反滲透技術(shù)(1)

1、.1 第8章 反滲透膜分離技術(shù) Reverse Osmosis 8.1 8.1 反滲透分離技術(shù)的基本原理反滲透分離技術(shù)的基本原理 8.2 8.2 反滲透膜及其性能反滲透膜及其性能 8.3 8.3 反滲透裝置及其性能反滲透裝置及其性能 8.4 8.4 反滲透工藝流程反滲透工藝流程 8.5 8.5 反滲透工藝流程反滲透工藝流程 .2 8.1 8.1 反滲透分離技術(shù)的基本原理反滲透分離技術(shù)的基本原理 1.1.理想半滲透膜理想半滲透膜 只能允許溶劑分子通過(guò)，而不允許溶質(zhì)的分子通過(guò)的膜，只能允許溶劑分子通過(guò)，而不允許溶質(zhì)的分子通過(guò)的膜， 稱(chēng)為理想半透膜稱(chēng)為理想半透膜 2.2.滲透與滲透平衡滲透與滲透平衡

2、 .3 滲透和反滲透原理示意圖滲透和反滲透原理示意圖 半透膜半透膜 開(kāi)始時(shí)兩邊液開(kāi)始時(shí)兩邊液 面相面相同同 由于濃度差存在，半透膜由于濃度差存在，半透膜 又不允許溶質(zhì)通過(guò)，所以又不允許溶質(zhì)通過(guò)，所以 水透過(guò)膜，使?jié)馑贿呉核高^(guò)膜，使?jié)馑贿呉?面升高，產(chǎn)生滲透壓面升高，產(chǎn)生滲透壓 在濃水邊加壓，當(dāng)壓在濃水邊加壓，當(dāng)壓 力超過(guò)滲透壓時(shí)，則力超過(guò)滲透壓時(shí)，則 水透過(guò)半透膜，即反水透過(guò)半透膜，即反 滲透，實(shí)現(xiàn)凈化過(guò)程。滲透，實(shí)現(xiàn)凈化過(guò)程。 .4 一種只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的膜稱(chēng)為一種只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的膜稱(chēng)為半透膜半透膜。當(dāng)。當(dāng) 把溶劑和溶液把溶劑和溶液(或把兩種不同濃度的溶液或把兩種

3、不同濃度的溶液)分別置于此膜的分別置于此膜的 兩側(cè)時(shí)，純?nèi)軇⒆匀淮┻^(guò)半透膜而自發(fā)地向溶液兩側(cè)時(shí)，純?nèi)軇⒆匀淮┻^(guò)半透膜而自發(fā)地向溶液(或從或從 低濃度溶液向高濃度溶液低濃度溶液向高濃度溶液)一側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做一側(cè)流動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做滲透滲透。 此此H稱(chēng)為該溶液的稱(chēng)為該溶液的滲透壓滲透壓 。 =iRTc 若在溶液的液面上再施加一個(gè)大于若在溶液的液面上再施加一個(gè)大于 的壓力的壓力P時(shí)，溶劑將與時(shí)，溶劑將與 原來(lái)的滲透方向相反，開(kāi)始從溶液向溶劑一側(cè)流動(dòng)，這就是所原來(lái)的滲透方向相反，開(kāi)始從溶液向溶劑一側(cè)流動(dòng)，這就是所 謂的謂的反反滲透。滲透。 凡基于此原理所進(jìn)行的濃縮或純化溶液的分離方法，一般凡基

4、于此原理所進(jìn)行的濃縮或純化溶液的分離方法，一般 稱(chēng)之為稱(chēng)之為反滲透工藝反滲透工藝。 反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，它主要是在反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，它主要是在壓力推動(dòng)壓力推動(dòng) 下，借助下，借助半透膜的截留作用半透膜的截留作用，迫使溶液中的濟(jì)劑與溶質(zhì)分開(kāi)。，迫使溶液中的濟(jì)劑與溶質(zhì)分開(kāi)。 .5 任何溶液都有滲透壓，其值為任何溶液都有滲透壓，其值為: 范特霍夫系數(shù)；對(duì)電解質(zhì)溶液，范特霍夫系數(shù)；對(duì)電解質(zhì)溶液， 等于等于 離解的陰陽(yáng)離子總數(shù)；對(duì)非電解質(zhì)溶液，離解的陰陽(yáng)離子總數(shù)；對(duì)非電解質(zhì)溶液， =1 n 溶液的滲透壓力，溶液的滲透壓力，PaPa； n R R理想氣體常數(shù)，理想氣體常數(shù)，8.31

5、4J8.314J(mol(molK)K)； n c ci i溶質(zhì)溶質(zhì) i 的濃度，的濃度，molmolm m3 3； n T T絕對(duì)溫度，絕對(duì)溫度，K K； i CRT .6 .7 a.a.在常溫不發(fā)生相變化的條件下，可以對(duì)溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，適在常溫不發(fā)生相變化的條件下，可以對(duì)溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，適 用于對(duì)熱敏感物質(zhì)的分離、濃縮，與有相變化的分離方法相用于對(duì)熱敏感物質(zhì)的分離、濃縮，與有相變化的分離方法相 比，能耗較低。比，能耗較低。 b.b.雜質(zhì)去除范圍廣，不僅可以去除溶解的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，而且還可以雜質(zhì)去除范圍廣，不僅可以去除溶解的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，而且還可以 去除各類(lèi)有機(jī)物雜質(zhì)。去除各類(lèi)有機(jī)物雜質(zhì)。 c.

