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RO技术交流,RO技术简介,按孔径分类的分离膜,主要膜分离过程,反渗透发展史,人类发现渗透现象至今已有200多年的历史，通常认为1748年Abbe Nollet发表的通过动物膜的试验为始点，之后，Vant Hoff建立了稀浓液的完整理论。J.W.Gibbs提供了认识渗透压及它与其他热力学性能关系的理论。 1953年，C.E.Reid建议美国内务部，把反渗透的研究纳入国家计划。 1956年，S.T.Yuster提出从膜表面撇出所吸附的纯水作为脱盐过程的可能性。 1960年，S.Loeb和S.Sourirajan制得了世界上第一张高脱盐率、高通量的不对称乙酸纤维素反渗透膜。 1970年，美国Du Pont公司推出由芳香族聚酰胺中空纤维制成的渗透器，与此同时Dow和东洋纺公司先后开发出三乙酸纤维素中空纤维反渗透器，UOP公司成功推出卷式反渗透元件。 1980年，Filmtec公司推出性能优异、实用的FT-30复合膜，80年代末高脱盐率的全芳香聚酰胺复合膜工业化。90年代中，超低压高脱盐全芳香聚酰胺复合膜开发进入市场。,反渗透的基本原理 渗透,只透过溶剂而不透过溶质的膜称 为理想半透膜。当把溶剂和溶液(或两 种不同浓度的溶液)分置于此膜的两侧 时，溶剂将自发地穿过半透膜向溶液 (或从低浓度向高浓度溶液)侧流动， 这种自然现象叫做渗透(Osmosis)，如 果上述过程中溶剂是纯水，溶质是盐 份，当用理想半透膜将它们分离开时， 纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐 水侧，此过程如左图所示：,反渗透的基本原理 渗透压,纯水侧的水流入盐水侧， 浓水侧的液位上升，当上升 到一定高度后，水通过膜的 净流量等于零，此时该过程 达到平衡，与该液位高度对 应的压力称为渗透压 （Osmotic pressure）， 该过程如左图所示：,反渗透的基本原理 渗透压,一般来说渗透压的大小，取决于溶液的种类、 浓度和温度，而与半透膜本身无关，通常可用下 式来计算渗透压： =CRT 渗透压，大气压 C浓度差，摩尔/升 R气体常数，等于0.08206升*大气压/摩尔*oK T绝对温度 OK 上式是应用热力学公式推导出来的，因此只对稀溶液才是准 确的。C为水中离子浓度，若为非电解质则为分子的浓度。,反渗透的基本原理 反渗透,当在膜的盐水侧施加 一个大于渗透压的压力 时，水的流向就会逆转， 此时盐水中的水将流入 纯水侧，这种现象叫反 渗透（Reverse Osmosis, 简称RO），该过程如左 图所示：,膜性能表示法,通常所说的膜性能是指膜的化学稳定 性和膜的分离透过特性。 膜的物化稳定性的主要指标有：膜材料、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用的PH值范围以及对有机溶剂等化学药品的抵抗性，有时尚需说明对某些物质，如水中游离氯或氧化性物质的最高允许浓度。 膜的分离透过性的主要指标是：脱盐率、产水率、流量衰减系数。,膜性能表示法,Qw=Kw(P+)A/T 式中：Qw产水量 Kw系数 P膜两侧的压差 渗透压 A 膜面积 T 膜厚度 Kw与膜性质及水温有关， Kw越大，说明膜的透水 性能越好。,对于一张给定的膜，我们可以推导出产水量及盐透过量的计算公式：,Qs=Ks*C*A/T 式中：Qs盐透过量 Ks系数 c膜两侧盐浓度差 A 膜面积 T 膜厚度 Ks与膜性质、盐的种类及水温有关，Ks越大，说明膜的脱盐性能越好。,从以上两式可以看出，对膜来说Kw大Ks小则膜质量较好。相同面积和厚度的产水量与净驱动压力成正比，盐透过量只与膜两侧溶液浓度成正比，而与压力无关。,反渗透脱盐机理 溶解扩散模型,该模型假设膜是完美无缺的理想膜，高压侧浓溶液中各组分先溶于膜中，再以分子扩散方式通过膜，最后在低压侧进入稀溶液，任意组分（水或盐）的通量主要取决于化学位梯度，水和盐传质的推动力有两部分：浓度梯度和压力梯度。 该模型基本上可定量地描述水和盐透过膜的传递，但推导中的一些假设并不符合真实情况，另外传递过程中水、盐和膜之间相互作用也没有考虑。,反渗透脱盐机理 优先吸附-毛细空流动模型,溶液界面张力和溶质（活度）在界面的吸附Gibbs方程，预示了在界面处存在着急剧的浓度梯度，也就是说在膜的表面形成水分子薄层，在外力的作用下，优先通过反渗透膜。,反渗透脱盐机理 形成氢键模型,膜的表面很致密，其上有大量的活化点，键合一定数目的结合水，这种水已失去溶剂化能力，盐水中的盐不溶于其中。进料中的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键而缔合，使该活化点上其他结合水解缔下来，该解缔的结合水又与下面的活化点缔合，使该点原有的结合水解缔下来，此过程不断地从膜面向下层进行，就是以这种顺序型扩散，水分子从膜面进入膜内，最后从底层解脱下来成为产品水。而盐是通过高分子链间空穴，以空穴型扩散，从膜面逐渐到产品水中的，但该模型缺乏更多的关于传质的定量描述。,反渗透脱盐机理 Donnan平衡模型,膜为固定负电荷型，据电中性原理及膜和溶液中离子化学位平衡，一般认为借助于排斥同离子的能力，荷电膜可用于脱盐，一般只有稀溶液，在压力下通过荷电膜时，有较明显的脱盐作用，随着浓度的增加，脱盐率迅速下降。二价同离子的脱除比单价同离子好，单价同离子的脱除比二价反离子的好。