反渗透水处理技术介绍及常见问题 102页

'携手共进，再创辉煌膜技术应用ShuoZhang2013-4-26 膜技术应用纳尔科（中国）环保技术服务有限公司张烁 内容•膜技术及其应用•膜运行常见问题及故障排除和解决方案•Nalco3DTrasar技术在膜系统中的应用 传统水处理工艺纯水制备锅炉废水处理生产工艺沉降池絮凝剂絮凝剂排放絮凝剂冷却水 膜法水处理工艺客户的需求反渗透锅炉BFW•减少操作成本-阻垢剂Treatment•提高系统运作性能-杀菌剂•通过自动化提升运作可靠性-清洗剂废水处理生产工艺MF/UFUF生物反应器外排MF/UF清洗剂回用清洗剂药剂药剂助凝剂冷却水-阻垢剂-杀菌剂-清洗剂回用反渗透 膜的分类微滤超滤纳滤反渗透RangeMacromolecularMolecularSubmolecularIonic孔径1.0-0.1m0.1-0.01m0.01-0.001m<0.001m去除悬浮物蛋白质有机物小分子有机物大分子胶体胶体高价离子金属离子细菌有机物病毒盐分子量>100,00010,000-100,000200-20,000<300压力10psig10-60psig100-250psig100-800psig前处理要求中中高高设备投资中中高高 膜的用途•反渗透–0.1–5%Na+和Cl-将通过–用于除盐•纳滤–5–25%Na+和Cl-将通过–二价离子的高截留率–主要用于水的软化•超滤/微滤–大分子有机物的截留，部分胶体截留–用于悬浮物的去除，细菌的脱除，反渗透预处理等 基本过滤方式死端过滤错流过滤Product水流方向垂直于滤料水流方向平行于滤料 基本过滤方式•死端过滤–砂滤–多介质过滤–保安过滤器Product•错流过滤–反渗透–纳滤–超滤/微滤 死端过滤特点产水过滤介质表面快速形成污染 错流过滤特点MEMBRANE高速流动-减缓膜的污染及结垢速度 膜形式的分类•卷式膜•中空纤维膜•管式膜 膜系统 反渗透(RO) 反渗透-聚酰胺薄膜聚酰胺分离层0.2micronMicroporous40micronPolysulfone聚砜层Reinforcing120micronFabric纤维支撑层 聚酰胺反渗透膜BarrierLayerPolysulfoneSupportLayer 膜组件大多数反渗透组件是卷式膜 膜组件-组成产水管胶进水 膜组件-组成进水隔板产水隔板 膜组件-组成进水隔板产水隔板膜片VideoCourtesyofTheDowChemicalCompany 膜组件卷式膜 压力容器压力容器用来排放反渗透膜组件.•材料–玻璃钢纤维–不锈钢 压力容器多个膜组件压力容器Product[Permeate]FeedConcentrate[Reject]可以有1,3,4,6,或7支串联 反渗透基本术语进水产水75吨/小时100吨/小时75%回收率600ppmTDS30ppmTDS5%透盐率浓水25吨/小时25%浓水2310ppmTDS95%脱盐率 主要术语•产水–进水透过反渗透膜的部分•浓水–进水没有透过反渗透膜的部分•脱盐率(%)–评估对于盐离的去除率•透盐率(%)•回收率(%) 段增加额外的段会提高系统的总回收率一段二段产水进水浓水 两段反渗透系统VesselStage1Stage2Train 多级反渗透系统一级二级一级产水二级产水进水两级反渗透浓水回流浓水一级反渗透的产水作为二级反渗透的进水 回收率75%回收率进水产水100吨/小时75吨/小时25吨/小时浓水 浓水回流一段二段产水进水浓水浓水回流 浓水回流•好处–提高总回收率，减少浓水排放•缺点–产水水质变坏–操作压力升高，耗能–浓缩倍率大，污染物浓缩富集，结垢风险增大 反渗透系统前处理工艺 前处理工艺•前处理的重要性：多数存在污堵问题的反渗透系统都是由于前处理运行不善或存在工艺设计缺陷。因此合理的前处理设计和运行是降低反渗透运行负担的必要措施。 