反渗透RO膜进水要求

1 反渗透反渗透 RORO 膜进水要求膜进水要求 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 2 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 3 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 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 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 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 降低系统回收率 避免超过溶度积 采取离子交换法软化除去钙离子 加酸去除碳酸或重碳酸离子 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 4 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 Ksp 处于临界状态 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 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 最高进水压力 反渗透膜元件对最高压力有一定的要求 海德能公司生产的苦咸 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 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 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