该理论以Donnan平衡为基础来说明荷电膜的脱盐，但Donnan平衡是平衡状态，而对于在压力下透过荷电膜的传质，还不能从膜、进料及传质过程等多方面来定量描述。,反渗透脱盐机理 其他分离模型,除上述模型，许多学者还提出不小另外的模型，如脱盐中心模型，表面力-孔流模型，有机溶质脱盐机理等。,反渗透膜的种类,反渗透膜的种类多，分类方法也很多， 但大体上可按膜材料的化学组成和膜材料 的物理结构外型结构及来区分。 按膜材料的化学组成大致可分为： 醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜等 按膜材料的物理结构大致可分为： 非对称膜、复合膜等 按外型结构大致可分为： 管式、平板式、中空纤维式及涡管式,按膜元件结构种类概述,在反渗透技术刚起步时，主要采用管式和平 板式膜元件。但这两种膜元件初始投资高、膜的 填充密度低，因此常用于高污染给水处理。 卷式膜元件是把两层膜背对背粘结成膜袋， 之后将多个膜袋卷绕到多孔产水管上形成的。该 膜元件组成的系统投资低、耗电省，它是工业系 统中应用普遍的膜元件。其研制发展速度快，单 个膜元件的脱盐率高达99.7%。 中空纤维膜元件组成的反渗透系统有填充密 度高的特点，因而要求其对给水进行更严格的预 处理，以减少污堵的可能性。,四种结构膜元件的特点比较,系统费用: 管式、平板式 中空纤维式、涡卷式 设计灵活性: 涡卷式中空纤维式平板式管 清洗方便性: 平板式管式涡卷式中空纤维式 系统占地面积: 管式平板式涡卷式中空纤维式 污堵可能性: 中空纤维式涡卷式平板式管式 耗 能: 管式平板式中空纤维式涡卷式,涡卷式膜元件,涡卷式膜元件是美国UOP公司受美国内务部盐水局（OSW）委 托于1964年首先开发出来的一种新型膜元件。涡卷式膜元件中所采 用的膜为平面膜，为了使产品水在膜袋中流动，在信封状的半透膜 之内夹有产品水通道织物层。 RO系统运行时，原水中一部分水盐与膜垂直的方向通过膜，此 时盐类和胶体物质将在膜表面浓缩，剩余一部分原水沿与膜平行的 方向将浓缩的物质带走。膜元件的水通量越大、回收率越高，则其 在膜表面浓缩程度越高。膜表面的物质浓度与主体水流中物质浓度 不同，这种情况称为浓差极化。增大等不良后果，因此在涡卷式膜 元件中装有给水通道隔网，以增加给水浓缩通道的紊乱程度，进 而减少浓差极化的发生。 涡卷式膜元件的主要规格参数有：外型尺寸、有效膜面积、产水 量、脱盐率、操作及最高操作压力、最高使用温度和进水水质要求。,醋酸纤维素膜,从化学上讲，醋酸纤维素膜(Cellulose Acetate简称CA) 是一种羟基聚合物，它一般是用纤维素经酯化生成三醋酸 纤维，再经过二次水解成一、二、三醋酸纤维的混和物。 作为膜材料的醋酸纤维素中的乙酰基含量越高，脱盐性能 越好，但产水量越小。为了平衡脱盐性能和透水性能，一 般选择乙酰基含量为37.540.1%的醋酸纤维。 醋酸纤维是一种酯类，会发生水解，水解的结果将降 低乙酰基的含量，使膜的性能受到损害，同时膜也更易受 到生物的侵袭。 醋酸纤维素膜的水解出和温度有关以外，还于PH值有 关。为增加膜的使用寿命，一般控制原水的PH在5-6之间。,复合膜,从结构来讲，复合膜 （Thin Film Composite简 TFC）是若干层薄皮的复 合体，此膜的最大特点是 抗压实性较高、透水率较 大和盐透率较小。,复合膜与醋酸纤维膜的性能比较,复合膜的化学稳定性较好，而醋酸纤维膜将会发生水解。 复合膜的生物稳定性好，复合膜不受生物侵袭，而醋酸纤维膜易受微生物的侵袭。 复合膜的输性能好。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改变；而醋酸纤维膜在运行中会被压紧，因而产水量下降。 复合膜的脱盐率不随时间而改变；而醋酸纤维膜由于会发生水解，脱盐率将会不断下降。 复合膜由于Kw大，其工作压力低，反渗透给水泵用电量是醋酸纤维膜给水泵用电量的一半。 醋酸纤维膜的使用寿命一般仅为3年，而复合膜 的使用寿命大于三年。 复合膜的缺点为抗氯性较差，价格较贵。,反渗透膜电镜照片,膜透过操作方式,反渗透基本原理,反渗透膜元件构造,集水管,膜,浓水,膜透过水,原水 流道网,原水,透过水 流道网,原水,膜元件的结构示意图,反渗透卷制图,反渗透膜剥面图,反渗透组装图,反渗透装置图,反渗透一段进水,反渗透一段浓水进二段,反渗透浓水,反渗透产水,RO操作与维护,反渗透膜元件的进水条件,最高使用温度： 113F（45） 最大给水浊度： 4.0ppm 允许游离氯： 0.1ppm PH范围： 连续运行： 3-10 短时运行： 2-11 最大给水流量： 75GPM（17.0m3/h） 给水最大SDI值： 4.0 单个膜元件回收率：15%,*氯的耐受力计算建立在无铁存在的基础上。,各项进水指标对 设备安全运行 的意义,余氯,醋酸纤维膜要求给水中含有残余氯，可防止细菌滋生，但含氯量过高会破坏膜，最大允许连续余氯的含量为1毫克/升。 复合膜抗氯性差，一般不允许余氯，采用加氯杀菌后，需加亚硫酸氢钠或经活性炭过滤消除余氯。 使用压力硫酸氢钠除余氯的反应如下： Na2S2O5+ H2ONaHSO3 NaHSO3+HCLOHCL+NaHSO4 理论上1.34公斤的Na2S2O5可以去除1公斤余氯，但在有溶解氧的情况下，对苦咸水去除1公斤余氯需投加3公斤Na2S2O5。Na2S2O5在干爽条件下储存，有效期为4-6个月，溶液的有效期与浓度变化有关。 