膜处理ROSystem技术介绍及只是要点

1、会计学1膜处理膜处理ROSystem技术介绍及只是要点技术介绍及只是要点由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位能差异.较稀溶液拥有较高位能(1), 而较浓溶液拥有较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至位能达到平衡.即rh= (1 - 2)1 =较稀溶液的位能2 =较浓溶液的位能 稀溶液渗透膜 浓溶液液体升至此点, 达到了渗透压平衡rhrh= (2 - 1)稀溶液反渗透膜浓溶液外来压力P (2 - 1)- 反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液.- 由此可利用反渗透原理,达到分离溶液内成分的目

2、的.例如:将水和溶解物质的分离.反渗透膜分离层反渗透膜支撑层淡水浓水进水CavgCconcCpermCfeed高压泵CfeedCpermCconcCavg进水浓度淡水浓度浓水浓度平均浓度模拟反渗透机Total Dissolved Solid (TDS) 总溶解固体指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度 (单位: ppm 或 mg/l)Feed 进水在高压泵作用下,进入反渗透系统的溶液;Permeate 淡水 溶液透过反渗透膜后; 收集而成的溶液, 一般指净化水Concentrate 浓水 没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液, 其中含有大量的无机盐和有机物CfeedCconcCpermTDS技术

3、术语Rejection 脱盐率溶液中溶质不透过反渗透膜的比例RejectionPassage 透过率溶液中溶质透过反渗透膜的比例PASSRecovery 回收率淡水與入水之比例Recovery = Permeate Flow RateFeed Flow Rate= QpermQfeedAverage Concentration 平均浓度反渗透膜进水侧溶液的平均浓度Cfeed + Cconc2Cavg = Recovery技术术语浓水的浓度 没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度物量平衡原理 Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm流量进水浓水淡水浓度

4、假设在理想状态下:Cperm0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm 0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc Cconc / Cfeed = Qfeed / Qconc Recovery = QpermQfeed;Qfeed = Qconc + Qperm Cfeed(1 - RECOVERY)= Cconc = 技术术语Cfeed(1 - RECOVERY)= CconcCfeed =1 ppm提提高高系系统统回回收收率率的的方方法法方法一: 增加浓水回流泵进水浓水淡水0.15 m3/h最小流量= 300gph0.85 m3/h1.0 m3/h泵进水

5、回流浓水淡水0.15 m3/h0.15 m3/h0.3 m3/h1.0 m3/h最小流量= 300gph回收率: 15 % 回收率: 50 % 方法二: 增加反渗透膜数量-为了增加系统回收率, 可增加系统中反渗透膜的数量和段数, 以增加淡水产量. 备注: 回收率增加, 淡水水质将下降 回收率减少, 淡水水质将提高反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜淡水浓水进水提提高高系系统统回回收收率率的的方方法法影响淡水产量的因素:- 反渗透膜数量反渗透膜数量- 反渗透膜特性反渗透膜特性- 系统操作压力系统操作压力- 系统运行温度系统运行温度- 进水水质进水水质無機鹽濃度滲透壓力氯化鈉0.5%5

6、5 psi1.0%125 psi3.5%410 psi硫酸鈉2.0%110 psi5.0%304 psi10.0%568 psi氯化鈣1.0%90 psi3.5%308 psi硫酸銅2.0%57 psi5.0%115 psi10.0%231 psi有機鹽濃度滲透壓力SUCROSE3.3%35 psiMW 6.4%73 psi3429.3%110 psi24.0%350 psi30.0%500 psi35.0%645 psiDEXTROSE3.3%62 psiMW9.3%190 psi19824.0%605 psi30.0%863 psiMW分子量PPM =10000 x 濃度百分比1.对于同一

7、物质,进水物质浓度越高,渗透压越高.2. 对于同一浓度,进水物质分子量越小,渗透压越高.MW OF SUCROSEMW OF ORGANICS=B OF ORGANICSB OF SUCROSEB = 渗透压力 进水水质与的渗透压力关系进水水质与的渗透压力关系: 系统操作压力对渗透通量的影响系统操作压力对渗透通量的影响: :P eff = P op - rBP eff =有效压力P op =操作压力 rB =渗透压反渗透系统操作压力: 10-40 Bar若操作压力降低, 渗透通量也将减少.若操作压力升高, 渗透通量也将增加Q perm,act Q perm,spec P eff P spec

