RO反渗透方案及操作说明

1.反渗透简介1-1膜法分离分类膜法液体分离技术一般可分四类：微滤(MF)截留0.1-1微米之间颗粒；超滤(UF)截留0.002-0.1微米之间颗粒；纳滤（NF）能截留1纳米（0.001微米）而得名；和反渗透(RO)，反渗透能阻挡所有溶解性盐及分之量大于100的有机物，但允许水分子透过。反渗透广泛用于海水及苦咸水淡化,锅炉给水,工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低超作费用和废水排放量。被视为最精密的膜法液体分离法。1-2反渗透原理我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂(水分子)自发地透过半透膜进入浓溶液(浓水)侧的溶剂(水分子)流动现象。在溶液自然渗透的过程中，浓溶液侧液面不断升高，稀溶液侧液面相应降低。直到两侧形成的水柱压力抵消了溶剂分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透过程达到平衡点，此时的液柱高度差称为该溶液的渗透压。反渗透原理是：若我们在浓溶液侧施加压力克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的凈化水。RO主机就是以反渗透原理为基础进行水质纯化的。(请参照下图)反渗透在运行过程中，水流以一定速度横向流过膜管的同时，由于压力存在的原因，纯水纵向透过反渗透膜而进入集水层，从中心集水管排出。而浓缩高浓度水横向流过膜管，从排水管路排走。1-3影响反渗透膜性能的因素1-3-1基本定义1）回收率：指膜系统中给水转化成为产水时透过液的百分率。膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的，设置在浓水阀可以调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获得最大产水量，但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限置。2）脱盐率：通过渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率，或通过膜脱除特定组份如二价离子或有机物的百分数。3）透盐率：脱盐率的相反值，是进水中溶解性杂质成份透过膜的百分率。水质计一般显示此数据。4）流量：流量是指进入膜组件的进水流率，常以每小时立方米数(M3/H)或没分钟加仑数(gpm)表示。浓水流量是指离开膜组件系统的未透过膜的那部分“进水”流量。5）通量：单位膜面积上透过液的流率，通常以每小时平方米升数(L/M2h)或每天每平方英尺加仑数(gfd)表示，（单位膜面积的产水量）。6）渗透液：透过膜系统产生的净化产水(纯水)。7）浓缩液：未透过膜系统的那部分水（浓水）。8）渗透压：是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数，盐浓度增加，渗透压也增加，因此进水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量。1-3-2压力的影响透过膜的水通量随进水压力的增加而直线增加。增加进水压力也增加了脱盐率，因为膜通过水的速率比透过盐分的速率快，但是两者之间的变化没有直线关系，而且通过增加压力提高盐分的排除率有上限限制，超过一定的压力，脱盐率不再增加，某些盐分还会和水分子耦合一同透过膜。1-3-3温度的影响膜系统产水电导对温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几乎线性的增大，这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散能力增加。反之则线性降低，以25℃计，每降低4℃，产水量降低约10％。增加水温亦会导致脱盐率降低或透盐率增加，因为盐分也会应温度的提高而扩散速率加大所致。1-3-4盐浓度的影响如果压力保持恒定，含盐量越高，水通量就越低，同时水通量的降低，增加了透过膜的盐通量（降低了脱盐率）。1-3-5回收率的影响如果回收率增加（进水压力恒定），残留在浓水中的含盐量更高，自然渗透压将不断增加直到与施加的压力相同，这将抵消进水压力的推动作用，减慢或停止反渗透过程，使水通量降低或停止。