6、 c. 分離裝置簡(jiǎn)單，容易操作、自控和維修。分離裝置簡(jiǎn)單，容易操作、自控和維修。 d.d.反滲透裝置要在高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，須配置高壓泵和耐高壓的管路。反滲透裝置要在高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，須配置高壓泵和耐高壓的管路。 e.e.反滲透裝置要求進(jìn)水要達(dá)到一定的指標(biāo)才能正常運(yùn)行，原水在反滲透裝置要求進(jìn)水要達(dá)到一定的指標(biāo)才能正常運(yùn)行，原水在 進(jìn)反滲透膜器之前要采用一定的預(yù)處理措施。為了延長(zhǎng)膜的進(jìn)反滲透膜器之前要采用一定的預(yù)處理措施。為了延長(zhǎng)膜的 使用壽命，還要定期對(duì)膜進(jìn)行清洗，以清除污垢。使用壽命，還要定期對(duì)膜進(jìn)行清洗，以清除污垢。 4.4.反滲透膜分離技術(shù)的特點(diǎn)反滲透膜分離技術(shù)的特點(diǎn) .8 （4 4）膜的水解作用和生

7、物分解作用）膜的水解作用和生物分解作用 CACA膜是一種酯，易于水解，水解速率與膜是一種酯，易于水解，水解速率與pHpH值和水的溫度有值和水的溫度有 關(guān)。一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在關(guān)。一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在 pH4.5pH4.55.25.2時(shí)最低。時(shí)最低。 3.3.芳香族聚酰胺類(lèi)薄膜復(fù)合膜芳香族聚酰胺類(lèi)薄膜復(fù)合膜(TFC)(TFC)膜膜 薄膜復(fù)合膜是將完全不同的材料澆鑄在一多孔聚砜支撐層上薄膜復(fù)合膜是將完全不同的材料澆鑄在一多孔聚砜支撐層上 制成。制成。 特點(diǎn)：不易被壓密；化學(xué)穩(wěn)定性好、耐生物降解、操作壓力特點(diǎn)：不易被壓密；化學(xué)穩(wěn)定性好、耐生物降解、

8、操作壓力 低、高脫鹽率、高通量等優(yōu)點(diǎn)；低、高脫鹽率、高通量等優(yōu)點(diǎn)； 不耐氯及其他氧化劑、抗不耐氯及其他氧化劑、抗 污染和抗結(jié)垢的性能差。污染和抗結(jié)垢的性能差。 .9 1.1.對(duì)反滲透膜的性能要求對(duì)反滲透膜的性能要求 選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高；選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高； 機(jī)械強(qiáng)度好，能抗壓、抗拉、耐磨；機(jī)械強(qiáng)度好，能抗壓、抗拉、耐磨； 熱和化學(xué)的穩(wěn)定性好，能耐酸、堿腐蝕和微生熱和化學(xué)的穩(wěn)定性好，能耐酸、堿腐蝕和微生 物侵蝕，耐水解、輻射和氧化；物侵蝕，耐水解、輻射和氧化； 結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長(zhǎng)，成本低。結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長(zhǎng)，成本低。 8.2

9、 8.2 反滲透膜的種類(lèi)及性能反滲透膜的種類(lèi)及性能 .10 2.2.反滲透膜的分類(lèi)反滲透膜的分類(lèi) 按成膜材料按成膜材料可分為可分為有機(jī)膜有機(jī)膜和和無(wú)機(jī)高聚物膜無(wú)機(jī)高聚物膜； 按膜的形狀按膜的形狀可分為可分為平板狀平板狀、管狀管狀、中空纖維狀中空纖維狀 膜；膜； 按膜結(jié)構(gòu)按膜結(jié)構(gòu)可分為多孔性和致密性膜，或可分為多孔性和致密性膜，或?qū)ΨQ(chēng)性對(duì)稱(chēng)性 ( (均勻性均勻性) )和和不對(duì)稱(chēng)性不對(duì)稱(chēng)性( (各向異性各向異性) )結(jié)構(gòu)膜；結(jié)構(gòu)膜； 按應(yīng)用對(duì)象按應(yīng)用對(duì)象可分為海水淡化用的可分為海水淡化用的海水膜海水膜、咸水、咸水 淡化用的淡化用的咸水膜咸水膜及用于及用于廢水處理廢水處理、分離提純分離提純等等 的膜