溶液浓度（重量%） 2% 10% 20% 30% 最长有效期 3天 1星期 1月 6月 使用活性炭过滤清除余氯的反应如下：C+2CL2+2H2O4HCL+CO2,铁（Fe）,当RO给水在进行氯化及脱氯工程中，或在水中溶解氧含量高于5毫克/升时水中的2价铁离子转化为3价铁离子，生成不溶于水的胶体物质，对反渗透造成污染。即使水中SDI值小于5、铁离子含量小于0.1毫克/升，仍可能发生铁的污染问题。 铁的氧化速度取决于铁含量、水中的溶解氧浓度和PH值，其关系如下： 氧含量（毫克/升） PH 允许铁含量（毫克/升） 7.0 0.05 降低RO给水中铁的含量可以采用曝气-锰砂过滤的方法完成。,硅（Si）,浓水中不允许析出SiO2，当SiO2过饱和则可能聚合而形成不溶解的胶体硅或有机硅胶而引起结垢。 纯水25时，无定形硅的溶解度约为100毫克/升（以SiO2计），溶解度随温度呈直线变化，在0时为0，到40时为160毫克/升。在中性溶液中，溶解的只有硅酸；在碱性溶液中，无定形硅的溶解度较大。溶液中除铝之外，其余各种离子均不会影响二氧化硅的溶解度。 注：许多运行的RO装置浓水中的二氧化硅超过文献中的极限浓度，但并未析出二氧化硅；确定是否需要控制二氧化硅结垢，可根据文献数据中的SiO2与浓水流中的SiO2进行比较，如果浓水中的数值小于文献规定数值则不会结垢。控制系统回收率是主要的防止结垢的方法，靠降低系统回收率使浓水中的SiO2降低。采用石灰软化，可降低给水中50%的SiO2。温度控制：因无定形SiO2的溶解度取决于温度。发现可能出现了硅垢，必须立即清洗，硅垢一旦形成急难去除。,颗粒物质、 SDI和浊度,不允许大于5的颗 粒进入高压泵及反渗透 器，这点必须确保，以 免破坏设备。一般在高 压泵前安装5过滤器， 再微过滤器前后安装压 力表，当压力表超过一 定数值后，更换氯芯， 通常情况下更换周期 为1-3个月，若使用时 间小于1个月，则需改 善预处理系统，不允许 使用带反洗的微过滤器。,对于不同的原水 水源，由于选用的通 量不同，要求的SDI 值也不一样，一般要 求SDI小于5（越小越 好）；浊度应小 于0.2NTU（最大允许 浊度为1 NTU）。,有机物、 油和脂,水中的有机物对RO膜的影响最为复杂，有些有机物对膜的影响不大，而另一些则可能造成膜的有机物污染。一般来说当水中的TOC含量超过3毫克/升时，即应考虑进行去除，对于地表水应尽量在絮凝剂澄清的过程中去除有机物，还可以采用活性炭过滤进一步降低有机物含量。,水中不允许含有油和脂，当油或脂超过0.1毫克/升时，就应采用凝聚或使用活性炭过滤器进行去除。,细菌,由于细菌会以醋酸纤维为食物，因此醋酸膜易受细菌的侵袭，对原 水必须彻底杀菌。对于复合膜，虽然不受细菌的侵袭但细菌粘膜会造成 膜的污堵，一般可采用加氯杀菌，加氯量要根据需氯量实验加以确定。 氯加入水中发生以下反应：CL2+H2O=HCLO+H+CL- HCLO= H+CLO- HCLO为次氯酸，CLO-为次氯酸根，由于H+能被水中的碱度中和，最后 水中只剩下HCLO和CLO-，两者在水中所占的百分数主要取决于PH值和 水温 。当PH小于7时，水中的HCLO占75%，CLO-占25%，温度降低时 HCLO所占的比例将增大，在0C时HCLO增加到83%，CLO-减到17%。 对于氯气的杀菌机理有不同说法，通常的解释是生成的次氯酸产生 杀菌作用。HCLO是个中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿 过细菌的细胞进入细菌内部，HCLO分子进入细胞后由于CL分子的氧化 作用破坏了细菌的某种酶系统（酶是一种蛋白质成分的催化剂，细菌的 养分要经过它的作用后才能被吸收），最后导致细菌的死亡，而次氯酸 根CLO-虽然包括一个氯分子，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。从上 式中可以看出，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NaCLO时：NaCLO +H2O=HCLO+ Na+OH-，比较可以看出一个分子的NaCLO作用相当于一个分子的CL2。,阻垢,必须防止CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4和CaF2垢。 膜结垢是由于给水中的微量盐在给水转化为浓水时超过了溶度积而沉淀到膜上在苦咸水中，CaCO3、CaSO4，其他盐类SrSO4、BaSO4和CaF2需要计算来确定浓水中是否超过溶解度极限。如果微溶盐超过溶解极限，需要采取以下方法： 降低系统回收率，避免超过溶度积。 采取离子交换软化去除钙离子。 加酸去除碳酸或重碳酸离子。 加阻垢剂。