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反渗入体系工艺流程及道理

  反渗透系统工艺流程及原理.._职业技术培训_职业教育_教育专区。反渗透系统工艺流程及原理..

  反渗透系统工艺流程及说明 原水箱 作用:克服管网供水的不稳定性,保证整个系统的供水稳定连续;同时也给各设 备长期性能可靠提供了保障。 选型:PE 材质。 控制: 水箱配置高水位浮球阀和低水位液位开关。其具备了可靠性高,价格低廉, 结构简单,安装方便等优点。当水位处于高位时,浮球阀关闭,停止进水。水位 处于低水位时,高水位浮球阀打开,开始向水箱注水。同时,低水位液位开关断 开,增压泵停止工作。 增压泵 作用:给预处理各设备提供必需的工作压力。 选型:根据预处理各设备设计压力降(每台过滤设备最大压降 0.05Mpa),以及 高压泵前压力不能小于 0.5Kg/cm2,确定增压泵的工作压力。 控制:泵后用调节阀调节压力及进水量。 机械过滤器 作用:原水首先经过机械过滤器,在过滤器中放置 1-16 目的精致石英砂,使原 水中的絮凝体、 铁锈等悬浮杂质在此过程中被截留。由于机械过滤器在工作中截 留了大量的悬浮杂质,为保证过滤器的正常工作,必须对过滤器定期进行冲洗、 反冲洗。 选型:选用碳钢材质容器. 控制:机械过滤器的反洗操作採用手工控制器,过滤器应每周天进行一次清洗, 清洗时间为 10-20 分钟。 活性碳过滤器 作用:本工艺采用活性碳过滤器,作为反渗透装置的予处理,是非常重要的。反 渗透系统要求进水指标 SDI≤5,余氯0.1mg/L。为满足其进水要求,需进一步 纯化原水,使之达到反渗透的进水指标。在反渗透装置前设置碳滤器,主要有两 个功能:1、吸附水中部分有机物,吸附率为 60%左右;2、吸附水中余氯。吸附 粒度在 10-20 埃左右的无机胶体、 有机胶体和溶解性有机高分子杂质以及在砂滤 器中是难以去除的余氯。活性碳之所以能用来吸附粒度在几十埃左右的活性物, 是由于其结构存在大量平均孔径在 20-50 埃的微孔和粒缝隙, 活性碳的这个结构 特点,使它的表面吸附面积能够达到 500-2000m2/g,由于一般有机物的分子直 径略小于 20-50 埃, 因此活性碳对有机物具有很强的吸附作用。此外活性碳具有 很强的脱氯能力,由于余氯具有很强的氧化性,余氯和碳起反应,生成二氧化碳 和-1 价氯离子,因此只是损失了少量的碳,所以活性碳脱氯可以使用相当长的 时间。活性碳不仅仅具有以上功能,还能够去除水中的异味、色素,提高水的澄 明度,活性碳使用一段时间后,其吸附能力下降,需要进行再生或更换。所以, 原水通过碳滤器后,能大大提高水质,减少对反渗透膜的污染,经过处理后的水 质都能达到反渗透装置进水水质要求(余氯0.1mg/L)。 选型: 选用碳钢材质容器。 控制: 活性碳过滤器的控制採用手工控制器,由于活性碳过滤器在工作中吸附了 大量的悬浮杂质,为保证系统正常工作,每天必须进行冲洗、反冲洗,冲洗过程 由清洗时间为 10-15 分钟。 精密过滤器 作用: 精密过滤又称为保安过滤器。它是原水进入反渗透膜装置前的一道处理工 艺。PP 过滤芯具有过滤流量大,纳污量大,压力损耗小的特点,可阻截不同粒 径的杂质颗粒, 集表面过滤与深层过滤于一体。精密过滤器使用一定时期后也有 堵塞现象,因此,一定时期后 PP 熔喷滤芯必须更换,更换依据:精密过滤前后 的压力差在 0.05-0.1Mpa 时更换。 选型:选用不锈钢材质容器. 高压泵 作用: 高压泵是提供给反渗透系统所需产水流量及水质的工作压力。使过滤水经 过泵体后达到 10 公斤左右的压力,以满足膜体的进水压力,保证纯水的出水量。 选型:根据反渗透膜所需的工作压力,采用南方立式多级离心高压泵. 控制:当原水压力表指针达到 2KG 时,按下产水开关,高压泵启动,开始产水。 