反渗透水处理技术介绍及常见问题

膜技术应用ShuoZhang2013-4-26携手共进，再创辉煌膜技术应用纳尔科（中国）环保技术服务有限公司张烁内容•膜技术及其应用•膜运行常见问题及故障排除和解决方案•Nalco3DTrasar技术在膜系统中的应用传统水处理工艺纯水制备锅炉沉降池冷却水生产工艺排放废水处理絮凝剂絮凝剂絮凝剂膜法水处理工艺客户的需求•减少操作成本•提高系统运作性能•通过自动化提升运作可靠性外排锅炉冷却水生产工艺废水处理药剂清洗剂药剂-阻垢剂-杀菌剂-清洗剂助凝剂清洗剂-阻垢剂-杀菌剂-清洗剂BFWTreatmentMF/UF回用回用MF/UF反渗透生物反应器UF反渗透膜的分类微滤超滤纳滤反渗透RangeMacromolecularMolecularSubmolecularIonic孔径1.0-0.1m0.1-0.01m0.01-0.001m0.001m去除悬浮物大分子胶体细菌蛋白质胶体有机物有机物高价离子病毒小分子有机物金属离子盐分子量100,00010,000-100,000200-20,000300压力10psig10-60psig100-250psig100-800psig前处理要求中中高高设备投资中中高高膜的用途•反渗透–0.1–5%Na+和Cl-将通过–用于除盐•纳滤–5–25%Na+和Cl-将通过–二价离子的高截留率–主要用于水的软化•超滤/微滤–大分子有机物的截留，部分胶体截留–用于悬浮物的去除，细菌的脱除，反渗透预处理等基本过滤方式ProductProduct死端过滤错流过滤水流方向垂直于滤料水流方向平行于滤料•死端过滤–砂滤–多介质过滤–保安过滤器•错流过滤–反渗透–纳滤–超滤/微滤ProductProduct基本过滤方式过滤介质表面快速形成污染产水死端过滤特点错流过滤特点MEMBRANE高速流动-减缓膜的污染及结垢速度膜形式的分类•卷式膜•中空纤维膜•管式膜膜系统反渗透(RO)反渗透-聚酰胺薄膜0.2micron40micron120micronReinforcingFabric纤维支撑层MicroporousPolysulfone聚砜层聚酰胺分离层BarrierLayerPolysulfoneSupportLayer聚酰胺反渗透膜大多数反渗透组件是卷式膜膜组件膜组件-组成胶产水管进水膜组件-组成进水隔板产水隔板膜组件-组成膜片产水隔板进水隔板CourtesyofTheDowChemicalCompanyVideo膜组件卷式膜压力容器用来排放反渗透膜组件.压力容器•材料–玻璃钢纤维–不锈钢多个膜组件压力容器Product[Permeate]Concentrate[Reject]Feed压力容器可以有1,3,4,6,或7支串联反渗透基本术语进水100吨/小时600ppmTDS产水75吨/小时30ppmTDS5%透盐率75%回收率浓水95%脱盐率25吨/小时2310ppmTDS25%浓水主要术语•产水–进水透过反渗透膜的部分•浓水–进水没有透过反渗透膜的部分•脱盐率(%)–评估对于盐离的去除率•透盐率(%)•回收率(%)浓水产水一段二段进水增加额外的段会提高系统的总回收率段TrainVesselStage2Stage1两段反渗透系统两级反渗透进水浓水一级产水浓水回流二级产水一级二级一级反渗透的产水作为二级反渗透的进水多级反渗透系统回收率75%回收率产水进水浓水100吨/小时75吨/小时25吨/小时浓水产水一段二段进水浓水回流浓水回流浓水回流•好处–提高总回收率，减少浓水排放•缺点–产水水质变坏–操作压力升高，耗能–浓缩倍率大，污染物浓缩富集，结垢风险增大反渗透系统前处理工艺前处理工艺•前处理的重要性：多数存在污堵问题的反渗透系统都是由于前处理运行不善或存在工艺设计缺陷。因此合理的前处理设计和运行是降低反渗透运行负担的必要措施。