10、的膜。 .11 (1) (1) 膜的結(jié)構(gòu)膜的結(jié)構(gòu) 醋酸纖維素是沒(méi)有強(qiáng)烈氫鍵的無(wú)定形鏈狀高分子化醋酸纖維素是沒(méi)有強(qiáng)烈氫鍵的無(wú)定形鏈狀高分子化 合物。合物。 制膜過(guò)程是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加制膜過(guò)程是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加 劑，經(jīng)混合調(diào)制、過(guò)濾、鑄塑成型，然后再經(jīng)蒸發(fā)、劑，經(jīng)混合調(diào)制、過(guò)濾、鑄塑成型，然后再經(jīng)蒸發(fā)、 冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素 ( (cellulose acetate,CA)cellulose acetate,CA)膜。膜。 外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚 l00

11、l00250250 m m。 .12 這種膜有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)致密，孔隙很這種膜有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，表面結(jié)構(gòu)致密，孔隙很 小，通稱(chēng)為表皮層或致密層、活化層；下層結(jié)小，通稱(chēng)為表皮層或致密層、活化層；下層結(jié) 構(gòu)較疏松，孔隙較大，通稱(chēng)為多孔層或支撐層。構(gòu)較疏松，孔隙較大，通稱(chēng)為多孔層或支撐層。 示意示意 CACA膜是被水充分溶脹了的凝膠體。由于鑄膜液膜是被水充分溶脹了的凝膠體。由于鑄膜液 中的所有添加劑及溶劑在制膜過(guò)程中先后被除中的所有添加劑及溶劑在制膜過(guò)程中先后被除 去，膜中僅含水分。鏈接去，膜中僅含水分。鏈接 .13 醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖 99 表皮層，孔徑表皮層，孔徑 （810）10 10m

12、 過(guò)渡層，孔徑過(guò)渡層，孔徑 20010 10m 多孔層，孔徑多孔層，孔徑 （10004000） 10 10m 1% .14 顯顯 微微 鏡鏡 下下 膜膜 的的 照照 片片 .15 在相對(duì)濕度為在相對(duì)濕度為100100時(shí)，膜的含水量高達(dá)時(shí)，膜的含水量高達(dá)6060，其中表，其中表 皮層只含皮層只含10102020，且主要是以氫鍵形式結(jié)合的所謂，且主要是以氫鍵形式結(jié)合的所謂 一級(jí)結(jié)合水和少量的二級(jí)結(jié)合水。一級(jí)結(jié)合水和少量的二級(jí)結(jié)合水。 多孔層中除上述兩種結(jié)合水外，較大的孔隙中還充滿著多孔層中除上述兩種結(jié)合水外，較大的孔隙中還充滿著 毛細(xì)管水，此層中含水率較高。毛細(xì)管水，此層中含水率較高。 正由于膜中

13、存在這幾種不同性質(zhì)的水，決定了正由于膜中存在這幾種不同性質(zhì)的水，決定了CACA膜具有膜具有 良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。 膜必須保存在水中膜必須保存在水中。 .16 (2) CA(2) CA膜的性質(zhì)膜的性質(zhì) 膜的方向性：膜的方向性： 由于由于CACA膜是一種不對(duì)稱(chēng)膜，因此，在進(jìn)行反滲透時(shí)，膜是一種不對(duì)稱(chēng)膜，因此，在進(jìn)行反滲透時(shí)， 必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能 倒置，否則達(dá)不到處理的目的。倒置，否則達(dá)不到處理的目的。 選擇透過(guò)性：選擇透過(guò)性： CACA膜對(duì)無(wú)機(jī)電解質(zhì)和有機(jī)物具有選擇透過(guò)性膜對(duì)無(wú)機(jī)電

14、解質(zhì)和有機(jī)物具有選擇透過(guò)性。 .17 對(duì)電解質(zhì)，離子價(jià)越高，或同價(jià)離子水合半徑越大，脫對(duì)電解質(zhì)，離子價(jià)越高，或同價(jià)離子水合半徑越大，脫 除效果越好。除效果越好。 陽(yáng)離子的脫除順序?yàn)椋宏?yáng)離子的脫除順序?yàn)椋?SrSr2+ 2+ BaBa2+ 2+ Li Li+ + Na Na+ + K K+ + 陰離子的脫除順序?yàn)椋宏庪x子的脫除順序?yàn)椋?檸檬酸根檸檬酸根酒石酸根酒石酸根SOSO4 42- 2- CHCH3 3COOCOO- -ClCl- -BrBr- - NONO3 3- - I I- -SCNSCN- - .18 .19 壓密效應(yīng)：壓密效應(yīng)： CACA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少膜在壓力作用

