反滲透技術(shù)理論

1、反滲透技術(shù)理論反滲透技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)1. 反滲透水處理系統(tǒng)的構(gòu)成2. 反滲透預(yù)處理它是讓您高枕無憂的關(guān)鍵成動運行的必要條件具體的預(yù)處理設(shè)計需要根據(jù)現(xiàn)場情況和膜元件類型確定必須仔細(xì)考慮各種要求* 原水的特點非常重要« 為確保系統(tǒng)可靠運行，有時需要作小型實驗2.1反滲透預(yù)處理合適與否的簡單判斷準(zhǔn)則清洗頻率預(yù)處理是否合理或適度3個月或更長適度13個月可能需要加強(qiáng)預(yù)處理1個月超過1次確實需要加強(qiáng)預(yù)處理2.2反滲透預(yù)處理設(shè)計考慮因素* 膜元件種類（醋酸纖維素膜或芳香聚酰胺復(fù)合膜）* 進(jìn)水水質(zhì)（水源及其變化） 進(jìn)水流量（小型或大型裝置）4反滲透的回收率（高回收率意味著需要更好的預(yù)處理） 后處理設(shè)備和

2、要求2.3反滲透元件的進(jìn)水條件反滲透膜元件類型進(jìn)水中氯的濃度 -ppm是否能耐受細(xì)菌的降解進(jìn)水pH進(jìn)水溫度-CCAB0.3 1.0不能56135CPAV 0 1 *可以410145SWC< 0.1 *可以410145ESPAV 0.1 *可以410145ESNAV 0 1 *可以410145注：氯的耐受力計算建立在無鐵存在的基礎(chǔ)上2.4 預(yù)處理中考慮的反滲透結(jié)垢成分反滲誘講水中含有的難溶鹽及相關(guān)成分達(dá)到下表中所列的濃度時，均應(yīng)在預(yù)處理中采取相應(yīng)措施, 以防止反滲透膜結(jié)垢。結(jié)垢成份在下列進(jìn)水情況下需要預(yù)處理，包括添加阻垢劑、分散劑CaCO 3濃水LSI值0, pH值較高，溫度較高CaSO

3、4濃度積 / 溶度積100% , Ca+SO 4 > 250 ppmBaSO 4濃度積/溶度積> 100% , Ba > 50 ppbSrSO 4濃度積/溶度積> 100% , Sr > 2 ppm可溶性鐵Fe > 0.3 ppm錳Mn > 0.05 ppm可溶性硅溫度V 15 'C時，且沒有重金屬（Fe、Al等）存在時，Si0 2> 25 ppm注意：上表中指標(biāo)的設(shè)計基礎(chǔ)為75% 的系統(tǒng)水回收率，在某些情況下，最小值范圍會有變化。2.5反滲透污染物2.5.1 懸浮固體« 普遍存在于地表水和廢水中« 尺寸1微米（膠體可

4、能會小于1微米）* 在未攪拌溶液中能懸浮狀態(tài)沉積下來（膠體會保持懸浮狀態(tài)）預(yù)處理后必須將下列指標(biāo)降低至濁度V 1 NTU15分鐘SDI值V 5膠體污染物* 普遍存在于地表水或廢水中« 污染物主要存在于反滲透系統(tǒng)的前端* 尺寸V 1微米* 在未攪拌溶液中微粒會保持懸浮狀態(tài)* 可以是有機(jī)或無機(jī)成份組成的單體或復(fù)合化合物* 無機(jī)成份可能是硅酸、鐵、鋁、硫* 有機(jī)成份可能是單寧酸、木質(zhì)素、腐殖物預(yù)處理后必須將下列的指標(biāo)降低至：濁度V 1 NTU15分鐘SDI 值V 5有機(jī)污染物« 污染物主要存在于反滲透系統(tǒng)的前端* 普遍存在于地表水或廢水中« 被吸收附著在膜表面* 天然腐

