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RO技术资料 RO技术简介 按孔径分类的分离膜 主要膜分离过程 反渗透发展史 人类发现渗透现象至今已有200多年的历史 通常认为1748年AbbeNollet发表的通过动物膜的试验为始点 之后 VantHoff建立了稀浓液的完整理论 J W Gibbs提供了认识渗透压及它与其他热力学性能关系的理论 1953年 C E Reid建议美国内务部 把反渗透的研究纳入国家计划 1956年 S T Yuster提出从膜表面撇出所吸附的纯水作为脱盐过程的可能性 1960年 S Loeb和S Sourirajan制得了世界上第一张高脱盐率 高通量的不对称乙酸纤维素反渗透膜 1970年 美国DuPont公司推出由芳香族聚酰胺中空纤维制成的渗透器 与此同时Dow和东洋纺公司先后开发出三乙酸纤维素中空纤维反渗透器 UOP公司成功推出卷式反渗透元件 1980年 Filmtec公司推出性能优异 实用的FT 30复合膜 80年代末高脱盐率的全芳香聚酰胺复合膜工业化 90年代中 超低压高脱盐全芳香聚酰胺复合膜开发进入市场 反渗透的基本原理 渗透 只透过溶剂而不透过溶质的膜称为理想半透膜 当把溶剂和溶液 或两种不同浓度的溶液 分置于此膜的两侧时 溶剂将自发地穿过半透膜向溶液 或从低浓度向高浓度溶液 侧流动 这种自然现象叫做渗透 Osmosis 如果上述过程中溶剂是纯水 溶质是盐份 当用理想半透膜将它们分离开时 纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水侧 此过程如左图所示 反渗透的基本原理 渗透压 纯水侧的水流入盐水侧 浓水侧的液位上升 当上升到一定高度后 水通过膜的净流量等于零 此时该过程达到平衡 与该液位高度对应的压力称为渗透压 Osmoticpressure 该过程如左图所示 反渗透的基本原理 渗透压 一般来说渗透压的大小 取决于溶液的种类 浓度和温度 而与半透膜本身无关 通常可用下式来计算渗透压 CRT 渗透压 大气压C 浓度差 摩尔 升R 气体常数 等于0 08206升 大气压 摩尔 oKT 绝对温度OK上式是应用热力学公式推导出来的 因此只对稀溶液才是准确的 C为水中离子浓度 若为非电解质则为分子的浓度 反渗透的基本原理 反渗透 当在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时 水的流向就会逆转 此时盐水中的水将流入纯水侧 这种现象叫反渗透 ReverseOsmosis 简称RO 该过程如左图所示 膜性能表示法 通常所说的膜性能是指膜的化学稳定性和膜的分离透过特性 膜的物化稳定性的主要指标有 膜材料 膜允许使用的最高压力 温度范围 适用的PH值范围以及对有机溶剂等化学药品的抵抗性 有时尚需说明对某些物质 如水中游离氯或氧化性物质的最高允许浓度 膜的分离透过性的主要指标是 脱盐率 产水率 流量衰减系数 膜性能表示法 Qw Kw P A T式中 Qw 产水量Kw 系数 P 膜两侧的压差 渗透压A 膜面积T 膜厚度Kw与膜性质及水温有关 Kw越大 说明膜的透水性能越好 对于一张给定的膜 我们可以推导出产水量及盐透过量的计算公式 Qs Ks C A T式中 Qs 盐透过量Ks 系数 c 膜两侧盐浓度差A 膜面积T 膜厚度Ks与膜性质 盐的种类及水温有关 Ks越大 说明膜的脱盐性能越好 从以上两式可以看出 对膜来说Kw大Ks小则膜质量较好 相同面积和厚度的产水量与净驱动压力成正比 盐透过量只与膜两侧溶液浓度成正比 而与压力无关 反渗透脱盐机理 溶解扩散模型 该模型假设膜是完美无缺的理想膜 高压侧浓溶液中各组分先溶于膜中 再以分子扩散方式通过膜 最后在低压侧进入稀溶液 任意组分 水或盐 的通量主要取决于化学位梯度 水和盐传质的推动力有两部分 浓度梯度和压力梯度 该模型基本上可定量地描述水和盐透过膜的传递 但推导中的一些假设并不符合真实情况 另外传递过程中水 盐和膜之间相互作用也没有考虑 反渗透脱盐机理 优先吸附 毛细空流动模型 溶液界面张力和溶质 活度 在界面的吸附Gibbs方程 预示了在界面处存在着急剧的浓度梯度 也就是说在膜的表面形成水分子薄层 在外力的作用下 优先通过反渗透膜 反渗透脱盐机理 形成氢键模型 膜的表面很致密 其上有大量的活化点 键合一定数目的结合水 这种水已失去溶剂化能力 盐水中的盐不溶于其中 进料中的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键而缔合 使该活化点上其他结合水解缔下来 该解缔的结合水又与下面的活化点缔合 使该点原有的结合水解缔下来 此过程不断地从膜面向下层进行 就是以这种顺序型扩散 水分子从膜面进入膜内 最后从底层解脱下来成为产品水 而盐是通过高分子链间空穴 以空穴型扩散 从膜面逐渐到产品水中的 但该模型缺乏更多的关于传质的定量描述 反渗透脱盐机理 Donnan平衡模型 膜为固定负电荷型 据电中性原理及膜和溶液中离子化学位平衡 一般认为借助于排斥同离子的能力 荷电膜可用于脱盐 一般只有稀溶液 在压力下通过荷电膜时 有较明显的脱盐作用 随着浓度的增加 脱盐率迅速下降 二价同离子的脱除比单价同离子好 单价同离子的脱除比二价反离子的好 该理论以Donnan平衡为基础来说明荷电膜的脱盐 但Donnan平衡是平衡状态 