,CPA系列膜元件的主要性能及规格,反渗透水处理系统的构成,反渗透预处理 合适与否的简单判断准则,成功运行的必要条件 具体的预处理设计需要根据现场情况和膜元件类型确定 必须仔细考虑各种要求 原水的特点非常重要 为确保系统可靠运行，有时需要作小型实验,反渗透预处理 设计考虑因素,膜元件种类(醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺复合膜) 进水水质(水源及其变化) 进水流量(小型或大型装置) 反渗透的回收率(高回收率意味着需要更好的预处理） 后处理设备和要求,反渗透污染物 悬浮固体,普遍存在于地表水和废水中 尺寸1微米(胶体可能会小于1微米) 在未搅拌溶液中能从悬浮状态沉积下来(胶体会保持悬浮状态) 预处理后必须将下列指标降低至： 浊度1NTU 15分钟SDI值5,反渗透污染物 胶体污染物,普遍存在于地表水或废水中 污染物主要存在于反渗透系统的前端 尺寸1微米 在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态 可以是有机或无机成份组成的单体或复合化合物 无机成份可能是硅酸、铁、铝、硫 有机成份可能是单宁酸、木质素、腐殖物 预处理后必须将下列指标降低至：浊度1NTU 15分钟SDI值5,反渗透污染物 有机污染物,污染物主要存在于反渗透系统的前端 普遍存在于地表水或废水中 被吸收附着在膜表面 天然腐殖有机物来源于植物腐烂物且常带电荷 缺乏明确的TOC(总有机碳)含量规定 进水中TOC含量为2ppm时应引起注意 具有电中性表面的LFC1膜及CAB膜可能更适用,反渗透污染物 生物污染,普遍存在于地表水或废水中 开始时易在反渗透前端形成污染物，随后扩展及整个反渗透系统 通常污染物为细菌、生物膜、藻类、真菌 警戒含量为10000cfu(菌落生成单位)/ml 必须控制生物活性 CAB膜由于其对余氯的耐受性较好，因而可能更适用,反渗透污染物 难溶盐污染,反渗透进水中含有的难溶盐及相关成份达到下表中所列的浓度时，均应在预处理中采取相应措施，以防止反渗透膜结垢。,注意：上表中指标的设计基础为75%的系统水回收率，在某些情况下，最小值范围会有变化。,浓缩水中难溶盐的饱和极限,饱和指数极限值,* : Langelier 和 Stiff & Davis 饱和指数,针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对难溶盐的反渗透预处理设计要点,离子交换软化 弱酸阳离子软化 石灰软化 添加化学阻垢剂,针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对金属氧化物的反渗透预处理设计,离子交换软化 石灰软化 锰砂过滤 添加化学分散剂,针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对溶解性硅的反渗透预处理设计,石灰软化 热交换器 脱除铁 硅分散剂,针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对微粒和胶体的反渗透预处理设计,澄清 石灰软化 砂滤或添加混凝剂或絮凝剂后进行多介质过滤 微滤或超滤,针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对天然有机物的反渗透预处理设计,澄清 石灰软化 活性碳过滤 微滤或超滤,针对特定污染物的反渗透预处理设计 针对有微生物滋长的反渗透预处理设计,化学杀菌剂 石灰软化 紫外杀菌 微滤或超滤 保持水流动尽量减少死角,由于预处理系统设计或操作不当而人为造成的常见污染,阳离子聚合物 氯化铝或氯化铁 正磷酸锌 添加了互不相容的化学药剂 氧化剂,污染密度指数SDI的测定方法 测试仪器的组装,污染密度指数SDI值是表征反渗透系统进水水质的重要指标。 测定SDI值的标准方法的基本原理是测量在30psi给 水压力下用0.45m微滤膜过滤一定量的原水所需要的时间。 测试仪器的组装 1 按测试仪器组装图组装测试装置 2 将测试装置连接到RO系统进水管路取样点上 3 在装入滤膜后将进水压力调节至30psi。在实际测试时，应使用新的滤膜,污染密度指数SDI的测定方法 测试装置组装图,污染密度指数SDI的测定方法 注意事项,为获取准确测试结果，应特别注意下列事项： 1. 在安装滤膜时，应使用扁平镊子以防刺破滤膜； 2. 确保O型密封圈清洁完好并安装正确； 3. 避免用手触摸滤膜； 4. 事先冲洗测试装置，去除系统中的污染物。 * ：接取500ml水样所需时间大约为接取100ml水所需时间的5倍。如果接取500ml所需时间远大于5倍，则在计算SDI值时，应采用接取100ml所用的时间。,污染密度指数SDI的测定方法 测试步骤,1 记录测试温度。在试验开始至结束的测试时间内，系统温度变化不应超过1。 2 排除过滤池中的空气压力。根据滤池的种类，在给水球阀开启的情况下，或打开滤池上方的排气阀，或拧松滤池夹套螺纹，充分排气后关闭排气阀或拧紧滤池夹套螺纹。 3 用带有刻度的500ml量筒接取滤过水以测量透过滤膜的水量。 4 全开球阀，测量从球阀全开到接满100ml和500ml * 水样的所需时间并记录。 5 五分钟后，再次测量收集100ml和500ml水样的所需时间，十分钟及十五分钟后再分别进行同样测量。 6 如果接取100ml水样所需的时间超过60秒，则意味着约90%的滤膜面积被堵塞，此时已无需再进行实验。 7 再次测量水温以确保与实验开始的水温变化不超过1。 8 实验结束并打开滤池后，最好将实验后的滤膜保存好，以备以后参考。,污染密度指数SDI的测定方法 计算公式,计算公式 SDI = P30 / Tt = 100 ( 1 Ti / Tf ) / Tt 式中： SDI 污染密度指数 P30 在30psi给水压力下的滤膜堵塞百分数 Tt 总测试时间，单位为分钟。通常Tt为15分钟， 但如果在15分钟内即有75%的滤膜面积被堵 塞 * ，测试时间就需缩短 Ti 第一次取样所需时间 Tf 15分钟(或更短时间)以后取样所需时间 * ：为了精确测量SDI值，P30应不超过75%，如果P30超过75%应重新试验并在较短时间内获取Tf值。,压力容器构造,无论何种膜元件都必须装入压力容器以方便使用，由于各种膜元件的尺寸大小不一样，所以压力容器的尺寸也就不一样。