地表水反渗透系统的经验分享 4页

'地表水反渗透系统的经验分享影响地表水反渗透系统污染速度的主要因素按其重要性顺序排列如下：1.膜材质类型（醋酸纤维膜或聚酰胺膜）2.产水通量3•横向流速4.反渗透操作条件5.反渗透膜元件结构一、膜类型：可以选择CAB系列（醋酸纤维）膜元件或CPA系列（芳香族聚酰胺）膜元件。对于难处理的地表水或者废水系统，经常选用CAB膜来代替CPA膜。CAB膜的优点是膜表面光滑、不带电荷，在使用时可减小污染物（例如带电荷的有机物）沉积，并且微生物不易在其表面粘滞。在SEM显微镜下可观察到CPA膜表面比较粗糙，另表面带负电荷，会吸引带电的有机物并将其粘滞在膜表面上。CAB膜还有一个优点，即在运行时给水中可含0.3〜1.Oppm游离氯。氯作为消毒剂，可保护CAB膜不受有害细菌侵蚀，还可防止因微生物和藻类的生长而引起的污堵。CPA膜本身能耐氯，但不能耐受其氧化性。因此要求除氯。要保证反渗透给水游离氯含量低于0.OSppnioCAB膜耐氯能力为26,OOOppmX小时，而CPA膜在有过渡族金属离子存在时的耐氯能力只有1,000〜2,OOOppmX小时（以透盐率增加一倍的时间考虑）o对于已经过良好的预处理去除了胶体和有机污染物并且生物活性较低的地表水，优先选用CPA膜。CPA与CAB相比有如卜"优点:CPA膜脱盐率较高（CPA>99%,而CAB为95〜98%）,因而产水质量更高;膜耐久性强，使用期内脱盐率下降极少，从而寿命更长;所需给水压力低从而可将反渗透给水泵耗电费用下降60%;运行PH范围宽（CPA：4〜10,而CAB为5~8）,从而可使反渗透给水不加酸或少加酸;膜清洗时的PH范围宽（CPA：3〜10,而CAB为4〜7）;允许的温度上限高（CPA为45°C,而CAB为35°C）,从而更便于清洗。二、水通量: 选定了膜材质以后，设计者要考虑的第二个重要的参数是产水通量。产水通量是单位有效膜表面的产水量，用GFD（加仑/平方英尺/天）或者LMH（升/平方米/小时）表示。在反渗透系统的产水通量与污染速度之间存在直接关系。水通量低，污染速度就低，要想降低水通量可选择膜面积较大的反渗透膜元件。在低水通量下，减小了污染物在给定面积膜表面上的沉淀从而降低了污染速度。这种沉淀是由于在给水平行流过膜表面时还有部分产水垂直透过膜表面而产生的。多年观察表明，一旦超过一定的水通量，其污染速度会呈指数上升。对不同水质和不同污染物含量的水源给出了建议的设计水通量范围（能看表1建议的反渗透设计导则）o这些设计导则的基础是假定已经有了足够的预处理，而且生物活性受到控制。制定设计导则的目的是为了降低污染速度，从而减少清洗次数。根据经验，如果每隔3个月或者更长的时间清洗一次，则表明预处理和反渗透系统设计是合理的，如果1至3个月清洗一次，则可改进工艺和增加设备。假如不到1个月就清洗一次，考虑到清洗费用、反渗透膜寿命缩短以及运行工况恶化，则需要增加更多的预处理设备以便进行工艺改进。三、横向流速：为了控制地表水反渗透系统屮的污染速度，选择最佳膜面横流速度与选择水通量同样重要。给水和其产生的浓水在膜表面的横向流速越高，膜污染速度就越低。当给水和浓水水流穿过给水/浓水隔网时，高横向流速可增加湍流程度，从而减少颗粒物质在膜表面上的沉淀或在隔网空隙处的堆积。较高的横向流速也提高了膜表血上的高浓度盐分向主体溶液的扩散速度，从而减少了难溶盐沉淀在膜表面上的危险。为了达到所希望的系统水通量，设计人员在确定了所要求的反渗透膜元件的数量之后，还应考虑到横向流速问题。这些反渗透元件可串联在压力容器屮。