高压泵前设有压力保护开关,当进水压力低于 1KG 时,压力保护开关关闭,高压 泵停止工作。 反渗透装置 作用: 反渗透装置是纯化水生产线的主要部分。本装置选用日本日东电工集团美 国海德能公司生产的节能型复合膜 ESPA1 型反渗透膜元件。ESPA1 系列为高脱盐 率苦咸水淡化膜。可在较低操作压力下,获取高水通量,其平均脱盐率 99.3%。 由于 ESPA1 膜具有上述的优点,从而为水泵、压力容器、管道、阀门等配套设备 的选择提供了更为广泛的空间。而且使用功率更小的电机即可满足工作的需要。 同时,ESPA1 膜的高水通量、高脱盐率的特性,这些都使设备制造成本和系统设 备投资费用大为降低,并且可大量的节省能源,降低了系统的运行费用,提高水 质。 选型:美国海德能 ESPA1-8040。反渗透膜设计的产水温度 25℃,水的利用率为 70%。 水 箱 作用:储备反渗透产品水,并为下一级系统工作提供稳定的供水。 控制:水箱内设有高,低液位开关,控制高压泵和增压泵。当平衡水箱处于低水 位时,增压泵自动启动,开始产水。当水箱处于高水位时,高压泵停止工作。 紫外线杀菌器 作用:减少细菌二次污染,灭菌率可达 99% 检测仪器仪表 1.反渗透主机设有膜前压力表和膜后压力表,对膜的工作压力进行检测,并设有 系统路径运行显示,淡水流量计和浓水流量计检测浓、淡水流量。 2.反渗透主机还设有电导率仪,电阻率仪。在线检测淡水水质,既直观又方便 反渗透系统操作说明 一、预处理部分 1. 石英砂过滤器 机械过滤器滤料采用手动控制头控制,运行一定时间后,手动进行反洗、正 洗。 该过滤器滤料为精制石英砂,首先应用清水浸泡 2-4 小时;然后反洗至排水清即 可。操作时打开进水阀和正洗排水阀,冲至排清水,开启出水阀并关闭排水阀, 过滤器投入运行;当过滤器进出水压差达到 0.05MPa 时,需要停止运行经行反 洗。根据水质可 7 天或 10 天反洗一次。反洗时关闭进水阀和出水阀,开启排水 阀和排气阀至视镜上端看见水位,关闭排水阀缓缓打开反洗进水阀,打开反洗排 水阀,水从上部流出,并逐渐增加流量,最后保持一定反洗强度,使滤层膨胀 10-15%,保持 2-3 分钟,加大反洗流量,直至排清水,然后关闭反洗进水阀和反 洗排水阀。正洗时打开进水阀门和正排水阀门,水由上向下冲至排清水,关闭排 水阀打开出水阀设备投入正常运行。 机械过滤器用于去除水中的悬浮物颗粒、胶体、铁、锰、有机物和色度。从 而有效地控制产水的污染指数, 使之符合反渗透进水的要求,对反渗透起到保护 作用。 过滤器本体:碳钢衬胶,筒体按照压力容器国标制造,耐压 0.6-1MPa。 2. 活性炭过滤器 活性炭过滤器滤料采用手动控制,运行一定时间后,手动进行反洗、正洗。 根据水质可 7 天或 10 天清洗一次。 活性炭过滤器用于去除水中低分子有机物,游离氯和部分溶解碳酸气。 也能减少水中异味、色度和臭味。当它作为反渗透前处理装置时,活性炭过滤器 可有效防止反渗透膜表面有机物污染。该过滤器滤料为精制椰壳活性炭,首先应 用清水浸泡 2-4 小时,使其充分饱和;然后反洗至排水清即可。操作时打开进水 阀和正洗排水阀,冲至排清水,开启出水阀并关闭排水阀,过滤器投入运行;当 过滤器进出水压差达到 0.05MPa 时,需要停止运行经行反洗。根据水质可 1 天 或 2 天反洗一次。 反洗时关闭进水阀和出水阀,开启排水阀和排气阀至视镜上端 看见水位,关闭排水阀缓缓打开反洗进水阀,打开反洗排水阀,水从上部流出, 并逐渐增加流量,最后保持一定反洗强度,使滤层膨胀 10-15%,保持 2-3 分钟, 加大反洗流量,直至排清水,然后关闭反洗进水阀和反洗排水阀。正洗时打开进 水阀门和正排水阀门, 水由上向下冲至排清水,关闭排水阀打开出水阀设备投入 正常运行。 过滤器本体:碳钢衬胶,筒体按照压力容器国标制造,耐压 0.6-1MPa。 