加入高效率的专用阻垢剂,以防止反渗透浓水侧产生结垢。反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端,水分子透过膜表面,从原水侧到达另一侧,而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长,水分子不断从原水中取走,留在原水中的含盐量逐步增大,即原水逐步得到浓缩,而最终成为浓水,从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3-、SO42-、SiO2等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数,所以不会有结垢出现,但经浓缩后,各种离子的浓度积都可能大大超过平衡常数,因此会产生严重的结垢现象。判断水结垢的标准:一是对于碳酸盐垢以朗格利尔(LSI)为基准;当LSI<0时不结垢,LSI>0时结垢;二是对于硫酸盐垢,是以饱和指数来确定的,水中阳、阴离子的浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。当饱和指数小于1时不结垢,反之就会出现结垢。
2.9 反渗透本体系统
本系统的主要作用是把经预处理的水进行膜分离脱盐。它包括下列单元设备:
2.9.1 5L保安过滤器
5L保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5L的颗粒,以防止其进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件,造成大量漏盐的情况,同时划伤高压泵的叶轮。过滤器中的滤元为可更换卡式滤棒,当过滤器进出口压差大于设定的值(通常为0.07-0.1MPa)时,应当更换。保安过滤器采用耐腐蚀的304不锈钢材质外壳。滤棒是由聚丙烯喷熔制成,其特点:
1)孔形呈锥形结构;
2)过滤能进入深处,形成深层过滤;
3)纳污量大、寿命长;
4)便于快速更换。
2.9.2 高压泵
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力,保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性,需有一定的推动力去克服渗透压等阻力,才能保证达到设计的产水量。
2.9.3 反渗透本体装置
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置,反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分,胶体,有机物及微生物。经过预处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件,水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层,经收集管道集中后,通往产水管再注入反渗透水箱。反之不能通过的就经由另一组收集管道集中后通往浓水排放管,排入浓水收集箱。系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门,监控仪表及程控操作系统,它们将保证设备能长期保质、保量的系统化运行。本装置反渗透膜组件均采用世界上最先进的复合反渗透膜,单根膜脱盐率达99.6%。经过反渗透膜专用计算软件分析,当设计反渗透装置的回收率为85%时,每套反渗透配置36根BW30-365型膜组件,分别安装在6根FRP压力容器内,成3×2×1排列。
2.10 反渗透清洗和冲洗系统
清洗的作用是根据反渗膜运行污染的情况,配制一定浓度的特定的清洗溶液,清除反渗透膜中的污染物质,以恢复膜的原有特性。无论预处理如何彻底,反渗透经过长期使用后,反渗透膜表面仍会受到结垢的污染。所以本系统设置一套反渗透清洗系统,当膜组件受到污染后,可进行化学清洗。它包括一台5L保安过滤器,一台不锈钢清洗泵,一台清洗箱及一批配套仪表、阀门、管道等附件。冲洗的作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水,防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢,以保护反渗透膜。本系统中冲洗水泵与清洗水泵公用。
2.11 加氨系统
经RO系统处理后的水,虽然已达到出水水质指标,但是锅炉补水的PH值要求为8.5-9.2,所以在产品水泵出口处还需要设置加氨系统,以调节锅炉补给水的PH值至规定的范围内。

3 反渗透维护运行中应注意的几个问题
3.1 严格控制反渗透进水污染指数
污染指数(淤泥密度指数SDI)是反渗透进水重要的控制指标,它综合反映水中悬浮物、胶体、部分生物等所有粒径大于0.45um的物质含量的一个参
数。一般要求反渗透进水SDI低于4,最大值不超过5。为此,在实际生产中,严格控制反渗透前的预处理过程,精确控制过滤器前聚合铝的加入量,按照过滤器的擦洗要求对过滤器进行擦洗等。在平时的设备运行中,保证了SDI在3以下运行。
3.2 规范系统的操作管理
正确的系统操作和维护管理是保证RO系统长期高性能稳定运行的关键,它包括系统的首次投运和日常开停机操作,膜元件污堵、结垢、堵塞、氧化降解以及水力冲击破坏等的预防。为此,在系统投运前,对员工进行严格的培训,使每位员工都能按操作规程熟练规范的进行操作。在设备运行过程中,认真监测反渗透系统的各个运行参数,并做好记录,发现问题立即进行分析解决。当设备停运行时,做好反渗透的低压冲洗等反渗透的保养工作。

