反渗透系统资料

-1-反渗透系统说明书2007年6月-2-第一节反渗透技术原理渗透现象早在200多年前就已发现，但现代的反渗透技术则是始于上一世纪五十年代美国Florida大学（Reid和Berton）以及位于LosAngeles的California大学（Loeb和Sourirajan）几位科学家对醋酸纤维膜(CA)的研究。随后经过六十年代的商业化制造和七、八十年代对脱盐率与膜通量的改进研究，反渗透技术得到迅速的发展。渗透是一种物理现象，当两种含有不同盐类浓度的溶液用一张半透膜隔开时会发现，含盐量少的一边的溶剂会自发地向含盐量高的一侧流动，这个过程叫做渗透。渗透直到两侧的液位差（即压力差）达到一个定值时，渗透停止，此时的压力差叫渗透压。渗透压只与溶液的种类、盐浓度和温度有关，而与半透膜无关。一般说来，盐浓度越高，渗透压越高。渗透平衡时，如果在浓溶液侧施加一个压力，那么浓侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透相反，故叫反渗透（ReverseOsmosis)（参见渗透净水过程示意图）。利用反渗透技术，我们可以用压力使溶质与溶剂分离。反渗透技术起源于美国，最初目的是为载人航天飞机提供人体废水净化后循环使用的净化设备。这项技术在美国航天器中的应用得到了令人满意的成功。在此以后，美国原子能研究中心和净水工业界对该项净水技术的其它应用投入大量人力和资金，进行了广泛的研究。至90年代，反渗透技术在海水淡化、电厂锅炉补水、电子工业生产用高纯水、科学研究用高纯水、医疗用高纯水和饮用水等生产方面都得到了广泛的应用。1.2.1反渗透膜反渗透膜的透过机理有氢键理论、选择性吸附—毛细管流理论、溶解扩散理论等，目前尚未见有一致公认的解释，其中以选择性吸附—毛细管流理论常被引用。该理论以Gibs吸附式为依据，认为膜表面由于亲水性原因，能选择吸附水分子而排斥盐分，因而在固—液界面上形成厚度为两个水分子(1nm)的纯水层。在施加压力作用下，纯水层中的水分子便不断通过毛细管流过反渗透膜。膜表皮层具有大小不同的极细孔隙，当其中的孔隙为纯水层厚度的一倍时，称为膜的临界孔径，可达到理想的脱除效果。-3-反渗透设备纯净水产量与源水的温度和盐度有关。一般地说，温度每下降1C，产率下降3-4%，盐度每增加100ppm，产率下降0.5-1%。-4-第二节反渗透膜的清洗1.清洗条件注1：在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触，如果发生这种接触，将会造成膜元件性能下降，而且再也无法恢复其性能，在管路或设备杀菌之后，应确保送往反渗透膜元件的给水中无游离氯存在。在无法确定是否有游离氯时，应通过化验来确证。应使用亚硫酸氢钠溶液来中和残余氯，并确保足够的接触时间以保证反应完全。注2：在反渗透膜元件担保期内，建议每次反渗透膜清洗应与设备商协商后进行，至少在第一次清洗时，我公司的现场服务人员应在现场。注3：在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂，因为如果使用可能会造成膜元件的不可逆转的污染。在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到在给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质的污染，这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物。污染物的性质及污染速度与给水条件有关，污染是慢慢发展的，如果不在早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能。定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法，不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环，此时膜元件仍装在压力容器内而且需要用专门的清洗装置来完成该工作。