反渗透水处理

1反渗透水处理系统培训资料采用砂滤器+活性炭过滤器+一级反渗透+混床的工艺流程制备工业用纯水，是一套既简洁又实用的工艺，为加强对现有装置的了解，我们编制了这套培训资料，由于时间仓促和编者水平有限，文中难免有不足甚至错误之处，欢迎读者批评指正。一：石英砂过滤器1、原理及作用石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一，它是利用石英砂作为过滤介质。该滤料具有强度高，寿命长，处理流量大，出水水质稳定可靠的显著优点，石英砂的功能主要是去除水中悬浮物、胶体、泥沙、铁锈。采用水泵加压，使原水通过过滤介质，去除水中的悬浮物，从而达到过滤的目的。悬浮物、胶体、颗粒污堵可严重影响反渗透的性能，如大幅度降低产水量；石英砂过滤器能有效的去除原水中的悬浮物、胶体、颗粒，当水流流过过滤介质的床层时，颗粒、悬浮物、胶体会附着在过滤介质的表面而截流下来，当反冲洗时又可以把这些截流下来的污染物排放出来；通常经过介质过滤器处理就可以达到SDI15≤5。2、过滤器冲洗2.1冲洗的目的和方式冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。冲洗方法有以下几种：（1）高速水流反冲洗（2）气、水反冲洗；（3）表面助冲加高速水流反冲洗。2.2冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间2.2.1冲洗强度：水温为20℃时，石英砂过滤器的冲洗强度一般为12~15L/s.㎡，2水温每增减1℃，冲洗强度相应增减1%。2.2.2滤层膨胀度：反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比，称滤层膨胀度。石英砂过滤器的膨胀度一般为45%。2.2.3冲洗时间当冲洗强度或滤层膨胀度符合要求但冲洗时间不足时，也不能充分地清洗掉包裹在滤料表面上的污泥，同时，冲洗废水也排除不尽而导致污泥重返滤层。如此长期下去，滤层表面将形成泥膜。因此，必要的冲洗时间要保证，根据经验，石英砂过滤器的冲洗时间一般为5～7分钟，但在生产实际操作中要根据废水的具体情况而定，以冲洗干净为原则。二：活性炭过滤器1、原理及作用活性炭内孔表面积大，非常有利于进一步吸附中、小分子的有机物，一般用于吸附原水中的有机物、部分色素和有害物质，降低化学耗氧量COD。活性炭被广泛应用于生活用水及食品工业、化工等工业用水的净化，由于活性炭的比表面积很大，其表面又布满了平均为20—30埃的微孔，因此，活性炭具有很高的吸附能力。此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此，活性炭还能去除水中腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质，还可去除象余氯一类对反渗透膜有害的物质，防止反渗透膜被氧化。通常能够去除63%～86%胶体物质，50%左右的铁，以及47～60%的有机物质。2、活性碳过滤器冲洗2.1冲洗的目的和方式冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。冲洗方法有以下几种：（4）高速水流反冲洗3（5）气、水反冲洗；（6）表面助冲加高速水流反冲洗。2.2冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间2.2.1冲洗强度：水温为20℃时，活性炭过滤器的冲洗强度一般为13～16L/s.㎡，水温每增减1℃，冲洗强度相应增减1%。由于活性炭的密度小，冲洗时要特别注意控制冲洗强度，防止因冲洗强度过大而把滤料带出系统，同时也要防止因冲洗强度不够而导致冲洗不干净，时间一长，容易造成滤层形成泥膜，严重时将造成滤层办结，从而影响到过滤效果。2.2.2滤层膨胀度：活性碳过滤器的膨胀度一般为50%。2.2.3冲洗时间活性炭过滤器的冲洗时间一般为6～8分钟，但在生产实际操作中要根据废水的具体情况而定，以冲洗干净为原则。三：一级反渗透1、原理当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。2、特点2.1反渗透膜能很好地脱除离子和有机物，反渗透比纳滤膜有更高的脱除率，能脱除99%的盐分和有机物。2.2反渗透膜能脱除99.9%的微生物。2.3反渗透膜元件使用寿命长，一般在3年以上。42.4反渗透膜能分离溶解性的盐等无机分子和分力量大于100的有机物。