4 影响反渗透系统安全运行的因素
4.1 人的因素
设计者应依据水质特点选出膜元件,设备系统的设计应当正确,设备的安全应符合设计要求,经过预处理的水质应能满足反渗透装置的要求。反渗透装置调试人员应能满足保证条件和保证值,应设定保证安全的警戒值,应建立有效的技术服务支持和预警机制。移交用户后,操作和管理人员应按规定的条件运行和监测,在运行参量偏离规定值时应按照规定的程序处置,操作和管理人员应严格遵守安全规程。以上任何一点做不到,都可能导致系统发生安全运行问题。
4.2 物(设备) 因素
反渗透装置是承受较高工作压力的设备,如果泵体、管道、阀门和装置本身的任何部件耐压不够,任何金属部件受到腐蚀损坏,任何非金属材料发生老化变质,都有可能引起断裂、跑冒渗漏,以致系统不能安全可靠运行,另外检测仪表失灵,加药系统不可靠,电气设备性能衰减或绝缘破损,控制系统发生故障等同样导致系统不能安全可靠运行。
4.3 系统环境的因素
反渗透系统的工作环境也存在影响系统安全运行的因素,原水可能引起的污染和水质的二次污染,电磁辐射可能引起对控制系统的干扰,噪声可能对人身心损坏引起疲劳、分神、精力不集中和违规(习惯性地和不熟悉设备) 操作,化学药剂可能引起的意外伤害,以及可能的触电和电弧等等。


RO技术因具有特殊的优越性而得到日益广泛的应用。为了保证反渗透膜组件良好的设计性能和长时间的安全经济运行,特别是为了保证膜的使用寿命,必须对原水进行合适的预处理,以确保反渗透组件给水质量合格;为了保证反渗透膜安全运行,高压泵一般选用不锈钢的高扬程多级离心泵,泵的进口与出口必须分别设置低水压与高水压保护;选择膜材料时应考虑透水量、脱盐率、pH值适用范围、耐氯性、机械强度、耐热温度等因素;而清洗剂的选择,是装置持续稳定运行必不可少的工艺,应根据垢的种类和膜的材料来选择清洗剂。在日常工作中,只要做好管理,严格操作,及时发现运行参数的变化并及时调整设备运行工况,就可避免系统出现严重的问题,从而保证反渗透系统长期、安全、稳定运行。

由于RO技术优良的分离性能,它的应用领域将越来越广泛。今后反渗透的主要发展方向:1、开发抗氧化性、抗酸碱性以及高透水性的新型膜材料。2、开发具有低能耗、抗污染、耐高温、高压和特种分离等性能的反渗透膜组件。3、反渗透膜组件与与超滤、微滤、纳滤、EDI等膜组件的组合应用。4、新型气体膜分离材料的研制。

反渗透系统预处理常用工艺

对于反渗透膜元件而言,绝大多数情况下的水源是不能直接进入反渗透膜元件,因为其中所含的杂质会污染膜元件,影响系统的稳定运行和膜元件的使用寿命。预处理就是根据原水中杂质的特性,采取合适的工艺对其进行处理,使其达到反渗透膜元件的进水要求的过程,因其在整个水处理工艺流程中的位置在反渗透之前,所以称为预处理。

对于反渗透系统,习惯地把进水分为地下水、自来水、地表水、海水、废水(中水)等,这些水体受各种因素的影响,不同的地理条件,不同的季节气候导致水体的特性及其所含的杂质有所不同,因此反渗透预处理工艺也会有所不同。合理地预处理应该能满足如下要求:

1. 反渗透预处理必须能够去除原水中的绝大多数杂质,达到进水要求;

2. 反渗透预处理必须考虑水质的变化,防止原水水质波动时影响整个系统的稳定运行;

3. 反渗透预处理工艺必须能够高效、稳定的运行,同时尽量简化流程,降低投资和运行成本;