而对于在压力下透过荷电膜的传质 还不能从膜 进料及传质过程等多方面来定量描述 反渗透脱盐机理 其他分离模型 除上述模型 许多学者还提出不小另外的模型 如脱盐中心模型 表面力 孔流模型 有机溶质脱盐机理等 反渗透膜的种类 反渗透膜的种类多 分类方法也很多 但大体上可按膜材料的化学组成和膜材料的物理结构外型结构及来区分 按膜材料的化学组成大致可分为 醋酸纤维膜 芳香聚酰胺膜等按膜材料的物理结构大致可分为 非对称膜 复合膜等按外型结构大致可分为 管式 平板式 中空纤维式及涡管式 按膜元件结构种类概述 在反渗透技术刚起步时 主要采用管式和平板式膜元件 但这两种膜元件初始投资高 膜的填充密度低 因此常用于高污染给水处理 卷式膜元件是把两层膜背对背粘结成膜袋 之后将多个膜袋卷绕到多孔产水管上形成的 该膜元件组成的系统投资低 耗电省 它是工业系统中应用普遍的膜元件 其研制发展速度快 单个膜元件的脱盐率高达99 7 中空纤维膜元件组成的反渗透系统有填充密度高的特点 因而要求其对给水进行更严格的预处理 以减少污堵的可能性 四种结构膜元件的特点比较 系统费用 管式 平板式 中空纤维式 涡卷式设计灵活性 涡卷式 中空纤维式 平板式 管清洗方便性 平板式 管式 涡卷式 中空纤维式系统占地面积 管式 平板式 涡卷式 中空纤维式污堵可能性 中空纤维式 涡卷式 平板式 管式耗能 管式 平板式 中空纤维式 涡卷式 涡卷式膜元件 涡卷式膜元件是美国UOP公司受美国内务部盐水局 OSW 委托于1964年首先开发出来的一种新型膜元件 涡卷式膜元件中所采用的膜为平面膜 为了使产品水在膜袋中流动 在信封状的半透膜之内夹有产品水通道织物层 RO系统运行时 原水中一部分水盐与膜垂直的方向通过膜 此时盐类和胶体物质将在膜表面浓缩 剩余一部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走 膜元件的水通量越大 回收率越高 则其在膜表面浓缩程度越高 膜表面的物质浓度与主体水流中物质浓度不同 这种情况称为浓差极化 增大等不良后果 因此在涡卷式膜元件中装有给水通道隔网 以增加给水 浓缩通道的紊乱程度 进而减少浓差极化的发生 涡卷式膜元件的主要规格参数有 外型尺寸 有效膜面积 产水量 脱盐率 操作及最高操作压力 最高使用温度和进水水质要求 醋酸纤维素膜 从化学上讲 醋酸纤维素膜 CelluloseAcetate简称CA 是一种羟基聚合物 它一般是用纤维素经酯化生成三醋酸纤维 再经过二次水解成一 二 三醋酸纤维的混和物 作为膜材料的醋酸纤维素中的乙酰基含量越高 脱盐性能越好 但产水量越小 为了平衡脱盐性能和透水性能 一般选择乙酰基含量为37 5 40 1 的醋酸纤维 醋酸纤维是一种酯类 会发生水解 水解的结果将降低乙酰基的含量 使膜的性能受到损害 同时膜也更易受到生物的侵袭 醋酸纤维素膜的水解出和温度有关以外 还于PH值有关 为增加膜的使用寿命 一般控制原水的PH在5 6之间 复合膜 从结构来讲 复合膜 ThinFilmComposite简TFC 是若干层薄皮的复合体 此膜的最大特点是抗压实性较高 透水率较大和盐透率较小 复合膜与醋酸纤维膜的性能比较 复合膜的化学稳定性较好 而醋酸纤维膜将会发生水解 复合膜的生物稳定性好 复合膜不受生物侵袭 而醋酸纤维膜易受微生物的侵袭 复合膜的输性能好 即Kw大而KS小 复合膜在运行中不会被压紧 因此产水量不随使用时间改变 而醋酸纤维膜在运行中会被压紧 因而产水量下降 复合膜的脱盐率不随时间而改变 而醋酸纤维膜由于会发生水解 脱盐率将会不断下降 复合膜由于Kw大 其工作压力低 反渗透给水泵用电量是醋酸纤维膜给水泵用电量的一半 醋酸纤维膜的使用寿命一般仅为3年 而复合膜的使用寿命大于三年 复合膜的缺点为抗氯性较差 价格较贵 反渗透膜电镜照片 膜透过操作方式 反渗透基本原理 反渗透膜元件构造 集水管 膜 浓水 膜透过水 原水流道网 原水 透过水流道网 原水 膜元件的结构示意图 反渗透卷制图 反渗透膜剥面图 反渗透组装图 反渗透装置图 反渗透一段进水 反渗透一段浓水进二段 反渗透浓水 反渗透产水 RO操作与维护 反渗透膜元件的进水条件 最高使用温度 113 F 45 最大给水浊度 4 0ppm允许游离氯 0 1ppmPH范围 连续运行 3 10短时运行 2 11最大给水流量 75GPM 17 0m3 h 给水最大SDI值 4 0单个膜元件回收率 15 氯的耐受力计算建立在无铁存在的基础上 各项进水指标对设备安全运行的意义 余氯 醋酸纤维膜要求给水中含有残余氯 可防止细菌滋生 但含氯量过高会破坏膜 最大允许连续余氯的含量为1毫克 升 复合膜抗氯性差 一般不允许余氯 采用加氯杀菌后 需加亚硫酸氢钠或经活性炭过滤消除余氯 使用压力硫酸氢钠除余氯的反应如下 Na2S2O5 H2O NaHSO3NaHSO3 HCLO HCL NaHSO4理论上1 34公斤的Na2S2O5可以去除1公斤余氯 但在有溶解氧的情况下 对苦咸水去除1公斤余氯需投加3公斤Na2S2O5 Na2S2O5在干爽条件下储存 有效期为4 6个月 溶液的有效期与浓度变化有关 溶液浓度 重量 2 10 20 30 最长有效期3天1星期1月6月使用活性炭过滤清除余氯的反应如下 C 2CL2 2H2O 4HCL CO2 铁 Fe 当RO给水在进行氯化及脱氯工程中 或在水中溶解氧含量高于5毫克 升时水中的2价铁离子转化为3价铁离子 