反渗透系统(RO_System)__技术介绍.pdf 49页

'RO系统技术GEOsmonics 什么是反渗透?我们首先介绍以下渗透过程:溶液会升高至此点,以达到压力平衡rh渗透膜浓溶液稀溶液正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液 由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位能差异.较稀溶液拥有较高位能(ο),而较浓溶液拥有较1低位能(ο).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至2位能达到平衡.即rh=(ο-ο)12ο=较稀溶液的位能1ο=较浓溶液的位能2 液体升至此点,达到了渗透压平衡rh=(ο-ο)21rh渗透膜浓溶液稀溶液 -反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液.-由此可利用反渗透原理,达到分离溶液内成分的目的.例如:将水和溶解物质的分离.外P>(ο-ο)21来压力反渗透膜浓溶液稀溶液 模拟反渗透机Cavg浓水进水CconcCfeed淡水高压泵反渗透膜分离层Cperm反渗透膜支撑层C进水浓度feedC淡水浓度permC浓水浓度conc平均浓度Cavg 技术术语TotalDissolvedSolid(TDS)总溶解固体TDS指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度(单位:ppm或mg/l)Feed进水Cfeed在高压泵作用下,进入反渗透系统的溶液;Permeate淡水Cperm溶液透过反渗透膜后;收集而成的溶液,一般指净化水Concentrate浓水Cconc没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液,其中含有大量的无机盐和有机物 技术术语Rejection脱盐率Rejection溶液中溶质不透过反渗透膜的比例Passage透过率PASS溶液中溶质透过反渗透膜的比例=QPermeateFlowRatepermRecovery回收率RecoveryRecovery=FeedFlowRateQfeed淡水與入水之比例C+CfeedconcAverageConcentration平均浓度C=avg2反渗透膜进水侧溶液的平均浓度 技术术语浓水的浓度没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度进水浓水淡水物量平衡原理Qfeed•Cfeed=Qconc•Cconc+Qperm•Cperm流浓假设在理想状态下:C量度perm0Q•C=Q•C+Q•0feedfeedconcconcpermQ•C=Q•CfeedfeedconcconcQpermC/C=Q/QåRecovery=;Qfeed=Qconc+QpermconcfeedfeedconcQfeed=CfeedC=conc(1-RECOVERY) 浓度浓度(倍数(倍数))回收率回收率濃度與回收率關係濃度與回收率關係conc.recoveryconc.recovery1.0551.0551.111025.001.111025.001.18151.18151.251.25202020.20.00001.33251.33251.43301.433015.0015.001.541.543535倍數)倍數)1.67401.674010.00濃度(10.001.8245濃度(1.82452.00502.00505.002.22555.002.22552.50602.50602.86650.0.00002.86653.333.3370700020420400608608001010004.004.007575回收率回收率%%5.00805.00806.67856.6785=Cfeed10.0090CC=1ppm10.0090concfeed20.0020.009595(1-RECOVERY) 方法一:增加浓水回流最小流量=300gph提高淡水0.15m3/h进水泵系1.0m3/h统回回收率:15%收浓水0.85m3/h率最小流量=300gph的方淡水0.15m3/h进水泵法30.3m/h回流1.0m3/h回收率:50%浓水0.15m3/h 方法二:增加反渗透膜数量提-为了增加系统回收率,可增加系统中反渗透膜的数量和段数,以增加淡水产量.高系备注:回收率增加,淡水水质将下降回收率减少,淡水水质将提高统回反渗透膜收反渗透膜反渗透膜率进水浓水反渗透膜的反渗透膜方反渗透膜法淡水 影响淡水产量的因素:-反渗透膜数量-反渗透膜特性-系统操作压力-系统运行温度-进水水质 进水水质与的渗透压力关系:無機鹽濃度滲透壓力有機鹽濃度滲透壓力1.对于同一物质,氯化鈉0.5%55psiSUCROSE3.3%35psi进水物质浓度1.0%125psiMW6.4%73psi3.5%410psi3429.3%110psi越高,渗透压越24.0%350psi高.硫酸鈉2.0%110psi30.0%500psi5.0%304psi35.0%645psi2.对于同一浓度,10.0%568psiDEXTROSE3.3%62psi进水物质分子氯化鈣1.0%90psiMW9.3%190psi量越小,渗透压3.5%308psi19824.0%605psi30.0%863psi越高.