专业机构对反渗透系统技术深层解析（RO系统 图文丰富）

1、 RO系统技术 我们首先介绍以下渗透过程 :稀溶液rh 渗透膜浓溶液溶液会升高至此点,以达到压力平衡正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液什么是反渗透?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

2、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

3、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技术术语Rejection 脱盐率溶液中溶质不透过反渗透膜的比例RejectionPassa 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= QpermQfeed= Avera 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 Qfee

4、d Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm流量进水浓水淡水浓度假设在理想状态下: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提高系统回收率的方法方法一: 增加浓水回流泵进水浓水淡水0.15 m

5、3/h最小流量= 300gph0.85 m3/h1.0 m3/h泵进水回流浓水淡水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高系统回收率的方法影响淡水产量的因素:- 反渗透膜数量- 反渗透膜特性- 系统操作压力- 系统运行温度- 进水水质对于同一物质,进水物质浓度越高,渗透压越

6、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: 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 =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:1.

7、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%温度 ( C )渗透通量 GPDAG804OFSSSSSS100F0.25FPure Water Layer10 A纯水层Na+NO3-Na+Cl-K+Cl-Ca+2Cl2-Zn+2Cl2-Ni+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

8、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: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.反渗透膜对正离子的脱盐率 反渗透膜对负离子的脱盐率 反渗透膜对其他物质的脱除率 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卷式反渗透膜元件 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8000倍后的图像反渗透预处理系统 水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并

9、懂得他们: 总悬浮物质:砂,胶体,三价铁等. 总溶解固形物:钠离子,氯离子,钙离子,两价铁等. 生物污染:细菌,热原体,藻类等. 什么物质影响水质?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.后处理系统预处理产水1.预处理系统目的:去除总悬浮物(TSS),降低RO设备进水SDI值.典型过滤设备:双/多介质过滤器:去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.每星期反冲洗一次或压差达10 psid进行反冲洗.

10、微滤/超滤膜:用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.5微米保安过滤器:过滤能力为每十英寸为5gpm.压差达8psid时进行更换过滤芯.预处理一: 过滤工艺基础1. 反渗透系统进水SDI范围: 反渗透系统进水SDI值: 5 反渗透最佳进水SDI值: CO + H+ + Cl-C* + 2Cl2 + 2H2O - 4HCl + CO2氯和亚硫酸氢钠的反应:Na2S2O5 + H2O 2Na+ + 2HSO3-Na+ + HSO3-+2H+Cl-+OCl- Na+SO4-2+3H + 2Cl-预处理二: 脱氯工艺基础预处理二: 活性炭过滤法水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.桶体可采用

11、: FRP, 碳钢衬胶, 不锈钢.活性炭应进行周期性杀菌, 一般采用蒸气或热水.活性炭所能去除物质:颜色和气味三氯甲烷(THM)低分子量有机物出水进水颗粒状活性炭(椰壳)25% - 50% 反冲洗膨胀空间预处理二: 活性炭过滤法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.加注量:4-6倍进水氯浓度.10-16倍进水氯胺浓度.同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量.预处理二: 亚硫酸氢钠加药法软化器特点:阳离子树脂交换床 Na+ 交换 Mg2+ & Ca2+树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂.桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的

12、交换能力来决定.一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.再生:控制开采用时间型或流量型或手动启动.一般采用顺流再生.预处理三: 软化工艺基础进水树脂床50%反冲膨胀空间出水预处理三:软化法预处理三:阻垢剂加药法通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度.建议采用Argo系列阻垢剂,下列为常用药剂型号:MDC 220 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 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。反渗透膜污染物砂石,PVC碎削等阻塞进水流道: 无法通过清洗恢复 硬度结垢: 清洗方法: 酸性清洗有机物,胶体污染: 清洗方法:碱性清洗细菌,病毒等微生物滋生: 清洗方法:杀菌剂清洗+碱性清洗 反渗透系统污染分类反渗透膜的清洗：无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求