1.1 絮凝和絮凝过滤

絮凝处理的对象是原水中的小颗粒悬浮物和胶体。

浊度小于70 度的原水,一般采用多介质过滤,可采用重力式过滤或压力式过滤器。滤料的要求与普通双滤料滤池不同,颗粒较大,滤料中的无烟煤要求在酸碱中稳定,石英砂要求耐酸,在碱性溶液中有微量的溶出。采用絮凝过滤时用铁盐作絮凝剂的效果优于铝盐。过滤器的设计产水量应包含后续处理工艺的耗水量和过滤器自身的耗水量即冲洗水量。

1.2 吸附

吸附法是利用多孔性固体物质,吸附水中的某些污染物质在其表面,从而达到净化水体的方法。吸附法能去除的污染物包括:有机物、胶体、余氯,还能去除色度和嗅味等。

1.2.1 活性炭吸附

活性炭是用烟煤、无烟煤、果壳或木屑等多种原料经碳化和活化处理制成的黑色多孔颗粒。活性炭的物理特性主要指孔隙结构及其分布,在活化过程中形成各种形状和大小的孔隙,因而形成了巨大的比表面积,与水的接触面极大,因而吸附能力很强。活性炭不仅能吸附水中的各种污染物,还可以吸附废气中的SO2 等污染物,因此在环保、水处理等领域有着广泛的用途。

1.3 精密过滤器(保安过滤器)

用以去除极微小的颗粒。普通砂滤能够去除很小的固体颗粒,使出水浊度达到1 左右,但出水仍然含有大量粒径在1~5μm 的颗粒,这些颗粒是砂滤无法去除的,虽然颗粒极小,可是如果直接进入反渗透主机,在RO 膜的浓缩作用下,仍然会造成膜元件的污染,要去除这些颗粒,就必须采用精密过滤。精密过滤器常设置在压力过滤器之后,有时也设置在整个预处理工艺的未端防止破碎的滤料、活性炭、树脂等进入反渗透系统,尽量做到不将上道工序产生的微粒带到下一道工序中去。滤孔孔径应与水中所含杂质的粒相匹配,避免过粗或过细。

1.4 氧化

氧化是利用强氧化剂氧化分解水中污染物的一种化学处理方法。对于反渗透系统预处理而言,氧化通常是为了去除两类物质:

① 有机物

② 铁、锰

1.5软化

软化是指采用化学方法,去除水体中硬度的处理方法。分为离子交换软化和药剂软化两种。目前反渗透预处理常用的软化方法是离子交换软化。离子交换软化是指采用离子交换剂,将水体中硬度组成部分钙镁等离子同离子交换剂有效交换基团(通常是钠离子)反应,从而使水质达到软化的效果。

反渗透纯水设备简要说明: 
反渗透纯水处理应用范围>电子、工业、医药、食品等工业中纯水、超纯水的制备;轻纺、化工用水的净化与制备;食品饮料用水、酿酒工艺用水的净化与制备;工业生产中对水溶液进行有用物质和浓缩与回收;电厂等企业高压锅炉补给水的预脱盐处理;苦咸水和海水的脱盐淡化;纯净水装置作为高纯水生产的一级除盐设备。  
反渗透设备进水水质要求: 
  ◆进水最高SDI(15分钟)<5
  ◆进水最高浊度<1.0NTU
  ◆进水最高自由氯浓度<0.1ppm
  ◆进水最高温度<45℃
  ◆进水最高含Fe值<0.05ppm
反渗透设备-延长反渗透膜使用寿命的方法 - 墨非 - 光伏动力工程
反渗透纯净水工艺流程图

原水箱
作用:克服管网供水的不稳定性,保证整个系统的供水稳定连续;同时也给各设备长期性能可靠提供了保障。
选型:PE材质或不锈钢材质水箱。
控制:水箱配置高水位浮球阀和低水位液位开关。其具备了可靠性高,价格低廉,结构简单,安装方便等优点。当水位处于高位时,浮球阀关闭,停止进水。水位处于低水位时,高水位浮球阀打开,开始向水箱注水。同时,低水位液位开关断开,增压泵停止工作。

增压泵
作用:给预处理各设备提供必需的工作压力。
选型:根据预处理各设备设计压力降(每台过滤设备最大压降0.05Mpa),以及高压泵前压力不能小于0.5Kg/cm2,确定增压泵的工作压力。
控制:泵后用调节阀调节压力及进水量。