8、=实际渗透通量, 有效压力额定渗透通量, 额定压力 系统操作温度对反渗透膜的影响系统操作温度对反渗透膜的影响: :1. 反渗透膜运行温度: 5 - 40C. 若操作温度降低, 渗透通量也将减少.若操作温度升高, 渗透通量也将增加.2. 一般可粗略认为: 以25C为基准,操作温度上升/下降1 C, 相应膜元件渗透通量上升/下降3%02000400060008000100001200014000010203040渗渗透透通通量量 GPDAG804OFSSSSSS100F0.25FPure Water Layer10 A纯水层Na+NO3-Na+Cl-K+Cl-Ca+2Cl2-Zn+2Cl2-Ni+

9、2SO4-2Al2+2(SO4-2)3Na3+SO4-3压力溶液流动方向反渗透膜对无机盐的作用反渗透膜对无机盐的作用1. 依靠荷点排斥性 一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性.2. 依靠膜孔的筛选性 最为重要SSSSS100F0.25F压力溶液流动方向最为重要100 MW50 MW1000 MW750 MW500 MW反渗透膜对有机物的作用反渗透膜对有机物的作用:1. 有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;2. 携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜.反反渗渗透透膜膜对对正正离离子子的的脱脱盐盐率率 正离子脱盐率%SODI

10、UM钠Na+95 - 97CALCIUM钙Ca+296 - 97MAGNESIUM镁Mg+296 - 97POTASSIUM钾K+95 - 97IRON铁Fe+298 - 97MANGANESE锰Mn+298 - 97ALUMINUM铝Al+399+AMMONIUM氨NH4+88 - 97COPPER铜Cu+298 - 97NICKEL镍Ni+298 - 97ZINC锌Zn+298 - 97STRONTIUM锶Sr+296 - 97HARDNESS硬度Ca+2 & Mg+296 - 97CADMIUM镉Cd+296 - 97SILVER银Ag+94 - 97MERCURY汞Mg+296

11、 - 97反反渗渗透透膜膜对对负负离离子子的的脱脱盐盐率率 负离子脱盐率%CHLORIDE氯化物Cl-95 - 97BICARBONATE碳酸氢盐HCO3-95 - 96SULPHATE硫酸盐SO4-2 99+NITRATE硝酸盐NO3-93 - 96FLUORIDE氟化物F-94 - 96SILICATE硅酸盐SiO2-295 - 97PHOSPHATE磷酸盐PO4-399+BROMIDE溴化物Br-94 - 96BORATE *硼酸盐B4O7-235 - 70CHROMATE铬酸盐CrO4-290 - 98CYANIDE *氰化物CN-90 - 95SULFITE亚硫酸盐SO3-298 -

12、 99THIOSULFATE硫代硫酸盐S2O3-299+FERROCYANIDE亚铁氰化物Fe(CN)6-399+* 受酸碱度影响反反渗渗透透膜膜对对其其他他物物质质的的脱脱除除率率 其他物质脱除率%SUCROSE SUGAR蔗糖342100LACTROSE SUGAR乳糖360100PROTEIN蛋白质10000 UP100GLUCOSE葡萄糖19899.9PHENOL苯酚94* -ACETIC ACID醋酸60* -FORMALDEHYDE甲醛30*DYES染料400 TO 900100BOD生物需氧量BOD90 - 99COD化学需氧量COD80 - 95UREA尿素6040 - 60B

13、ACTERIA & VIRUS细菌及病毒50,000-500,000100PYROGEN热原体1000-5000100GASES气体CARBON DIOXIDE二氧化碳CO230 - 50OXYGEN氧气O2*CHLORINE氯气Cl230 - 70外殼材料中心管产水浓水 ATD进水进水流道膜片膜片进水流道膜外壳纯水收集流道 双层复合膜剖视图双层复合膜剖视图此图片由美国贝尔实验室提供RO 膜表面放大膜表面放大8000倍后的图像倍后的图像自来水井水地表水悬浮物去除氯去除防止膜元件结垢 软化器 阻垢剂精处理 RO 混床离子 EDI UF 初级离子去除 单级RO 阴阳离子交换床 蒸馏水的储存