好的前处理对于膜系统的积极作用•Higherwaterquality更高质量的产水•Longerintervalsbetweencleaning更长的清洗周期•Reducedmembranereplacement减少膜元件更换的频率•Lowerchemicalcosts降低化学清洗的费用•Increasedcapacity增加系统的产水量 前处理工艺典型处理工艺 前处理工艺•减少膜的污染频率–絮凝沉降—悬浮物,颜色–介质过滤—悬浮物，有机物–微滤—细菌，悬浮物–超滤—颜色，微生物，悬浮物–UV—微生物，TOC 前处理设计的选择Foulant/污染物Solutions/解决方案SparinglysolublesaltIonexchangesoftening软化无机盐Weakacidcationhardnessremoval弱酸性树脂去除硬度Limesoftening石灰软化Antiscalant阻垢剂MetaloxidesIonexchangesoftening软化金属氧化物Limesoftening石灰软化Manganesegreensandfilter锰砂过滤Dispersant分散剂SolublesilicaIonexchanger离子交换可溶硅Antiscalant阻垢剂Silt/ColloidalparticleClarification混凝澄清泥沙/胶体Sand/mediafilterwithcoagulation/flocculantaid混凝加砂滤Microfiltration/Ultrafiltration微滤/超滤BiologicalmatterBiocide杀菌剂微生物UVirradiation紫外杀菌Microfiltration/Ultrafiltration微滤/超滤Keepwaterflowing保证水的流动性NaturalorganicmaterClarification混凝澄清有机物Carbonfilter活性炭过滤Microfiltration/Ultrafiltration微滤/超滤 多介质过滤/MMF去除胶体颗粒(particles>1um)，降低出水浊度 砂滤混凝剂的选择 活性炭过滤/ACF去除物质•余氯•色度•有机物•臭 GeneralSizingConsiderations多介质过滤器/Multimedia活性炭过滤器/CarbonFilter设计滤速5~12m/h设计滤速8~15m/h计算滤料体积：针对有机物选择较低的流速罐体表面积×滤料的填装高活性碳装填高度一般在1000～1600mm左度×所选择的滤料的堆积密度右（滤层高度一般按800-1200mm，垫层高度按600-650mm计算） 超滤/微滤介绍(UF/MF) 膜的分类微滤超滤纳滤反渗透RangeMacromolecularMolecularSubmolecularIonic孔径1.0-0.1m0.1-0.01m0.01-0.001m<0.001m去除悬浮物蛋白质有机物小分子有机物大分子胶体胶体高价离子金属离子细菌有机物病毒盐分子量>100,00010,000-100,000200-20,000<200压力10psig10-60psig100-250psig100-800psig前处理要求中中高高设备投资中中高高 超滤/微滤应用饮用水净化地表水前处理废水处理海水淡化前处理纯水/超纯水后期净化产品浓缩。 典型超滤/微滤系统内压型外压型 超滤/微滤系统反洗减轻膜污染化学加强反洗反洗时间:30-60秒反洗频率:每半个小时或更短 超滤组件 超滤膜丝电镜照片FiltrateLumen(FeedSide) 系统照片 系统照片 超滤/微滤-药剂的使用酸或碱对于pH的调整絮凝剂的应用杀菌剂对于微生物的控制化学清洗药剂 运行操作模式四种运行模式•正常生产–产水•反洗•化学加强反洗(CEB)•化学清洗•膜的完整性测试 前处理工艺•通过化学方法减少膜污染及损伤–絮凝剂—悬浮物及色度–杀菌剂—微生物–加氯—微生物及有机物–阻垢剂—铁沉积及结垢 SDI值的测定SDI=(1-t/t)×100/1515015当t是t的4倍时，SDI值15015是5。如果水样完全将膜片堵塞住时，SDI值为6.7。15 常见问题及故障排除和解决方案 膜污染膜材料及膜元件的构造加重膜污染机会TightSpacingRoughSurfacesLimitedFoulingToleranceRoughSurfaceiseasilyFouled 膜污染进水网格微生物有机物污染胶体污染进水XXXXXXXXXXX膜表面 RO系统发生沉积时的表现•压降增加•进水压力变化•标准化产水流量的变化•脱盐率的变化 常见反渗透问题（一）•胶体及颗粒沉积–颗粒悬浮物–胶体硅–碳粉–金属氧化物(Fe等)前处理问题：高SDI!