5、殖有機(jī)物來源于植物腐爛物且常帶電荷« 缺乏明確的 TOC （總有機(jī)碳）含量規(guī)定« 進(jìn)水中TOC含量為2 ppm 時應(yīng)引起注意* 具有電中性表面的一LFC1膜及CAB膜可能更適用一2.5.4 生物污染* 普遍存在于地表水或廢水中* 開始時易在反滲透前端形成污染物，隨后擴(kuò)展及整個反滲透系統(tǒng)«通常污染物為細(xì)菌、生物膜、藻類、真菌* 警戒含量為每毫升10000 cfu （ 菌落生成單位）«必須控制生物活性CAB膜由于其對余氯的耐受性較好，因而可能更適用2.6針對特定污染物的反滲透預(yù)處理設(shè)計要點2.6.1 針對給溶鹽的反滲透預(yù)處理設(shè)計«離子交換軟化

6、71;弱酸陽離子軟化* 石灰軟化«添加化學(xué)阻垢劑262 針對金屬氧化物的反滲透預(yù)處理設(shè)計«離子交換軟化«石灰軟化* 錳砂過濾* 添加化學(xué)分散劑263針對溶解性硅的反滲透預(yù)處理設(shè)計«石灰軟化* 熱交換器* 脫除鐵* 硅分散劑針對微粒和膠體的反滲透預(yù)處理設(shè)計* 澄清* 砂濾或添加混凝劑或絮凝劑后進(jìn)行多介質(zhì)過濾* 微濾或超濾針對天然有機(jī)物的反滲透預(yù)處理設(shè)計* 澄清«石灰軟化* 活性碳過濾* 微濾或超濾針對有微生物滋長的反滲透預(yù)處理設(shè)計 化學(xué)殺菌劑« 石灰軟化紫外殺菌« 微濾或超濾« 保持水流動« 盡量減少死角2

7、67由于預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計或操作不當(dāng)而人為造成的常見污染« 在市政水廠添加化學(xué)藥劑« 陽離子聚合物« 氯化鋁或氯化鐵« 正磷酸鋅« 添加了互不相容的化學(xué)藥劑 氧化劑3.反滲透系統(tǒng)的故障診斷和運行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化* 您的反滲透系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)不正常？* 您的反滲透系統(tǒng)是不是正常停機(jī)中停用時間過長？« 您的反滲透預(yù)處理或化學(xué)加藥系統(tǒng)是否正常？* 確定您是否在適當(dāng)?shù)倪M(jìn)水溫度、TDS或這pH條件下使用？« 確定您的水流量和水回收率是否適當(dāng)？* 確定壓降（進(jìn)水一濃水）是否正常？« 確定所有的儀器儀表是否校準(zhǔn)？* 對產(chǎn)水流量和產(chǎn)水水質(zhì)進(jìn)行

8、標(biāo)準(zhǔn)化。逐段及逐個壓力容器測量產(chǎn)水水質(zhì)。檢查每只壓力容器密封件有無損壞。檢測反滲透進(jìn)水的保安過濾器是否含有污染物？« 檢測反滲透膜元件是否被污染或被損壞。« 采樣并分析反滲透進(jìn)水、濃水和各段產(chǎn)水及總產(chǎn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)。* 將分析所得水質(zhì)數(shù)據(jù)與反滲透設(shè)計的計算值相比較。« 以標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水水質(zhì)、流量及壓降的變化為基礎(chǔ)，確定可能的污染物。* 對預(yù)測的污染物及垢質(zhì)進(jìn)行清洗。« 分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的顔色和pH值變化。« 將反滲透膜元件送岀進(jìn)行非破壞性的分析，并確定清洗方案。* 最后的手段是進(jìn)行膜元件解剖分析和實驗分析以確定污染物。3.2常見反滲