过滤器介质:由活性炭构成 3、 保安过滤器 保安过滤器内装 pp 棉滤芯,能进一步除去水中悬浮颗粒、细菌及其它杂 质。其内部滤芯应定期更换,确保系统出水稳定,一般建议三月内更换一次,在 运行开始前, 请确认滤芯确实安装了而且没有泄露。 在停机一段时间后再开机时, 应检查保安过滤器中是否有气产生,打开排水阀至有水流出关闭该阀。 一、日常运行检查: 进入正常生产后, 操作人员每小时要定期巡回检查设备现场。把巡检的结 果如实记录下来, 与运行记录一起给予总结, 作为定期维修的资料。 检查周期 每 班 检查项目 检查有否漏水 检查方法或检查点 备注 设备的各密封部位及附属 如有漏水,找出漏水点 阀门等各处是否漏水 位置及原因,及时止漏 一 次 检查进出口压 计算进出口压力的压差, 压 压差超过 0.1MPa,需要 力 差是否超过 0.1MPa 更换滤芯 二、定期检查: 设备要进行定期检查, 其目的是为了保证在较长时间内系统安全运行。本 设备是较大型设备,检查作业需要较长时间。为了缩短定期检查的停车时间,应 尽量与原水处理装置其他设备装置的检修同时进行, 如发现有异常, 要及时处理。 NO. 1 检查项目 滤芯检查 检查方法 检查保安过滤器滤芯,如果污染严重,则应全部予以 更换。 2 3 内部紧固件检查 检修孔密封垫检查 检查过滤器内的螺栓螺母等紧固件,如有松动应拧紧。 更换变形的检修孔密封垫。 三、滤芯更换: NO. 1 2 3 4 5 6 7 操作步骤 排水 打开检修口 取出滤芯 清洗 安装滤芯 封闭过滤器 冲洗滤芯 排净过滤器内部的积水 卸下排气管道,打开检修孔 拧下滤芯压紧螺母,拿出压紧板,取出污染的滤芯 用抹布清洗过滤器内部 安装新滤芯,用压紧板压紧 封闭检修孔,装上排气管道 打开保安过滤器出水排放阀,冲洗至排水无白沫 操作方法 二、 反渗透部分 系统日常运行时全部打开浓水及产水阀门,供水时以低压、低流量的给水 排出残留在膜元件及压力膜壳中的空气。 给水泵启动后慢慢打开给水阀门调节流 量。浓水管出口或流量计处不在有汽泡冒出时将流量升高,冲洗 30 分钟左右。 在冲洗过程中要检查管道是否有泄漏。冲洗过程中的浓水及产水应全部排放。 本系统设置了手动及自动运行两种状态;开机前应检查电器部分及各种仪 表有无异常;一般情况下,建议用户采用自动控制,闭合空气开关,将运行按钮 开到自动档上, 所有的电动阀及电器元件自动运行,原水泵启动水由运处理部分 输送到高压泵,当高压泵前压力达到设定值时,高压泵自动运行,调节进水阀和 浓水调节阀。在每次开机后,反渗透开始自动冲洗 60 秒。反渗透各阀门调好以 后,一般不动。 日常运行检查: 进入正常生产后, 操作人员每小时要定期巡回检查设备现场。把巡检的结 果如实记录下来, 与运行记录一起给予总结, 作为定期维修的资料。 检查周期 每班一次 检查项目 检查有否漏水 检查方法或检查点 备注 设备的各密封部位及附 如有漏水,找出漏水点位 属阀门等各处是否漏水 置及原因,及时止漏 一般反渗透组件产水量降低 10%、压降增加 10%、盐透过率增加 10%就需 清洗,也可以每三个月或半年清洗一次。一般无机物结垢的污染,用酸清洗;有 机物及微生物的污染用碱洗。 为保证清洗效果,需配合相应的化学药品。 清洗液 1:柠檬酸 10kg, 产品水 500 升。 清洗液 2:三聚磷酸钠 5kg,EDTA 四钠盐 1kg,产品水 500 升,用硫酸调节 PH=10.0 清洗液的选择及处理办法 污染物 一般特征 脱盐率明显下降,系统压 钙、镁沉积物 降增加,系统产水量稍降。 选清洗液 1 处理方法 脱盐率明显下降,系统 氧化物 压降明显升高,系统产水量 明显降低。 选清洗液 1 脱盐率稍有降低,系统 各种胶体、有机物 压降逐渐上升,系统产水量 形成减少。 在化学清洗前, 用大流量水低压冲洗膜表面 10 分钟, 然后排除管路中的积水, 在酸洗箱中,用产品水配制清洗液,混合均匀。