膜處理ROSystem技術(shù)介紹及只是要點

1、會計學1膜處理膜處理ROSystem技術(shù)介紹及只是要點技術(shù)介紹及只是要點由于滲透膜是只允許小分子(或小部分離子)通過.如果滲透膜兩邊的小分子濃度不同,滲透膜兩邊將產(chǎn)生位能差異.較稀溶液擁有較高位能(1), 而較濃溶液擁有較低位能(2).水分子便由高位能側(cè)向低位能側(cè)遷移直至位能達到平衡.即rh= (1 - 2)1 =較稀溶液的位能2 =較濃溶液的位能 稀溶液滲透膜 濃溶液液體升至此點, 達到了滲透壓平衡rhrh= (2 - 1)稀溶液反滲透膜濃溶液外來壓力P (2 - 1)- 反滲透過程是利用外來壓力將水分子從較濃溶液經(jīng)過反滲透膜壓迫流向較稀溶液.- 由此可利用反滲透原理,達到分離溶液內(nèi)成分的目

2、的.例如:將水和溶解物質(zhì)的分離.反滲透膜分離層反滲透膜支撐層淡水濃水進水CavgCconcCpermCfeed高壓泵CfeedCpermCconcCavg進水濃度淡水濃度濃水濃度平均濃度模擬反滲透機Total Dissolved Solid (TDS) 總?cè)芙夤腆w指有機和無機鹽溶解在水中得出的濃度 (單位: ppm 或 mg/l)Feed 進水在高壓泵作用下,進入反滲透系統(tǒng)的溶液;Permeate 淡水 溶液透過反滲透膜后; 收集而成的溶液, 一般指凈化水Concentrate 濃水 沒有透過反滲透膜而離開反滲透系統(tǒng)的溶液, 其中含有大量的無機鹽和有機物CfeedCconcCpermTDS技術(shù)

3、術(shù)語Rejection 脫鹽率溶液中溶質(zhì)不透過反滲透膜的比例RejectionPassage 透過率溶液中溶質(zhì)透過反滲透膜的比例PASSRecovery 回收率淡水與入水之比例Recovery = Permeate Flow RateFeed Flow Rate= QpermQfeedAverage Concentration 平均濃度反滲透膜進水側(cè)溶液的平均濃度Cfeed + Cconc2Cavg = Recovery技術(shù)術(shù)語濃水的濃度 沒有透過反滲透膜而離開反滲透系統(tǒng)的溶液的濃度物量平衡原理 Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm流量進水濃水淡水濃度

4、假設(shè)在理想狀態(tài)下:Cperm0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm 0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc Cconc / Cfeed = Qfeed / Qconc Recovery = QpermQfeed;Qfeed = Qconc + Qperm Cfeed(1 - RECOVERY)= Cconc = 技術(shù)術(shù)語Cfeed(1 - RECOVERY)= CconcCfeed =1 ppm提提高高系系統(tǒng)統(tǒng)回回收收率率的的方方法法方法一: 增加濃水回流泵進水濃水淡水0.15 m3/h最小流量= 300gph0.85 m3/h1.0 m3/h泵進水

5、回流濃水淡水0.15 m3/h0.15 m3/h0.3 m3/h1.0 m3/h最小流量= 300gph回收率: 15 % 回收率: 50 % 方法二: 增加反滲透膜數(shù)量-為了增加系統(tǒng)回收率, 可增加系統(tǒng)中反滲透膜的數(shù)量和段數(shù), 以增加淡水產(chǎn)量. 備注: 回收率增加, 淡水水質(zhì)將下降 回收率減少, 淡水水質(zhì)將提高反滲透膜反滲透膜反滲透膜反滲透膜反滲透膜反滲透膜淡水濃水進水提提高高系系統(tǒng)統(tǒng)回回收收率率的的方方法法影響淡水產(chǎn)量的因素:- 反滲透膜數(shù)量反滲透膜數(shù)量- 反滲透膜特性反滲透膜特性- 系統(tǒng)操作壓力系統(tǒng)操作壓力- 系統(tǒng)運行溫度系統(tǒng)運行溫度- 進水水質(zhì)進水水質(zhì)無機鹽濃度滲透壓力氯化鈉0.5%5