生成不溶于水的胶体物质 对反渗透造成污染 即使水中SDI值小于5 铁离子含量小于0 1毫克 升 仍可能发生铁的污染问题 铁的氧化速度取决于铁含量 水中的溶解氧浓度和PH值 其关系如下 氧含量 毫克 升 PH允许铁含量 毫克 升 7 00 05降低RO给水中铁的含量可以采用曝气 锰砂过滤的方法完成 硅 Si 浓水中不允许析出SiO2 当SiO2过饱和则可能聚合而形成不溶解的胶体硅或有机硅胶而引起结垢 纯水25 时 无定形硅的溶解度约为100毫克 升 以SiO2计 溶解度随温度呈直线变化 在0 时为0 到40 时为160毫克 升 在中性溶液中 溶解的只有硅酸 在碱性溶液中 无定形硅的溶解度较大 溶液中除铝之外 其余各种离子均不会影响二氧化硅的溶解度 注 许多运行的RO装置浓水中的二氧化硅超过文献中的极限浓度 但并未析出二氧化硅 确定是否需要控制二氧化硅结垢 可根据文献数据中的SiO2与浓水流中的SiO2进行比较 如果浓水中的数值小于文献规定数值则不会结垢 控制系统回收率是主要的防止结垢的方法 靠降低系统回收率使浓水中的SiO2降低 采用石灰软化 可降低给水中50 的SiO2 温度控制 因无定形SiO2的溶解度取决于温度 发现可能出现了硅垢 必须立即清洗 硅垢一旦形成急难去除 颗粒物质 SDI和浊度 不允许大于5 的颗粒进入高压泵及反渗透器 这点必须确保 以免破坏设备 一般在高压泵前安装5 过滤器 再微过滤器前后安装压力表 当压力表超过一定数值后 更换氯芯 通常情况下更换周期为1 3个月 若使用时间小于1个月 则需改善预处理系统 不允许使用带反洗的微过滤器 对于不同的原水水源 由于选用的通量不同 要求的SDI值也不一样 一般要求SDI小于5 越小越好 浊度应小于0 2NTU 最大允许浊度为1NTU 有机物 油和脂 水中的有机物对RO膜的影响最为复杂 有些有机物对膜的影响不大 而另一些则可能造成膜的有机物污染 一般来说当水中的TOC含量超过3毫克 升时 即应考虑进行去除 对于地表水应尽量在絮凝剂澄清的过程中去除有机物 还可以采用活性炭过滤进一步降低有机物含量 水中不允许含有油和脂 当油或脂超过0 1毫克 升时 就应采用凝聚或使用活性炭过滤器进行去除 细菌 由于细菌会以醋酸纤维为食物 因此醋酸膜易受细菌的侵袭 对原水必须彻底杀菌 对于复合膜 虽然不受细菌的侵袭但细菌粘膜会造成膜的污堵 一般可采用加氯杀菌 加氯量要根据需氯量实验加以确定 氯加入水中发生以下反应 CL2 H2O HCLO H CL HCLO H CLO HCLO为次氯酸 CLO 为次氯酸根 由于H 能被水中的碱度中和 最后水中只剩下HCLO和CLO 两者在水中所占的百分数主要取决于PH值和水温 当PH小于7时 水中的HCLO占75 CLO 占25 温度降低时HCLO所占的比例将增大 在0 C时HCLO增加到83 CLO 减到17 对于氯气的杀菌机理有不同说法 通常的解释是生成的次氯酸产生杀菌作用 HCLO是个中性分子 可以扩散到带负电的细菌表面 并穿过细菌的细胞进入细菌内部 HCLO分子进入细胞后由于CL分子的氧化作用破坏了细菌的某种酶系统 酶是一种蛋白质成分的催化剂 细菌的养分要经过它的作用后才能被吸收 最后导致细菌的死亡 而次氯酸根CLO 虽然包括一个氯分子 但它带负电 不能靠近带负电的细菌 所以也不能穿过细菌的细胞膜进入细菌内部 因此很难起杀菌作用 从上式中可以看出 加入水中的氯气只有1 2变成HCLO的成分 另外的1 2在水中产生CL 不起杀菌作用 采用NaCLO时 NaCLO H2O HCLO Na OH 比较可以看出一个分子的NaCLO作用相当于一个分子的CL2 阻垢 必须防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4和CaF2垢 膜结垢是由于给水中的微量盐在给水转化为浓水时超过了溶度积而沉淀到膜上在苦咸水中 CaCO3 CaSO4 其他盐类SrSO4 BaSO4和CaF2需要计算来确定浓水中是否超过溶解度极限 如果微溶盐超过溶解极限 需要采取以下方法 降低系统回收率 避免超过溶度积 采取离子交换软化去除钙离子 加酸去除碳酸或重碳酸离子 加阻垢剂 CPA系列膜元件的主要性能及规格 反渗透水处理系统的构成 反渗透预处理 合适与否的简单判断准则 成功运行的必要条件具体的预处理设计需要根据现场情况和膜元件类型确定必须仔细考虑各种要求原水的特点非常重要为确保系统可靠运行 有时需要作小型实验 反渗透预处理 设计考虑因素 膜元件种类 醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺复合膜 进水水质 水源及其变化 进水流量 小型或大型装置 反渗透的回收率 高回收率意味着需要更好的预处理 后处理设备和要求 反渗透污染物 悬浮固体 普遍存在于地表水和废水中尺寸 1微米 胶体可能会小于1微米 在未搅拌溶液中能从悬浮状态沉积下来 胶体会保持悬浮状态 预处理后必须将下列指标降低至 浊度 1NTU15分钟SDI值 5 反渗透污染物 胶体污染物 普遍存在于地表水或废水中污染物主要存在于反渗透系统的前端尺寸 1微米在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态可以是有机或无机成份组成的单体或复合化合物无机成份可能是硅酸 铁 铝 硫有机成份可能是单宁酸 木质素 腐殖物预处理后必须将下列指标降低至 浊度 