常见的压力容器直径为：2.5英寸、4英寸、8英寸等种类。各种压力容器的构造接近。 压力容器中可以安装一个或多个膜元件。以Codeline公司的压力容器为例，每个压力容器中可安装1-7各膜元件。在膜元件之间采用连接件连接，膜元件与压力容器端口采用支撑板、密封板、锁环等支撑密封。 在实际运行过程中，给水从压力容器一端的给水管路进入膜元件。一部分给水穿过膜表面而形成低含盐量的产品水；剩余部分水继续沿给水管路向前流动进入下个膜元件，这部分水含盐量较高。以上两部分水分别称为产品水和浓水，分别用产品水管路和浓水管路引出压力容器。 给水压力容器中的每个膜元件上均产生压力降，如不采取措施，压力降将会使膜卷伸出而对膜元件造成损害。为此在每个膜元件的一端有一个防膜卷伸出的装置；另外设计给水量不应超过产品规定的参数，运行时单个膜元件的压力降不允许超过规定值。 膜元件之间采用的是内连接件连接，为防止在连接处浓水泄露，在膜元件之间有浓水密封。,膜元件的安装,膜元件的安装 检查容器内部有无划伤或不完善的地方。腐蚀产物或外部杂质（包括润滑油过量）应该被清理出去。 用清水冲洗容器以去除所有尘土和颗粒。 检查膜元件表面有无缺陷，如果有的话将会擦伤容器；特别是要注意防止膜卷缩伸出装置的端部，如果发现任何不能处理的缺陷，请联系生产厂来处理。 用约50%的甘油-水混合物来润滑容器内部。可用合适尺寸的拖把沾取混合物来润滑，以减少容器内部被擦伤。 把第一个膜元件装入压力容器的进水端，元件的端部留几寸在容器外，以便连接下一个膜元件。 用少量润滑剂润滑连接器的O型环。 在连接器连上第一个膜元件。 把要装入的下一个膜元件与前一个对齐，并把它装与前一个膜元件连接好的连接器上。注意：在最后一个膜元件安装完毕后，所有膜元件都必须再向前推到位，不要把膜元件向前推得太多。 将适配器安装到压力容器的两端的膜元件产品水管上。 在水流方向的下游安装推力环。,压力容器的封装,在完成A步骤中的任务后开始本步骤。 清理压力容器内侧的腐蚀产物或外来杂物。 检查压力容器内部有无擦伤或损伤，泄漏的容器必需更换。 润滑管壳内从斜面1/2处到距斜面大约1/2”的范围。 对齐管端组件和压力容器本身的标识符号，在管端组件插入压力容器后不要旋转它。 握住管端组件使之与管壳的轴线垂直，将该组件向前滑动直至感到有阻力为止。 用双手把管端组件向前推，直至管端组件伸出管壳1/2”r sgmj。 将锁环组件的B环装入槽底（环上带凸台的一侧向外）。 逆时针方向旋转B环，随后装入C环。 在槽内滑动B、C环，直至方头位于右侧水平位置时装入环。 逆时针旋转锁环组件，直至方头位于垂直上方的位置（此位置可防止环掉出来） 推动固定环，直至支撑板与锁环组件相接触。 将3个固定螺丝拧入支撑板两圈。 敲打固定环四周，使固定环贴于支撑板上。 紧固固定螺丝。注意不要过紧，以免影响今后的拆卸。,压力容器与膜元件的拆卸,压力容器与膜元件的拆卸过程 与安装过程步骤相反。方法详 见安装方法。,反渗透装置运行操作程序-准备,R/O装置的安装必须按下列条件执行： 1、装置运行到现场后，应放置于室内，周围环境温度最低不得低于5C，最高不得高于38C。当温度高于35C时，应加强通风措施。 2、装置到达后，应在一个月内安装完毕，并应立即进行通水试车运行。 3、装置在未进行通水试车之前，任何阀门均不得开启，以免保护溶液流出，致使元件损坏。 4、装置就位后，应调整装置支承点，使组件处于基本水平的位置，且与基础接触可靠。 5、装置与供水泵间相接的管路及阀门在连接之前应进行脱脂的处理，供水泵过流部分也应进行脱脂处理。 6、装置的产水输出管最大输出高度应小于8米。 7、R/O清洗系统R/O装置间如用硬管连接，则进、回液管均不得直接敷设在地面上，以免损坏。,调试步骤,1、对装置的进水进行分析、测试，结果表明符合进水要求，方可进行装置通水调 2、对供水泵的压力控制系统进行调整。 3、检查装置所有管道之间连接是否完美，压力表是否安全，低压管道连接处是否紧密，有否短缺。 4、全开压力表开关和总进水阀、浓水排放阀、产水排放阀。 5、启动预处理设备，并调整至供水量大于装置进水量。 6、待出水无甲醛气味，关闭装置总进水阀。 7、启动高压泵，并缓缓开启装置总进水阀，控制装置进水压力小于0.5MPa，冲洗15分钟，并检查各高、低压管路、仪表是否工作正常。 8、调整进水阀、浓水排放阀，使进水压力达到1.0-1.3Mpa，且产水量，浓排水量的比例为3:1。 9、检测产品水电导率，符合要求时开启产品水出水阀。,调试过程注意事项,1、调试过程中进水压力不得大于1.5MPa，且只限于对装置进行耐压实验。 2、操作压力控制。应在满足产水量与水质的前提下，尽量取低的压力值。 3、进水温度控制。应在2025左右，最高不得大于30。 4、排放量控制。由于水温、操作压力等因素的变化，使装置的产水量也发生相应的变化，这时应对排放量进行调整，控制排放量与产水量之间比为1.15:3。 5、装置不得长时间停运，每天至少运行2小时。如准备停机72小时以上，应用化学清洗系统向组件内冲装浓度为2%的亚硫酸氢钠溶液以实施保护。 6、RO装置每次启机都应在进水压力小于0.5MPa条件下冲洗15分钟。 7、操作工人应每二小时对运行参数进行记录，主要内容为： 进水：电导率、压力、水温、流量 产水：电导、产水量、PH值 浓水：流量、压力 8、严禁未经培训人员上岗操作。