6、5 psi1.0%125 psi3.5%410 psi硫酸鈉2.0%110 psi5.0%304 psi10.0%568 psi氯化鈣1.0%90 psi3.5%308 psi硫酸銅2.0%57 psi5.0%115 psi10.0%231 psi有機鹽濃度滲透壓力SUCROSE3.3%35 psiMW 6.4%73 psi3429.3%110 psi24.0%350 psi30.0%500 psi35.0%645 psiDEXTROSE3.3%62 psiMW9.3%190 psi19824.0%605 psi30.0%863 psiMW分子量PPM =10000 x 濃度百分比1.對于同一

7、物質(zhì),進水物質(zhì)濃度越高,滲透壓越高.2. 對于同一濃度,進水物質(zhì)分子量越小,滲透壓越高.MW OF SUCROSEMW OF ORGANICS=B OF ORGANICSB OF SUCROSEB = 滲透壓力 進水水質(zhì)與的滲透壓力關(guān)系進水水質(zhì)與的滲透壓力關(guān)系: 系統(tǒng)操作壓力對滲透通量的影響系統(tǒng)操作壓力對滲透通量的影響: :P eff = P op - rBP eff =有效壓力P op =操作壓力 rB =滲透壓反滲透系統(tǒng)操作壓力: 10-40 Bar若操作壓力降低, 滲透通量也將減少.若操作壓力升高, 滲透通量也將增加Q perm,act Q perm,spec P eff P spec

8、=實際滲透通量, 有效壓力額定滲透通量, 額定壓力 系統(tǒng)操作溫度對反滲透膜的影響系統(tǒng)操作溫度對反滲透膜的影響: :1. 反滲透膜運行溫度: 5 - 40C. 若操作溫度降低, 滲透通量也將減少.若操作溫度升高, 滲透通量也將增加.2. 一般可粗略認為: 以25C為基準,操作溫度上升/下降1 C, 相應(yīng)膜元件滲透通量上升/下降3%02000400060008000100001200014000010203040滲滲透透通通量量 GPDAG804OFSSSSSS100F0.25FPure Water Layer10 A純水層Na+NO3-Na+Cl-K+Cl-Ca+2Cl2-Zn+2Cl2-Ni+

9、2SO4-2Al2+2(SO4-2)3Na3+SO4-3壓力溶液流動方向反滲透膜對無機鹽的作用反滲透膜對無機鹽的作用1. 依靠荷點排斥性 一般純水膜表面都帶荷電,同時不同離子帶有不同電荷,反滲透膜會對各種離子產(chǎn)生荷電排斥性.2. 依靠膜孔的篩選性 最為重要SSSSS100F0.25F壓力溶液流動方向最為重要100 MW50 MW1000 MW750 MW500 MW反滲透膜對有機物的作用反滲透膜對有機物的作用:1. 有機物的脫除率主要決定于有機分子的大小和形狀;2. 攜帶電荷的有機物,由于荷電排斥作用相對更難透過反滲透膜.反反滲滲透透膜膜對對正正離離子子的的脫脫鹽鹽率率 正離子脫鹽率%SODI

10、UM鈉Na+95 - 97CALCIUM鈣Ca+296 - 97MAGNESIUM鎂Mg+296 - 97POTASSIUM鉀K+95 - 97IRON鐵Fe+298 - 97MANGANESE錳Mn+298 - 97ALUMINUM鋁Al+399+AMMONIUM氨NH4+88 - 97COPPER銅Cu+298 - 97NICKEL鎳Ni+298 - 97ZINC鋅Zn+298 - 97STRONTIUM鍶Sr+296 - 97HARDNESS硬度Ca+2 & Mg+296 - 97CADMIUM鎘Cd+296 - 97SILVER銀Ag+94 - 97MERCURY汞Mg+296