1NTU15分钟SDI值 5 反渗透污染物 有机污染物 污染物主要存在于反渗透系统的前端普遍存在于地表水或废水中被吸收附着在膜表面天然腐殖有机物来源于植物腐烂物且常带电荷缺乏明确的TOC 总有机碳 含量规定进水中TOC含量为2ppm时应引起注意具有电中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更适用 反渗透污染物 生物污染 普遍存在于地表水或废水中开始时易在反渗透前端形成污染物 随后扩展及整个反渗透系统通常污染物为细菌 生物膜 藻类 真菌警戒含量为10000cfu 菌落生成单位 ml必须控制生物活性CAB膜由于其对余氯的耐受性较好 因而可能更适用 反渗透污染物 难溶盐污染 反渗透进水中含有的难溶盐及相关成份达到下表中所列的浓度时 均应在预处理中采取相应措施 以防止反渗透膜结垢 注意 上表中指标的设计基础为75 的系统水回收率 在某些情况下 最小值范围会有变化 浓缩水中难溶盐的饱和极限 饱和指数极限值 Langelier和Stiff Davis饱和指数 针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对难溶盐的反渗透预处理设计要点 离子交换软化弱酸阳离子软化石灰软化添加化学阻垢剂 针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对金属氧化物的反渗透预处理设计 离子交换软化石灰软化锰砂过滤添加化学分散剂 针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对溶解性硅的反渗透预处理设计 石灰软化热交换器脱除铁硅分散剂 针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对微粒和胶体的反渗透预处理设计 澄清石灰软化砂滤或添加混凝剂或絮凝剂后进行多介质过滤微滤或超滤 针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对天然有机物的反渗透预处理设计 澄清石灰软化活性碳过滤微滤或超滤 针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对有微生物滋长的反渗透预处理设计 化学杀菌剂石灰软化紫外杀菌微滤或超滤保持水流动尽量减少死角 由于预处理系统设计或操作不当而人为造成的常见污染 阳离子聚合物氯化铝或氯化铁正磷酸锌添加了互不相容的化学药剂氧化剂 污染密度指数SDI的测定方法 测试仪器的组装 污染密度指数SDI值是表征反渗透系统进水水质的重要指标 测定SDI值的标准方法的基本原理是测量在30psi给水压力下用0 45 m微滤膜过滤一定量的原水所需要的时间 测试仪器的组装1按测试仪器组装图组装测试装置2将测试装置连接到RO系统进水管路取样点上3在装入滤膜后将进水压力调节至30psi 在实际测试时 应使用新的滤膜 污染密度指数SDI的测定方法 测试装置组装图 污染密度指数SDI的测定方法 注意事项 为获取准确测试结果 应特别注意下列事项 1 在安装滤膜时 应使用扁平镊子以防刺破滤膜 2 确保O型密封圈清洁完好并安装正确 3 避免用手触摸滤膜 4 事先冲洗测试装置 去除系统中的污染物 接取500ml水样所需时间大约为接取100ml水所需时间的5倍 如果接取500ml所需时间远大于5倍 则在计算SDI值时 应采用接取100ml所用的时间 污染密度指数SDI的测定方法 测试步骤 1记录测试温度 在试验开始至结束的测试时间内 系统温度变化不应超过1 2排除过滤池中的空气压力 根据滤池的种类 在给水球阀开启的情况下 或打开滤池上方的排气阀 或拧松滤池夹套螺纹 充分排气后关闭排气阀或拧紧滤池夹套螺纹 3用带有刻度的500ml量筒接取滤过水以测量透过滤膜的水量 4全开球阀 测量从球阀全开到接满100ml和500ml 水样的所需时间并记录 5五分钟后 再次测量收集100ml和500ml水样的所需时间 十分钟及十五分钟后再分别进行同样测量 6如果接取100ml水样所需的时间超过60秒 则意味着约90 的滤膜面积被堵塞 此时已无需再进行实验 7再次测量水温以确保与实验开始的水温变化不超过1 8实验结束并打开滤池后 最好将实验后的滤膜保存好 以备以后参考 污染密度指数SDI的测定方法 计算公式 计算公式SDI P30 Tt 100 1 Ti Tf Tt式中 SDI 污染密度指数P30 在30psi给水压力下的滤膜堵塞百分数Tt 总测试时间 单位为分钟 通常Tt为15分钟 但如果在15分钟内即有75 的滤膜面积被堵塞 测试时间就需缩短Ti 第一次取样所需时间Tf 15分钟 或更短时间 以后取样所需时间 为了精确测量SDI值 P30应不超过75 如果P30超过75 应重新试验并在较短时间内获取Tf值 压力容器构造 无论何种膜元件都必须装入压力容器以方便使用 由于各种膜元件的尺寸大小不一样 所以压力容器的尺寸也就不一样 常见的压力容器直径为 2 5英寸 4英寸 8英寸等种类 各种压力容器的构造接近 压力容器中可以安装一个或多个膜元件 以Codeline公司的压力容器为例 每个压力容器中可安装1 7各膜元件 在膜元件之间采用连接件连接 膜元件与压力容器端口采用支撑板 密封板 锁环等支撑密封 在实际运行过程中 给水从压力容器一端的给水管路进入膜元件 