污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过改变运行条件来实现，作为一般的原则，当下列情形之一发生时应进行清洗：在正常压力下如产品水流量降至正常值的10～15%。为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了10～15%。产品水质降低10～15%；盐透过率增加10～15%。使用压力增加10～15%。RO各段间的压差增加明显（也许没有仪表来监测这一迹象）。-5-2.清洗药剂的选择2.1选择和使用化学清洗剂时的注意事项遵循制造厂商推荐的关于药剂品种、剂量、pH值、温度及接触时间的指导原则最佳的清洗效果最小限度地使用强烈化学试剂在推荐温度清洗，一般在30~40℃下清洗最好需要考虑排放对环境的影响不要将酸碱混合用高pH的产水冲洗清洗剂如果出现油污染，开始时不要使用低pH值溶液清洗2.2复合膜最常用的清洗配方污染物清洗溶液碳酸钙、磷酸钙、金属氧化物(铁)pH值4.0，2%柠檬酸溶液+氨水，温度40℃，有时也可用pH2~3的盐酸水溶液清洗硫酸钙、混合胶体、小分子天然有机物、微生物pH值10.0，2%三聚磷酸钠溶液，温度40℃，有时也可用pH小于10的NaOH水溶液清洗大分子天然有机物、微生物pH值10.0，2%三聚磷酸钠溶液，0.25%十二烷基苯磺酸钠溶液，温度40℃2.3二氧化硅垢的化学清洗对沉淀在膜上的溶解性硅，在不损坏膜的前提下很难去除在清洗前应询问膜厂商较高的冲洗流速有利于冲刷掉污垢反复地循环、浸泡有助于除垢对于CPA膜，高pH值10~12的碱性溶液和40℃温度有助于硅垢的去除2.4复合膜生物污染的清洗-6-珊瑚礁综合症：无机垢、金属氧化物、胶体物质、有机物质、活的及死的细菌、生物粘泥、真菌等复杂混合物。主要清洗方法有：a).低pH清洗；高pH清洗；生物杀菌剂消毒；b)利用能破坏粘泥的杀菌剂消毒；高pH值清洗；每周停运杀菌一次，每次使用生物杀菌剂消毒20~30分钟2.5细菌的控制和杀除浓水中细菌浓度控制规则：如果每毫升＜logcfu，认为细菌数量已得到控制如果每毫升4~6logcfu，应引起注意如果每毫升达到6logcfu或细菌数量上升，应着手处理问题消毒：指细菌99.9%(3log)杀菌：指细菌减少99.9999%(6log)灭菌：指细菌减少99.9999999%(9log)杀菌剂：杀灭细菌生物抑制：阻止细菌生长粘泥破坏剂：破坏生物粘膜的数量2.6反渗透化学杀菌剂应有的特性杀除细菌去除生物粘膜最少接触时间对膜危害最小无毒性及无环境危害性可以安全地操作合理的价格-7-3.反渗透系统化学清洗的一般方法3.1冲洗反渗透膜组件：排除运行过程中剩余浓水和给水通道中的污染物3.2清理清洗装置：如水箱、管路、新使用的保安过滤器等3.3清洗溶液：使用反渗透产品水(至少是软化水)混合均匀3.4引入清洗溶液反渗透进水入口处最大压力为60psi(减少已松脱的污染物被冲回膜表面的可能)单只膜元件最大压降10~15psi，以防止膜卷突出将置换出的水排入下水通道将最初20%已污染的/变色的化学清洗溶液排入下水通将于净的化学清洗溶液再循环至清洗箱将渗出的少量产品水再循环至清洗箱如果pH值变化超出0.5单位，则需要重新调整pH到指定范围3.5低流量循环循环5~15分钟每根8″的压力容器流量为12gpm(45.5升分钟)尽量减少冲洗下来的污染物对进水通道的阻塞3.6中等流量循环循环5~15分钟每根8″的压力容器流量为24gpm(90.9升/分钟)3.7第一次大流量循环-8-循环30~60分钟每根8″的压力容器流量为35~40gpm(132.5~151.4升/分钟)3.8浸泡(选择使用)应当在必须的情况下才进行浸泡，原则上应尽量减少化学试剂与膜的接触时间3.9第二次高流量循环(选择使用)循环15~60分钟按需要浸泡及循环3.10冲洗使用与清洗溶液pH值及温度相同且与系统容积相同量的反渗透产品水冲洗，并将出水排入下水通道然后使用未调节过的反渗透产品水反复冲洗保证化学清洗液全部被洗出3.11使用第一种杀菌溶液(选择使用)按照标准配制杀菌液采用中等流量在已清洗各段的反渗透装置中循环15~60分钟浸泡1~2小时或按需要而定用反渗透产品水冲洗3.12利用第二种清洗液进行清洗(选择使用)先用低pH溶液清洗，再用高pH溶液清洗3.13使用第二种杀菌溶液(选择使用)3.14最终冲洗通常冲洗10~30分钟使用经过前处理的进水低压冲洗直至浓水不再有气泡直至浓水电导与进水电导相同-9-第三节反渗透膜元件的一般保存方法注意：在对膜元件进行长期或短期停运保存前，请与我公司联系以获取有针对性的建议。