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    環保水務

    反滲透膜在水處理應用中的25個常見問題及解決方法!

    海南方能投資顧問:www.zion88.com

    作者: 軼名 日期: 2018-02-05

    反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。因為它和自然滲透的方向相反,故稱反滲透。根據各種物料的不同滲透壓,就可以使用大于滲透壓的反滲透壓力,即反滲透法,達到分離、提取、純化和濃縮的目的。 反滲透膜在水處理應用中的25個常見問題及解決方法!

    工作原理

    要了解反滲透,首先要了解“滲透”的概念。滲透是一種物理現象。當兩種含有不同鹽類的水,如用一張半滲透性的薄膜分開就會發現,含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而所含的鹽分并不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止,這一過程稱為滲透。然而,要完成這一過程需要很長時間。但如果在含鹽量高的水側,施加一個壓力,其結果也可以使上述滲透停止,這時的壓力稱為滲透壓力。如果壓力再加大,可以使方向相反方向滲透,而鹽分剩下。因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使滲透向相反方向進行,把原水中的水分子壓力到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中雜質、鹽分的目的。

    反滲透膜在水處理應用中的25個常見問題及解決方法!

    RO膜原理圖

    1. 反滲透系統應多久清洗一次?

    一般情況下,當標準化通量下降10~15%時,或系統脫鹽率下降10~15%,或操作壓力及段間壓差升高10~15%,應清洗RO系統。清洗頻度與系統預處理程度有直接的關系,當SDI15<3時,清洗頻度可能為每年4次;當SDI15在5次左右時,清洗頻度可能要加倍但清洗頻度取決于每一個項目現場的實際情況。

    2. 什么是SDI?

    目前行之有效的評價RO/NF系統進水中膠體污染可能的最好技術是測量進水的淤積密度指數(SDI,又稱污堵指數),這是在RO設計之前必須確定的重要參數,在RO/NF運行過程中,必須定期進行測量(對于地表水每日測定2~3次),ASTM D4189-82規定了該測試的標準。膜系統的進水規定是SDI15值必須≤5。

    3. 一般進水應該選用反滲透工藝還是離子交換工藝?

    在許多進水條件下,采用離子交換樹脂或反滲透在技術上均可行,工藝的選擇則應由經濟性比較而定,一般情況下,含鹽量越高,反滲透就越經濟,含鹽量越低,離子交換就越經濟。由于反滲透技術的大量普及,采用反滲透+離子交換工藝或多級反滲透或反滲透+其它深度除鹽技術的組合工藝已經成為公認的技術與經濟更為合理的水處理方案。

    4. 反滲透膜元件一般能用幾年?

    膜的使用壽命取決于膜的化學穩定性、元件的物理穩定性、可清洗性、進水水源、預處理、清洗頻率、操作管理水平等。根據經濟分析通常為5年以上。

    5. 反滲透和納濾之間有何區別?

    納濾是位于反滲透合同超濾之間的膜法液體分離技術,反滲透可以脫除最小的溶質,分子量小于0.0001微米,納濾可脫除分子量在0.001微米左右的溶質。納濾本質上是一種低壓反滲透,用于處理后產水純度不特別嚴格的場合,納濾適合于處理井水和地表水。

    6. 膜技術具有怎樣的分離能力?

    反滲透是目前最精密的液體過濾技術,反滲透膜對溶解性的鹽等無機分子和分子量大于100的有機物起截留作用,另一方面,水分子可以自由的透過反滲透膜,典型的可溶性鹽的脫除率為>95~99%。操作壓力從進水為苦咸水時的7bar(100psi)到海水時的69bar(1,000psi)。納濾能脫除顆粒在1nm(10埃)的雜質和分子量大于200~400的有機物,溶解性固體的脫除率20~98%,含單價陰離子的鹽(如NaCl或 CaCl2)脫除率為20~80%,而含二價陰離子的鹽(如MgSO4)脫除率較高,為90~98%。超濾對于大于100~1,000埃(0.01~0.1微米)的大分子有分離作用。所有的溶解性鹽和小分子能透過超濾膜,可脫除的物質包括膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物。多數超濾膜的截留分子量為1,000~100,000。微濾脫除顆粒的范圍約0.1~1微米,通常情況下,懸浮物和大顆粒膠體能被截留而大分子和溶解性鹽。

    7. 反滲透膜進水最大允許二氧化硅濃度多少?