11、 - 97反反滲滲透透膜膜對對負負離離子子的的脫脫鹽鹽率率 負離子脫鹽率%CHLORIDE氯化物Cl-95 - 97BICARBONATE碳酸氫鹽HCO3-95 - 96SULPHATE硫酸鹽SO4-2 99+NITRATE硝酸鹽NO3-93 - 96FLUORIDE氟化物F-94 - 96SILICATE硅酸鹽SiO2-295 - 97PHOSPHATE磷酸鹽PO4-399+BROMIDE溴化物Br-94 - 96BORATE *硼酸鹽B4O7-235 - 70CHROMATE鉻酸鹽CrO4-290 - 98CYANIDE *氰化物CN-90 - 95SULFITE亞硫酸鹽SO3-298 -

12、 99THIOSULFATE硫代硫酸鹽S2O3-299+FERROCYANIDE亞鐵氰化物Fe(CN)6-399+* 受酸堿度影響反反滲滲透透膜膜對對其其他他物物質(zhì)質(zhì)的的脫脫除除率率 其他物質(zhì)脫除率%SUCROSE SUGAR蔗糖342100LACTROSE SUGAR乳糖360100PROTEIN蛋白質(zhì)10000 UP100GLUCOSE葡萄糖19899.9PHENOL苯酚94* -ACETIC ACID醋酸60* -FORMALDEHYDE甲醛30*DYES染料400 TO 900100BOD生物需氧量BOD90 - 99COD化學需氧量COD80 - 95UREA尿素6040 - 60B

13、ACTERIA & VIRUS細菌及病毒50,000-500,000100PYROGEN熱原體1000-5000100GASES氣體CARBON DIOXIDE二氧化碳CO230 - 50OXYGEN氧氣O2*CHLORINE氯氣Cl230 - 70外殼材料中心管產(chǎn)水濃水 ATD進水進水流道膜片膜片進水流道膜外殼純水收集流道 雙層復(fù)合膜剖視圖雙層復(fù)合膜剖視圖此圖片由美國貝爾實驗室提供RO 膜表面放大膜表面放大8000倍后的圖像倍后的圖像自來水井水地表水懸浮物去除氯去除防止膜元件結(jié)垢 軟化器 阻垢劑精處理 RO 混床離子 EDI UF 初級離子去除 單級RO 陰陽離子交換床 蒸餾水的儲存

14、和配送 臭氧消毒 熱水消毒 化學消毒 雙/多介質(zhì)過濾器 UF 活性炭過濾器 化學品2.后處理系統(tǒng)后處理系統(tǒng)預(yù)處理產(chǎn)水1.預(yù)處理系統(tǒng)預(yù)處理系統(tǒng)1. 反滲透系統(tǒng)進水反滲透系統(tǒng)進水SDI范圍范圍: 反滲透系統(tǒng)進水SDI值: 5 反滲透最佳進水SDI值: 32. SDI值的計算方法值的計算方法: SDI 100（1-T0/T15）/15 T0 : 第一次測試所需時間 (min) T15 : 第二次測試所需時間 (min) 預(yù)處理一預(yù)處理一: 過濾工藝基礎(chǔ)過濾工藝基礎(chǔ)圖1. 淤積指數(shù)測量儀2.1bar15分鐘后測量膜直徑47mm孔徑0.45m預(yù)處理產(chǎn)水開始500毫升所需時間t0最后500毫升所需時間t1

15、5穩(wěn)壓閥SDI測量步驟測量步驟:1. 將測試膜片小心放在測試膜盒內(nèi)，用少許水潤濕膜片，擰緊“O”形密封圈，將膜盒垂直放置，還應(yīng)注意膜片有正反面的區(qū)別2. 調(diào)節(jié)進水壓力至2.1bar(30psi)并立即計量開始過濾500mL水樣的時間t0(通過連續(xù)不斷的調(diào)節(jié)，使進水壓力始終保持不變)3. 在進水壓力為2.1bar(30psi)下連續(xù)過濾15分鐘4. 15分鐘后繼續(xù)記錄過濾同樣500mL所需的時間t15，保留濾器上的膜片以便作進一步的分析5. 計算: SDI 100（1-T0/T15）/15實際證明實際證明: : 降低降低 SDI15的一些預(yù)處理技術(shù)包括雙的一些預(yù)處理技術(shù)包括雙/ /多介質(zhì)過濾器多