硫酸銅2.0%57psi5.0%115psiMW分子量10.0%231psiPPM=10000x濃度百分比MWOFSUCROSE=BOFORGANICSB=渗透压力MWOFORGANICSBOFSUCROSE 系统操作压力对渗透通量的影响:P=P-rBeffopP=有效压力P=操作压力rB=渗透压effopQperm,actPeff实际渗透通量,有效压力=Qperm,specPspec额定渗透通量,额定压力反渗透系统操作压力:10-40Bar若操作压力降低,渗透通量也将减少.若操作压力升高,渗透通量也将增加 系统操作温度对反渗透膜的影响:AG804OF14000渗12000透10000通8000量G6000P4000D2000001020304温度(º0C)1.反渗透膜运行温度:5-40ºC.若操作温度降低,渗透通量也将减少.若操作温度升高,渗透通量也将增加.2.一般可粗略认为:以25ºC为基准,操作温度上升/下降1ºC,相应膜元件渗透通量上升/下降3% 反渗透膜对无机盐的作用1.依靠荷点排斥性一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性.2.依靠膜孔的筛选性压力Na+SO-334Al+2(SO-2)243溶液流动方向+2-2最为重要NiSO4Zn+2Cl-Ca+2Cl-2Na+NO-23Na+Cl-K+Cl-纯水层10APureWaterLayer0.25F100FSSSSSS 反渗透膜对有机物的作用:1.有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;2.携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜.压力溶液流动方向最为重要500MW1000MW100MW750MW50MW0.25F100FSSSSS 正离子脱盐率%+SODIUM钠Na95-97+2反CALCIUM钙Ca96-97+2渗MAGNESIUM镁Mg96-97+透POTASSIUM钾K95-97+2膜IRON铁Fe98-97+2对MANGANES锰Mn98-97+3正ALUMINUM铝Al99++离AMMONIUM氨NH488-97+2子COPPER铜Cu98-97+2的NICKEL镍Ni98-97+2脱ZINC锌Zn98-97+2盐STRONTIUM锶Sr96-97+2+2率HARDNESS硬度Ca&Mg96-97+2CADMIUM镉Cd96-97+SILVER银Ag94-97+2MERCURY汞Mg96-97 负离子脱盐率%-CHLORIDE氯化物Cl95-97-BICARBONATE碳酸氢盐HCO395-96反-2SULPHATE硫酸盐SO499+渗-NITRATE硝酸盐NO393-96透-FLUORIDE氟化物F94-96膜-2SILICATE硅酸盐SiO295-97对-3PHOSPHATE磷酸盐PO499+负-BROMIDE溴化物Br94-96离-2BORATE*硼酸盐B4O735-70子-2CHROMATE铬酸盐CrO490-98的-CYANIDE*氰化物CN90-95脱-2SULFITE亚硫酸盐SO398-99盐-2THIOSULFATE硫代硫酸盐S2O399+率-3FERROCYANIDE亚铁氰化物Fe(CN)699+*受酸碱度影响 其他物质脱除率%SUCROSESUGAR蔗糖342100反LACTROSESUGAR乳糖360100渗PROTEIN蛋白质10000UP100透GLUCOSE葡萄糖19899.9膜PHENOL苯酚94***-对ACETICACID醋酸60***-其FORMALDEHYDE甲醛30***他DYES染料400TO900100BOD生物需氧量BOD90-99物COD化学需氧量COD80-95质UREA尿素6040-60的BACTERIA&VIRUS细菌及病毒50,000-500,000100脱PYROGEN热原体1000-5000100除GASES气体率CARBONDIOXIDE二氧化碳CO230-50OXYGEN氧气O2***CHLORINE氯气Cl230-70 卷式反渗透膜元件中心管进水ATD进水流道产水膜片浓水纯水收集流道膜片进水流道外殼材料膜外壳 双层复合膜剖视图 RO膜表面放大8000倍后的图像此图片由美国贝尔实验室提供 反渗透预处理系统 什么物质影响水质?水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并懂得他们:•总悬浮物质:砂,胶体,三价铁等.•总溶解固形物:钠离子,氯离子,钙离子,两价铁等.•生物污染:细菌,热原体,藻类等. 1.预处理系统井水悬浮物去除氯去除防止膜元自来水件结垢地表水•双/多介质过滤器•活性炭过滤器•软化器•UF•化学品•阻垢剂2.后处理系统预处理初级离子精处理水的储存产水去除和配送•单级RO•RO•阴阳离子交换床•混床离子•臭氧消毒•蒸馏•EDI•热水消毒•UF•化学消毒 预处理一:过滤工艺基础F目的:去除总悬浮物(TSS),降低RO设备进水SDI值.F典型过滤设备:–双/多介质过滤器:ò去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.ò每星期反冲洗一次或压差达10psid进行反冲洗.–微滤/超滤膜:ò用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.