HG∕T 5166-2017 反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法

HG/T5166～5167—2017循环冷却水中羧酸盐及磺酸盐类聚合物IHG/T5166—2017反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法 HG/T5167—2017循环冷却水中羧酸盐及磺酸盐类聚合物含量的测定方法 反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法2017-11-07发布2018-04-01实施本标准由全国化学标准化技术委员会水处理剂分技术委员会(SAC/TC63/SC5)归口。本标准起草单位：同济大学、上海龙灯环保科技有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院、河南清水源科技股份有限公司、山东玉江源环保科技有限公司、中海油天津化工研究设计本标准主要起草人：郅玉声、耿鑫、吴循真、姚志娟、胡景华、王II反渗透阻垢剂阻垢性能评价方法件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。3.13.23.33.4脱盐率desalinationrate经反渗透膜处理后所得的含盐量较低的水或用于防止反渗透膜浓水侧结垢和(或)污堵的化学药剂。经过反渗透浓缩容易形成结垢物质的离子。膜组件的浓水和产水全部回流至循环水箱的运行方式。在全循环模式运行条件下，膜元件的浓水和产水全部回流至循环水箱，并稳定运行一定的时间，在第1循环周期中，膜元件的浓水和产水全部回流至循环水箱，浓水量与产水量之和为膜元件的初始给水量。稳定运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，在线排走部分产水，浓水不排，全部进入循环水箱，进入下一循环周期。在第2循环周期内，膜单元的浓水和产水全部回流至循环水箱，此时浓水量与产水量之和为本循环膜元件给水量，但小于膜元件的初始给水量。稳定运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，在线排以此类推，依次进入下一循环周期，直至出随着循环周期的依次进行，反渗透膜元件给水量相对于初始给水量而言逐级浓缩，因此称为逐级首先运行第1循环周期，膜元件的固有回收率(y)与表观回收率(Y₁)相等，测量水中的结垢离子(如Ca²+、Ba²+等)浓度，判定膜面上结垢情况。运行1h后，若无结垢现象且产水恒定，则在第2循环周期，膜元件给水量小于膜元件的初始给水量，膜元件的固有回收率仍为y,对于初始给水而言表观回收率(Y₂)提高，即Y₂>Y₁。测量结垢离子浓度，判断在表观回收率Y₂下的结模拟反渗透试验装置见图1,主要包括循环水箱(内设换热器)、低压给水泵(升压泵)、微孔过滤器、反渗透高压泵、反渗透膜组件、各类阀体、仪表仪器、管道与控制系统等。反渗透膜组件、33泵、各种管道、仪表等设备构件，应符合GB/T19249的要求。文文产水浓水取样阀取样阀循环水箱换热器-给水取样阀排污阀膜组件浓水转子流量计截止阀注：D-压力表：正一低压控制器：一高压控制器：-高温控制器：①-温度表。5.2.1用于初次配水、反渗透膜组件给水、反渗透产水及浓水回流调节等供水设施，容积不小于250L,材质为不锈钢或聚丙烯、玻璃钢、钢衬橡胶等。5.2.2内部设置换热器，维持水温在30℃±1℃。5.2.3配置相应的管道，包括补水管、产水管、浓水管、冲洗管、排污管、取样管。5.2.4配置相应的仪器仪表，包括液位指示器、温度指示器、电导率仪等。5.2.5产水、浓水等回流管应延伸到箱内有效液面以下，而且避免设置在泵吸入口周围，以防止水5.2.6设置安全固定的操作平台，以方便试验操作与观察。