2.5通过使用专用的清洗剂能很好地解决污染和堵塞问题。2.6清洗间隔长；当SDI＜5时，一般一年清洗4次即可，但SDI≥5时，清洗次数要翻倍。3、设备的使用条件3.1为保护设备正常运行，设备的进水应满足如下要求：a)淤塞指数SDl15＜5；b)游离余氯：聚酰胺复合膜＜0.1mg/L；乙酸纤维素膜0.2mg/L～1.0mg/L；c)浊度＜1.0NTU；d)根据原水水质，正确设计预处理工艺，选用符合国家及行业标准的预处理设备、管路和阀门，原水水质指标的测定按照相应的国家标准和行业标准进行；e)根据反渗透膜元件要求合理控制进水的pH值、铁离子、微生物、难溶盐等参数；3.2操作温度、操作压力：a)操作温度：温度为影响产水量的主要指标，通常复合膜适用4℃～45℃；乙酸纤维素膜适用4℃～35℃。b)操作压力：根据工艺要求，操作压力一般不大于3.5MPa。4、试运行本运行试验适用于卷式膜。4.1按照设备安装图、工艺图、电器原理图、接线图，对设备系统进行全面检查，确认其安装正确无误，在微滤滤芯未放入保安滤器内，反渗透膜未放入膜壳内的情况下，打开电源开关，启动供水泵，对反渗透系统进行循环冲洗，检查系统渗漏情况，压力表及其他仪表工作情况和电气安全及接地保护是否有效，冲洗直至清洁为止。将微滤滤芯放入保安过滤器的外壳内冲洗干净，然后将反渗透膜元件装入膜壳内。4.2运行试验设备经试运行之后，开启总电源开关，将运行开关旋钮置于开启位置。反渗透装5置开始运行，根据运行情况，供水泵开始运转，高压泵按控制时间启动，系统开始升压产水，调整系统调节阀，达到设计参数，设备运行试验一般不少于8h，运行期间检查供水泵、高压泵运转是否平稳，产水与排浓缩水情况是否正常，自动控制是否灵敏，电气是否安全，自动保护是否可靠。按规定检查渗透水的电导率，确定设备脱盐率、原水回收率是否达到要求。为保证液压试验、运行试验的准确性，允许此两项试验在施工现场进行。4.3设备保养：4.3.1定期采水样化验（设备以市政自来水为原水为例）砂滤器：化验出水浊度≤5NTU碳滤器：化验出水余氯含量＜0.1PPM软水器：化验硬度＜30mg/L保安过滤器：化验SDI＜5反渗透：化验进水、纯水、浓水的微生物含量4.3.2定期记录设备各运行参数各环节各时期化验结果砂滤、碳滤、软化、保安过滤进出口、泵前泵后、一段、二段等压力原水、纯水各时期的电导在相同的压力情况下，纯水与浓水的流量、纯水的电导4.3.3记录每次维修结果材料更换的时间与数量根据运行参数，对膜进行清洗的时间与结果5、延长反渗透膜使用寿命的方法5.1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。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。5.2设备的操作不当引起膜性能的损坏：5.2.1设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏膜6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。5.2.2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。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。5.2.3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。5.2.4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。5.3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7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。采用清洗液(1)+清洗液(3)+消毒的步骤效果亦很好。6、反渗透膜的化学清洗6.1、清洗的目的：恢复半透膜良好的透水性和除盐能力，保护膜的性能，延长膜的使用寿命。86.2、清洗的条件：（在同一种原水下）⑴标准透水率下降10％～15％；⑵标准系统压差增加10％～15％；⑶脱盐率下降1％～2％6.3、清洗方式：A、在线清洗；B、离线清洗。所谓在线清洗，即是利用清洗设备对整个RO系统内的膜元件进行整个清洗。所谓离线清洗，即是将每一支膜取出分别进行清洗。在线清洗的优点是操作简单、用时短，缺点是清洗不彻底。离线清洗的优点是清洗彻底，缺