16、介質(zhì)過濾器(如石如石英砂和無煙煤英砂和無煙煤)，超濾和微濾。，超濾和微濾。 預(yù)處理一預(yù)處理一: 過濾工藝基礎(chǔ)過濾工藝基礎(chǔ)進水進水出水出水 無煙煤無煙煤碎石鋪在底層碎石鋪在底層50-100% 反沖洗膨脹反沖洗膨脹空間空間 錳綠石砂或石英砂錳綠石砂或石英砂 預(yù)處理一預(yù)處理一: 雙介質(zhì)過濾法雙介質(zhì)過濾法超濾膜過濾原理超濾膜過濾原理: 利用膜孔徑超濾膜應(yīng)用目的超濾膜應(yīng)用目的:l用以代替多介質(zhì)過濾器, 提高RO系統(tǒng)的進水水質(zhì).l去除細菌, 染料, 大分子有機物, 蛋白質(zhì), 懸浮物, 膠體物質(zhì).超濾膜的分類超濾膜的分類: l中空纖維式-外壓式, 內(nèi)壓式l卷式l管式.在作為在作為RO系統(tǒng)的預(yù)處理時系統(tǒng)的預(yù)處

17、理時, 使用較多為外壓式使用較多為外壓式中空纖維超濾膜中空纖維超濾膜.預(yù)處理一預(yù)處理一: 超濾法超濾法中中空空纖纖維維超超濾濾膜膜系系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處理一預(yù)處理一: 超濾法超濾法出水出水進水進水顆粒狀活性顆粒狀活性炭炭(椰殼椰殼)25% - 50% 反反沖洗膨脹空間沖洗膨脹空間預(yù)處理二預(yù)處理二: 活性炭過濾法活性炭過濾法F加注點應(yīng)位于以下設(shè)備前面加注點應(yīng)位于以下設(shè)備前面: 保安過濾芯, 靜態(tài)混合器, 高壓泵.F加注量加注量: 4-6倍進水氯濃度. 10-16倍進水氯胺濃度.F同時可抑制來自活性炭過濾器的微生物同時可抑制來自活性炭過濾器的微生物.F通過通過ORP儀表或氯儀表來檢測水中氯含量儀表或氯儀表來

18、檢測水中氯含量.預(yù)處理二預(yù)處理二: 亞硫酸氫鈉加藥法亞硫酸氫鈉加藥法進水進水樹脂床樹脂床50%反沖反沖膨脹空間膨脹空間出水出水預(yù)處理三預(yù)處理三: :通過加注阻垢劑來代替軟化通過加注阻垢劑來代替軟化,以遮避水中硬度以遮避水中硬度.建議采用建議采用Argo系列阻垢劑系列阻垢劑,下列為常用藥劑型號下列為常用藥劑型號:MDC 220 MDC 220 阻垢劑阻垢劑: : 與絮凝劑相容的液體阻垢/分散劑，用以控制結(jié)垢和減少顆粒污染,與MPT 150兼容，阻垢能做到濃水側(cè)LSI值達3.0。通過NSF認證。MDC 200 MDC 200 阻垢劑阻垢劑: : 液體組垢/分散劑，用以控制結(jié)垢和減少顆粒污染。特別對原水中的鐵、鋁膠體有特性；阻鈣、鎂垢能做到濃水側(cè)LSI值達2.5還不結(jié)垢；濃水側(cè)二氧化硅含量可達120ppm。通過NSF認證。反滲透膜污染物反滲透膜污染物反滲透膜的清洗：反滲透膜的清洗：F無論進水條件是否符合反滲透膜的進水要求，當膜元件的產(chǎn)水量下降達標10%，系統(tǒng)壓差增加15%或產(chǎn)品水電導(dǎo)升高時，合適的化學清洗就需要考慮。反滲透膜的保存消毒反滲透膜的保存消毒:F當反滲透系統(tǒng)停機超過3天，設(shè)備中的反滲透膜元件需要作適當?shù)谋４嫦境绦?；停機在3到5天時，可以用1%的亞硫酸