15、下，外觀厚度一般減少25255050， 同時(shí)，透水性及對(duì)溶質(zhì)的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn)同時(shí)，透水性及對(duì)溶質(zhì)的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn) 象稱(chēng)為膜的壓密效應(yīng)。象稱(chēng)為膜的壓密效應(yīng)。 這種塑性變形是不可逆的，因此膜的性能在壓力消失這種塑性變形是不可逆的，因此膜的性能在壓力消失 后不會(huì)恢復(fù)。后不會(huì)恢復(fù)。 膜的水解作用和生物分解作用：膜的水解作用和生物分解作用： CACA膜是一種酯，易于水解，水解速率與膜是一種酯，易于水解，水解速率與pHpH值和水的溫值和水的溫 度有關(guān)。度有關(guān)。 一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在酸性介質(zhì)中大，在 pH 4.5pH 4.55.25

16、.2時(shí)最低。時(shí)最低。 .20 （3 3）反滲透膜的透過(guò)機(jī)理）反滲透膜的透過(guò)機(jī)理 1 1）氫鍵理論）氫鍵理論 該理論認(rèn)為，水透過(guò)膜是由于水分子和膜的活化點(diǎn)該理論認(rèn)為，水透過(guò)膜是由于水分子和膜的活化點(diǎn) 形成氫鍵及斷開(kāi)氫鍵的過(guò)程。形成氫鍵及斷開(kāi)氫鍵的過(guò)程。 即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層活化點(diǎn)即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層活化點(diǎn) 締合，原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來(lái)，解離出來(lái)的締合，原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來(lái)，解離出來(lái)的 水分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合，又解離出下一個(gè)水分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合，又解離出下一個(gè) 結(jié)合水。結(jié)合水。 水分子通過(guò)一連串的締合解離過(guò)程，依次從一個(gè)水分子通過(guò)一連串的

17、締合解離過(guò)程，依次從一個(gè) 活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，直至離開(kāi)表皮層，進(jìn)活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，直至離開(kāi)表皮層，進(jìn) 入多孔層。入多孔層。 .21 2)2)優(yōu)先吸附毛細(xì)管流理論優(yōu)先吸附毛細(xì)管流理論 該理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，該理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)， 它有選擇性吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子的化學(xué)它有選擇性吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子的化學(xué) 特性。特性。 當(dāng)水溶液同膜接觸時(shí)，膜表面優(yōu)先吸附水分子，當(dāng)水溶液同膜接觸時(shí)，膜表面優(yōu)先吸附水分子， 在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分子層，其在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分子層，其 厚度視界面性質(zhì)而異，或?yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾趾穸纫暯缑嫘再|(zhì)

18、而異，或?yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾?子層。子層。 在外壓作用下，界面水層在膜孔內(nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管在外壓作用下，界面水層在膜孔內(nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管 流連續(xù)地透過(guò)膜。流連續(xù)地透過(guò)膜。 .22 3) 3)溶解溶解- -擴(kuò)散機(jī)理擴(kuò)散機(jī)理 由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的 推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直至透推動(dòng)力下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直至透 過(guò)膜。過(guò)膜。 溶劑（水）主要受壓力差影響透過(guò)膜，溶劑（水）主要受壓力差影響透過(guò)膜， 溶質(zhì)（鹽）主要受濃度差影響透過(guò)膜，溶質(zhì)（鹽）主要受濃度差影響透過(guò)膜， 反滲透推動(dòng)力是壓力，隨壓力升高，透水量增大，反滲透推動(dòng)力是

19、壓力，隨壓力升高，透水量增大， 隨進(jìn)水側(cè)鹽濃度升高，透鹽率上升，純水側(cè)鹽濃度隨進(jìn)水側(cè)鹽濃度升高，透鹽率上升，純水側(cè)鹽濃度 上升。上升。 .23 St V PAJ w )( .24 )( 21 CCBJ s %100)1 ( 1 2 C C R .25 將膜和支撐材料以某種形式組成的一個(gè)基本單元設(shè)備，將膜和支撐材料以某種形式組成的一個(gè)基本單元設(shè)備， 稱(chēng)為膜元件（稱(chēng)為膜元件（membrane element)membrane element)。 一個(gè)或數(shù)個(gè)膜元件按一定的技術(shù)要求連接，裝在單支一個(gè)或數(shù)個(gè)膜元件按一定的技術(shù)要求連接，裝在單支 承壓膜殼（壓力容器，承壓膜殼（壓力容器，pressure v

20、essel),pressure vessel),可以在外可以在外 界壓力下實(shí)現(xiàn)對(duì)水中各組分分離的器件稱(chēng)為膜組件界壓力下實(shí)現(xiàn)對(duì)水中各組分分離的器件稱(chēng)為膜組件 （membrane modulesmembrane modules）。 反滲透膜組件有板框式（反滲透膜組件有板框式（plate and frame)plate and frame)、管式管式 ( (tubular modules)tubular modules)、螺旋卷式螺旋卷式( (spirals wound)spirals wound)和和 中空纖維式中空纖維式( (hollow fiber)hollow fiber)等四種。等四種。

