反渗透系统的进水水质的具体要求

2012-07-14

　　反渗透系统的进水水质的具体要求

　　反渗透进水有以下几种要求

　　⑴细菌

　　由于细菌会以醋酸纤维为食物，因此醋酸膜易受细菌侵袭，对原水必须彻底杀菌，对于复合膜，虽然其不受细菌侵袭，但细菌黏膜会造成膜的污堵，一般可采取加氯杀菌，加氯量要根据需氯实验加以确定。

　　醋酸纤维膜素要求给水中含有残余氯，以防细菌滋生，而氯含量过高又会破坏膜，最大允许连续余氯的含量为1mg/L。

　　复合膜抗氯性差，一般不允许含有余氯，采取加氯杀菌后，需加偏亚硫酸钠，它可水解为亚硫酸氢钠或经活性碳过滤消除余氯。

　　使用偏亚硫酸钠偏亚硫酸氢钠除余氯的反应如下

　　Na2S2O5+H2O→2NaHSO3

　　NaHSO3+HClO→HCl+NaHSO4

　　理论上，1.34kg的 Na2S2O5可以去除1kg余氯，然而一般在溶解氧的情况下，对苦咸水去除1kg余氯需投加3 kg Na2S2O5。

　　Na2S2O5在凉爽干燥的储存条件下，货架上的有效期为4～6个月，溶液的有效期则随浓度而改变，见下表。

　　溶液浓度/%(质量) 最长有效期/天 溶液浓度/%(质量) 最长有效期/天

　　2 3 20 30

　　10 7 30 180

　　当采用地下水做水源时，未被污染的地下水细菌含量很少，在这种情况下采用复合膜则即不需加氯也无需除氯。

　　氯为什么会起杀菌作用?当氯加到水里面后，就会发生下面的反应

　　Cl2+H2O→HClO+HCl

　　HClO→H+ +ClO-

　　HClO为次氯酸，ClO-为次氯酸根，由于H+能被水里的碱度中和，最后水中只剩下 HClO及ClO-。两者在水里所占百分数主要决定于水的PH值，但水的温度也有影响，PH值小 于7时，水中HClO占75%，ClO-占25% ，温度降低时HClO所占比例还要大，在0℃时HClO增加到83%，而ClO-减到17%。

　　对于氯气的杀菌机理有不同的说法，但比较合理的解释是：它所生成的次氯酸产生杀菌作用，而不是氯本身，也不是它所生成的ClO-的作用。HClO是一个中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细菌的细胞膜进入细菌内部，HClO分子进入细菌后由于Cl原子氧化作用破坏了细菌的某种酶的系统(酶是一种蛋白质成分的催化剂，细菌的氧分要经过它的作用才能被吸收)，最后导致细菌的死亡，而次氯酸根ClO-虽然也包括一个氯原子，但它带负电，不能靠近带负电的细菌，所以也不 能穿过细菌的细胞膜进入细菌内部，因此很难起杀菌作用，这种说法还可以说明水温低和PH值低时杀菌效果比较好的现象。

　　从上面的化学方程式可以看出，加入水中的氯气只有1/2变成HClO的成分，另外的1/2在水中产生Cl-，不起杀菌作用。

　　采用加HClO时的反应如下

　　HClO+H2O→ HClO+(Na+ ) + (OH-)

　　从方程式可以看出一个分子的HClO的作用相当于一个分子的 Cl2。

　　(2)含铁量

　　铁的氧化速度取决于铁的含量水中溶解氧的浓度和PH值，PH值越高氧化速度越快，因此，降低PH值可以防止氧化。给水最大允许含铁量于含氧量和PH值的关系如下表示。

　　(3)颗粒物质

　　不允许大于5um的颗粒物质进入高压泵及反渗透组件，这一点必须确保，以免损坏设备。

　　(4)SDI和浊度

　　SDI必须小于5，越小越好，浊度应小于0.2NTU(最大允许浊度为1NTU)

　　(5)油和脂

　　水中不允许含有油和脂。

　　(6)有机物

　　水中的有机物RO膜的影响最为复杂，一些有机物对膜的影响不大，而另一些则可能造成膜的有机污染，对于地表水应尽量在凝聚澄清过程中 去除有机物，还可以采用活性碳过滤进一步降低有机物含量。