    最大允許二氧化硅的濃度取決于溫度、pH值以及阻垢劑,通常在不加阻垢劑時濃水端最高允許濃度為100ppm,某些阻垢劑能允許濃水中的二氧化硅濃度最高為240ppm,請咨詢阻垢劑供應商。

    8. 鉻對RO膜有何影響?

    某些重金屬如鉻會對氯的氧化起到催化作用,進而引起膜片的不可逆性能衰減。這是因為在水中Cr6+比Cr3+的穩定性差。似乎氧化價位高的金屬離子,這種破壞作用就更強。

    9. RO系統一般需要何種預處理?

    通常的預處理系統組成如下,粗濾(~80微米)以除去大顆粒,加入次氯酸鈉等氧化劑,然后經多介質過濾器或澄清池進行精密過濾,再加入亞硫酸氫鈉還原余氯等氧化劑,最后在高壓泵入口之前安裝保安濾器。

    10. 反滲透能脫除微生物如病毒和細菌嗎?

    反滲透(RO)非常致密,對病毒、噬菌體和細菌具有非常高的脫除率,至少在3log以上(脫除率>99.9%)。但是還須注意的是,在很多情況下,膜產水側仍可能會出現微生物再次滋生,這主要取決于裝配、監測和維護的方式,就是說,某一個系統的脫除微生物的能力關鍵取決于系統設計、操作和管理是否恰當而不是膜元件本身的性質。

    11. 溫度對產水量有何影響?

    溫度越高,產水量越高,反之亦然,在較高的溫度條件下運行時,應調低運行壓力,使產水量保持不變,反之亦然。關于產水量變化的溫度校正系數TCF請查閱相關章節。

    12. 什么是顆粒和膠體污染?如何測定?

    反滲透或納濾系統一旦出現顆粒和膠體的污堵就會嚴重影響膜的產水量,有時也會降低脫鹽率。膠體污堵的早期癥狀是系統壓差的增加,膜進水水源中顆?;蚰z體的來源因地而異,常常包括細菌、淤泥、膠體硅、鐵腐蝕產物等,預處理部分所用的藥品如聚合鋁和三氯化鐵或陽離子聚電介質,如果不能在澄清池或介質過濾器中有效的除去,也可能引起污堵。


    13. 不作系統沖洗,最長允許停機多久?

    如果系統使用阻后劑,當水溫在20~38℃之間,大約4小時;在20℃以下時,大約8小時;如果系統未用阻垢劑,約1天。

    14. 怎樣才能使膜系統的能耗降低?

    采用低能耗膜元件即可,但應注意到它們的脫鹽率比標準膜元件略低。

    可自由透過微濾膜,微濾膜用于去除細菌、微絮凝物或總懸浮固體TSS,典型的膜兩側的壓力為1~3bar。

    15. 反滲透純水系統能否頻繁的啟停?

    膜系統是按連續運行作為設計基準的,但在實際操作時,總會有一定頻度的開機和停機。當膜系統停機時,必須用其產水或經過預處理合格的水進行低壓沖洗,從膜元件中置換掉高濃度但含阻垢劑的濃水。

    16. 膜元件上安裝鹽水密封圈其方向怎樣確定?

    要求膜元件上的鹽水密封圈裝在元件進水端,同時開口面向進水方向,當給壓力容器進水時,其開口(唇邊)將進一步張開,完全封住進水從膜元件與壓力容器內壁間的旁流。

    17. 怎樣從水中脫除硅?