5.3.1微孔过滤器即保安过滤器，应与反渗透装置运行能力匹配。5.4.1各类管道应选择合适的材料以避免腐蚀，并同时考虑耐压要求。5.4.2反渗透装置的低压管道、5.4.3高压管道与阀体应选用不锈钢。若有特殊要求，选用含钼量大于6%的254SMO不锈钢。5.4.4阀体要求：反渗透高压泵出口与反渗透膜组件浓水出口均应设置流量调节阀，材质为不锈钢，5.4.5浓水调节阀为手动节流阀，如针型阀。在阀体容易造成结垢堵塞的情况下可以采用高压盘管替代节流阀，盘管长度由流量和盘管压力降确定。5.4.6调节阀必须设置最小流量通过的防范措施，以避免装置处于堵塞高压状态。5.5.1反渗透组件包括膜元件、压力容器、阀体、工艺管道(进水、浓水与产水的排放管，排气管，取样管等)。5.5.2保护措施：防止水锤冲击措施，膜元件渗透水侧压力不得高于浓缩水侧压力35kPa(5psi),5.6.1运行操作以手动控制为主。5.6.2反渗透高压泵前后分别设置低压保护开关、高压保护开关，自动控制高压泵运行。5.6.3浓水管与产水管宜设置流量控制器，以控制反渗透装置运行。5.6.4温度指示控制器，最高温度设定在45℃。5.6.5电气控制，包括电流、电压等极限控制，应符合现行相关规范标准。5.7.2压力表：见图1的压力表接口位置，同时设置压差指示器。使用压力缓冲器以防止脉动损害，5.7.3温度测量器：见图1的温度表位置。试验过程中可用单片机控制和处理数据。进口温度25℃~30℃,波动士2℃。5.7.5流量计：宜设置转子流量计，最小分值小于控制值的±2%,安装位置便于拆卸清洗。5.8.1设备应设计合理，外观结构紧凑，结构光滑平整、严密、不渗漏。5.8.2设备主机架安装牢固，焊缝平整，水平及垂直方向公差应符合标准规范的要求。5.8.3管道安装平直，布置合理，符合工艺要求。6.1.1确定模拟试验装置上各种设备、管道、阀体、仪器仪表、控制系统等处于正常状态。55 采集现场反渗透给水，用水量根据实际确定，但不宜少于1.0t,水质应符合反渗透膜与测试6.3.1.2开启低压给水泵前后阀门与浓水流量控制阀(常开状态),开启反渗透高压泵出水流量调节阀至1%～5%的开启度，然后启动低压给水泵，待浓水有少量回流时启动反渗透高压泵。6.3.1.4检查并调整循环水箱的换热器，确保整体水体温度为30℃±1℃。6.3.1.6根据反渗透给水情况，按6.3.1.3的项目内容调整运行指标，但进水量、回收率、操作压6.3.1.7按照全循环模式运行第1循环周期，浓水及产水全部回流至循环水箱，循环运行1h。此时膜元件的固有回收率为y,表观回收率为Y₁,第1循环周期中Y₁=y。6.3.1.10按GB/T15453的规定，测定循环水箱中的氯离子的浓度变化；按GB/T15452的规定，测定结垢离子Ca²+的浓度变化。如果反渗透给水中含有硅，按GB/T12149的规定，测定可溶性二氧化硅的浓度变化。如果反渗透给水中含有Ba²+、Sr²+等结垢离子，根据条件选择相应的方法(如原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等)测定Ba²+、6.3.1.11根据表1的评定标准，评定系统运行情况。表1初步评定标准序号测试项目情况说明初步评价1产水量不变运行良好减小堵塞增大分析电导及压差2压差不变运行良好减小膜元件损坏增大结垢或污堵3产水电导不变运行良好减小微量污堵增大结垢或污堵4结垢离子浓度与氯离子浓度比值试验前后比较不变运行良好减小结垢或污堵5可溶性二氧化硅浓度与氯离子浓度比值试验前后比较不变运行良好减小结垢或污堵注：上标f、p、r分别表示膜元件的进水(feed)、产水(permeat)、浓水(retentate)。6.3.1.12若表1中的各测试项目保持不变，可以确定在该状态下反渗透膜浓水侧未发生结垢现象，然后根据测试要求实施下一级循环周期试验。6.3.1.13排走部分产水，运行第2循环周期。