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反滲透係統的進水有哪些要求

作者:彰華水處理 瀏覽次數:2262 日期:2017.11.09

反滲透進水有以下幾種要求。

⑴細菌

由於細菌會以醋酸纖維為食物,因此醋酸膜易受細菌侵襲,對原水必須徹底殺菌,對於複合膜,雖然其不受細菌侵襲,但細菌黏膜會造成膜的汙堵,一般可采取加氯殺菌,加氯量要根據需氯實驗加以確定。

醋酸纖維膜素要求給水中含有殘餘氯,以防細菌滋生,而氯含量過高又會破壞膜,最大允許連續餘氯的含量為1mg/L

複合膜抗氯性差,一般不允許含有餘氯,采取加氯殺菌後,需加偏亞硫酸鈉,它可水解為亞硫酸氫鈉或經活性碳過濾消除餘氯。

使用偏亞硫酸鈉偏亞硫酸氫鈉除餘氯的反應如下

Na2S2O5+H2O2NaHSO3

NaHSO3+HClOHCl+NaHSO4

理論上,134kg Na2S2O5可以去除1kg餘氯,然而一般在溶解氧的情況下,對苦鹹水去除1kg餘氯需投加3 kg Na2S2O5

Na2S2O5在涼爽幹燥的儲存條件下,貨架上的有效期為46個月,溶液的有效期則隨濃度而改變,見下表。

溶液濃度/%(質量) 最長有效期/ 溶液濃度/%(質量) 最長有效期/

2 3 20 30

10 7 30 180

當采用地下水做水源時,未被汙染的地下水細菌含量很少,在這種情況下采用複合膜則即不需加氯也無需除氯。

氯為什麽會起殺菌作用?當氯加到水裏麵後,就會發生下麵的反應

Cl2+H2OHClO+HCl

HClOH+ +ClO-

HClO為次氯酸,ClO-為次氯酸根,由於H+能被水裏的堿度中和,最後水中隻剩下 HClOClO-。兩者在水裏所占百分數主要決定於水的PH值,但水的溫度也有影響,PH值小 7時,水中HClO75%,ClO-25 ,溫度降低時HClO所占比例還要大,在0℃時HClO增加到83%,而ClO-減到17%。

對於氯氣的殺菌機理有不同的說法,但比較合理的解釋是:它所生成的次氯酸產生殺菌作用,而不是氯本身,也不是它所生成的ClO-的作用。HClO是一個中性分子,可以擴散到帶負電的細菌表麵,並穿過細菌的細胞膜進入細菌內部,HClO分子進入細菌後由於Cl原子氧化作用破壞了細菌的某種酶的係統(酶是一種蛋白質成分的催化劑,細菌的氧分要經過它的作用才能被吸收),最後導致細菌的死亡,而次氯酸根ClO-雖然也包括一個氯原子,但它帶負電,不能靠近帶負電的細菌,所以也不 能穿過細菌的細胞膜進入細菌內部,因此很難起殺菌作用,這種說法還可以說明水溫低和PH值低時殺菌效果比較好的現象。

從上麵的化學方程式可以看出,加入水中的氯氣隻有1/2變成HClO的成分,另外的1/2在水中產生Cl-,不起殺菌作用。

采用加HClO時的反應如下

HClO+H2O HClO+(Na+ ) + (OH-)

從方程式可以看出一個分子的HClO的作用相當於一個分子的 Cl2

2)含鐵量

鐵的氧化速度取決於鐵的含量水中溶解氧的濃度和PH值,PH值越高氧化速度越快,因此,降低PH值可以防止氧化。給水最大允許含鐵量於含氧量和PH值的關係如下表示。

3)顆粒物質

不允許大於5um的顆粒物質進入高壓泵及反滲透組件,這一點必須確保,以免損壞設備。

4SDI和濁度

SDI必須小於5,越小越好,濁度應小於02NTU(最大允許濁度為1NTU

5)油和脂

水中不允許含有油和脂。

6)有機物

水中的有機物RO膜的影響最為複雜,一些有機物對膜的影響不大,而另一些則可能造成膜的有機汙染,對於地表水應盡量在凝聚澄清過程中 去除有機物,還可以采用活性碳過濾進一步降低有機物含量。