好的前处理对于膜系统的积极作用•Higherwaterquality更高质量的产水•Longerintervalsbetweencleaning更长的清洗周期•Reducedmembranereplacement减少膜元件更换的频率•Lowerchemicalcosts降低化学清洗的费用•Increasedcapacity增加系统的产水量前处理工艺典型处理工艺前处理工艺•减少膜的污染频率–絮凝沉降—悬浮物,颜色–介质过滤—悬浮物，有机物–微滤—细菌，悬浮物–超滤—颜色，微生物，悬浮物–UV—微生物，TOC前处理设计的选择Foulant/污染物Solutions/解决方案Ionexchangesoftening软化Weakacidcationhardnessremoval弱酸性树脂去除硬度Limesoftening石灰软化Antiscalant阻垢剂Ionexchangesoftening软化Limesoftening石灰软化Manganesegreensandfilter锰砂过滤Dispersant分散剂Ionexchanger离子交换Antiscalant阻垢剂Clarification混凝澄清Sand/mediafilterwithcoagulation/flocculantaid混凝加砂滤Microfiltration/Ultrafiltration微滤/超滤Biocide杀菌剂UVirradiation紫外杀菌Microfiltration/Ultrafiltration微滤/超滤Keepwaterflowing保证水的流动性Clarification混凝澄清Carbonfilter活性炭过滤Microfiltration/Ultrafiltration微滤/超滤Biologicalmatter微生物Naturalorganicmater有机物Sparinglysolublesalt无机盐Metaloxides金属氧化物Solublesilica可溶硅Silt/Colloidalparticle泥沙/胶体去除胶体颗粒(particles1um)，降低出水浊度多介质过滤/MMF砂滤混凝剂的选择去除物质•余氯•色度•有机物•臭活性炭过滤/ACFGeneralSizingConsiderations多介质过滤器/Multimedia设计滤速5~12m/h计算滤料体积：罐体表面积×滤料的填装高度×所选择的滤料的堆积密度（滤层高度一般按800-1200mm，垫层高度按600-650mm计算）活性炭过滤器/CarbonFilter设计滤速8~15m/h针对有机物选择较低的流速活性碳装填高度一般在1000～1600mm左右超滤/微滤介绍(UF/MF)膜的分类微滤超滤纳滤反渗透RangeMacromolecularMolecularSubmolecularIonic孔径1.0-0.1m0.1-0.01m0.01-0.001m0.001m去除悬浮物大分子胶体细菌蛋白质胶体有机物有机物高价离子病毒小分子有机物金属离子盐分子量100,00010,000-100,000200-20,000200压力10psig10-60psig100-250psig100-800psig前处理要求中中高高设备投资中中高高超滤/微滤应用饮用水净化地表水前处理废水处理海水淡化前处理纯水/超纯水后期净化产品浓缩。典型超滤/微滤系统内压型外压型超滤/微滤系统反洗减轻膜污染化学加强反洗反洗时间:30-60秒反洗频率:每半个小时或更短超滤组件Lumen(FeedSide)Filtrate超滤膜丝电镜照片系统照片系统照片超滤/微滤-药剂的使用酸或碱对于pH的调整絮凝剂的应用杀菌剂对于微生物的控制化学清洗药剂运行操作模式四种运行模式•膜的完整性测试•化学清洗•化学加强反洗(CEB)•反洗•正常生产–产水前处理工艺•通过化学方法减少膜污染及损伤–絮凝剂—悬浮物及色度–杀菌剂—微生物–加氯—微生物及有机物–阻垢剂—铁沉积及结垢SDI值的测定当t15是t0的4倍时，SDI15值是5。