机械过滤器
作用:原水首先经过机械过滤器,在过滤器中放置12-24目的精致石英砂,使原水中的絮凝体、铁锈等悬浮杂质在此过程中被截留。由于机械过滤器在工作中截留了大量的悬浮杂质,为保证过滤器的正常工作,必须对过滤器定期进行冲洗、反冲洗。
选型:选用FRP材质(玻璃钢材质)容器.
控制:机械过滤器的反洗操作採用手工控制器,过滤器应每天进行一次清洗,清洗时间为10-20分钟。

活性碳过滤器
作用:本工艺采用活性碳过滤器,作为反渗透装置的予处理,是非常重要的。反渗透系统要求进水指标SDI≤5,余氯<0.1mg/L。为满足其进水要求,需进一步纯化原水,使之达到反渗透的进水指标。在反渗透装置前设置碳滤器,主要有两个功能:1、吸附水中部分有机物,吸附率为60%左右;2、吸附水中余氯。吸附粒度在10-20埃左右的无机胶体、有机胶体和溶解性有机高分子杂质以及在砂滤器中是难以去除的余氯。活性碳之所以能用来吸附粒度在几十埃左右的活性物,是由于其结构存在大量平均孔径在20-50埃的微孔和粒缝隙,活性碳的这个结构特点,使它的表面吸附面积能够达到500-2000m2/g,由于一般有机物的分子直径略小于20-50埃,因此活性碳对有机物具有很强的吸附作用。此外活性碳具有很强的脱氯能力,由于余氯具有很强的氧化性,余氯和碳起反应,生成二氧化碳和-1价氯离子,因此只是损失了少量的碳,所以活性碳脱氯可以使用相当长的时间。活性碳不仅仅具有以上功能,还能够去除水中的异味、色素,提高水的澄明度,活性碳使用一段时间后,其吸附能力下降,需要进行再生或更换。所以,原水通过碳滤器后,能大大提高水质,减少对反渗透膜的污染,经过处理后的水质都能达到反渗透装置进水水质要求(余氯<0.1mg/L)。
选型: 选用玻璃钢材质容器,膨胀率40%。
控制:活性碳过滤器的控制採用手工控制器,由于活性碳过滤器在工作中吸附了大量的悬浮杂质,为保证系统正常工作,每天必须进行冲洗、反冲洗,冲洗过程由清洗时间为15-30分钟。

全自动软化水器或加药装置
作用:除去水中硬度(Ca2+ 、Mg2+)的过程称为软化。本设备装填001×7强酸型Na离子交换树脂,用钠离子置换原水中的钙、镁离子,使原水中的残余硬度低于0.03mmol/L。软化的目的是防止反渗透膜表面结垢,以延长反渗透膜的使用寿命和处理效率。
选型:软水器为玻璃钢材质容器,
控制:控制系统採用美国自动控制阀型。按已设定的时间/流量,控制阀头可自动再生树脂,完成吸盐\反洗,正冲\注水过程。软水器配备一个再生箱,应每日检查盐箱的盐量及水量,并及时补充盐(禁止使用加碘盐及其他有添加物的盐)。

精密过滤器
作用:精密过滤又称为保安过滤器。它是原水进入反渗透膜装置前的一道处理工艺。PP过滤芯具有过滤流量大,纳污量大,压力损耗小的特点,可阻截不同粒径的杂质颗粒,集表面过滤与深层过滤于一体。精密过滤器使用一定时期后也有堵塞现象,因此,一定时期后PP熔喷滤芯必须更换,更换依据:精密过滤前后的压力差在0.05-0.1Mpa时更换。
选型:选用不锈钢材质容器.