,反渗透装置运行操作程序-低压冲洗,1、打开一级R/O 保安过滤器进口阀 2、确认保安过滤器进口压力0.2Mpa，且出口压差不小于0.05Mpa 3、打开不合格产品水排放阀 4、打开一级RO浓水排放阀 5、打开一级浓水快冲阀 6、启动阻垢剂计量泵 7、打开一级高压泵出口气动阀 8、运行前低压冲洗510分钟,反渗透装置运行操作程序-运行,1、关闭一级R/O浓水快冲阀 2、启动高压泵 3、调节浓水排放阀，使回收率等于75% 4、当电导度小于30s/cm时，打开产品水收集阀或启动二级RO，关闭不合格产品水排放阀,反渗透装置运行操作程序-停机,1、关闭高压泵出口阀 2、停高压泵 3、停阻垢剂计量泵 4、停多介质过滤器 5、停絮凝剂计量泵 6、停原水泵,反渗透系统运行数据的标准化 意义,反渗透系统的标准化 使用计算机程序来分析产水水质和产水水量在一段时间内的变化趋势，监测反渗透的运行 然后可以初步掌握“该反渗透系统是否运转正常？” 有助于反渗透系统故障排除 标准化 由于下列原因导致反渗透系统性能变化： 基本设计参数如温度、使用年限、进水TDS、回收率、水通量等发生变化(即：系统发生变化是正常的) 膜元件发生污染或结垢(即：需要清洗！) 膜元件降解(即：需要购买新膜更换),反渗透系统运行数据的标准化 定义,标准化：将现在经过计算的操作数据(标准化后的产水流量和标准化后脱盐率)和原来选定的基准参考时间的操作参数进行比较的过程。 标准化的流量：如果系统运行条件与初投运时相同，现在理论上所能达到的流量。 标准后的脱盐率：如果系统运行条件与初投运时相同，现在理论上所能达到的脱盐率。 参考点： 1. 初投运时(稳定运行或经过24小时)优先选用 2. 反渗透膜元件制造厂商的标准参数,反渗透系统运行数据的标准化 标准化后的一般特征,标准化后的一般特征 通常CAB膜元件盐透过率每年增加33% 通常CPA膜元件盐透过率每年增加1017% 通常反渗透膜元件产水流量每年减少410% 标准化的真正意义在于了解变化趋势，而不是评价某一天的变化 前一次有效清洗后，标准化后的流量或产水水质下降15%或压降增加15%时，建议进行再清洗,反渗透系统运行数据的标准化 标准化实例,标准化实例系统运行数据 注：1GPM = 3.785 L/min,反渗透系统运行数据的标准化 标准化实例,标准化实例标准化的脱盐率,反渗透系统运行数据的标准化 标准化实例,标准化实例标准化的产水量,反渗透系统故障及其诊断需确定的问题,您的反渗透系统是否运转不正常？ 您的反渗透系统是否正常停机中停用时间过长？ 您的反渗透预处理或化学加药系统是否正常？ 确定您的反渗透系统是否在适当的进水温度、TDS或PH条件下使用？ 确定您的反渗透系统进水流量和水回收率是否适当？ 确定压降(进水浓水)是否正常？ 确定所有的仪器仪表是否校准？ 对产水流量和产水水质进行标准化。 逐段及逐个压力容器测量产水水质。 检查每支压力容器密封件有无损坏。 检测反渗透进水的保安过滤器是否含有污染物？ 检查反渗透膜元件是否被污染或损坏？ 采样并分析反渗透进水、浓水和各段产水及总产水水质数据。 将分析所得水质数据与反渗透设计的计算值相比较。 以标准化后产水水质、流量及压降的变化为基础，确定可能的污染物。 对预测的污染物及垢质进行清洗。 分析清洗液中所含的污染物及清洗液的颜色和PH值变化。 将反渗透膜元件送出进行非破坏性的分析，并确定清洗方案。 最后的手段是进行膜元件解剖分析和实验室分析以确定污染物。,反渗透故障诊断一览表,反渗透膜的污染及清洗方法,反渗透膜元件的清洗条件,为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水使用压力增加了1015% 当标准化后的产水流量比上次清洗后减少1015% 当标准化后的产水水质比上次清洗后降低1015% 当标准化后的压降比上次清洗后增加1015% RO各段间的压差增加明显 在长期停用前 作为日常的维护,需要清洗什么,碳酸钙垢 硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢 水合金属氧化物垢(铁、锰、镍、铜等) 硅垢 胶体沉积物(无机) 胶体沉积物(无机、有机混合物) 有机沉积物(自然产物) 有机沉积物(人为产物) 生物滋长(细菌、真菌、霉菌等) 注意：通常需要清洁的是上述几种污染物的混合物,反渗透膜元件污染概述,在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到在给水中可能存在 的悬浮物质或难溶物质的污染，这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、 硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物。 污染物的性质及污染速度与给水条件有关，污染是慢慢发展的， 如果不在早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性 能。 定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法，不 同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。表1列出了常见污染 物对膜性能的影响。 污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现，有时亦可通过 改变运行条件来实现，作为一般的原则，当下列情形之一发生时应进 行清洗。