如果水样完全将膜片堵塞住时，SDI15值为6.7。SDI15=(1-t0/t15)×100/15常见问题及故障排除和解决方案膜污染LimitedFoulingToleranceRoughSurfaceiseasilyFouledRoughSurfaces膜材料及膜元件的构造加重膜污染机会TightSpacing膜污染进水网格膜表面微生物有机物污染胶体污染XXXXXXXXXXX进水RO系统发生沉积时的表现•压降增加•进水压力变化•标准化产水流量的变化•脱盐率的变化常见反渗透问题（一）•胶体及颗粒沉积–颗粒悬浮物–胶体硅–碳粉–金属氧化物(Fe等)前处理问题：高SDI!保安过滤器短路活性炭泄漏管路残渣管路腐蚀等前处理问题：高SDI!保安过滤器短路活性炭泄漏管路残渣管路腐蚀等常见反渗透问题（二）•微生物生长–藻类–细菌–生物粘泥•有机沉积–自然发生(腐蚀酸)–不溶油(泄漏的泵密封剂,新的管路）–阻垢剂过量的沉降–阳离子聚合物过量(由上游的过滤器引起)线型虫生物黏泥前处理及反渗透微生物失控进水含高有机物，如COD,TOC药剂问题等前处理及反渗透微生物失控进水含高有机物，如COD,TOC药剂问题等常见反渗透问题（三）•结垢物沉降–碳酸盐结垢–硫酸盐结垢–磷酸盐结垢–硅结垢(SiO2)设计问题进水水质波动大，如:pH,碱度等药剂问题等设计问题进水水质波动大，如:pH,碱度等药剂问题等常见反渗透问题（四）•膜性能恶化–水解(由低或高pH造成)–氧化(Cl2,H2O2,KMnO4)–机械损坏(出水背压、挤撞、或颗粒的摩擦)代价-污染导致的高压降及膜损坏昂贵的代价！污染表征胶体污染铁和硅金属氧化物有机物无机物结垢微生物污染确定膜污染的简单判断方法用对运行的影响确定污染沉积沉积标准化产水量压降位置结垢尾部金属氧化物前部胶体/硅前/尾有机物前生物沉积前脱盐率反渗透系统中的污染沉积位置沉积哪里最先产生结垢/硅末段的最后一个膜金属氧化剂一段的第一个膜胶体一段的第一个膜有机物一段的第一个膜微生物沉积(快）一段的第一个膜(慢）整个装置故障排除电导分布及探针检测方法PROFILINGandPROBING故障排除•电导分布–确定高电导产水的压力容器•探针法–确定单只膜组件问题膜的产水电导分布一段二段5.26.62.62.52.83.64:2设计故障排除探针法Unit:m故障排除进水浓水012345601234561/4”PolypropyleneTubing每个RO包括6部分探查RO元件结果分析RO故障排除:发现问题•反渗透系统是否有波动?•是否正确关机或关机时间太长.•是否有预处理或投药的波动??•检查进水温度,TDS,和pH.•检查流量和回收率%。•检查压降是否正常.•检查所有设备都正确校准.•分级和分各个压力容器测量出水质量.•探测各个容器的机械密封故障。•检查保安过滤器是否有沉积现象。•检查RO元件是否有沉积或损坏。RO故障排除:发现问题•取样并进行详细的分级和组合的进水、出水、浓水水质分析。•将水质分析结果与反渗透设计目标进行比较。•基于归一出水、流量、归一出水质量和压差来确定可能的沉积。•基于可能的沉积物和结垢物进行一次清洗。•对于清洗结果进行沉积物去除、颜色变化和pH变化分析。•将RO元件送出进行非-破坏性解剖分析并决定清洗方案。•最后，进行破坏性解剖分析和沉积物实验室分析.常见运行注意事项讨论•前处理的设计：SDI•水质的变化•化学药剂的应用–药剂的选择–加药点–加药量•微生物的控制–前处理系统–NaClO...–反渗透系统–非氧化杀菌剂•反渗透的自动监控系统运行监测系统监控设备流量压力ORP温度pH导电度SDI加药量……运行性能进水段间产水浓水压力XXXX流量XXX电导XXXX温度XpHXX余氯X运行数据监测运行性能•运行数据标准化–膜的产水量变化由一系列参数决定，包括：•进水水质•温度•压力•污染•结垢•膜损伤运行数据标准化目的