高压泵
作用:高压泵是提供给反渗透系统所需产水流量及水质的工作压力。使过滤水经过泵体后达到10公斤左右的压力,以满足膜体的进水压力,保证纯水的出水量。
选型:根据反渗透膜所需的工作压力,采用格兰富立式多级高压泵.
控制:当原水压力表指针达到2KG时,按下产水开关,高压泵启动,开始产水。高压泵前设有压力保护开关,当进水压力低于1KG时,压力保护开关关闭,高压泵停止工作。

反渗透装置
作用:反渗透装置是纯化水生产线的主要部分。本装置选用日本日东电工集团美国海德能公司生产的节能型复合膜ESPA型反渗透膜元件。ESPA系列为高脱盐率苦咸水淡化膜。可在较低操作压力下,获取高水通量,其平均脱盐率99.5%。 
由于ESPA膜具有上述的优点,从而为水泵、压力容器、管道、阀门等配套设备的选择提供了更为广泛的空间。而且使用功率更小的电机即可满足工作的需要。同时,ESPA膜的高水通量、高脱盐率的特性,这些都使设备制造成本和系统设备投资费用大为降低,并且可大量的节省能源,降低了系统的运行费用,提高水质。
选型:美国海德能ESPAI-4040/8040。反渗透装置所设计的产水温度25℃,水的利用率为70%。

水 箱
作用:储备反渗透产品水,并为下一级系统工作提供稳定的供水。
控制:水箱内设有高,低液位开关,控制高压泵和增压泵。当平衡水箱处于低水位时,增压泵自动启动,开始产水。当水箱处于高水位时,高压泵停止工作。

增压泵
作用:给后级混床提供必需的工作压力。
控制:泵后用调节阀调节压力及进水量(手工操作)。
纯化水箱(成品水箱)
作用:混床出水,进入纯化水箱,再通过纯化水箱送至各用水点。 
控制:纯化水箱内设有高,低液位开关,控制混床的给水泵。当纯化水箱处于低水位时,混床给水泵开始工作,向纯化水箱注水;高水位时,混床给水泵停止工作。

精过滤处理器
作用:选用1μm聚丙烯材料滤芯,可有效截留管道内的极微小颗粒及杀灭的细菌尸体。其寿命长,流量大,过滤精度高,保证了生产线的无菌供水。精过滤处理器使用一定时期后,由于污堵产水量下降必须更换滤芯,
更换依据:过滤前后的压力差在0.05-0.1Mpa时更换。

检测仪器仪表
1.反渗透主机设有膜前压力表和膜后压力表,对膜的工作压力进行检测,并设有系统路径运行显示,淡水流量计和浓水流量计检测浓、淡水流量。
2.反渗透主机还设有电导率仪,电阻率仪。在线检测淡水水质,既直观又方便,可随时观测产品水的水质变化。
3.预处理设有压力表,随时观察设备运行状况,并可进行分析设备运行状况。

膜的发展史
19世纪30年代硝酸纤维素微滤膜商品化。 
  1953年美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化。 
  1960年美国加利福尼亚大学发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜,反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。 
  1961年美国Hevens公司首选提出管式膜组件的制造方法。 
  1965年美国加利福尼亚大学制造出用于苦咸水淡化的管式反渗透装置。 
  1970年开发成功高效芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜,使RO膜性能进一步提高。 
  20世纪80年代后进入工业应用的膜用渗透汽化进行醇类等恒沸物脱水。 
  20世纪90年代出现低压反渗透复合,为第三代RO膜,膜性能大幅度提高,为RO技术发展开辟了广阔的前景。
反渗透膜的发展史
1748年 Nollet发现渗透现象。 
  1920年 建立了稀溶液的完整理论。 
  1953年 发现醋酸纤维素类具有良好的半透性。 
  1960年 人类首次制成醋酸纤维素反渗透膜。 
  1970年 杜邦公司发明了芳香族聚酰胺中空纤维反渗透器。
  1980年 全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件问世。 
  1990年 中压、低压、及超低压高脱盐聚酰胺复合膜进入市场,从而为反渗透技术的发展开辟了广阔前景。 
  1998年 低污染膜研发成功,进一步扩大了反渗透的应用范围。
反渗透膜工作原理 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。 反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中,用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除,以获得高质量的纯净水。
反渗透技术基础——什么是反渗透膜

渗透膜早已存在于自然界中,但直到1748年,Nollet发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的锗膀胱内,人类才发现了渗透现象。

自然的渗透过程中,溶剂通过渗透膜从低浓度向高浓度部分扩散;而反渗透是指在外界压力作用下,浓溶液中的溶剂透过膜向稀溶液中扩散,具有这种功能的半透膜称为反渗透膜,也称RO(Reverse Osmoses)膜。
从反渗透过程的传质机理及模型来说,主要有三种学说:

一、 现象学模型

二、 溶解-扩散模型

三、 优先吸附-毛细孔流模型

这些理论都不能独自完美的解释反渗透现象的原理。虽然人们还没有揭示反渗透现象本质,但是却不妨碍人们去利用反渗透现象,研制出性能优良的反渗透膜,为人类造福。

反渗透膜的一个特点就是,无法制造出完美的膜,即脱盐率100%的膜,尽管它对无机盐和分子量大于100的有机物的脱除率可以达到98%以上。目前可以制造出反渗透膜脱盐率最高可达到99.9%.
反渗透技术基础——衡量反渗透膜性能的主要指标

1、 脱盐率和透盐率

脱盐率——通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。

透盐率——进水中可溶性杂质透过膜的百分比。

脱盐率=(1–产水含盐量/进水含盐量)×100%

透盐率=100%–脱盐率

  膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定,脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度,脱盐层越致密脱盐率越高,同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定,对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低,但也超过了98%;对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%,但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

2、 产水量(水通量)

产水量(水通量)——指反渗透系统的产能,即单位时间内透过膜水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。

渗透流率——渗透流率也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快,加剧膜污染。

3、 回收率

回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。膜系统的回收率在设计时就已经确定,是基于预设的进水水质而定的。

回收率=(产水流量/进水流量)×100%

反渗透技术基础——影响反渗透膜性能的因素

1、 进水压力对反渗透膜的影响

进水压力本身并不会影响盐透过量,但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高,使得产水量加大,同时盐透过量几乎不变,增加的产水量稀释了透过膜的盐分,降低了透盐率,提高脱盐率。当进水压力超过一定值时,由于过高的回收率,加大了浓差极化,又会导致盐透过量增加,抵消了增加的产水量,使得脱盐率不再增加。

2、 进水温度对反渗透膜的影响

反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感,随着水温的增加水对通量也线性的增加,进水水温每升高1℃,产水量就2.5%-3.0%;(以25℃为标准)

3、 进水PH值对反渗透膜的影响

进水PH值对产水量几乎没有影响,面对脱盐率有较大影响。PH值在7.5-8.5之间,脱盐率达到最高。

4、 进水盐浓度对反渗透膜的影响

  渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数,进水含盐量越高,浓度差也越大,透盐率上升,从而导致脱盐率下降。

反渗透超纯水设备:
  反渗透水处理设备(膜分离)技术的应用使反渗透超纯水设备从传统的阳离子交换器、脱碳、阴离子交换器、复合离子交换器得到了一次进步。近年来开始在国外推广应用的EDI(电去离子)技术,则是超纯水制造技术的一次革命,从此进入了一个无需再生化学品,而能生产出高达18MΩ·CM的超纯水,用于半导体、集成电路等行业。国家经委也已将RO + EDI 成套技术的应用列入国家重点推广范围,对使用的企业给以政策上的优惠.
  公司研制的反渗透装置是采用专用RO技术设计,关键部件、设备采用进口名牌产品,工艺先进,质量可靠,可扩展性强,结构合理占地小,水利用率高,能耗低,全自动化运行,操作维护简单。根据用户要求设计制造反渗透系统,一般产水下限0.25m3/hr,上限不限,水回收率一般可达75%以上,脱盐率>98%。产水量随进水温度下降和反渗透膜老化或受污染有一定变化。


我公司采用的现代超纯水制造工业纯水设备典型工艺流程为: 
1: 预处理-反渗透-纯化水箱-离子交换器-紫外灯-纯水泵-用水点 
2: 预处理-一级反渗透-二级反渗透(正电荷反渗膜)-纯化水箱-纯水泵-紫外灯-用水点
3: 预处理-反渗透-中间水箱-中间水泵-EDI装置-纯化水箱-纯水泵-紫外灯-用水点
4: 预处理→紫外线杀菌装置→一级RO装置→二级RO装置→中间水箱→EDI装置→脱氧装置→氮封纯水箱→除TOC UV装置→抛光混床→超滤装置→用水点
水质符合美国ASTM标准,电子部超纯水水质标准(18MΩ*cm,15MΩ*cm,2MΩ*cm和0.5MΩ*cm四级)
反渗透设备-延长反渗透膜使用寿命的方法 - 墨非 - 光伏动力工程