RO系统的最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制，往往取决于原水中的含盐量和他们在膜面上要发生沉淀的倾向，最常见的微溶盐使碳酸钙、硫酸钙和硅，应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢。1-3-6PH值的影响反渗透膜适用的PH范围很大，在PH4-10之间有比较稳定的脱盐率和水通量，过低或过高的PH会影响脱盐率，并损坏膜管。2.水化学与预处理2-1序言为提高反渗透膜系统效率，必须对原水进行有效的预处理，针对原水水质情况和系统回收率等主要设计参数要求，选择适宜的预处理工艺，就可以减少污堵、结垢和膜降解，从而大幅度提高系统效能，实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用的最优化。污堵：定义为有机物和胶体在膜表面上的沉积。结垢：定义为部分盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀，例如碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等。不合理的预处理常常造成膜的频繁清洗和系统的衰减，预处理方案取决于水源、原水组成和应用条件，而且主要取决于原水的水源，井水水质稳定，污染可能性低；地表水是一种直接受季节影响的水源，有发生微生物和胶体两方面高度污染的可能性；工业和市政废水含有更加复杂的有机和无机成分，某些有机物可能会严重影响RO膜，引起产水量严重下降或膜的降解，因而必须有设计更加周全的预处理。2-2预处理设备2-2-1PAC（未设）PAC应用范围广，适应水性广泛，易快速形成大的矾花，沉淀性能好，适宜的PH值范围较宽（5－9间），且处理后水的PH值和碱度下降小，水温低时，仍可保持稳定的沉淀效果，碱化度比其它铝盐、铁盐高，对设备侵蚀作用小。该产品是一种无机高分子混凝剂。主要通过压缩双层，吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。将该产品（固体）与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加，至完全溶解后，再加水稀释到所需要浓度。主要设备如下：1.药剂槽：容量500L2.加药机：LMI定量加药泵3.使用药剂：PAC4.药剂添加量：3～5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水）T/hr×5g/T＝g/hr5.加药机调节：药液稀释10倍（ml/hr），调节加药机Stork,Speed.6.加药周期：设备采水时同时添加2-2-2NaHSO3反渗透膜在余氯含量1ppm接触200～1000小时后，可能会出现膜的降解（简称200～1000ppmhr的抗氯能力）。余氯可以通过化学还原剂将其还原成无害的氯离子，焦亚硫酸钠（SMBS）是最常用的去除余氯及抑制微生物活性的化学品，当他溶于水中时，SMBS形成亚硫酸氢钠（SBS）：Na2S2O5＋H2O→2NaHSO3SBS然后还原次氯酸：NaHSO3＋HOCL→HCL＋NaHSO4实际中每脱除1.0mg的余氯需要加入3.0mg的SMBS。干燥阴冷的储存条件下，固体SMBS的有效期为4～6个月，但在水溶液中，亚硫酸氢钠（SBS）会随时与空气中的氧发生氧化还原反应，浓度2％、10％、20％、30％的有效期分别为3天、7天、1个月、6个月。SMBS必须是食品级并且还需是未经过钴活化过的产品。或直接使用食品级的SBS。调配量需在有效期内用完!主要设备如下：1.药剂槽：容量250L2.加药机：LMI定量加药泵3.使用药剂：SMBS或SBS4.药剂添加量：3～5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水）25T/hr×5g/T＝125g/hr5.加药机调节：固体药剂稀释10倍20％（1250ml/hr），调节加药机Stork60,Speed100.6.加药周期：设备采水时同时添加2-2-3介质过滤介质过滤可以除去颗粒、悬浮物和胶体，最常用的过滤介质是石英砂和无烟煤，细砂过滤器石英砂颗粒有效直径为0.35～0.5mm，无烟煤过滤器颗粒有效直径为0.7～0.8mm，或石英砂上填充无烟煤的双介质过滤器。