7SiO2

濃水不允許析出SiO2 ,當SiO2 過飽和則可能聚合而形成不溶解的膠體矽或者矽膠而引起結垢。

純水25℃時,無定形矽的溶解度約為100 mg/L(以SiO2計),溶解度隨溫度呈直線變化,0℃時為0 mg/L,到40℃時增加到160 mg/L,在中性PH值條件下,溶解的隻是矽膠;在堿性溶液中,無定形矽的溶解度較中性溶液大,主要原因是由於矽酸電離,然而在有鋁出現時,溶解度可能降低很多,原因是由於矽酸鋁的溶解度極小的緣故。

如果 SiO2的濃度太高,則需要預處理或者降低回收率,防止形成矽垢的方法如下。

控製係統回收率。這是一種最容易的防矽垢的方法,靠降低係統回收率使濃水中SiO2的濃度降低到(在給定PH值和溫度下)SiO2的飽和溶解度以下。

采用石灰軟化。一般可降低給水中50%的SiO2或者澄清器中多加些氯化鐵和鋁酸鈉。

溫度控製。因為無定形SiO2的溶解度取決於溫度,提高水的溫度可以防止SiO2結垢,也可以將提高溫度與降低係統回收率結合使用。

出現矽垢必須立即清洗,矽垢一旦形成非常難於出除。

1 防垢

必須防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4 CaF2垢。

膜結垢是由於給水中的微溶鹽在給水濃縮時超過了溶度積而沉澱 到膜上,在苦鹹水中,CaCO3CaSO4通常都需要處理,其他鹽類SrSO4 BaSO4 CaF2也需要根據計算來確定在濃水中是否會超過溶解度極限。

如果微溶鹽 超過了溶解極限,需要采取以下一種或幾種方法。

降低係統回收率,避免超過溶度積。

采取離子交換法軟化除去鈣離子。

加酸去除碳酸或重碳酸離子。

加阻垢劑。

對於大多數水都存在CaCO3結垢趨勢,確定給水的CaCO3結垢趨勢,對苦鹹水一般采用Langelier飽和指數(LSI)。

確定是否結CaSO4 SrSO4 BaSO4垢需要計算濃水中這些鹽是否超過了它們的溶度積,各個鹽的溶度積與濃水中相應鹽的離子積比較

IPbKsp 有沉澱生成

IPb=Ksp 無沉澱生成

IPbKsp 處於臨界狀態

為防止結垢,建議IPb08Ksp

一般,微溶鹽的溶解度隨溶液離子強度增加而增加,對大多數苦鹹水中遇到的微溶鹽 Ksp作為離子強度函數的數據可供利用。

因為RO過程中微溶鹽的結垢趨勢是由最濃的水流來決定的,所以 Ksp是根據濃水流的離子強度來確定。

2 進水參數方麵的要求

水溫。反滲透膜元件對進水的水溫均有一定的要求,以海德能公司為例,除了其生產的拿高溫膜元件外,其生產的複合膜要求將進水溫度控製在0~45℃,其生產的醋酸纖維素膜要求將進水溫度控製在0~40℃。

最高進水壓力。反滲透膜元件對最高壓力有一定的要求,海德能公司生產的苦鹹水用工業膜最高進水壓力為600psi(416Mpa),其生產的海水淡化膜最高進水壓力為1200 psi(827Mpa)

每支膜最高進水流量。反滲透膜元件對最高進水流量有一定的要求,海德能公司8″膜元件的最高進水流量為75gpm(17t/h)4″膜元件的最高進水流量為16 gpm(36t/h)

單支膜元件最高壓力損失。考慮到單支膜元件的壓力差太高時會造成膜元件的機械損傷,因而對單支膜元件最高壓力損失有一定要求,海德能公司要求係統中任何一支膜元件上的最高壓力損失不能超過689 Mpa10 psi)。

濃縮水與透過水量之比。考慮到膜的耐汙染能力等方麵的因素,對每支膜的濃縮水與透過水量之比是有一定要求的,以海德能公司為例,均要求單支膜元件上濃縮水與透過水量的最小比例為51

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