设计原则: 
☆ 品质---依照客户生产所需超纯水的水质要求及生产特点,并考虑水源的水质(需客户提供水质分析报告或源水样品)。
☆ 可扩充性—系统分段设计规划,考虑就近用水和生产安全需要,可依照生产线需求随时扩充产能,客户可分阶段投资。

反渗透(膜分离)法超纯水制造技术: 
  反渗透是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般常指水)通过反渗透膜(一种半透膜)而分离出来,方向与渗透方向相反,可使用大于渗透压的反渗透法进行分离、提纯和浓缩溶液。反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子范围。
反渗透法分离过程有如下优点:
 ①不需加热、没有相变;
 ②能耗少;过程连续稳定;
 ③设备体积小、操作简单,适应性强;
 ④对环境不产生污染。
 反渗透纯水系统根据不同的源水水质采用不同的工艺。一般自来水经一级反渗透系统处理后,产水电导率<10-20μS/cm,经二级反渗透系统后产水电导率<5μS/cm甚至更低,在反渗透系统后辅以离子交换设备或EDI设备可以制备超纯水,使电阻率高达18兆欧姆.厘米。 反渗透膜老化或受污染后,产水质量会下降.


锅炉软化除盐水设备: 
  热力发电厂水汽循环系统中对作为热力系统工作介质及冷却介质的水有严格的水质要求,如高压锅炉给水不仅要求硬度低,溶氧量极微、固体含量和有机物含量也极微,没有达到给水标准的水将会使发电厂设备无法安全经济的运行,需反渗透脱盐水处理系统、复床、混床离子交换高纯水系统超纯水处理设备等来处理热电厂超高压锅炉给水。为此已制定了热力发电厂各种用水的质量指标。 
   电厂补给水常来源于地表水、地下水、沿海及缺淡水的地区还常以海水为补给水源,这些水都必须经沉淀、过滤、脱盐、脱气等高纯水设备处理,以海水为补给水源需海水淡化设备处理后才能进入电厂的水循环系统。

在膜处理系统中,用做前处理的超滤一般使用直径1mm的中空纤维,以脱除原水中的悬浮物及胶体,UF用作前处理的最大问题是膜污染及膜孔堵塞,为此常在前面设置预过滤器,以去除大粒径悬浮物,在预过滤前加絮凝剂,如PAC(聚丙稀酸)可提高过滤水质,并降低膜阻力。对电厂锅炉补给水系统要求的溶氧量一般要求为0.3 mg/L以下,为此脱气膜应该在低于5.33Kpa(40TORR)的真空度下操作.

反渗透设备-延长反渗透膜使用寿命的方法 - 墨非 - 光伏动力工程

典型工艺流程:

· 预处理 - 反渗透-电去离子(EDI) - 离子交换除盐
· 预处理-反渗透设备 
· 预处理-反渗透-离子交换除盐 

  AHRO系列中.高压锅炉补给水处理设备适用于热电厂及大中型工矿企业锅炉补给水的处理。采用世界上最先进的反渗透膜元件,压力容器等设备,配以合理而又有前处理和后处理设备,能生产出符合电力行业中,高压锅炉补给水标准的水。控制系统采用工控机程控控制,可实现自动起停,加药及冲洗,自动监测各种运行参数,以便生产管理。

设备性能:
脱盐率高,运行压力低的进口的低卷式复合反渗透膜,产水水质优良,运行成本低廉,使用寿命长。    
高效率,低噪声。    
进口在线原水及产品水的水电导仪,PH表可随时监测水质情况。    
进口在线产品水,浓水流量计,可随时监测产品水量及系统回收率。    
配置自动循环清洗系统,以备膜污染后清洗之用。    
快冲阀定时冲洗膜表面,降低膜污染速度,延长膜的使用寿命。 

运行参数:
单机出力:10M3/h-120M3/h  
脱盐率:反渗透系统98%   
操作压力:1Mpa-1.5Mpa   
回收率:75%-80%
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