9、透污染現(xiàn)象3 2.1 膜降解水解（由過低或過高pH值造成）氧化（Cl 2 ,H 2 O 2 ,KMnO 4 ） 機(jī)械損壞（產(chǎn)水背壓、膜卷突岀、過熱、由于細(xì)碳料或砂料造成的磨損）322 沉淀物沉積« 碳酸垢（Ca ） 硫酸垢（Ca,Ba,Sr ）硅垢（SiO 2 ）膠體沉積«金屬氧化物（Fe,Zn,AI,Cr ）污泥有機(jī)物沉積«天然有機(jī)物（腐殖物和灰黃素）« 油類（泵密封泄漏，新?lián)Q管道）«過量的阻垢劑或鐵沉淀過量的陽離子聚合物（來源于預(yù)處理的過濾器）3.2.5 生物污染« 復(fù)合膜（CPA,ESPA,ESNA ）表面形成生物粘泥 細(xì)菌對醋

10、酸膜（CAB ）的浸蝕3.3反滲透污染癥狀3.3.1 系統(tǒng)進(jìn)水與濃水間壓降增加3.3.2 反滲透進(jìn)水壓力發(fā)生變化3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水流量變化3.3.4 標(biāo)準(zhǔn)后的鹽透過率發(fā)生變化3.4反滲透故障診斷一覽表可能的原因可能的發(fā)生地點進(jìn)水與濃水間壓降產(chǎn)水流量鹽誘過率金屬氧化物第一段正常或增加降低正?；蛟黾幽z體污染第一段正常或增加降低正?；蛟黾咏Y(jié)垢最后一段增加降低增加生物污染任何一段正?；蛟黾咏档驼；蛟黾佑袡C(jī)污染所有各段正常降低降低或增加氧化物（如Cl2）第一段最嚴(yán)重正?；蚪档驮黾釉黾幽p（碳粒、污泥粒）第一段最嚴(yán)重降低增加增加O型圈或粘結(jié)部位泄漏回收率過高隨機(jī)分布所有各段正?；蛟黾咏档驼；蛟?/p>

11、加增加正常或降低增加3.5如何減少故障和降低反滲透清洗頻率在取得水質(zhì)全分析的基礎(chǔ)上設(shè)計反滲透系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計前確定RO進(jìn)水的SDI值如果進(jìn)水水質(zhì)變化，需要作岀相應(yīng)的設(shè)計調(diào)整3.5.4 必須保證足夠的預(yù)處理選擇正確的膜元件，CAB或LFC1膜對于處理比較復(fù)雜的地表水或污水可能更為適用3.5.6 選擇比較保守的水通量選擇合理的水回收率設(shè)計足夠的橫向流速及濃水流速對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化3.6反滲透系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化« 使用計算機(jī)和和程序來分析產(chǎn)水水質(zhì)和產(chǎn)水水量在一段時間內(nèi)的變化趨勢，監(jiān)測反滲透系統(tǒng)的運 行然后可以初步掌握“該反滲透系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)正常？”有助于反滲透系統(tǒng)故障排除3.6.1 標(biāo)準(zhǔn)化由于下列

12、原因?qū)е路礉B透系統(tǒng)性能變化：* 基本設(shè)計參數(shù)如溫度、使用年限、進(jìn)水TDS、回收率、水通量等發(fā)生變化一一（即:系統(tǒng)發(fā)生變化是正常的 ）* 膜元件發(fā)生污染或結(jié)垢一一（即:需要清洗！）* 膜元件降解一一（即:需要購買新膜更換 ）3.6.2 標(biāo)準(zhǔn)化定義* 標(biāo)準(zhǔn)化：將現(xiàn)在經(jīng)過計算的操作數(shù)據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水流量和標(biāo)準(zhǔn)化后的脫鹽率）和原來選定的基準(zhǔn)參考時間的操作參數(shù)進(jìn)行比較的過程。標(biāo)準(zhǔn)化的流量：如果系統(tǒng)進(jìn)行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能達(dá)到的流量。« 標(biāo)準(zhǔn)化后的脫鹽率：如果系統(tǒng)運行條件與初投運時相同，現(xiàn)在理論上所能達(dá)到的脫鹽率* 參考點：A. 初投運時（穩(wěn)定運行或經(jīng)過 24小時）（優(yōu)先選用）B