保安过滤器短路活性炭泄漏管路残渣管路腐蚀等 常见反渗透问题（二）•微生物生长线型虫生物黏泥–藻类–细菌–生物粘泥•有机沉积–自然发生(腐蚀酸)–不溶油(泄漏的泵密封剂,新的管路）–阻垢剂过量的沉降–阳离子聚合物过量(由上游的过滤器引起)前处理及反渗透微生物失控进水含高有机物，如COD,TOC药剂问题等 常见反渗透问题（三）•结垢物沉降–碳酸盐结垢–硫酸盐结垢–磷酸盐结垢–硅结垢(SiO)2设计问题进水水质波动大，如:pH,碱度等药剂问题等 常见反渗透问题（四）•膜性能恶化–水解(由低或高pH造成)–氧化(Cl,HO,KMnO)2224–机械损坏(出水背压、挤撞、或颗粒的摩擦) 代价-污染导致的高压降及膜损坏昂贵的代价！ 污染表征微生物污染有机物金属氧化物无机物结垢胶体污染铁和硅 确定膜污染的简单判断方法反渗透系统中的污染沉积位置沉积哪里最先产生结垢/硅末段的最后一个膜金属氧化剂一段的第一个膜胶体一段的第一个膜有机物一段的第一个膜微生物沉积(快）一段的第一个膜(慢）整个装置用对运行的影响确定污染沉积沉积标准化压降脱盐率位置产水量结垢尾部金属氧化物前部胶体/硅前/尾有机物前生物沉积前 故障排除电导分布及探针检测方法PROFILINGandPROBING 故障排除•电导分布–确定高电导产水的压力容器•探针法–确定单只膜组件问题 故障排除膜的产水电导分布4:2设计二段5.26.62.62.5一段2.83.6 故障排除探针法进水浓水01234560123456Unit:m 探查RO元件1/4”PolypropyleneTubing每个RO包括6部分 结果分析 RO故障排除:发现问题•反渗透系统是否有波动?•是否正确关机或关机时间太长.•是否有预处理或投药的波动??•检查进水温度,TDS,和pH.•检查流量和回收率%。•检查压降是否正常.•检查所有设备都正确校准.•分级和分各个压力容器测量出水质量.•探测各个容器的机械密封故障。•检查保安过滤器是否有沉积现象。•检查RO元件是否有沉积或损坏。 RO故障排除:发现问题•取样并进行详细的分级和组合的进水、出水、浓水水质分析。•将水质分析结果与反渗透设计目标进行比较。•基于归一出水、流量、归一出水质量和压差来确定可能的沉积。•基于可能的沉积物和结垢物进行一次清洗。•对于清洗结果进行沉积物去除、颜色变化和pH变化分析。•将RO元件送出进行非-破坏性解剖分析并决定清洗方案。•最后，进行破坏性解剖分析和沉积物实验室分析. 常见运行注意事项讨论•前处理的设计：SDI•水质的变化•化学药剂的应用–药剂的选择–加药点–加药量•微生物的控制–前处理系统–NaClO...–反渗透系统–非氧化杀菌剂•反渗透的自动监控 系统运行监测 系统监控设备流量压力ORP温度pH导电度SDI加药量…… 运行性能运行数据监测进水段间产水浓水压力XXXX流量XXX电导XXXX温度XpHXX余氯X 运行性能•运行数据标准化–膜的产水量变化由一系列参数决定，包括：•进水水质•温度•压力•污染•结垢•膜损伤 运行数据标准化目的：消除非膜本身性能原因造成的运行数据差异膜系统的表观性能受进水组成、进水压力、温度和回收率的影响，例如：温度每下降4oC，产水量就会降低约10%，这属于正常现象。为了区分这类正常现象与系统性能真正的变化，应对所实测的产水流量和脱盐率参数进行标准化，就是指在考虑了操作参数的影响后，系统的真实性能与系统基准性能的比较，基准性能可能为该系统的设计性能或最初测量性能。 标准化公式标准化产水量抵消压力差异抵消浓度差异抵消温度差异标准化脱盐率抵消压力差异抵消浓度差异 系统基准性能点的选择•选择膜元件出厂测试条件•选择系统按照设计工况运行的初始数据（推荐） 标准化数据的意义•系统按需求清洗的唯一依据•检验清洗效果，优化清洗方案的判断依据•判断膜元件性能衰减情况•初步判定系统污染物的依据 数据标准化标准化数据对于膜性能正常衰减的指导CPA元件正常盐透过率每年增加10-20%RO元件正常水透过率每年减少4-10%RO元件压降一般不增加 