以全循环模式运行1h,此时膜元件的固有回收率仍为y,表观回收率为Y₂。同时按6.3.1.8～6.3.1.12的要求实施，考察在该表观回收率(或该循环周期)下膜结垢情况。若没有出现结垢，再进入下一个循环周期。周期性地重复这种逐级浓缩的全循环，直至浓水侧出现结垢为止。6.3.2加药试验按试验要求，称取一定量的阻垢剂，移至循环水箱内，搅拌至均匀或溶解，其余步骤按6.3.1的要求操作。6.4试验结束6.4.1每批试验结束后，应按GB/T23954的要求清洗反渗透装置。经化学清洗后，若膜性能指标恢复不到初始值，表明试验药剂对膜具有损坏性。6.4.2停用期间，按反渗透膜生产厂家的要求保存膜元件。7计算(以钙离子为例，其他结垢离子或可溶性二氧化硅同理计算)7.1表观回收率第i循环周期相应于初始给水的表观回收率为Y,计算过程参见附录B,按公式(1)计算：由公式(1)可以看出，随着循环水箱中体积浓缩因子K;的提高，系统相应于起始给水的表观7.2CaCO₃平均结垢速率CaCO₃平均结垢速率，计算过程参见附录B,按公式(2)计算：以表观回收率Y;为横坐标、膜单元产水量Q?(数值以L/h计)为纵坐标，绘制Q?与Y;的关以表观回收率Y;为横坐标、CaCO₃平均结垢速率R;[数值以g/(m²·h)计]为纵坐标，绘制9.5反渗透膜组件的初始性能指标，包括测试条件、操作压力、压差、给水量、产水量、浓水量、9.7参照附录C的方法绘制氯离子或钙离子浓缩因子与体积浓缩因子、膜产水流量与表观回收率、99A.1运行原始记录表循环周期i运行时间h产水取水体积△VL电导率/(μS/cm)温度/℃流量/(L/h)压力/kPa循环水箱电导膜元产水电导EC?循环水箱温度T?高压泵水温度T膜元浓水流量Q膜元产水电导低压泵压力P?高压泵压力P膜元产水压力膜元浓水压力PA.2检测记录循环周期i膜组件水质pH值循环水箱膜组件浓水侧浓水pH产水pH?氯离子浓度mg/L钙离子浓度mg/L氯离子浓度mg/L钙离子浓度mg/L循环周期i循环水箱表观回收率CaCO₃平均结垢速率循环水体积体积浓缩因子氯离子浓缩因子钙离子浓缩因子k⁹a²+(资料性附录)计算公式B.1水量计算B.1.1膜元件运行水量膜元件运行水量，按公式(B.1)计算：Qf=Q?+Q……(B.1)式中：Q——流量的数值，单位为升每小时(L/h);i——周期循环次数(i=1,2,3,…等正整数);f,p,r——膜元件的进水(feed)、产水(permeat)、浓水(retentate)。B.1.2周期性循环浓缩水量周期性循环浓缩水量，按公式(B.2)计算：式中：B.2周期性循环浓缩因子体积、盐分、氯离子、钙离子等浓缩因子分别按公式(B.3)～公式(B.6)计算：体积浓缩因子……………(B.3)盐分浓缩因子……………(B.4)氯离子浓缩因子………(B.5)钙离子浓缩因子………(B.6)式中：HG/T5166—2017B.3.1膜组件的固有回收率膜组件的固有回收率，按公式(B.7)计算：式中：y——膜组件的固有回收率。假定膜组件(元件)脱盐率在99.9%以上，则膜组件的固有回收率y近似按公式(B.8)表达：C——第i循环周期中浓水的含盐量的数值，单位为毫克每升(mg/L)。Cl-为非结垢离子，故也可以用其近似地代表膜组件的回收率，其关系式见公式(B.9):[Cl-]——第i循环周期中浓水的氯离子含量的数值，单位为毫克每升(mg/L)。B.3.2膜装置的表观回收率由于采用逐级浓缩的全循环模式，膜组件的回收率是固定的(固有回收率y)。但膜装置相对于给水的回收率即表观回收率是随着循环周期的增加而增加的，是一个动态值。Cl-不是结垢离子，因此以Cl的浓度作计算依据。设：第i循环周期相应于给水的表观回收率为Y,按公式(B.10)表示：循环周期中浓水侧氯离子的浓度，见公式(B.11):HG/T5166—2017B.4CaCO₃沉积量(以碳酸钙为例计算，其