13、. 反滲透膜元件制造廠商的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)3.6.3 標(biāo)準(zhǔn)化后的一般特征« 通常 CPA膜元件鹽透過率每年增加1017%« 通常反滲透膜元件產(chǎn)水流量每年減少410%清洗364標(biāo)準(zhǔn)化實例一一系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)水溫度進(jìn)水TDS產(chǎn)水TDS脫鹽率產(chǎn)水濃水流量回收率進(jìn)水壓力濃水壓力產(chǎn)水壓力 P（進(jìn)水減產(chǎn)水壓力） P（進(jìn)水減濃水壓流量力）日期°CPPmPPm%gpmgpm%psipsipsipsidpsid1-Jan20_54010_98.13001007521015010200602-Jan19530998.3250837519513510185603-Jan23550998.4300

14、1007525019050200604-Jan18570998.4280937520014010190605-Jan18570998.430010075240180102306015-Jan186001497.7300100752801901027090初投運時20.65501597.3300100752161581020658注：1gpm = 3.785 L/min4.反滲透膜的清洗、消毒及保存 目的：保證反滲透系統(tǒng)的正常運行*目的：延長反滲透膜元件使用壽命 什么時候需要清洗及消毒* 如何清洗消毒及用何種藥品進(jìn)行清洗消毒4.1什么時候需要清洗反滲透系統(tǒng)* 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水流量比上次清洗后減少

15、1015%* 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水水質(zhì)比上次清洗后降低1015%* 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化后的壓降比上次清洗后增加1015%在長期停用前* 作為日常的維護(hù)4.2需要清洗什么* 碳酸鈣垢* 硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢* 水合金屬氧化物垢（鐵、錳、鎳、銅等 ）4 硅垢« 膠體沉積物（無機(jī)）* 膠體沉積物（無機(jī)、有機(jī)混合物 ）« 有機(jī)沉積物（自然產(chǎn)物）有機(jī)沉積物（人為產(chǎn)物）生物滋長（細(xì)菌、真菌、霉菌等）注意：通常您需要清潔的是上述幾種污染物的混合物4.3如何選擇清洗藥劑確定污染物與膜制造廠商、工程公司或反滲透專用化學(xué)藥劑供應(yīng)商聯(lián)系 選擇通用型或?qū)Ｓ眯突瘜W(xué)清洗藥品 現(xiàn)場收集信息并進(jìn)行清洗（實驗及校正方

16、法） 向反滲透專用藥劑供應(yīng)商提供膜元件以供實驗室分析之用考慮藥品成本4.4選擇和使用化學(xué)清洗劑時的注意事項遵循制造廠商推薦的關(guān)于藥劑品種、劑量、 最佳的清洗效果pH值、溫度及接觸時間的指導(dǎo)原則最小限度地使用強(qiáng)烈化學(xué)試劑對于CPA、 ESPA膜通常 pH范圍為410 對CPA、 ESPA、膜最大 pH范圍為212 對沉淀在膜上的溶解性硅，在不損壞膜的前提下很難去除 在清洗前應(yīng)詢問膜廠商在推薦溫度清洗，一般在 需要考慮排放對環(huán)境的影響3040C下清洗最好不要將酸堿混合用高pH的產(chǎn)水沖洗清洗劑如果出現(xiàn)油污染，開始時不要使用低pH值溶液清洗4.5復(fù)合膜最常用的清洗配方污染物清洗溶液碳酸鈣、磷酸鈣、金屬

17、氧化物（鐵）pH值4.0 , 2%檸檬酸溶液+氨水，溫度40 C,有時也可用pH23的鹽酸水溶液清洗硫酸鈣、混合膠體、小分子天然有機(jī)物、微生物pH值10.0 , 2%三聚磷酸鈉溶液，溫度 40 C,有時也可用 pH 小于10的NaOH水溶液清洗大分子天然有機(jī)物、微生物pH值10.0 , 2%三聚磷酸鈉溶液，0.25% 十二烷基苯磺酸鈉溶液溫度40 °C污染物清洗溶液碳酸鈣、磷酸鈣、金屬氧化物pH值4.0，2%檸檬酸溶液，0.1% 非離子清洗劑，溫度 35 C硫酸鈣、混合膠體、小分子天然有機(jī)物pH值7 5 2% 三聚磷酸鈉溶液0 8%Na-EDTA 溶液 0 1% 的非離子清洗劑，溫度