一部分给水穿过膜表面而形成低含盐量的产品水 剩余部分水继续沿给水管路向前流动进入下个膜元件 这部分水含盐量较高 以上两部分水分别称为产品水和浓水 分别用产品水管路和浓水管路引出压力容器 给水压力容器中的每个膜元件上均产生压力降 如不采取措施 压力降将会使膜卷伸出而对膜元件造成损害 为此在每个膜元件的一端有一个防膜卷伸出的装置 另外设计给水量不应超过产品规定的参数 运行时单个膜元件的压力降不允许超过规定值 膜元件之间采用的是内连接件连接 为防止在连接处浓水泄露 在膜元件之间有浓水密封 膜元件的安装 膜元件的安装检查容器内部有无划伤或不完善的地方 腐蚀产物或外部杂质 包括润滑油过量 应该被清理出去 用清水冲洗容器以去除所有尘土和颗粒 检查膜元件表面有无缺陷 如果有的话将会擦伤容器 特别是要注意防止膜卷缩伸出装置的端部 如果发现任何不能处理的缺陷 请联系生产厂来处理 用约50 的甘油 水混合物来润滑容器内部 可用合适尺寸的拖把沾取混合物来润滑 以减少容器内部被擦伤 把第一个膜元件装入压力容器的进水端 元件的端部留几寸在容器外 以便连接下一个膜元件 用少量润滑剂润滑连接器的O型环 在连接器连上第一个膜元件 把要装入的下一个膜元件与前一个对齐 并把它装与前一个膜元件连接好的连接器上 注意 在最后一个膜元件安装完毕后 所有膜元件都必须再向前推到位 不要把膜元件向前推得太多 将适配器安装到压力容器的两端的膜元件产品水管上 在水流方向的下游安装推力环 压力容器的封装 在完成A步骤中的任务后开始本步骤 清理压力容器内侧的腐蚀产物或外来杂物 检查压力容器内部有无擦伤或损伤 泄漏的容器必需更换 润滑管壳内从斜面1 2处到距斜面大约1 2 的范围 对齐管端组件和压力容器本身的标识符号 在管端组件插入压力容器后不要旋转它 握住管端组件使之与管壳的轴线垂直 将该组件向前滑动直至感到有阻力为止 用双手把管端组件向前推 直至管端组件伸出管壳1 2 rsgmj 将锁环组件的B环装入槽底 环上带凸台的一侧向外 逆时针方向旋转B环 随后装入C环 在槽内滑动B C环 直至方头位于右侧水平位置时装入环 逆时针旋转锁环组件 直至方头位于垂直上方的位置 此位置可防止环掉出来 推动固定环 直至支撑板与锁环组件相接触 将3个固定螺丝拧入支撑板两圈 敲打固定环四周 使固定环贴于支撑板上 紧固固定螺丝 注意不要过紧 以免影响今后的拆卸 压力容器与膜元件的拆卸 压力容器与膜元件的拆卸过程与安装过程步骤相反 方法详见安装方法 反渗透装置运行操作程序 准备 R O装置的安装必须按下列条件执行 1 装置运行到现场后 应放置于室内 周围环境温度最低不得低于5 C 最高不得高于38 C 当温度高于35 C时 应加强通风措施 2 装置到达后 应在一个月内安装完毕 并应立即进行通水试车运行 3 装置在未进行通水试车之前 任何阀门均不得开启 以免保护溶液流出 致使元件损坏 4 装置就位后 应调整装置支承点 使组件处于基本水平的位置 且与基础接触可靠 5 装置与供水泵间相接的管路及阀门在连接之前应进行脱脂的处理 供水泵过流部分也应进行脱脂处理 6 装置的产水输出管最大输出高度应小于8米 7 R O清洗系统R O装置间如用硬管连接 则进 回液管均不得直接敷设在地面上 以免损坏 调试步骤 1 对装置的进水进行分析 测试 结果表明符合进水要求 方可进行装置通水调2 对供水泵的压力控制系统进行调整 3 检查装置所有管道之间连接是否完美 压力表是否安全 低压管道连接处是否紧密 有否短缺 4 全开压力表开关和总进水阀 浓水排放阀 产水排放阀 5 启动预处理设备 并调整至供水量大于装置进水量 6 待出水无甲醛气味 关闭装置总进水阀 7 启动高压泵 并缓缓开启装置总进水阀 控制装置进水压力小于0 5MPa 冲洗15分钟 并检查各高 低压管路 仪表是否工作正常 8 调整进水阀 浓水排放阀 使进水压力达到1 0 1 3Mpa 且产水量 浓排水量的比例为3 1 9 检测产品水电导率 符合要求时开启产品水出水阀 调试过程注意事项 1 调试过程中进水压力不得大于1 5MPa 且只限于对装置进行耐压实验 2 操作压力控制 应在满足产水量与水质的前提下 尽量取低的压力值 3 进水温度控制 应在20 25 左右 最高不得大于30 4 排放量控制 由于水温 操作压力等因素的变化 使装置的产水量也发生相应的变化 这时应对排放量进行调整 控制排放量与产水量之间比为1 15 3 5 装置不得长时间停运 每天至少运行2小时 如准备停机72小时以上 应用化学清洗系统向组件内冲装浓度为2 的亚硫酸氢钠溶液以实施保护 6 RO装置每次启机都应在进水压力小于0 5MPa条件下冲洗15分钟 7 操作工人应每二小时对运行参数进行记录 主要内容为 进水 电导率 压力 水温 流量产水 电导 产水量 PH值浓水 流量 压力8 严禁未经培训人员上岗操作 反渗透装置运行操作程序 低压冲洗 1 打开一级R O保安过滤器进口阀2 确认保安过滤器进口压力 0 2Mpa 且出口压差不小于0 05Mpa3 打开不合格产品水排放阀4 打开一级RO浓水排放阀5 打开一级浓水快冲阀6 启动阻垢剂计量泵7 打开一级高压泵出口气动阀8 运行前低压冲洗5 10分钟 反渗透装置运行操作程序 运行 1 关闭一级R O浓水快冲阀2 启动高压泵3 调节浓水排放阀 使回收率等于75 4 当电导度小于30 s cm时 打开产品水收集阀或启动二级RO 关闭不合格产品水排放阀 反渗透装置运行操作程序 