　　(7)SiO2

　　浓水不允许析出SiO2 ，当SiO2 过饱和则可能聚合而形成不溶解的胶体硅或者硅胶而引起结垢。

　　纯水25℃时，无定形硅的溶解度约为100 mg/L(以SiO2计)，溶解度随温度呈直线变化，0℃时为0 mg/L，到40℃时增加到160 mg/L，在中性PH值条件下，溶解的只是硅胶;在碱性溶液中，无定形硅的溶解度较中性溶液大，主要原因是由于硅酸电离，然而在有铝出现时，溶解度可能降低很多，原因是由于硅酸铝的溶解度极小的缘故。

　　如果 SiO2的浓度太高，则需要预处理或者降低回收率，防止形成硅垢的方法如下。

　　① 控制系统回收率。这是一种最容易的防硅垢的方法，靠降低系统回收率使浓水中SiO2的浓度降低到(在给定PH值和温度下)SiO2的饱和溶解度以下。

　　② 采用石灰软化。一般可降低给水中50%的SiO2或者澄清器中多加些氯化铁和铝酸钠。

　　③ 温度控制。因为无定形SiO2的溶解度取决于温度，提高水的温度可以防止SiO2结垢，也可以将提高温度与降低系统回收率结合使用。

　　出现硅垢必须立即清洗，硅垢一旦形成非常难于出除。

　　(1) 防垢

　　必须防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4 和CaF2垢。

　　膜结垢是由于给水中的微溶盐在给水浓缩时超过了溶度积而沉淀 到膜上，在苦咸水中，CaCO3和CaSO4通常都需要处理，其他盐类SrSO4 BaSO4 和CaF2也需要根据计算来确定在浓水中是否会超过溶解度极限。

　　如果微溶盐 超过了溶解极限，需要采取以下一种或几种方法。

　　① 降低系统回收率，避免超过溶度积。

　　② 采取离子交换法软化除去钙离子。

　　③ 加酸去除碳酸或重碳酸离子。

　　④ 加阻垢剂。

　　对于大多数水都存在CaCO3结垢趋势，确定给水的CaCO3结垢趋势，对苦咸水一般采用Langelier饱和指数(LSI)。

　　确定是否结CaSO4 SrSO4或 BaSO4垢需要计算浓水中这些盐是否超过了它们的溶度积，各个盐的溶度积与浓水中相应盐的离子积比较

　　当IPb>Ksp 有沉淀生成

　　当IPb=Ksp 无沉淀生成

　　当 IPb

　　为防止结垢，建议IPb≤0.8Ksp。

　　一般，微溶盐的溶解度随溶液离子强度增加而增加，对大多数苦咸水中遇到的微溶盐 Ksp作为离子强度函数的数据可供利用。

　　因为RO过程中微溶盐的结垢趋势是由最浓的水流来决定的，所以 Ksp是根据浓水流的离子强度来确定。

　　(2) 进水参数方面的要求

　　① 水温。反渗透膜元件对进水的水温均有一定的要求，以海德能公司为例，除了其生产的拿高温膜元件外，其生产的复合膜要求将进水温度控制在0~45℃，其生产的醋酸纤维素膜要求将进水温度控制在0~40℃。

　　② 最高进水压力。反渗透膜元件对最高压力有一定的要求，生产的苦咸水用工业膜最高进水压力为600psi(4.16Mpa)，其生产的海水淡化膜最高进水压力为1200 psi(8.27Mpa)。

　　③ 每支膜最高进水流量。反渗透膜元件对最高进水流量有一定的要求，海德能公司8″膜元件的最高进水流量为75gpm(17t/h)。4″膜元件的最高进水流量为16 gpm(3.6t/h)。

　　④ 单支膜元件最高压力损失。考虑到单支膜元件的压力差太高时会造成膜元件的机械损伤，因而对单支膜元件最高压力损失有一定要求，要求系统中任何一支膜元件上的最高压力损失不能超过68.9 Mpa(10 psi)。

　　⑤ 浓缩水与透过水量之比。考虑到膜的耐污染能力等方面的因素，对每支膜的浓缩水与透过水量之比是有一定要求的，以海德能公司为例，均要求单支膜元件上浓缩水与透过水量的最小比例为5：1。

反渗透纯水设备操作注意事项.doc

42190c027506200a87a74da5614b5a85.doc (49.50 KB)