18、35 C大分子天然有機(jī)物pH值7.5，0.5%過硼酸鈉溶液，0.1%非離子清洗劑，溫度 35 C生物滋長pH值7.5，2%三聚磷酸鈉溶液，0.25%Na-DBS 溶液，溫度35 C4.6 醋酸膜最常用的清洗配方4 7 二氧化硅垢的化學(xué)清洗« 較高的沖洗流速有利于沖刷掉污垢* 反復(fù)地循環(huán)、浸泡有助于除垢4 對于CPA膜，高pH值1012的堿性溶液和 40 °C溫度有助于硅垢的去除4.8復(fù)合膜生物污染的清洗珊瑚礁綜合癥：無機(jī)垢、金屬氧化物、膠體物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、活的及死的細(xì)菌、生物粘泥、真菌等復(fù)雜 混合物。4.8.1 解決辦法一« 低pH清洗* 高pH清洗* 生物殺菌劑

19、消毒4.8.2 解決辦法二* 利用能破壞粘泥的殺菌劑消毒« 高pH值清洗«每周停運殺菌一次，每次使用生物殺菌劑消毒2030 分鐘4.9細(xì)菌的控制和殺除濃水中細(xì)菌濃度控制規(guī)則：* 如果每毫升v log cfu，認(rèn)為細(xì)菌數(shù)量已得到控制«如果每毫升 46log cfu ，應(yīng)引起注意«如果每毫升達(dá)到 6log cfu 或細(xì)菌數(shù)量上升，應(yīng)著手處理問題«消毒：指細(xì)菌 99.9% ( 3 log )«殺菌：指細(xì)菌減少 99.9999% ( 6 log )* 滅菌：指細(xì)菌減少 99 9999999% ( 9 log )* 殺菌劑：殺滅細(xì)菌* 生物抑制

20、：阻止細(xì)菌生長4粘泥破壞劑：破壞生物粘膜的數(shù)量注意：4log = 10,000 = 10 4,6log = 1,000,000 = 10 64.10 反滲誘化學(xué)殺菌劑應(yīng)有的特性* 殺除細(xì)菌«去除生物粘膜* 最少接觸時間4對膜危害最小* 無毒性及無環(huán)境危害性* 可以安全地操作合理的價格4.11殺菌劑的殺菌速度（條件為20 °C時去除99.9999% 的抱菌）殺菌劑接觸時2%甲醛溶液12小100ppm 的次氯酸鈉溶液7小時0.2%的過氧化氫溶液25小5%的過氧化氫溶液23 小、時10%的過氧化氫溶液12 小、時1%過氧化氫和400ppm 的過醋酸溶液0.51小時4.12 復(fù)合膜

21、（CPA, ESPA, ESNA ）元件消毒用殺菌劑4.12.1 甲醛« 劑量：0.11.0%« 在美國認(rèn)為該藥劑有一定毒性* 對于新膜，必須在操作24小時后才可使用，否則會導(dǎo)致不可恢復(fù)的水通量損失« 可用做長期貯存時的殺菌液4.12.2 異噻唑啉« 劑量：1525ppm« Rohm & Haas （羅門哈斯 ）的 “ Kathon "或 Betz 公司的 “ Simicide C -68 ”* 可用做長期貯存時的殺菌液4.12.3 亞硫酸氫鈉« 劑量：500ppm ，使用 3060 分鐘1.0% 的溶液可用于長期貯