3.1适用范围本文介绍的方法适用于以下情况：3.1.1.安装在压力容器中的反渗透膜元件的短期保存；3.1.2.安装在压力容器中的反渗透膜元件的长期保存；3.1.3.作为备件的反渗透膜的干保存及反渗透系统启动前的反渗透膜的保存。注意：芳香族聚酰胺反渗透复合膜元件在任何情况下都不应与含有残余氯的水接触，否则将给膜元件造成无法修复的损伤。在对RO设备及管路进行杀菌、化学清洗或封入保护液时应绝对保证用来配制药液的水中不含任何残余氯。如果无法确定是否有残余氯存在，则应进行化学测试加以确认。在有残余氯存在时，应使用亚硫酸氢钠中和残余氯。此时要保持足够的接触时间以保证中和完全。3.2短期保存短期保存方法适用于那些停止运行5天以上30天以下的反渗透系统。此时反渗透膜元件仍安装在RO系统的压力容器内。保存操作的具体步骤如下：3.2.1.用给水冲洗反渗透系统，同时注意将气体从系统中完全排除；3.2.2.将压力容器及相关管路充满水后，关闭相关阀门，防止气体进入系统；3.2.3.每隔5天按上述方法冲洗一次。3.3长期停用保护长期停用保护方法适用于停止使用30天以上，膜元件仍安装在压力容器中的反渗透系统。保护操作的具体步骤如下：3.3.1.清洗系统中的膜元件；3.3.2.用反渗透产出水配制杀菌液，并用杀菌液冲洗反渗透系统。3.3.3.用杀菌液充满反渗透系统后，关闭相关阀门使杀菌液保留于系统中，此时应确认系-10-统完全充满。3.3.4.如果系统温度低于27℃，应每隔30天用新的杀菌液进行第二、第三步的操作；如果系统温度高于27℃，则应每隔15天更换一次保护液(杀菌液)。3.3.5.在反渗透系统重新投入使用前，用低压给水冲洗系统一小时，然后再用高压给水冲洗系统5～10分钟，无论低压冲洗还是高压冲洗时，系统的产水排放阀均应全部打开。在恢复系统至正常操作前，应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。3.4杀菌剂这里所说的杀菌剂可用于反渗透膜元件的杀菌或储存保护。本系统使用的反渗透膜为聚酰胺复合膜，使用的杀菌剂有如下几种：甲醛。浓度为%0.1-1.0%的甲醛溶液可用于系统杀菌及长期停用保护，膜元件在使用24小时才可使用甲醛溶液作为杀菌剂。亚硫酸氢钠。亚硫酸氢钠可用作微生物生长的抑制剂，在使用亚硫酸氢钠控制生物生长时，可以500mg/L的剂量每天加入30-60分钟，在使用膜元件长期停运保护时，可用1%的亚硫酸氢钠作为其保护液。-11-第四节处理系统的进水条件水中的含铁量、颗粒物质、SDI、浊度、油脂和SiO2影响反渗透膜的使用寿命，一般情况下，反渗透系统对这些物质的含量有所限制。对油脂要求水中不得含有油和脂，对SiO2要求浓水中不允许析出。如果水中的SiO2含量过高，需要进行预处理或者降低回收率、提高进水温度。水中含铁时具有氧化性，和氯一样会造成膜的不可恢复性破坏，故需要限制。铁的氧化速度取决于铁的含量、水中溶解氧浓度和pH值，pH值越高氧化速度越快，因此降低pH值可以防止氧化。给水最大允许含铁量与含氧量和pH值的关系如下表：进水含铁量的极限值氧含量（mg/L）pH值允许Fe含量（mg/L）＜0.5＜6.04.00.5-56-70.55-10＞70.05使用条件最高进水温度45℃进水pH范围3.0~10.0最高操作压力600psi(4.16MPa)最高进水流量75gpm(17.0m3/h)进水最高SDI值(15分钟)＜5进水最高浊度1.0NTU进水最高自由氯浓度＜0.1ppm单只膜元件最高压力损失10psi(0.07MPa)-12-第五节影响RO膜性能的因素1.回收率回收率对温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几乎曾线性的增大，这主要归功