停机 1 关闭高压泵出口阀2 停高压泵3 停阻垢剂计量泵4 停多介质过滤器5 停絮凝剂计量泵6 停原水泵 反渗透系统运行数据的标准化 意义 反渗透系统的标准化使用计算机程序来分析产水水质和产水水量在一段时间内的变化趋势 监测反渗透的运行然后可以初步掌握 该反渗透系统是否运转正常 有助于反渗透系统故障排除标准化由于下列原因导致反渗透系统性能变化 基本设计参数如温度 使用年限 进水TDS 回收率 水通量等发生变化 即 系统发生变化是正常的 膜元件发生污染或结垢 即 需要清洗 膜元件降解 即 需要购买新膜更换 反渗透系统运行数据的标准化 定义 标准化 将现在经过计算的操作数据 标准化后的产水流量和标准化后脱盐率 和原来选定的基准参考时间的操作参数进行比较的过程 标准化的流量 如果系统运行条件与初投运时相同 现在理论上所能达到的流量 标准后的脱盐率 如果系统运行条件与初投运时相同 现在理论上所能达到的脱盐率 参考点 1 初投运时 稳定运行或经过24小时 优先选用2 反渗透膜元件制造厂商的标准参数 反渗透系统运行数据的标准化 标准化后的一般特征 标准化后的一般特征通常CAB膜元件盐透过率每年增加33 通常CPA膜元件盐透过率每年增加10 17 通常反渗透膜元件产水流量每年减少4 10 标准化的真正意义在于了解变化趋势 而不是评价某一天的变化前一次有效清洗后 标准化后的流量或产水水质下降15 或压降增加15 时 建议进行再清洗 反渗透系统运行数据的标准化 标准化实例 标准化实例 系统运行数据注 1GPM 3 785L min 反渗透系统运行数据的标准化 标准化实例 标准化实例 标准化的脱盐率 反渗透系统运行数据的标准化 标准化实例 标准化实例 标准化的产水量 反渗透系统故障及其诊断需确定的问题 您的反渗透系统是否运转不正常 您的反渗透系统是否正常停机中停用时间过长 您的反渗透预处理或化学加药系统是否正常 确定您的反渗透系统是否在适当的进水温度 TDS或PH条件下使用 确定您的反渗透系统进水流量和水回收率是否适当 确定压降 进水 浓水 是否正常 确定所有的仪器仪表是否校准 对产水流量和产水水质进行标准化 逐段及逐个压力容器测量产水水质 检查每支压力容器密封件有无损坏 检测反渗透进水的保安过滤器是否含有污染物 检查反渗透膜元件是否被污染或损坏 采样并分析反渗透进水 浓水和各段产水及总产水水质数据 将分析所得水质数据与反渗透设计的计算值相比较 以标准化后产水水质 流量及压降的变化为基础 确定可能的污染物 对预测的污染物及垢质进行清洗 分析清洗液中所含的污染物及清洗液的颜色和PH值变化 将反渗透膜元件送出进行非破坏性的分析 并确定清洗方案 最后的手段是进行膜元件解剖分析和实验室分析以确定污染物 反渗透故障诊断一览表 反渗透膜的污染及清洗方法 反渗透膜元件的清洗条件 为了维持正常的产品水流量 经温度校正后的给水使用压力增加了10 15 当标准化后的产水流量比上次清洗后减少10 15 当标准化后的产水水质比上次清洗后降低10 15 当标准化后的压降比上次清洗后增加10 15 RO各段间的压差增加明显在长期停用前作为日常的维护 需要清洗什么 碳酸钙垢硫酸钙 硫酸钡 硫酸锶垢水合金属氧化物垢 铁 锰 镍 铜等 硅垢胶体沉积物 无机 胶体沉积物 无机 有机混合物 有机沉积物 自然产物 有机沉积物 人为产物 生物滋长 细菌 真菌 霉菌等 注意 通常需要清洁的是上述几种污染物的混合物 反渗透膜元件污染概述 在正常运行一段时间后 反渗透膜元件会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质的污染 这些污染物中最常见的为碳酸钙垢 硫酸钙垢 金属氧化物垢 硅沉积物及有机或生物沉积物 污染物的性质及污染速度与给水条件有关 污染是慢慢发展的 如果不在早期采取措施 污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能 定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法 不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害 表1列出了常见污染物对膜性能的影响 污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现 有时亦可通过改变运行条件来实现 作为一般的原则 当下列情形之一发生时应进行清洗 反渗透污染症状 系统进水与浓水间压降增加反渗透进水压力发生变化标准化后的产水流量变化标准化后的盐透过率发生变化 常见反渗透膜污染现象 膜降解 水解 由过低或过高PH值造成 氧化 Cl2 H2O2 KMnO4 机械损坏 产水背压 膜卷突出 过热 由于细碳粒或砂粒造成的磨损 常见反渗透膜污染现象 沉淀物沉积 碳酸垢 Ca 硫酸垢 Ca Ba Sr 硅垢 SiO2 常见反渗透膜污染现象 胶体沉积 金属氧化物 Fe Zn Al Cr 污泥 常见反渗透膜污染现象 有机物沉积 天然有机物 腐殖物和灰黄素 不溶油类 泵密封泄漏 新换管道 过量的阻垢剂或铁沉淀过量的阳离子聚合物 来源于预处理的过滤器 常见反渗透膜污染现象 生物污染 复合膜 CPA ESPA ESNA 表面形成生物粘泥细菌对醋酸膜 CAB 的侵蚀藻类真菌 反渗透膜污染特征及处理方法 建议使用的常见清洗液 如何减少故障和降低反渗透清洗频率 