将污染严重,颜色有变化的清洗 液排放,将干净的清洗液再循环至清洗箱。清洗液在压力容器中循环 1 小时,流 量逐渐加大。清洗完成后,排净酸洗箱并进行冲洗,出水排放,使化学试剂全部 冲净,方可进行反渗透正常运行。 (3)保存 当设备短期停用时,可每天通水 10 分钟。长期停用(20 天以上) ,反渗透 装置应采取保护措施以防干燥、 氧化及生菌。 用 1000 升 1%的亚硫酸氢钠溶液打 循环 5~10 分钟后关闭阀门, 保存。 如果在冬季应注意防冻, 保存温度高于 5℃。 选清洗液 2 故障处理: 1、装置运行异常及对策: 异常原因 温 度 压 力 浓 水 流 量 高 低 高 低 大 小 现象 流量 脱盐率 压降 ↑ ↓ ↑ ↓ → ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ → ↑ ↓ → ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ ↑ 检查部位 季节变化:泵的效率 季节变化: 泵;阀门 泵;阀门;保安过滤器 RO 进水流量;压力控制阀 RO 进水流量;压力控制阀 进水 PH RO 进水 RO 进水 RO 进水水质;回收率;PH 值 对策 压力调整 压力调整;加热 调节压力 调节压力 调节流量 调节流量 控制 PH 控制压力 控制压力 控制压力 调整回收率 1 2 3 4 5 6 膜老化 含 高 盐 低 量 不溶物 (结垢) 注:↑增加 ↓减少 2、RO 组件部分异常及对策: 现象 流量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 膜功能衰退 膜泄漏 膜压密 O 型圈泄漏 浓水密封圈 内连接器断 中心管断 元件变形 悬浮物污染膜 结垢 有机膜污染 注:↑增加 ↓减少 ↓ ↑ ? ↑ ↓ ? ? ↓ ↓ ↓ ↓ 脱盐率 压降 ? ? ↑ ? ↓ ↓ ↓ ? ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ? ↓ ↓ ↑ ? ? ? 检查部位 运行时间; 进水温度; PH 值;余氯 振动、压降、冲击压 力 进水温度、压力;运 行时间 振动;冲击压力 材料是否老化;短路 压降大;高温 压降大;高温 压降大;高温 预处理;原水水质 预处理;原水水质 预处理;原水水质 对策 清洗或更换 RO 元件 更换 RO 元件 清洗或更换 RO 膜元件 更换 O 型圈 更换浓水侧密 封圈 更换连接器 更换 RO 膜元件 更换 RO 膜元件 化学清洗 化学清洗 化学清洗 ?? 主要现象 3、RO 组件污染后症状和对策: 当确认 RO 膜组件被污染后,必须进行化学清洗。 四、膜的保存: ? 适用范围: 1、安装在压力容器中的反渗透膜元件的短期保存; 2、安装在压力容器中的反渗透膜 元件的长期保存; 3、作为备件的反渗透膜元件的干保存及反渗透系统启动前的膜保存。 ? 短期保存: 短期保存方法适用于那些停止运行 5 天以上 30 天以下的反渗透系统。 此时反 渗透膜元件仍安装在 RO 系统的压力容器内,具体步骤如下: 1、用给水冲洗反渗透系统,同时注意将气体从系统中完全排除; 2、将压力容器及相关管路充满水后,关闭相关阀门,防止气体进入系统; 3、每隔 5 天按上述方法冲洗一次。 ? 长期停用保护 适用于停止运行 30 天以上,膜元件仍安装在压力容器中的反渗透系统。保 护操作的具体步骤如下: 1、清洗系统中的膜元件; 2、用反渗透产水配制杀菌液保留于系统中,应确认系统完全充满。 3、如系统问读低于 27℃,应每隔 30 天用新的杀菌液进行 2、3 补的操作; 如系统温度高于 27℃,则应每隔 15 天更换一次保护液(杀菌液) 。 