14、和配送 臭氧消毒 热水消毒 化学消毒 双/多介质过滤器 UF 活性炭过滤器 化学品2.后处理系统后处理系统预处理产水1.预处理系统预处理系统1. 反渗透系统进水反渗透系统进水SDI范围范围: 反渗透系统进水SDI值: 5 反渗透最佳进水SDI值: 32. SDI值的计算方法值的计算方法: SDI 100（1-T0/T15）/15 T0 : 第一次测试所需时间 (min) T15 : 第二次测试所需时间 (min) 预处理一预处理一: 过滤工艺基础过滤工艺基础图1. 淤积指数测量仪2.1bar15分钟后测量膜直径47mm孔径0.45m预处理产水开始500毫升所需时间t0最后500毫升所需时间t1

15、5稳压阀SDI测量步骤测量步骤:1. 将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应注意膜片有正反面的区别2. 调节进水压力至2.1bar(30psi)并立即计量开始过滤500mL水样的时间t0(通过连续不断的调节，使进水压力始终保持不变)3. 在进水压力为2.1bar(30psi)下连续过滤15分钟4. 15分钟后继续记录过滤同样500mL所需的时间t15，保留滤器上的膜片以便作进一步的分析5. 计算: SDI 100（1-T0/T15）/15实际证明实际证明: : 降低降低 SDI15的一些预处理技术包括双的一些预处理技术包括双/ /多介质过滤器多

16、介质过滤器(如石如石英砂和无烟煤英砂和无烟煤)，超滤和微滤。，超滤和微滤。 预处理一预处理一: 过滤工艺基础过滤工艺基础进水进水出水出水 无烟煤无烟煤碎石铺在底层碎石铺在底层50-100% 反冲洗膨胀反冲洗膨胀空间空间 锰绿石砂或石英砂锰绿石砂或石英砂 预处理一预处理一: 双介质过滤法双介质过滤法超滤膜过滤原理超滤膜过滤原理: 利用膜孔径超滤膜应用目的超滤膜应用目的:l用以代替多介质过滤器, 提高RO系统的进水水质.l去除细菌, 染料, 大分子有机物, 蛋白质, 悬浮物, 胶体物质.超滤膜的分类超滤膜的分类: l中空纤维式-外压式, 内压式l卷式l管式.在作为在作为RO系统的预处理时系统的预处

17、理时, 使用较多为外压式使用较多为外压式中空纤维超滤膜中空纤维超滤膜.预处理一预处理一: 超滤法超滤法中中空空纤纤维维超超滤滤膜膜系系统统预处理一预处理一: 超滤法超滤法出水出水进水进水颗粒状活性颗粒状活性炭炭(椰壳椰壳)25% - 50% 反反冲洗膨胀空间冲洗膨胀空间预处理二预处理二: 活性炭过滤法活性炭过滤法F加注点应位于以下设备前面加注点应位于以下设备前面: 保安过滤芯, 静态混合器, 高压泵.F加注量加注量: 4-6倍进水氯浓度. 10-16倍进水氯胺浓度.F同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.F通过通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量仪表或氯仪表来

18、检测水中氯含量.预处理二预处理二: 亚硫酸氢钠加药法亚硫酸氢钠加药法进水进水树脂床树脂床50%反冲反冲膨胀空间膨胀空间出水出水预处理三预处理三: :通过加注阻垢剂来代替软化通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度以遮避水中硬度.建议采用建议采用Argo系列阻垢剂系列阻垢剂,下列为常用药剂型号下列为常用药剂型号:MDC 220 MDC 220 阻垢剂阻垢剂: : 与絮凝剂相容的液体阻垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染,与MPT 150兼容，阻垢能做到浓水侧LSI值达3.0。通过NSF认证。MDC 200 MDC 200 阻垢剂阻垢剂: : 液体组垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染。特别对原水中的铁、铝胶体有特性；阻钙、镁垢能做到浓水侧LSI值达2.5还不结垢；浓水侧二氧化硅含量可达120ppm。通过NSF认证。反渗透膜污染物反渗透膜污染物反渗透膜的清洗：反渗透膜的清洗：F无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产品水电导升高时，合适的化学清洗就需要考虑。反渗透膜的保存消毒反渗透膜的保存消毒:F当反渗透系统停机超过3天，设备中的反渗透膜元件需要作适当的保存消毒程序；停机在3到5天时，可以用1%的亚硫酸