数据标准化NormalizedPermeateFlow160150140mp130gNormalizedDifferentialPressure12070110601008850888888888888888888888888888/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1i/73951/6284/1/73951/62840/62840/5171140/1/1/2/32/1/1/233/1/1/2/34/1/1/2/35/1/1/2/36/1/1s111122233334444555566p30NPF15%Ref2010NormalizedSaltPassage088880.78888888888888888888888888/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1/73951/6284/1/73951/62840/62840/51711/1/10.6/2/32/1/1/233/1/1/2/34/1/1/2/35/1/1/2/36/1/1111122233334444555566DPn0.515%Ref1stStageDP2ndStageDP0.4%0.30.20.1088888888888888888888888888888/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1/73951/6284/1/73951/62840/62840/51711/1/1/2/32/1/1/233/1/1/2/34/1/1/2/35/1/1/2/36/1/1111122233334444555566 3DTRASAR技术在膜系统中应用3DTfM在线实时监控系统优化管理自动化管理连续性24/7 反渗透系统运行管理 反渗透系统药剂控制您的反渗透系统是否也有同样的问题？ 全新3DTrasar膜技术保安过滤器RO进水产水高压泵阻垢剂加药泵3DTfM 全新3DTforMembranes(3DTfM)阻垢剂投加监控+RO系统运行监测报警+系统服务阻垢剂在线检测及控制RO系统运行在线监测及报警(运行数据标准化…)系统服务运行和维护(系统运行报告及按需服务) 阻垢剂在线检测及控制ROTRASAR控制90 反渗透运行数据自动收集及标准化将相关参数都导入3DTfM•进水/产水流量•进水/产水电导和水温•进膜/段间/浓水/产水压力PPuSFPuSF产水进水PF浓水 标准化数据及系统运行分析数据下载计算及分析产水进水浓水 3DTfM–反渗透系统应用•阻垢剂在线投加检测及控制•背景干扰消除•反渗透运行数据采集及汇总•标准化曲线及运行服务报告自动生成产水进水浓水 3DTfM–多套反渗透系统PermeateConcentratePermeateFeedWaterConcentratePermeateConcentratePermeateConcentrate 4/23/2013 96 系统运行报告 3DTforMembranes MembranePerformanceManagement反渗透系统运行性能管理现场硬件远程检测及分析(Nalco360)3DTforMembranes在线分析网路界面3DTfM标准化运行数据及系统运行报告药剂监控膜系统按需服务消耗品更换 膜系统服务ScheduledPerformanceServices–定期现场服务On-SiteMembraneCleaningw/CustomerCIP–在线清洗服务Off-SiteMembraneCleaning–离线膜清洗服务MembraneReplacementServices–膜替换服务SystemConsulting/EngineeringServices–系统咨询／工程服务OnsiteROSystemTraining–现场反渗透系统培训ROCommissioning&Optimization–反渗透开车及运行优化ValueAddedServices,e.g.membraneautopsy–增值服务：膜解剖… 3DTRASARTechnologyforMembranes反渗透系统运行性能管理•运行及数据管理一体化•反渗透产水水质及水量有更好的保证•减少原水用量及浓水排放量•使运行及维护成本最小化3DTfM应用益处:使系统运行正常及减少非正常停车时间运行数据管理自动化减少人工需求及人为错误避免反渗透膜过早损伤消除反渗透膜结垢问题膜”按需清洗”对比”按运行时间清洗”延长膜使用寿命膜系统“按需服务”减少水耗及浓水外排减少反渗透运行能耗检验反渗透膜的完整性 Q&A'