,反渗透污染症状,系统进水与浓水间压降增加 反渗透进水压力发生变化 标准化后的产水流量变化 标准化后的盐透过率发生变化,常见反渗透膜污染现象 膜降解,水解(由过低或过高PH值造成) 氧化(Cl2、H2O2、KMnO4) 机械损坏(产水背压、膜卷突出、过热、由于细碳粒或砂粒造成的磨损),常见反渗透膜污染现象 沉淀物沉积,碳酸垢(Ca) 硫酸垢(Ca、Ba、Sr) 硅垢(SiO2),常见反渗透膜污染现象 胶体沉积,金属氧化物(Fe、Zn、Al、Cr) 污泥,常见反渗透膜污染现象 有机物沉积,天然有机物(腐殖物和灰黄素) 不溶油类(泵密封泄漏，新换管道) 过量的阻垢剂或铁沉淀 过量的阳离子聚合物(来源于预处理的过滤器),常见反渗透膜污染现象 生物污染,复合膜(CPA、ESPA、ESNA)表面形成生物粘泥 细菌对醋酸膜(CAB)的侵蚀 藻类 真菌,反渗透膜污染特征及处理方法,建议使用的常见清洗液,如何减少故障和 降低反渗透清洗频率,在取得水质全分析的基础上设计反渗透系统 在进行设计前确定RO进水的SDI值 如果进水水质变化，需要作出相应的设计调整 必须保证足够的预处理 选择正确的膜元件，CAB或LFC1膜对于处理比较复杂的地表水或污水可能更为适用 选择比较保守的水通量 选择合理的水回收率 设计足够的横向流速及浓水流速 对运行数据进行标准化,如何选择清洗药剂,确定污染物 与膜制造厂商、工程公司或反渗稼专用化学药剂供应商联系 选择通用型或专用型化学清洗药品 现场收集信息并进行清洗(实验及校正法) 向反渗透专用药剂供应商提供膜元件以供实验室分析之用 考虑药品成本,选择和使用化学清洗药剂时 的注意事项,遵循制造厂商推荐的关于药剂品种、剂量、PH值、温度及接触时间的指导原则 最佳的清洗效果 最小限度地使用强烈化学试剂 对于CPA、ESPA膜使用清洗剂通常的PH范围为410 对于CPA、ESPA膜使用清洗剂最大的PH范围为212 在推荐的温度范围内清洗，一般在3040清洗效果最佳,复合膜最常用的清洗配方,醋酸膜最常用的清洗配方,常见污染物及其去除方法 碳酸钙垢,在阻垢剂添加系统出现故障时或加酸系统出现 故障而导致给水PH值升高，那么碳酸钙就有可能沉 积出来，应尽早发现碳酸钙垢沉淀的发生，以防止 生长的晶体对膜表面产生损伤，如早期发现碳酸钙 垢，可以用降低给水PH至3.05.0之间运行12小时 的方法去除。对沉淀时间更长的碳酸钙垢，则应采 用柠檬酸清洗液进行循环清洗或通宵浸泡。 注：应确保任何清洗液的PH值不要低于2.0，否则可能会对RO膜元件造成损害，特别是在温度较高时更应注意，最高的PH不应高于11.0。可使用氨水来提高PH，使用硫酸或盐酸来降低PH值。,常见污染物及其去除方法 硫酸钙垢,清洗液2是将硫酸钙垢从反渗 透膜表面去除掉的最佳方法。,常见污染物及其去除方法 金属氧化物垢,可以使用上面所述的去除碳酸钙垢的方法，很容易地去除沉积下来的氢氧化物(例如氢氧化铁)。,常见污染物及其去除方法 硅垢,对于不是与金属氧化物或有机物共生的硅垢， 一般只有通过专门的清洗方法才能将他们去除， 有关的详细方法请与欧美公司联系。二氧化硅的 化学清洗一般需注意以下问题 对沉淀在膜上的溶解性硅，在不损坏膜的前提下很难去除 在清洗前应询问膜制造厂商 较高的冲洗流速有利于冲刷掉污垢 反复地循环、浸泡有助于除垢 对于CPA膜，PH值达到1012的碱性溶液以及40的温度有助于硅垢的去除,常见污染物及其去除方法 有机沉积物,有机沉积物(例如微生物粘泥或霉斑) 可以使用清洗液3去除，为了防止再繁殖， 可使用经欧美公司认可的杀菌溶液在系 统中循环、浸泡，一般需较长时间浸泡 才能有效，如反渗透装置停用超过三天 时，最好采用消毒处理，请与欧美公司 会商以确定适宜的杀菌剂。,常见污染物及其去除方法 生物污染物,珊瑚礁综合症：无机垢、金属氧化物、胶体物质、有机物质、 活的及死的细菌、生物粘泥、真菌等的复杂混合物。 解决方法一 低PH清洗 高PH清洗 生物杀菌剂消毒 解决方法二 利用能破坏粘泥的杀菌剂消毒 高PH清洗 每周停运杀菌一次，每次使用生物杀菌剂消毒2030分钟,常见污染物及其去除方法 细菌的控制和杀除,浓水中细菌浓度控制规则 如果每毫升4 log cfu，可以认为细菌数量已得到控制 如果每毫升46 log cfu，应引起注意 如果每毫升达到6 log cfu或细菌数量上升，应着手处理问题 消毒指细菌减少99.9% (3 log) 杀菌指细菌减少99.9999% (6 log) 灭菌指细菌减少99.9999999% (9 log) 杀菌剂杀灭细菌 生物抑制剂阻止细菌生长 粘泥破坏剂破坏生物粘膜的数量 注意： 4 log = 10,000 = 104 6 log = 1,000,000 = 106,反渗透化学杀菌剂应有的特性,杀除细菌 去除生物粘膜 最少接触时间 对膜危害最小 无毒性及无环境危害性 可以安全地操作 合理的价格,杀菌剂的杀菌速度 (温度为20时去除99.9999%的孢菌),清洗液,清洗反渗透膜元件时建议采用表2所列的清洗液。确定清洗液前对污染物进行化学分析是十分重要的，对分析结果的详细分析比较，可保证选择最佳的清洗剂及清洗方法，应记录每次清洗时清洗方法及获得的清洗效果，为在特定给水条件下，找出最佳的清洗方法提供依据。 对于无机污染物建议使用清洗液1。对于硫酸钙及有机物建议使用清洗液2。对于严重有机物污染建议使用清洗液3。