在取得水质全分析的基础上设计反渗透系统在进行设计前确定RO进水的SDI值如果进水水质变化 需要作出相应的设计调整必须保证足够的预处理选择正确的膜元件 CAB或LFC1膜对于处理比较复杂的地表水或污水可能更为适用选择比较保守的水通量选择合理的水回收率设计足够的横向流速及浓水流速对运行数据进行标准化 如何选择清洗药剂 确定污染物与膜制造厂商 工程公司或反渗稼专用化学药剂供应商联系选择通用型或专用型化学清洗药品现场收集信息并进行清洗 实验及校正法 向反渗透专用药剂供应商提供膜元件以供实验室分析之用考虑药品成本 选择和使用化学清洗药剂时的注意事项 遵循制造厂商推荐的关于药剂品种 剂量 PH值 温度及接触时间的指导原则最佳的清洗效果最小限度地使用强烈化学试剂对于CPA ESPA膜使用清洗剂通常的PH范围为4 10对于CPA ESPA膜使用清洗剂最大的PH范围为2 12在推荐的温度范围内清洗 一般在30 40 清洗效果最佳 复合膜最常用的清洗配方 醋酸膜最常用的清洗配方 常见污染物及其去除方法 碳酸钙垢 在阻垢剂添加系统出现故障时或加酸系统出现故障而导致给水PH值升高 那么碳酸钙就有可能沉积出来 应尽早发现碳酸钙垢沉淀的发生 以防止生长的晶体对膜表面产生损伤 如早期发现碳酸钙垢 可以用降低给水PH至3 0 5 0之间运行1 2小时的方法去除 对沉淀时间更长的碳酸钙垢 则应采用柠檬酸清洗液进行循环清洗或通宵浸泡 注 应确保任何清洗液的PH值不要低于2 0 否则可能会对RO膜元件造成损害 特别是在温度较高时更应注意 最高的PH不应高于11 0 可使用氨水来提高PH 使用硫酸或盐酸来降低PH值 常见污染物及其去除方法 硫酸钙垢 清洗液2是将硫酸钙垢从反渗透膜表面去除掉的最佳方法 常见污染物及其去除方法 金属氧化物垢 可以使用上面所述的去除碳酸钙垢的方法 很容易地去除沉积下来的氢氧化物 例如氢氧化铁 常见污染物及其去除方法 硅垢 对于不是与金属氧化物或有机物共生的硅垢 一般只有通过专门的清洗方法才能将他们去除 有关的详细方法请与欧美公司联系 二氧化硅的化学清洗一般需注意以下问题对沉淀在膜上的溶解性硅 在不损坏膜的前提下很难去除在清洗前应询问膜制造厂商较高的冲洗流速有利于冲刷掉污垢反复地循环 浸泡有助于除垢对于CPA膜 PH值达到10 12的碱性溶液以及40 的温度有助于硅垢的去除 常见污染物及其去除方法 有机沉积物 有机沉积物 例如微生物粘泥或霉斑 可以使用清洗液3去除 为了防止再繁殖 可使用经欧美公司认可的杀菌溶液在系统中循环 浸泡 一般需较长时间浸泡才能有效 如反渗透装置停用超过三天时 最好采用消毒处理 请与欧美公司会商以确定适宜的杀菌剂 常见污染物及其去除方法 生物污染物 珊瑚礁综合症 无机垢 金属氧化物 胶体物质 有机物质 活的及死的细菌 生物粘泥 真菌等的复杂混合物 解决方法一低PH清洗高PH清洗生物杀菌剂消毒解决方法二利用能破坏粘泥的杀菌剂消毒高PH清洗每周停运杀菌一次 每次使用生物杀菌剂消毒20 30分钟 常见污染物及其去除方法 细菌的控制和杀除 浓水中细菌浓度控制规则如果每毫升 4logcfu 可以认为细菌数量已得到控制如果每毫升4 6logcfu 应引起注意如果每毫升达到6logcfu或细菌数量上升 应着手处理问题消毒 指细菌减少99 9 3log 杀菌 指细菌减少99 9999 6log 灭菌 指细菌减少99 9999999 9log 杀菌剂 杀灭细菌生物抑制剂 阻止细菌生长粘泥破坏剂 破坏生物粘膜的数量注意 4log 10 000 1046log 1 000 000 106 反渗透化学杀菌剂应有的特性 杀除细菌去除生物粘膜最少接触时间对膜危害最小无毒性及无环境危害性可以安全地操作合理的价格 杀菌剂的杀菌速度 温度为20 时去除99 9999 的孢菌 清洗液 清洗反渗透膜元件时建议采用表2所列的清洗液 确定清洗液前对污染物进行化学分析是十分重要的 对分析结果的详细分析比较 可保证选择最佳的清洗剂及清洗方法 应记录每次清洗时清洗方法及获得的清洗效果 为在特定给水条件下 找出最佳的清洗方法提供依据 对于无机污染物建议使用清洗液1 对于硫酸钙及有机物建议使用清洗液2 对于严重有机物污染建议使用清洗液3 所有清洗液可以在最高温度为华氏104度 40 下清洗60分钟 所需药品量以每100加仑 379升 中加入量计 配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水 应采用不含游离氯的反渗透产品水来配制溶液并混合均匀 反渗透系统化学清洗流程图 清洗反渗透膜元件的一般步骤 清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环 此时膜元件仍装在压力容器内而且需要用专门的清洗装置来完成该工作 清洗反渗透膜元件的一般步骤 1 用泵将干净 无游离氯的反渗透产品水从清洗箱 或相应水源 打入压力容器中并排放几分钟 2 用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液 3 将清洗液在压力容器中循环1小时或预先设定的时间 对于8英寸或8 5英寸压力容器时 流速为35 40加仑 分钟 133 151升 分钟 对于6英寸压力容器流速为15 20加仑 分钟 57 76升 分钟 对于4英寸压力容器流速为9 10加仑 分钟 34 38升 分钟 4 清洗完成以后 