21、.26 1)1)對(duì)膜能提供適當(dāng)?shù)臋C(jī)械支撐，以便承受一定的給水的壓力；對(duì)膜能提供適當(dāng)?shù)臋C(jī)械支撐，以便承受一定的給水的壓力； 2)2)能使給水、濃水和產(chǎn)品水各行其道，不混合；能使給水、濃水和產(chǎn)品水各行其道，不混合； 3)3)使有一定壓力的給水在通過(guò)膜面上時(shí)能均勻分布和有良好使有一定壓力的給水在通過(guò)膜面上時(shí)能均勻分布和有良好 的流動(dòng)狀態(tài)，使?jié)獠顦O化降至最低；的流動(dòng)狀態(tài)，使?jié)獠顦O化降至最低； 4)4)膜本身具有的脫鹽率和透水量能在構(gòu)型中得到充分的利用；膜本身具有的脫鹽率和透水量能在構(gòu)型中得到充分的利用； 5)5)膜面積能得到最大限度的利用；膜面積能得到最大限度的利用； 6)6)便于貯存、運(yùn)輸、裝卸和更

22、換；便于貯存、運(yùn)輸、裝卸和更換； 7)7)制造、維護(hù)方便、牢固且安全可靠；制造、維護(hù)方便、牢固且安全可靠； 8)8)價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力，價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力， .27 淡水淡水 又稱(chēng)滲透水、產(chǎn)水，是反滲透系統(tǒng)的凈化水。又稱(chēng)滲透水、產(chǎn)水，是反滲透系統(tǒng)的凈化水。 供水供水 又稱(chēng)給水、是進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)的供給水源。又稱(chēng)給水、是進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)的供給水源。 濃水濃水 又稱(chēng)鹽水，是反滲透膜系統(tǒng)的濃縮廢液。又稱(chēng)鹽水，是反滲透膜系統(tǒng)的濃縮廢液。 半透膜半透膜 允許溶液中溶劑透過(guò)而溶質(zhì)卻不能透過(guò)的膜。允許溶液中溶劑透過(guò)而溶質(zhì)卻不能透過(guò)的膜。 產(chǎn)水量產(chǎn)水量 膜元件、膜組件系列或系統(tǒng)每小時(shí)生產(chǎn)淡水的能力。膜元件、膜組件系列或系

23、統(tǒng)每小時(shí)生產(chǎn)淡水的能力。 段段 膜組件的濃水流經(jīng)下一組膜組件處理，流經(jīng)幾組膜組件即膜組件的濃水流經(jīng)下一組膜組件處理，流經(jīng)幾組膜組件即 為幾段。為幾段。 .28 級(jí)級(jí) 膜組件的產(chǎn)水流經(jīng)下一組膜組件處理，產(chǎn)品水流膜組件的產(chǎn)水流經(jīng)下一組膜組件處理，產(chǎn)品水流 經(jīng)幾組膜組件處理，即為幾級(jí)。經(jīng)幾組膜組件處理，即為幾級(jí)。 水通量水通量 單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜元件（組件）單位膜面積單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)膜元件（組件）單位膜面積 的水量。的水量。 回收率回收率 淡水與供水之比淡水與供水之比 脫鹽率脫鹽率 表示反滲透裝置或膜元件對(duì)鹽分（或者特定表示反滲透裝置或膜元件對(duì)鹽分（或者特定 組分）的脫鹽能力，其計(jì)算公式為：組分）的脫鹽

24、能力，其計(jì)算公式為： 100 - % 進(jìn)水電導(dǎo)率 出水電導(dǎo)率進(jìn)水電導(dǎo)率 ）脫鹽率（ .29 污泥密度指數(shù)污泥密度指數(shù) 又稱(chēng)淤塞指數(shù)（又稱(chēng)淤塞指數(shù)（SDISDI）、污染指數(shù)（）、污染指數(shù)（FIFI） 指在一定壓力和標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)間內(nèi)，一定體積的水樣通過(guò)微指在一定壓力和標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)間內(nèi)，一定體積的水樣通過(guò)微 孔濾膜的阻塞率?？诪V膜的阻塞率。 TDS TDS 水中總?cè)芙夤腆w，單位（水中總?cè)芙夤腆w，單位（mg/L) mg/L) 。 濃差極化濃差極化 反滲透裝置在運(yùn)行過(guò)程中，淡水透過(guò)膜后膜界反滲透裝置在運(yùn)行過(guò)程中，淡水透過(guò)膜后膜界 面層濃水中含鹽量增大，和進(jìn)水之間往往會(huì)產(chǎn)生濃度差，嚴(yán)面層濃水中含鹽量增大，和進(jìn)