过滤介质的最小设计总床体深度为0.8m，双介质过滤器通常填充0.5m高的石英砂和0.4m高的无烟煤。压力式过滤槽设计流速通常小于10～20m/h，反洗流速40～50m/h。对高污染倾向的原水过滤流速必须小于10m/h或采用二级介质过滤。介质过滤含以下设备1.石英砂槽：∮1800mm，3〞气缸蝶阀2.活性炭槽：∮1400mm，3〞气缸蝶阀3.设计反洗周期：每运行24小时反洗一次4.设计石英砂更换周期：3年（0.3～0.5mm石英砂4500公斤/次）5.设计活性炭更换周期：4-6个月（10-20目活性炭750公斤/次），视原水水质而定贵公司净水再经过二次活性碳过滤其设备如下1.活性炭槽：∮900mm，2〞气缸蝶阀2.设计反洗周期：每运行24小时反洗一次3.设计活性炭更换周期：4-6个月（10-20目活性炭350公斤/次），视原水水质而定2-2-4微滤或超滤（未设）微滤（MF）或超滤（UF）膜能除去所有的悬浮物，根据有机物分子量和膜截留分子量的大小，超滤还能除去一些有机物，如果操作管理得当，SDI可以小于1，此时即将污染问题转移到了微滤或超滤上了。但是其耐污染、耐清洗能力、耐余氯能力远远大于反渗透。设备规格及操作详见超滤说明书。2-2-5强酸阳树脂软化用Na＋离子置换和除去水中结垢阳离子如Ca2＋、Ba2＋、Sr2＋等。交换饱和后的树脂用NaCL再生，这一过程称为原水软化处理。在这一过程中，原水PH不会改变。软化树脂如果再生及时的话，可消除各种碳酸盐或硫酸盐垢的危险，是一种非常有效和保险的阻垢方法。树脂软化含以下设备1.软化树脂槽：∮800mm.2〞气缸蝶阀，2.树脂量：拜耳（Bayer）S-80750升3.设计再生周期：采水累计（50×0.8×750/300TDS＝100吨），1TDS≈1/2μs4.再生药剂：工业用盐（NaCL），用药量200g/L，达到累计流量后启动再生。5.药剂用量：150㎏/次。稀释为500升（满溶解槽）6.树脂更换周期：2～3年2-2-6阻垢剂阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢，能有效地降低膜结垢的危险，减少膜化学清洗次数。没有树脂软化设备阻垢剂必须添加，以延长膜使用寿命。主要设备如下：7.药剂槽：容量250L8.加药机：LMI定量加药泵9.使用药剂：DK—75310.药剂添加量：5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水）12T/hr×5g/T＝60g/hr11.加药机调节：药液稀释20倍（1200ml/hr），调节加药机Stork60,Speed100。12.加药周期：设备采水时同时添加注：1g≈1ml计。2-2-7杀菌剂所有的原水均含有微生物：即细菌、藻类、真菌、病毒和其它高等生物。细菌的一般尺寸为1～3μm，但它与无生命的颗粒不同之处在于它们有繁殖能力，在适宜的条件下形成生物膜。膜元件的生物污染将严重影响反渗透系统的性能，出现进水至浓水间压差迅速增加，导致膜元件发生“望远镜”现象与机械损坏以及产水量的下降。设备停机期间,应采用适当的膜保护液加以浸泡维护,在配置保护液时,请注意保存液是以重量比为基准的,保护液具体化学组分为:18.0~20%的丙二醇（防冻剂）和1.0%食用等级的亚硫酸氢钠(SMBS)混合液.在一周内的保存期中,单纯的1.0%SMBS溶液就能够抑制膜内的微生物生长.长时间停机每周检查一次PH，低于3时（当亚硫酸氢钠氧化成硫酸时，PH会降低）立即更换保护液。生物膜一旦形成，清洗就非常困难，因为生物膜能保护微生物受水力的剪切力影响和化学品的消毒作用，此外，没有被彻底清除的生物膜将引起微生物再次快速的滋生。除采用微滤或超滤外，连续或定期向原水中加入杀菌剂较有效的防止微生物的污染。主要设备如下1.药剂槽：容量250L2.加药机：LMI定量加药泵3.使用药剂：KT—8534.药剂添加量：10ppm（约10mg/L）（约10g/T原水入水）12T/hr×10g/T＝120g/hr5.加药机调节：药液稀释10倍（1200ml/hr），调节加药机Stork60,Speed100。6.加药周期：每采水4天加药4小时2-2-8过滤器每台反渗透系统都应配置滤芯式保安过滤器，其孔径的最低要求为小于10μm，它对膜和高压泵起保护作用，防止可能存在的悬浮颗粒的破坏，通常它是预处理的最后一道，我们推荐使用孔径小于5μm，若水中硅浓度超过理论溶解度时，建议选择1μm的滤芯。不建议使用可清洗滤芯式过