对于地表水反渗透系统，一般可用6个40英寸长的元件串入一个压力容器屮（注：对于井水或MF、UF或RO出水等SDI较低，因而污染程度低的给水，由于给水-浓水压降一般较低，因而在这些系统中每压力容器可使用7只膜元件）。选择365或者400平方英尺的8英寸直径X40英寸长的高膜血积元件（与330平方英尺的元件相比较）的优点是在对给定水通量的系统中可减少压力容器数量。压力容器数量的减少即意味着每个容器的横向流速高，污染的可能性就减少， 设备投资费用也少。建议的反渗透设计导则注明了对于不同给水水源，压力容器屮膜元件的最大给水流量和最低浓水流量。设定最大给水流量用来保护容器中的第一根反渗透元件，使其给水与浓水压力降不超过10psio压力降高于此值就会使膜组凸出并且使给水隔网变形，从而损坏膜元件。设定最小的浓水流量以保证在容器末端的膜元件有足够的横向流速。从而减少了胶体在膜表面上的沉淀，并JL减少浓差极化对膜表面的影响。浓差极化是指在膜表面上的盐浓度高于主体流体浓度的现象。盐浓缩是因膜表面附近的横向流速低而造成的（与管了中心的流速高于管了表面的流速的概念相似）o横向流速越低，膜表面的盐的反向扩散速度就越低，结果难溶盐沉淀的机会增多，而且更多的盐会透过膜表面。浓差极化的程度可被量化为b值,该值应该小于1.20o四、反渗透维护：有多种维护方法可以降低地农水反渗透系统的污染速度。这些方法包括伺服运行时的浓水再循环，停运后低压冲洗，停运期间定期低压冲洗以及定期消毒。我们建议采用R0产水对膜元件进行冲洗和短期浸泡，但这种方法常常得不到使用。R0产水可抑制细菌滋长，而且还可以溶解膜上的污染物或者使它疏松。浓水再循环的优点是提高了横向流速，从而可冲洗掉膜表面上的污染物，其缺点是使R0给水泵的容量增大，而且R0产水含盐量也会增加10%0停运后冲洗的优点是可将污染物及浓水从膜元件中冲洗出来。停运期间冲洗的优点是可将膜元件表面的死水冲洗岀來并能阻止生物滋长。根据现场条件，这种冲洗至多每8小时进行一次。可以进行定期消毒，以控制两次清洗之间的生物滋长。在运行状态连续消毒是工艺设计屮所关心的最新领域。醋酸纤维素膜有其固有的杀菌优点（可在给水中含0.3〜l・0ppm的游离氯）。而对于CPA膜，在运行中使用氧化型杀菌剂方面就受到限制。在不含铁的给水中（这在多数反渗透系统中都很难做到），耍求将氯控制到少于0.05ppm,过醋酸/过氧化氢控制到0.4〜l.Oppmo目前正在进行现场试验，以研究对于较复朵的R0用途，是否可加入较多的氯以减少清洗次数并且还能保持适当长的使用寿命。冃前还正在进行其它现场研究以调查氯胺的杀菌能力及其对CPA膜的影响。最初的结果表明在某些情 况下CPA膜可耐受6〜8ppni的氯胺，而在其它情况下可耐受多达12ppm的氯胺。五、反渗透膜元件结构：世界上所用的井水和地表水反渗透系统所用的膜元件绝大多数为卷式膜元件。与中空纤维和板框式结构相比较，卷式膜元件在给水通道抗污染能力、设备空间要求、投资和运行费用以及可从很多的供应商处购得等方面提供了最佳的组合。选择卷式膜元件时主要考虑因素为膜的有效表面积、给水通道隔网的儿何形状、尺寸以及产品制造质量标准，这些质量标准是用来确保膜元件的可靠性，如密封完整性和FRP外皮的坚固性。如前所述，具有最大的膜面积有利于设计最低水通量和最高横向流速的反渗透系统。反渗透膜元件采用塑料网作为给水通道隔网，其冃的是向给水提供一条尽量接近湍流的通路，使给水在卷式膜片之间充分流动。以前市场上多数苦咸水反渗透膜元件都是采用0.028英寸至0.031英寸（28〜31密耳）厚的金刚石形隔网。一些较新的反渗透膜元件使用。26密耳（0.66毫米）隔网来增加膜面积、产水量和元件屮的给水与浓水的压力降，而另一些元件采用了31至34密耳隔网，以减小膜面积、产水量和给水与浓水的压力降。'