25、水之間往往會(huì)產(chǎn)生濃度差，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)形成很高的濃度梯度的現(xiàn)象，成為濃差極化。重時(shí)會(huì)形成很高的濃度梯度的現(xiàn)象，成為濃差極化。 .30 （1 1）板框式反滲透膜組件）板框式反滲透膜組件 裝配圖裝配圖 .31 進(jìn)水進(jìn)水 透過(guò)水透過(guò)水 濃縮水濃縮水 耐壓容器耐壓容器 透水板透水板 半透膜半透膜 板框式膜組件工板框式膜組件工 作過(guò)程示意圖作過(guò)程示意圖 特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積 比管式的小。比管式的小。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 裝卸復(fù)裝卸復(fù) 雜，單雜，單 位體積位體積 膜表面膜表面 積小。積小。 .32 （2）管式反滲透膜組件）管式反滲透膜組件 管式膜組件又分為內(nèi)壓式和外壓式 .33 內(nèi)壓式管式膜組件

26、的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)壓式管式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 特點(diǎn)特點(diǎn): v 水力條件好，安水力條件好，安 裝、清洗、維修比裝、清洗、維修比 較方便。較方便。 v 能耐高壓，可以能耐高壓，可以 處理高粘度的原水。處理高粘度的原水。 v 缺點(diǎn)是膜的有效缺點(diǎn)是膜的有效 面積小，裝置體積面積小，裝置體積 大，而且兩端要較大，而且兩端要較 多的聯(lián)結(jié)裝置多的聯(lián)結(jié)裝置。 淡 水 淡 水 膜表皮層膜表皮層玻璃纖維管玻璃纖維管 進(jìn)進(jìn) 水水 .34 （3 3）螺旋卷式反滲透膜組件）螺旋卷式反滲透膜組件 .35 密封密封 密封密封 密封密封 螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖 多孔透水材料多孔透

27、水材料 膜，上下兩層膜，上下兩層 .36 膜葉膜葉 透水 網(wǎng)狀 材料 透過(guò)水透過(guò)水 濃濃 水水 進(jìn)進(jìn) 水水 螺旋卷式膜組件組合示意圖螺旋卷式膜組件組合示意圖 .37 膜組件的組裝示意圖膜組件的組裝示意圖 進(jìn)進(jìn) 水水 口口 耐壓耐壓 容器容器 連連 接接 器器 膜膜 組組 件件 密密 封封 圈圈 端端 蓋蓋 透透 過(guò)過(guò) 液液 濃濃 縮縮 液液 .38 螺旋卷式反溶透裝置的特點(diǎn)：螺旋卷式反溶透裝置的特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積的膜面積大。結(jié)構(gòu)緊湊，單位容積的膜面積大。 處理能力高，占地面積小，操作方便。處理能力高，占地面積小，操作方便。 缺點(diǎn)是不能處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失缺點(diǎn)是不能

28、處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失 大，濃水難于循環(huán)以及密封長(zhǎng)度大，清洗、維修不方便，易大，濃水難于循環(huán)以及密封長(zhǎng)度大，清洗、維修不方便，易 堵塞。堵塞。 .39 中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。 中空纖維外徑中空纖維外徑5050200200 m m，內(nèi)徑內(nèi)徑25254242 m m。 將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保 護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束 兩端用環(huán)氧樹(shù)脂加固。兩端用環(huán)氧樹(shù)脂加固。 將其一端切斷，使纖維膜呈開(kāi)

29、口狀，并在這一側(cè)放置多將其一端切斷，使纖維膜呈開(kāi)口狀，并在這一側(cè)放置多 孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。 .40 .41 中空纖維反滲透組件簡(jiǎn)圖中空纖維反滲透組件簡(jiǎn)圖 進(jìn)水 濃水濃水 透過(guò)水透過(guò)水 多孔進(jìn)水管多孔進(jìn)水管 濃水出口濃水出口 淡水出口淡水出口 密封密封 中空纖維膜中空纖維膜 外徑外徑50200 內(nèi)徑內(nèi)徑2542 密封密封 耐壓容器耐壓容器 .42 中空纖維為U形的膜組件 .43 中空纖維式膜組件的特點(diǎn)：中空纖維式膜組件的特點(diǎn)： 單位體積膜表面積大。單位體積膜表面積大。 制造和安裝簡(jiǎn)單，不需要支撐物。制造和安裝簡(jiǎn)單，不需要支撐物。 缺點(diǎn)是不能用于處

30、理含有懸浮物的廢水，預(yù)處缺點(diǎn)是不能用于處理含有懸浮物的廢水，預(yù)處 理必須經(jīng)過(guò)濾處理。理必須經(jīng)過(guò)濾處理。 難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。 .44 .45 4.4.四種反滲透裝置的性能及操作特點(diǎn)四種反滲透裝置的性能及操作特點(diǎn) 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目板板 框框 式式管管 式式螺旋卷式螺旋卷式中空纖維式中空纖維式 填充密度填充密度 （m2 /m3） 201502501800 易污染程度易污染程度難難中等中等易易易易 膜清洗難度膜清洗難度內(nèi)壓式易，內(nèi)壓式易， 外壓式難外壓式難 易易難難難難 膜更換難度膜更換難度內(nèi)壓式難，內(nèi)壓式難， 外壓式易外壓式易 一般一般易易易易 原水預(yù)處理原水預(yù)處理 成本成本 低低