排净清洗箱并进行冲洗 然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗 5 用泵将干净 无游离氯的产品水从清洗箱 或相应水源 打入压力容器中并排放几分钟 6 在冲洗反渗透系统后 在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统 直到产品水清洁 无泡沫或无清洗剂 通常需要15 30分钟 反渗透系统化学清洗的步骤 清洗准备 冲洗反渗透膜组件排除运行过程中剩余浓水和给水通道中的污染物清理清洗装置如水箱 管路 新使用的保安过滤器等 反渗透系统化学清洗的步骤 配制清洗溶液 使用反渗透产品水 至少是软化水 混合均匀调节至所需PH值调节至所需温度对于正常污染情况 每根4 40 膜元件配制2 2加仑溶液对于正常污染情况 每根8 40 膜元件配制8 7加仑溶液对于严重污染的情况 可将溶液体积加倍 反渗透系统化学清洗的步骤 在第一段引入清洗溶液 反渗透进水入口处最大压力为60psi 减少已松脱的污染物被冲回膜表面的可能 单支膜元件最大压降10 15psi 以防止膜卷突出将置换出的水排入下水通道将最初20 已污染的 变色的化学清洗溶液排入下水通道将干净的化学清洗溶液再循环至清洗箱将渗出的少量产品水再循环至清洗箱如果PH值变化超出0 5个单位 则需要重新调整PH到指定范围 反渗透系统化学清洗的步骤 低流量循环 循环5 15分钟每根4 的压力容器流量为3gpm 11 4L min 每根8 的压力容器流量为12gpm 45 5L min 尽量减少冲洗下来的污染物对进水通道的阻塞 反渗透系统化学清洗的步骤 中等流量循环 循环5 15分钟每根4 的压力容器流量为6gpm 22 7L min 每根8 的压力容器流量为24gpm 90 9L min 反渗透系统化学清洗的步骤 第一次大流量循环 循环30 60分钟每根4 的压力容器流量为8 10gpm 30 3 37 9L min 每根8 的压力容器流量为35 40gpm 132 5 151 4L min 反渗透系统化学清洗的步骤 浸泡 选择使用 对于CPA ESPA和CAB膜的轻度污染可浸泡1 2小时对于严重污染的CPA膜 需浸泡过夜 为保持温度可能需要维持正常流量10 的循环流量 浸泡有利于污染物的去除应当在必须的情况下才进行浸泡 原则上应尽量减少化学试剂与膜的接触时间 反渗透系统化学清洗的步骤 第二次大流量循环 选择使用 循环15 60分钟按需要浸泡及循环 反渗透系统化学清洗的步骤 冲洗 使用与清洗溶液PH值及温度相同且与系统容积相同量的反渗透产品水冲洗并将出水排入下水通道然后使用未调节过的反渗透产品水反复冲洗保证化学清洗液全部被洗出 反渗透系统化学清洗的步骤 使用第一种杀菌溶液 选择使用 按照标准配制杀菌液采用中等流量在已清洗各段的反渗透装置中循环15 60分钟浸泡1 2小时或按需要而定用反渗透产品水冲洗 反渗透系统化学清洗的步骤 最终冲洗 通常冲洗10 30分钟使用通常的经过前处理的进水低压冲洗直至浓水不再有气泡直至浓水电志与进水电导相同 反渗透系统化学清洗的步骤 运行前冲洗 与正常运行操作条件相同 但是产品水排入下水通道直至产水水质达到所需标准 反渗透膜的污染及清洗注意问题 1 在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触 如果发生这种接触 将会造成膜元件性能下降 而且再也无法恢复其性能 在管路或设备杀菌之后 应确保送反渗透膜元件的给水中无游离氯存在 在无法确定是否有游离氯时 应通过化验来验证 应使用亚硫酸氢钠溶液来中和残余氯 并确保足够的接触时间以保证反应完全 2 在反渗透膜元件担保期内 建议每次反渗透膜清洗应在与欧美公司协商后进行 至少在第一次清洗时 欧美公司的现场服务人员应在现场 3 在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂 因为如果使用可能会造成膜元件的不可逆转的污染 膜产水量的温度系数 膜产水量的温度系数 海德能公司主要产品技术参数 反渗透膜的消毒及保存 膜元件用杀菌剂及保护液 本文提供了有关杀菌剂的一般信息 文中所说杀菌剂可用于膜元件的杀菌或储存保护 在对膜元件储存或消毒杀菌以前 应首先确认系统中膜元件的类型 因为膜元件有可能是醋酸纤维素膜也可能是芳香族聚酰胺复合膜 下文所列的一些方法 特别是使用游离氯的方法 只能使用于醋酸膜 如用于复合膜元件则会损坏这些元件 如果不能确认系统中所使用的膜元件的类型时 请与欧美公司联系 如果给水中含有任何硫化氢或溶解性铁离子或锰离子 则不应使用氧化性杀菌剂 氯气及过氧化氢 有关杀菌的其他方法请与欧美公司联系 醋酸纤维素膜用杀菌剂 游离氯 剂量 在PH5 6时 采用0 1 1 0ppm剂量连续加入也可以间断加入 如果必要 对醋酸膜元件可以采用冲击氯化的方法 此时 可将膜元件与含有50ppm游离氯的水每两周接触1小时 如果给水中含有腐蚀产物 则游离氯会与腐蚀产物 铁 反应 引起膜的降解 造成膜损伤 所以如果存在铁 建议可以使用最高浓度为10ppm的氯胺溶液代替 0 1 1 0ppm的溶液可以用做长期贮存时的杀菌剂 醋酸纤维素膜用杀菌剂 甲醛 剂量 0 1 1 0 在美国认为该药剂有一定毒性对于新膜 必须在操作24小时后才可使用 否则会导致不可恢复的水通量损失可用作长期贮存时的杀菌液 醋酸纤维素膜用杀菌