4、在反渗透系统重新投入使用前,用低压水冲洗系统一小时,在恢复系统至 正常操作前,应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。 ? 系统安装前的膜元件保存: 膜元件出厂时,均真空封装在塑料袋中,封装袋中含有保护液。膜元件在安 装使用前的储运及运往现场时,应保存在干燥通风的环境中,保存温度以 20-35℃为宜。应防止膜元件受到阳光直射及避免接触氧化性气体。 什么叫渗透、渗透压和反渗透 当纯水和盐水被理想半透膜隔开, 理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过, 此时膜纯水侧的 水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么 水的自发流动将会受到抑制而减慢, 当施加的压力达到某一数值时, 水通过膜的净流量等于 零, 这个压力称为渗透压力, 当施加在膜盐是侧的压力大于渗透压力时, 水的流向就会逆转, 此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是水的反渗透(RO)处理的基本原理,如下 图所示。 渗透压可用下式计算 π=cRT 式中 π —渗透压,kPa; C—浓度差,mol/L; R—气体常数,等于 8.135J/(mol.K) T—热力学温度,K。 上式是通过热力学定律推导出来的,因此只对极稀薄溶液才是准确的,c 为水中离子的 浓度,若为非电介质则为分子的浓度. 各种盐溶液在含量为 1000mg/L,温度 25℃时的渗透压如下: 氯化钠约为 77.5kPa;硫酸钠约为 41.2kPa;硫酸镁约为 24.5kPa;氯化钙约为 56.9kPa;氯化镁约 为 65.7kPa 什么是反渗透膜 反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、 具有半透性能的薄膜。 它能在外加压力作用 下使水溶液某一些组分选择性透过,从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。 反渗透现象早在 1748 年就被法国 Able Knelt 所发现。利用与渗透相反的过程进行海水淡化 的设想是美国 Haussler 在 1950 年提出来的,但是只有当 1960 年 Loeb HE Sourirajan2 用醋酸纤维素做材料、 研制成功第一张高分离效率高透水量的反渗透膜以后, 反渗透膜分离 才可能变成为现实。 膜被称为反渗透过程的心脏, 在一定意义上说, 反渗透系统质量的优劣、 水平的高低关键在于反渗透膜性能的好坏, 第一张醋酸纤维素反渗透膜是用于水脱盐的, 但 是, 随着各种类型反渗透膜的开发和膜性能的不断提高, 发渗透膜分离已不仅包括水处理领 域,即水的脱盐、纯水制备、水的再利用和废水回收,也包括食品加工、生物 学和生物医药的研究。 反渗透膜性能要求和指标 为适应水处理应用的需要, 反渗透膜必须具有应用上的可靠性和形成规模的经济性, 其一般 要求如下 (1) 对水的渗透性要大,脱盐率要高。 (2) 具有一定的强度和坚实程度,不致因水的压力和拉力影响变形、破裂。膜的被 压实性尽可能最小,水通量衰减小,保证稳定的产水量。 (3) (4) (5) 结构要匀称,能制成所需要的结构。 能适应较大的压力、温度和水质的变化。 具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、耐水解和耐生物污染侵蚀性能。 (6) (7) 使用寿命要长。 成本要低。 在选择膜时或使用膜前应该了解哪些内容 膜的使用者在选择膜时或使用膜前应该了解并掌握如下膜的物理、 化学稳定性和膜的分离特 性指标。 (1) 膜的化学稳定性 膜的化学稳定性主要是指膜的抗氧化性和抗水解性能,这既取决于膜本身的化学结构, 又与要分离流体的性质有关。