–5微米保安过滤器:ò过滤能力为每十英寸为5gpm.ò压差达8psid时进行更换过滤芯. 预处理一:过滤工艺基础预处理产水1.反渗透系统进水SDI范围:反渗透系统进水SDI值:<5稳压阀直径47mm孔径0.45µm反渗透最佳进水SDI值:<32.1bar测量膜2.SDI值的计算方法:SDI＝100×（1-T/T）/15015T:第一次测试所需时间(min)015分钟后T:第二次测试所需时间(min)15开始500毫升最后500毫升所需时间t0所需时间t15图1.淤积指数测量仪 预处理一:过滤工艺基础SDI测量步骤:1.将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应注意膜片有正反面的区别2.调节进水压力至2.1bar(30psi)并立即计量开始过滤500mL水样的时间t(通过连续不断的调节，使进水压力始终保持不变)03.在进水压力为2.1bar(30psi)下连续过滤15分钟4.15分钟后继续记录过滤同样500mL所需的时间t，保留滤器上15的膜片以便作进一步的分析5.计算:SDI＝100×（1-T/T）/15015实际证明:降低SDI的一些预处理技术包括双/多介质过滤器(如石15英砂和无烟煤)，超滤和微滤。 预处理一:双介质过滤法进水50-100%反冲洗膨胀空间无烟煤锰绿石砂或石英砂碎石铺在底层出水 预处理一:超滤法•超滤膜过滤原理:利用膜孔径•超滤膜应用目的:ò用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.ò去除细菌,染料,大分子有机物,蛋白质,悬浮物,胶体物质.•超滤膜的分类:ò中空纤维式--外压式,内压式ò卷式ò管式.•在作为RO系统的预处理时,使用较多为外压式中空纤维超滤膜. 预处理一:超滤法中空纤维超滤膜系统 预处理二:脱氯工艺基础目的:去除水中的余氯,以避免余氯对反渗透膜造成不可恢复的损害.F氯和活性炭(C*)的反应:C*+HOCl--->CO+H++Cl-C*+2Cl+2HO--->4HCl+CO222F氯和亚硫酸氢钠的反应:NaSO+HO<--->2Na++2HSO-22523Na++HSO-+2H++Cl-+OCl--->Na++SO-2+3H+2Cl-34 预处理二:活性炭过滤法F水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.F桶体可采用:FRP,碳钢衬胶,不锈钢.F活性炭应进行周期性杀菌,一般采用蒸气或热水.F活性炭所能去除物质:–颜色和气味–三氯甲烷(THM)–低分子量有机物 预处理二:活性炭过滤法进水25%-50%反冲洗膨胀空间颗粒状活性炭(椰壳)出水 预处理二:亚硫酸氢钠加药法F加注点应位于以下设备前面:–保安过滤芯,静态混合器,高压泵.F加注量:–4-6倍进水氯浓度.–10-16倍进水氯胺浓度.F同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.F通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量. 预处理三:软化工艺基础软化器特点:F阳离子树脂交换床FNa+交换Mg2+&Ca2+F树脂的交换能力一般为20K格令硬度/立方英尺树脂.F桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定.F一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.再生:F控制开采用时间型或流量型或手动启动.F一般采用顺流再生. 预处理三:软化法软化法进水50%反冲膨胀空间树脂床出水 预处理三:阻垢剂加药法阻垢剂加药法通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度.建议采用Argo系列阻垢剂,下列为常用药剂型号:MDC220阻垢剂:与絮凝剂相容的液体阻垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染,与MPT150兼容，阻垢能做到浓水侧LSI值达3.0。通过NSF认证。MDC200阻垢剂:液体组垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染。特别对原水中的铁、铝胶体有特性；阻钙、镁垢能做到浓水侧LSI值达2.5还不结垢；浓水侧二氧化硅含量可达120ppm。通过NSF认证。 反渗透膜污染物 反渗透系统污染分类•砂石,PVC碎削等阻塞进水流道:无法通过清洗恢复•硬度结垢:清洗方法:酸性清洗•有机物,胶体污染:清洗方法:碱性清洗•细菌,病毒等微生物滋生:清洗方法:杀菌剂清洗+碱性清洗 GEOsmonics膜的清洗和消毒反渗透膜的清洗：F无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产品水电导升高时，合适的化学清洗就需要考虑。反渗透膜的保存消毒:F当反渗透系统停机超过3天，设备中的反渗透膜元件需要作适当的保存消毒程序；停机在3到5天时，可以用1%的亚硫酸氢钠溶液来保存。如果停机超过一星期时，便要考虑用福尔马林进行保存。 典型纯水工艺流程图 单级RO系统 两级RO系统 RO+EDI系统 两级RO+EDI系统 谢谢!欢迎访问本公司网站www.gewater.com'