31、中等中等高高高高 相對(duì)價(jià)格相對(duì)價(jià)格高高高高低低低低 .46 工工 業(yè)業(yè) 應(yīng)應(yīng) 用用 的的 反反 滲滲 透透 裝裝 置置 .47 工業(yè)工業(yè) 應(yīng)用應(yīng)用 的反的反 滲透滲透 裝置裝置 的膜的膜 組件組件 之間之間 的連的連 接接 .48 前處理裝置前處理裝置保安過(guò)濾器保安過(guò)濾器 高壓泵高壓泵 反滲透本體反滲透本體后處理裝置后處理裝置 給水給水 除鹽水除鹽水 一級(jí)流程一級(jí)流程 指有效膜面積保持不變時(shí)，原水一指有效膜面積保持不變時(shí)，原水一 次通過(guò)反次通過(guò)反 滲透器便能達(dá)到要求的流程。滲透器便能達(dá)到要求的流程。 一級(jí)多段流程一級(jí)多段流程 反滲透處理水時(shí)，如果一次處反滲透處理水時(shí)，如果一次處 理水回收理水回

32、收 率達(dá)不到要求，可將濃水作為第二段給水，依此類(lèi)推。率達(dá)不到要求，可將濃水作為第二段給水，依此類(lèi)推。 二級(jí)流程二級(jí)流程 當(dāng)一級(jí)流程出水水質(zhì)達(dá)不到要求時(shí)，可采用當(dāng)一級(jí)流程出水水質(zhì)達(dá)不到要求時(shí)，可采用 二級(jí)流程的方式。把一級(jí)流程得到的產(chǎn)水，作為二級(jí)的二級(jí)流程的方式。把一級(jí)流程得到的產(chǎn)水，作為二級(jí)的 進(jìn)水進(jìn)水 進(jìn)行再次淡化。進(jìn)行再次淡化。 8.4 8.4 反滲透裝置及其基本流程反滲透裝置及其基本流程 .49 一級(jí)一段的不同方式一級(jí)一段的不同方式 一級(jí)一段連續(xù)式一級(jí)一段連續(xù)式一級(jí)一段循環(huán)式一級(jí)一段循環(huán)式 可保證出水水質(zhì)，但可保證出水水質(zhì)，但 水回收率低水回收率低 可以提高水的回收率，可以提高水的回收率

33、， 但出水水質(zhì)有可能下但出水水質(zhì)有可能下 降降 .50 一級(jí)多段連續(xù)式一級(jí)多段連續(xù)式 水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收 其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。 .51 一級(jí)多段循環(huán)式一級(jí)多段循環(huán)式 濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。 .52 二級(jí)五段連續(xù)式二級(jí)五段連續(xù)式 第二級(jí)第二級(jí) 第一級(jí)第一級(jí) .53 膜組件排列組合的原則：膜組件排列組合的原則： 必須限制膜元件的最高進(jìn)水流量（速）必須限制膜元件的最高進(jìn)水流量（速）防止膜元件防止膜元件 的壓降過(guò)大，損壞膜元件。的壓降過(guò)大，損壞膜元件。 必須限制膜

34、元件的最大透水流量（速）必須限制膜元件的最大透水流量（速）防止膜表防止膜表 面污染速度加快。面污染速度加快。 必須使?jié)馑髁看笥谧畹蜐馑髁浚ㄋ伲┍仨毷節(jié)馑髁看笥谧畹蜐馑髁浚ㄋ伲p少濃減少濃 差極化。差極化。 最低濃水流量和濃水的最大防結(jié)垢濃度最低濃水流量和濃水的最大防結(jié)垢濃度系統(tǒng)的回系統(tǒng)的回 收率。收率。 為提高系統(tǒng)回收率，同時(shí)維持每個(gè)膜組件的進(jìn)水流為提高系統(tǒng)回收率，同時(shí)維持每個(gè)膜組件的進(jìn)水流 量，每段壓力容器的數(shù)量隨水流方向遞減，即系統(tǒng)量，每段壓力容器的數(shù)量隨水流方向遞減，即系統(tǒng) 呈多段錐形排列。呈多段錐形排列。 .54 反滲透裝置的配套件反滲透裝置的配套件 高壓泵：多級(jí)離心泵和柱塞泵

35、（壓水管路上設(shè)置止回高壓泵：多級(jí)離心泵和柱塞泵（壓水管路上設(shè)置止回 閥和慢開(kāi)閥閥和慢開(kāi)閥) ) 壓力容器的選用：壓力容器的選用： 多用玻璃鋼，進(jìn)水為端部和測(cè)部；設(shè)計(jì)壓力：多用玻璃鋼，進(jìn)水為端部和測(cè)部；設(shè)計(jì)壓力： 1501800psi(1psi=6894.7Pa) )2 .203(8mm )5 .63(5 . 2mm )6 .101(4mm .55 .56 管路：管路： 高壓管路采用不銹鋼材料，海水高壓管路采用不銹鋼材料，海水：SS3161SS3161不銹鋼或雙相不銹鋼或雙相 不銹鋼不銹鋼 ，苦咸水或自來(lái)水，苦咸水或自來(lái)水SS304SS304，低壓管路產(chǎn)水管路，低壓管路產(chǎn)水管路ABSABS、 P