通常水溶液中含有如次氯酸钠、溶解氧、双氧水和六价铬等氧 化性物质, 它们容易产生活性自由基并与高分子膜材料进行链引起反应和链转移反应, 造成 膜的氧化,影响膜的性能和寿命。 另 外, 膜的水 解与 氧化是 同时 发生的 ,当制 膜用 高分 子主链 中含有 水解 的化 学基团 —CONH— ,—COOR—,—CN2—O—等时,这些基团在酸或碱的作用下,易产生水解反 应,使膜的性能受到破坏。 (2) 膜的耐热性和机械强度 膜的耐热性能提高,有利于在医药、食品等需要在高温下操作的分离过程中使用。另 外,膜的耐热性能提高,意味着可分离 温度较高的溶液。溶液温度的提高,其水的透过速 率增加,在膜高压侧的传质数与盐的渗透系数也会略有增加。因此,在膜主见的制造中,应 尽量选择耐热性能较好的膜材料;在使用中,还要考虑待处理溶液的性质、使用时间和对膜 性能的要求等。 膜的机械强度是高分子才来哦力学性质的体现。在压力作用下,膜的压缩和剪切蠕变,以及 表现出的压密现象,其结果导致膜的透过速度下降。并且当压力消失后,再给膜施加相同的 压力,其透过速度也 只能暂时有所回升,很快又出现下降,这表明由于膜的蠕变使其产生几何可逆的变形。造成 膜的蠕变因素有高分子材料的结构、压力、温度、作用时间和环境介质等。 反渗透的机理是什么 目前为人们普遍接受的理论是: 起作用的半透膜可以看作是对扩散的非孔屏障, 水和溶质溶 解在膜内,靠浓度梯度和压力梯度扩散过去。 根据上述理论乐意推导出以下公式 Qw=Kw(Δ P-Δ π )A/T 式中 Qw—产水量; Kw—系数; Δ P—膜两侧的压差; Δ π —渗透压; A— 膜的面积; T—膜的厚度。 Kw 与膜的性质、盐的种类以及水温有关 Qs= KsΔcA/T 式中 Qs—盐透过量; Ks—系数; Δ c—膜两侧盐的浓度差。 Ks 与膜的性质、盐的种类以及水温有关。 从以上两式可以看出,对膜来说 Kw 大、Ks 小则质量较好,同时产水量与净驱动压力成正 比,盐透过量只与膜两侧浓度差成正比,而与压力无关。 反渗透膜的材质是什么 常见的反渗透膜材料有两大类。 (1) 醋酸纤维素膜元件 一般用纤维素经酯化生成三醋酸纤维,再经二次水解成混合一、二、三醋酸纤维。 影响膜的脱盐率与产水量最重要的因素是乙酰含量高则脱盐率高,但产水量少。 醋酸纤维素膜本质上的弱点是,随时间的推移,酯基官能团将水解,同时脱盐率逐渐 下降而流量增加,随着水解作用的加强,膜更易受到微生物侵袭,同时膜本身也将失去它的 功能和完整性。 (2) 复合膜元件 复合膜的主要支持结构是经砑光机砑光后的聚酯无纺织物,其表面无松散纤维并且坚 硬光滑,由于聚酯无纺织物非常不规则并且太疏松,不适合作为盐屏障层的底层,因而将微 孔工程塑料聚砜浇注在非纺织物表面上,聚砜层表面的孔控制在大约 15nm,屏障层采用高 交联度的芳香聚酰胺,厚度大约在 0.2um。高交联度芳香聚酰胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而 成。 复合膜与醋酸纤维素膜相比有以下优点。 ① 化学稳定性好。醋酸纤维素膜不可避免地会发生水解,醋酸纤维素膜连续运行允许 的 pH 值范围为 4~6,清洗时允许是 pH 值范围为 3~7,pH 值为 5.7 时水解速度最慢,这 就导致预处理时加酸来量大,清洗时可选用的药品范围窄,不易获得满意的清洗效果,复合 膜连续运行允许的 pH 值范围一般为 2~11,清洗时允许的 pH 值范围一般为 1~12。 ② ③ ④ 生物稳定性好。复合膜不易受微生物侵袭,而醋酸纤维素膜易受微生物侵袭。 复合膜的传输性能好,即 Kw 大而 Ks 小。 复合膜在运行中不会被压紧,因此产水量不随使用时间而改变,而醋酸纤维素膜 在运行中会被压紧,因而产水量不断下降。 ⑤ 复合膜的脱盐率基本不随使用时间而改变,而醋酸纤维素膜由于不可避免的水解, 脱盐率会不断下降。 ⑥ 复合膜由于 Kw 大,其工作压力低,反渗透给水泵用电量与醋酸纤维素膜相比减少 了一半以上。 ⑦ 醋酸纤维素膜的寿命一般仅 3 年,而复合膜有些已使用 5 年或者 8 年,性能仍完好 如初。复合膜的缺点是抗氧化性较差。 膜的理化指标有哪些 膜的理化指标一般包括以下几个方面。 (1) (2) (3) 膜的材质 允许使用的最高压力。 允许的最大给水量。 (4) (5) (6) (7) 适用的 pH 值范围。 耐 O3 和 Cl2 等氧化性物质的能力。 抗微生物、细菌的侵蚀能力。 耐胶体颗粒、有机物及细菌等微生物污染的能力。 膜的分离透过特性指标有哪些 膜的分离透过特性指标主要包括脱盐率﹙或盐透过率﹚、回收率(或产水率) 、水通量及水 通量衰减系数(或膜通量保留系数)等。 ⑴脱盐率(salt rejection) 。为给水中总溶解固形物(TDS)中的未透过膜部分的百分数。 脱盐率=(1-产品水总溶解固形物/给水中总溶解固形物 )*100﹪ ⑵系统回收率 系统回收率=总的产水流量÷总的给水流量×100﹪ ⑶水通量。是指单位面积的膜在单位时间内的产水量。 ⑷水通量衰减系数。是指水通量随时间的衰减速度。 膜的运行条件的影响因素有哪些 膜的水通量和脱盐率是反渗透过程的关键的运行系数。 这两个参数将受到压力、温度、回收率、给水含盐量、给水 pH 值等因素的影响。 ⑴压力 给水压力升高使膜的水通量增加, 压力升高并不影响盐透过量, 在盐透过量不变的情况下水 通量增大时产品水含盐量下降,脱盐率提高了,见图 1 及图 2。 图 1 给水压力对反渗透膜脱盐率的影响 测定条件 测试膜元件:ESPA2-4040 给水浓度:NaCl 500mg/L 给水温度:25℃ 图 2 不同进水浓度下反渗透膜产水量与操作压力的关系 测试条件:回收率 15﹪,操作温度 25℃ gpd:加仑/天,psi:磅/平方英寸 ⑵温度 在提高给水温度而其他运行参数不变时,温度每增加 1℃,产品水通量和盐透过量均增加。 温度升高后水的黏度降低(见图 3) ,一般产水量可增大 2﹪~3﹪;但同时温度引起膜的盐 透过系数 Ks 也变大+,因而盐透过量有更大的增加,见图 4 及图 5。 图 3 水的黏度和温度的关系 图 4 给水温度对反渗透膜产水电导率的影响 测定条件 测试膜元件:ESPA2-4040 给水浓度:NaCl 500mg/L 给水 pH 值:7 回收率:15.0﹪ 产水流量:8m3/d 图 5 给水温度对反渗透膜透水量的影响 测定条件 测试膜元件:ESPA2-4040 操作压力:7.5kgf/c ㎡ 给水浓度:NaCl 500mg/L 浓缩液 pH 值:7 给水流量:20L/min ESPA1 膜产水哩哪个的温度系数见下表。 ⑶回收率 增大产品水回收率,产品水通量下降,是因为浓水盐浓度增大,盐浓度高,则渗透压增大, 在给水压力不变的情况下,Δ P-Δ π 变小,因而 Qw 降低,同时由于浓水盐浓度高,使 Δ c 增大,故盐透过量 Qs 增大,再加上产品水通量下降对产水量的影响,产品水含盐量 必然会升高。 ⑷给水含盐量 给水含盐量增加影响透过量和产品水通量, 使产品水通量和脱盐量均下降。 这可用脱盐方程 中Δ c 增大,使 Qs 增大说明盐透过量升高;又由于给水浓度 c 增大,π =cRT,使渗透压增 大,在给水压力不变的情况下Δ P-Δ π 变小,因而 Qw 降低(见图 6) 。 图 6 给水盐浓度对反渗透膜脱盐率及透过水量的影响 测定条件 测试膜元件:ESPA2-4040 操作压力:7.5kgf/c ㎡ 给水 pH 值:7 浓水流量:20L/min 进水温度:25℃ ⑸给水 pH 值 脱盐率和水通量在一定的 pH 值范围内较为恒定,其最大脱盐率为 pH=8.5,聚酰胺类膜聚 合物分子链中存在着酰胺基在水中形成的羧基、胺基等带电部分,因此改变给水的 pH 值和 离子结构、浓度时,膜的带电状态都将发生变化,以致膜的分离特性也会发生一些变动,见 图 7。 