    水中硅以兩種形態存在,活性硅(單體硅)和膠體硅(多元硅):膠體硅沒有離子的特征,但尺度相對較大,膠體硅能被精細的物理過濾過程所截留,如反滲透,也可以通過凝聚技術降低水中的含量,如混凝澄清池,但是那些需要依靠離子電荷特征的分離技術,如離子交換樹脂和連續電去離子過程(CDI),對脫除膠體硅效果十分有限。

    18. pH對脫除率、產水量和膜壽命有何影響?

    反滲透膜產品對應pH范圍,一般為2~11,pH對膜性能本身的影響很小,這是與其它膜產品不同的顯著特點之一,但是水中許多離子本身的特性受pH的影響巨大,例如當檸檬酸等類的弱酸在低pH條件下,主要呈非離子態,而在高pH值下出現解離而呈離子態。

    19. 進水TDS和電導率之間關系怎樣?

    當獲得進水電導率數值時,必須將其轉化成TDS數值,以便能在軟件設計時輸入。對于多數水源,電導率/TDS的比率為1.2~1.7之間,為了進行ROSA設計,海水選用1.4比率而苦咸水選用1.3比率進行換算,通常能夠得到較好的近似換算率。

    20. 怎樣知道膜是否已受到污染?

    以下是污染的常見癥狀:

    在標準壓力下,產水量下降;

    為了達到標準產水量,必須提高運行壓力;

    進水與濃水間的壓降增加;

    膜元件的重量增加;

    膜脫除率明顯變化(增加或降低);

    21. 怎樣防止膜元件原包裝內的微生物滋生?

    當保護液出現混濁時,很可能是因為微生物滋生之故。用亞硫酸氫鈉保護的膜元件應每三個月查看一次。當保護液出現混濁時,應從保存密封袋中取出元件,重新浸泡在新鮮保護液中,保護液濃度為1%(重量)食品級亞硫酸氫鈉(未經鈷活化過),浸泡約1小時,并重新密封封存,重新包裝前應將元件瀝干。

    22. RO膜元件和IX離子交換樹脂的進水要求有哪些?

    理論上講,進入RO和IX系統應不含有如下雜質:

    懸浮物、膠體、硫酸鈣、藻類、細菌、氧化劑,如余氯等;

    油或脂類物質(必須低于儀器的檢測下限);

    有機物和鐵-有機物的絡合物;

    鐵、銅、鋁腐蝕產物等金屬氧化物;

    23. RO膜能脫除哪些雜質?

    RO膜能夠很好地脫除離子和有機物,反滲透膜比納濾膜有更高的脫除率,反滲透通常能脫除給水中99%的鹽份,進水中的有機物的脫除率≥99%。

    24. 怎樣知道你的膜系統該用何種清洗方法進行清洗?

    為了獲得最好的清洗效果,選擇能對癥的清洗藥劑和清洗步驟非常重要,錯誤的清洗實際上還會惡化系統性能,一般來說,無機結垢污染物,推薦使用酸性清洗液,微生物或有機污染物,推薦使用堿性清洗液。

    25. 為什么RO產水的pH值低于進水的pH值?

    當了解到CO2 、HCO3-和CO32-之間的平衡,就能夠找到這一問題的最好答案,在密閉的體系內,CO2 、HCO3-和CO32-的相對含量隨pH值的變化而變化,低pH值條件下,CO2 占主要部份,在中等pH值范圍內,主要為HCO3-,高pH值范圍內,主要為CO32-。由于RO膜可以脫除溶解性的離子而不能脫除溶解性的氣體,RO產水中的CO2 含量與RO進水中CO2 的含量基本相同,但是HCO3-和CO32-常常能夠減少1~2個數量級,這樣就會打破進水中CO2 、HCO3-和CO32-之間的平衡,在系列反應中,CO2 將與H2O結合發生如下反應平衡的轉移,直到建立新的平衡。


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