22、存4.12.4 過氧化氫/過乙酸* 劑量：0.2% （ 兩種化合物之和）* pH :34 （高pH值會引起膜氧化 ）* 溫度：25 C （最高）* 如果存在鐵或過渡金屬，會引起 CPA膜氧化« 反復(fù)循環(huán) 2030 分鐘/浸泡2小時/隨后沖洗* 對于破壞生物粘膜可能需要4個小時的接觸時間* 是有效、迅速的氧化型殺菌劑* 對于破壞生物粘膜比較有效* 本殺菌液不適用于長期貯存4.13 醋酸膜（CAB 膜消毒用殺菌劑 ）4.13.1 游離氯 劑量：在 pH 值 56 時，采用 0.1I.Oppm劑量連續(xù)加入*劑量：二周一次，每次使用5ppm 消毒1小時*與腐蝕產(chǎn)物（鐵）反應(yīng)會造成膜損傷*如果

23、存在鐵，建議可以使用最高濃度為10ppm的氯胺溶液代替*0.11.0ppm的溶液可以用做長期貯存時的殺菌劑4.13.2甲醛*劑量： 0.11.0%可用做長期貯存時的殺菌劑4.13.3異噻唑啉*劑量：1525ppm*可用于長期貯存時的殺菌劑4.14反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗的一般方法4.14.1沖洗反滲透膜組件*排除運行過程中剩余濃水和給水通道中的污染物4.14.2清理清洗裝置*如水箱、管路、新使用的保安過濾器等4.14.3配制清洗溶液使用反滲透產(chǎn)品水（至少是軟化水）*混合均勻調(diào)節(jié)至所需 pH值調(diào)節(jié)至所需溫度對于正常污染情況，每根4 ''X 40膜元件配制2.2加侖溶液*對于正常污染情況

24、，每根8 'X 40 膜元件配制8.7加侖溶液對于嚴(yán)重污染的情況-可將溶液體積加倍4.14.4在第一段引入清洗溶液*反滲透進(jìn)水入口處最大壓力為60psi （減少已松脫的污染物被沖回膜表面的可能)*單只膜元件最大壓降1015psi，以防止膜卷突出將置換出的水排入下水誦道*將最初20% 已污染的/變色的化學(xué)清洗溶液排入下水通*將干凈的化學(xué)清洗溶液再循環(huán)至清洗箱將滲出的少量產(chǎn)品水再循環(huán)至清洗箱如果pH值變化超出 0 5 單位，則需要重新調(diào)整pH到指定范圍4.14.5低流量循環(huán)循環(huán)515 分鐘« 每根4 "的壓力容器流量為3 gpm （ 11.4升/分鐘）« 每根

25、8 "的壓力容器流量為12 gpm （ 45.5升分鐘）« 盡量減少沖洗下來的污染物對進(jìn)水通道的阻塞4.14.6 中等流量循環(huán)« 循環(huán)515 分鐘* 每根8 "的壓力容器流量為6 gpm （ 22.7 升/分鐘）« 每根8 ”的壓力容器流量為24 gpm （ 90.9 升/分鐘）4.14.7 第一次大流量循環(huán)循環(huán)3060 分鐘* 每根4 "的壓力容器流量為810 gpm （ 30.337.9升/分鐘）« 每根8 ”的壓力容器流量為3540gpm （ 132.5151.4升/分鐘）4.14.8 浸泡（選擇使用）« 對

26、于CPA、 ESPA和CAB膜的輕度污染可浸泡12 小時« 對于嚴(yán)重污染的CPA膜，需浸泡過夜（為保持溫度可能需要維持正常流量10% 的循環(huán)流卓 量）* 浸泡有利于污染物的去除* 應(yīng)當(dāng)在必須的情況下才進(jìn)行浸泡，原則上應(yīng)盡量減少化學(xué)試劑與膜的接觸時間4.14.9 第二次高流量循環(huán)（選擇使用）* 循環(huán)1560 分鐘* 按需要浸泡及循環(huán)4.14.10 沖洗* 使用與清洗溶液pH值及溫度相同且與系統(tǒng)容積相同量的反滲透產(chǎn)品水沖洗，并將出水排入下水通道* 然后使用未調(diào)節(jié)過的反滲透產(chǎn)品水反復(fù)沖洗* 保證化學(xué)清洗液全部被洗岀4.14.11 使用第一種殺菌溶液（選擇使用）* 按照標(biāo)準(zhǔn)配制殺菌液«