图 7 给水 pH 值对反渗透膜脱盐率的影响 测定条件 测试膜元件:ESPA2-4040 操作压力:7.5kgf/c ㎡ 给水浓度:NaCl 500mg/L 给水流量:20L/min 给水温度:25℃ 浓度极化有什么危害 反渗透膜分离过程中,水分子透过以后,膜界面中含盐量增大,形成较高的浓水层,此层与 给 水 水 流 的 浓 度 形 成 很 大 的 浓 度 梯 度 , 这 种 现 象 称 为 膜 的 浓 差 极 化 ( concentration polarization) 。浓度极化会对运行产生有害的影响。 (1) 由于界面层中的浓度很高,相应地就会使渗透压升高。渗透压升高后, 势必会使原来运行条件的产水量下降。为达到原来的产水量,就要提高给水压力,使产品水 的能耗增大。 (2) 增大。 由于界面层中盐的浓度升高,膜两侧的Δ c 增大,使产品水盐透过量 (3) 由于界面层的浓度升高,对易结垢的物质增加了沉淀的倾向,导致膜 的垢污染。为了恢复性能要频繁地清洗垢物,并可能造成不可恢复的膜性能下降。 (4) 形成的浓度梯度,岁采取一定措施使盐分扩散离开膜表面,但胶体物 质的扩散要比盐分扩散速度小数百数千倍,因而浓度极化是促成膜表面胶体污染的重要原 因。 浓差极化的结果是盐水的渗透压加大,因而反渗透所需要的压力也得增大;此外,还可能 引起某些难溶盐(如 CaSO4)在膜表面析出。因此,在运行中必须保持盐水侧呈絮流状态 以减轻浓差极化的程度。 消除浓差极化的措施有哪些 (1) (2) 要严格控制膜的水通量。 严格控制回收率。 (3) 严格按照膜生产厂家的设计导则指导系统运行。 制造厂家对回收率的要求考虑了膜表面冲洗流速,卷式膜流速不低于 0.1m/s,对水通量的 规定中是考虑了膜表面浓缩盐分避免达到临界浓度, 一般定量地规定浓差极化因子β =1. 2。 膜与膜之间设计了浓水隔网是为了增加浓水流动的絮流程度。 对于溶质来说, 由于膜使其绝大部分无法通过而被截留在膜的表面上累积, 造成由膜表面到 主体溶液之间的浓度 梯度 ,从而引起溶质从膜表面通过边界层,向主体流扩散。 减少浓差极化的另一个办法是增加浓水渠道的絮流, 这在涡卷式反渗透元件设计中浓水隔网 的设计已给予了考虑。 什么是卷式膜元件 卷式膜元件类似一个长信封状的膜口袋, 开口的一边黏结在含有开孔的产品水中心管上。 将 多个膜口袋卷绕到同一个产品中心管上,使给水水流从膜的外侧流过,在给水压力下,使淡 水通过膜进入膜口袋后汇流入产品水中心管内,原理图。 为了便于产品水在膜袋内流动, 在信封状的膜袋内夹有一层产品水导流的织物支撑层; 为了 使给水均匀流过膜袋表面并给水流以扰动,在膜袋与膜袋之间的给水通道中夹有隔网层。 卷式反渗透膜元件给水流动与传统的过滤流方向不同, 给水是从膜元件端部引入, 给水沿着 膜表面平行的方向流动, 被分离的产品水是垂直于膜表面, 透过膜进入产品水膜袋的, 因此, 形成一个垂直、横向相互交叉的流向。水中的颗粒物仍留在给水(逐步地形成浓水) 中, 并被横向水流带走,如果膜元件的水通量过大,或回收率过高(指超过制造厂导则规定) , 盐分和胶体滞留在膜表面上的可能性就越大。 浓度过高会形成浓差极化, 胶体颗粒会污染膜 表面。 卷式膜元件广泛用于气体和液体的分离过程,其主要工艺特点如下。 ① ② ③ 结构紧凑,单位体积内有效膜面积较大。 制作工艺相对简单。 安装、操作比较方便。 它的缺点如下。 ① ② 适合在低流速,低压下操作,高压操作难度较大。 在使用过程中,膜一旦被污染,不易清洗,因而对原料的前处理要求较高 文章链接:中国农机设备总网

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