所有清洗液可以在最高温度为华氏104度(40)下清洗60分钟，所需药品量以每100加仑(379升)中加入量计，配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水，应采用不含游离氯的反渗透产品水来配制溶液并混合均匀。,反渗透系统化学清洗流程图,清洗反渗透膜元件的一般步骤,清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环，此时膜元件仍装在压力容器内而且需要用专门的清洗装置来完成该工作。 清洗反渗透膜元件的一般步骤： 1. 用泵将干净、无游离氯的反渗透产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。 2. 用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液。 3. 将清洗液在压力容器中循环1小时或预先设定的时间，对于8英寸或8.5英寸压力容器时，流速为3540加仑/分钟(133151升/分钟)，对于6英寸压力容器流速为1520加仑/分钟(5776升/分钟)，对于4英寸压力容器流速为910加仑/分钟(3438升/分钟)。 4. 清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。 5. 用泵将干净、无游离氯的产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。 6. 在冲洗反渗透系统后，在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂(通常需要1530分钟)。,反渗透系统化学清洗的步骤 清洗准备,冲洗反渗透膜组件 排除运行过程中剩余浓水和给水通道中的污染物 清理清洗装置如水箱、管路、新使用的保安过滤器等,反渗透系统化学清洗的步骤 配制清洗溶液,使用反渗透产品水(至少是软化水) 混合均匀 调节至所需PH值 调节至所需温度 对于正常污染情况，每根440膜元件配制2.2加仑溶液 对于正常污染情况，每根840膜元件配制8.7加仑溶液 对于严重污染的情况，可将溶液体积加倍,反渗透系统化学清洗的步骤 在第一段引入清洗溶液,反渗透进水入口处最大压力为60psi(减少已松脱的污染物被冲回膜表面的可能) 单支膜元件最大压降1015psi，以防止膜卷突出将置换出的水排入下水通道 将最初20%已污染的 / 变色的化学清洗溶液排入下水通道 将干净的化学清洗溶液再循环至清洗箱 将渗出的少量产品水再循环至清洗箱 如果PH值变化超出0.5个单位，则需要重新调整PH到指定范围,反渗透系统化学清洗的步骤 低流量循环,循环515分钟 每根4的压力容器流量为3 gpm(11.4 L/min) 每根8的压力容器流量为12 gpm(45.5 L/min) 尽量减少冲洗下来的污染物对进水通道的阻塞,反渗透系统化学清洗的步骤 中等流量循环,循环515分钟 每根4的压力容器流量为6 gpm(22.7 L/min) 每根8的压力容器流量为24 gpm(90.9 L/min),反渗透系统化学清洗的步骤 第一次大流量循环,循环3060分钟 每根4的压力容器流量为810 gpm(30.337.9 L/min) 每根8的压力容器流量为3540 gpm(132.5151.4 L/min),反渗透系统化学清洗的步骤 浸泡(选择使用),对于CPA、ESPA和CAB膜的轻度污染可浸泡12小时 对于严重污染的CPA膜，需浸泡过夜(为保持温度可能需要维持正常流量10%的循环流量) 浸泡有利于污染物的去除 应当在必须的情况下才进行浸泡，原则上应尽量减少化学试剂与膜的接触时间,反渗透系统化学清洗的步骤 第二次大流量循环(选择使用),循环1560分钟 按需要浸泡及循环,反渗透系统化学清洗的步骤 冲洗,使用与清洗溶液PH值及温度相同且与系统容积相同量的反渗透产品水冲洗 并将出水排入下水通道 然后使用未调节过的反渗透产品水反复冲洗 保证化学清洗液全部被洗出,反渗透系统化学清洗的步骤 使用第一种杀菌溶液(选择使用),按照标准配制杀菌液 采用中等流量在已清洗各段的反渗透装置中循环1560分钟 浸泡12小时或按需要而定 用反渗透产品水冲洗,反渗透系统化学清洗的步骤 最终冲洗,通常冲洗1030分钟 使用通常的经过前处理的进水低压冲洗 直至浓水不再有气泡 直至浓水电志与进水电导相同,反渗透系统化学清洗的步骤 运行前冲洗,与正常运行操作条件相 同，但是产品水排入下 水通道直至产水水质达 到所需标准。,反渗透膜的污染及清洗注意问题,1. 在任何情况下不要让带有游离氯的水与复合膜元件接触，如果发生这种接触，将会造成膜元件性能下降，而且再也无法恢复其性能，在管路或设备杀菌之后，应确保送反渗透膜元件的给水中无游离氯存在。在无法确定是否有游离氯时，应通过化验来验证。应使用亚硫酸氢钠溶液来中和残余氯，并确保足够的接触时间以保证反应完全。 2. 在反渗透膜元件担保期内，建议每次反渗透膜清洗应在与欧美公司协商后进行，至少在第一次清洗时，欧美公司的现场服务人员应在现场。 3. 在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂，因为如果使用可能会造成膜元件的不可逆转的污染。,膜产水量的温度系数,膜产水量的温度系数,海德能公司主要产品技术参数,反渗透膜的消毒及保存,膜元件用杀菌剂及保护液,本文提供了有关杀菌剂的一般信息，文中所说杀菌剂可用于膜元件的杀菌或储存保护。在对膜元件储存或消毒杀菌以前，应首先确认系统中膜元件的类型，因为膜元件有可能是醋酸纤维素膜也可能是芳香族聚酰