36、VC-UPVC-U和和PVDFPVDF（超純水）材料，大管徑采用鋼襯膠管和不銹（超純水）材料，大管徑采用鋼襯膠管和不銹 鋼管。鋼管。 閥門(mén)：閥門(mén)： 取樣閥取樣閥 在組件的進(jìn)水、濃水和產(chǎn)水端在組件的進(jìn)水、濃水和產(chǎn)水端 流量控制法流量控制法 在高壓泵出口和濃水排放處在高壓泵出口和濃水排放處 止回閥止回閥 在高壓泵出口，產(chǎn)水處設(shè)置止回閥在高壓泵出口，產(chǎn)水處設(shè)置止回閥 產(chǎn)水側(cè)設(shè)置產(chǎn)水排放閥，柱塞泵需設(shè)安全閥產(chǎn)水側(cè)設(shè)置產(chǎn)水排放閥，柱塞泵需設(shè)安全閥 .57 儀表：儀表： 測(cè)量?jī)x表測(cè)量?jī)x表 流量表、壓力表、水質(zhì)儀表、電導(dǎo)率、流量表、壓力表、水質(zhì)儀表、電導(dǎo)率、pHpH計(jì)、計(jì)、 進(jìn)水游離氯、進(jìn)水溫度等進(jìn)水游離氯

37、、進(jìn)水溫度等 控制儀表控制儀表 低壓開(kāi)關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)、報(bào)警開(kāi)關(guān)低壓開(kāi)關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)、報(bào)警開(kāi)關(guān) （高或低的（高或低的pHpH值報(bào)警、高溫報(bào)警、殘余氯高報(bào)警、計(jì)量箱液值報(bào)警、高溫報(bào)警、殘余氯高報(bào)警、計(jì)量箱液 位報(bào)警、流量報(bào)警和產(chǎn)水電導(dǎo)率報(bào)警）。位報(bào)警、流量報(bào)警和產(chǎn)水電導(dǎo)率報(bào)警）。 .58 反滲透裝置的輔助設(shè)備反滲透裝置的輔助設(shè)備 停機(jī)沖洗系統(tǒng)：停機(jī)沖洗系統(tǒng)： 對(duì)海水和高鹽度苦咸水，設(shè)產(chǎn)水沖洗管路。原因是：對(duì)海水和高鹽度苦咸水，設(shè)產(chǎn)水沖洗管路。原因是： 靜態(tài)的海水對(duì)不銹鋼部件腐蝕，在停機(jī)時(shí)滲透回流，若無(wú)足靜態(tài)的海水對(duì)不銹鋼部件腐蝕，在停機(jī)時(shí)滲透回流，若無(wú)足 夠的產(chǎn)水補(bǔ)充將導(dǎo)致空氣吸入

38、而損壞，需設(shè)高位產(chǎn)水回路。夠的產(chǎn)水補(bǔ)充將導(dǎo)致空氣吸入而損壞，需設(shè)高位產(chǎn)水回路。 對(duì)低度鹽水，停機(jī)時(shí)用于處理水低壓沖洗。對(duì)低度鹽水，停機(jī)時(shí)用于處理水低壓沖洗。 清洗裝置清洗裝置 清洗箱、清洗泵和清洗箱、清洗泵和510um 510um 過(guò)濾器。過(guò)濾器。 能量回收裝置：能量回收裝置： 渦輪機(jī)、各種旋轉(zhuǎn)泵、正位移式壓力交換裝置和水利渦渦輪機(jī)、各種旋轉(zhuǎn)泵、正位移式壓力交換裝置和水利渦 輪增力器等輪增力器等 .59 .60 .61 .62 .63 .64 一級(jí)一段反滲透裝置一級(jí)一段反滲透裝置 .65 一級(jí)二段反滲透裝置一級(jí)二段反滲透裝置 .66 二級(jí)三段反滲透裝置二級(jí)三段反滲透裝置 .67 6.6.反滲透裝置的主要性能參數(shù)反滲透裝置的主要性能參數(shù) )( 11 i n i ii n i piP PSAQQ pi Q A i S i P i i i i i .68 %100%100)( mP p f p QQ Q Q Q Y f Q m Q YQ Q CF m f 100 100 .69 %100 f p p C C S %100 2 mf p p CC C S p SR%100 f C p C m C .70 (1)(1)淤塞指數(shù)（淤塞指數(shù)（silt density index,SDI)silt density index,SDI)或污染指數(shù)