ge培训资料--反渗透技术介绍

RO系统技术,我们首先介绍以下渗透过程 :,稀溶液,rh,渗透膜,浓溶液,溶液会升高至此点,以达到压力平衡,正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液,什么是反渗透?,由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位能差异.较稀溶液拥有较高位能(1), 而较浓溶液拥有较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至位能达到平衡.即,rh,= (1 - 2),1 =较稀溶液的位能,2 =较浓溶液的位能,稀溶液,渗透膜,浓溶液,液体升至此点, 达到了渗透压平衡,rh,rh,= (2 - 1),稀溶液,反渗透膜,浓溶液,外来压力,P (2 - 1),- 反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液.- 由此可利用反渗透原理,达到分离溶液内成分的目的.例如:将水和溶解物质的分离.,反渗透膜分离层,反渗透膜支撑层,淡水,浓水,进水,Cavg,Cconc,Cperm,Cfeed,高压泵,Cfeed,Cperm,Cconc,Cavg,进水浓度,淡水浓度,浓水浓度,平均浓度,模拟反渗透机,Total Dissolved Solid (TDS) 总溶解固体,指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度 (单位: ppm 或 mg/l),Feed 进水,在高压泵作用下,进入反渗透系统的溶液;,Permeate 淡水,溶液透过反渗透膜后; 收集而成的溶液, 一般指净化水,Concentrate 浓水,没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液, 其中含有大量的无机盐和有机物,Cfeed,Cconc,Cperm,TDS,技术术语,Rejection 脱盐率,溶液中溶质不透过反渗透膜的比例,Rejection,Passage 透过率,溶液中溶质透过反渗透膜的比例,PASS,Recovery 回收率,淡水與入水之比例,Recovery =,Permeate Flow Rate,Feed Flow Rate,=,Qperm,Qfeed,=,Average Concentration 平均浓度,反渗透膜进水侧溶液的平均浓度,Cfeed + Cconc,2,Cavg =,Recovery,技术术语,浓水的浓度,没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度,物量平衡原理,Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm,流量,进水,浓水,淡水,浓度,假设在理想状态下:,Cperm,0,Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm 0,Qfeed Cfeed = Qconc Cconc,Cconc / Cfeed = Qfeed / Qconc,Recovery =,Qperm,Qfeed,;,Qfeed = Qconc + Qperm,Cfeed,(1 - RECOVERY),=,Cconc =,技术术语,Cfeed,(1 - RECOVERY),=,Cconc,Cfeed =1 ppm,提高系统回收率的方法,方法一: 增加浓水回流,泵,进水,浓水,淡水,0.15 m3/h,最小流量= 300gph,0.85 m3/h,1.0 m3/h,泵,进水,回流,浓水,淡水,0.15 m3/h,0.15 m3/h,0.3 m3/h,1.0 m3/h,最小流量= 300gph,回收率: 15 %,回收率: 50 %,方法二: 增加反渗透膜数量,-为了增加系统回收率, 可增加系统中反渗透膜的数量和段数, 以增加淡水产量. 备注: 回收率增加, 淡水水质将下降 回收率减少, 淡水水质将提高,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,淡水,浓水,进水,提高系统回收率的方法,影响淡水产量的因素:,- 反渗透膜数量,- 反渗透膜特性,- 系统操作压力,- 系统运行温度,- 进水水质,对于同一物质,进水物质浓度越高,渗透压越高.2. 对于同一浓度,进水物质分子量越小,渗透压越高.,MW OF SUCROSE,MW OF ORGANICS,=,B OF ORGANICS,B OF SUCROSE,B = 渗透压力,进水水质与的渗透压力关系:,系统操作压力对渗透通量的影响:,P eff = P op - rB,P eff =有效压力,P op =操作压力,rB =渗透压,反渗透系统操作压力: 10-40 Bar若操作压力降低, 渗透通量也将减少.若操作压力升高, 渗透通量也将增加,Q perm,act,Q perm,spec,P eff,P spec,=,实际渗透通量, 有效压力,额定渗透通量, 额定压力,系统操作温度对反渗透膜的影响:,1. 反渗透膜运行温度: 5 - 40C. 若操作温度降低, 渗透通量也将减少.若操作温度升高, 渗透通量也将增加.2. 一般可粗略认为: 以25C为基准,操作温度上升/下降1 C, 相应膜元件渗透通量上升/下降3%,温度 ( C ),渗透通量 GPD,AG804OF,S,S,S,S,S,S,100F,0.25F,Pure Water Layer,10 A,纯水层,Na+NO3-,Na+Cl-,K+Cl-,Ca+2Cl2-,Zn+2Cl2-,Ni+2SO4-2,Al2+2(SO4-2)3,Na3+SO4-3,压力,溶液流动方向,反渗透膜对无机盐的作用1. 依靠荷点排斥性 一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性.2. 依靠膜孔的筛选性,最为重要,S,S,S,S,S,100F,0.25F,压力,溶液流动方向,最为重要,100 MW,50 MW,1000 MW,750 MW,500 MW,反渗透膜对有机物的作用:1. 有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;2. 携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜.,反渗透膜对正离子的脱盐率,反渗透膜对负离子的脱盐率,反渗透膜对其他物质的脱除率,外殼材料,中心管,产水,浓水,ATD,进水,进水流道,膜片,膜片,进水流道,膜外壳,纯水收集流道,卷式反渗透膜元件,双层复合膜剖视图,此图片由美国贝尔实验室提供,RO 膜表面放大8000倍后的图像,反渗透预处理系统,水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并懂得他们: 总悬浮物质:砂,胶体,三价铁等. 总溶解固形物:钠离子,氯离子,钙离子,两价铁等. 生物污染:细菌,热原体,藻类等.,什么物质影响水质?,自来水,井水,地表水,悬浮物去除,氯去除,防止膜元件结垢,软化器 阻垢剂,精处理,RO 混床离子 EDI UF,初级离子去除,单级RO 阴阳离子交换床 蒸馏,水的储存和配送,臭氧消毒 热水消毒 化学消毒,双/多介质过滤器 UF,活性炭过滤器 化学品,2.后处理系统,预处理产水,1.预处理系统,目的:去除总悬浮物(TSS),降低RO设备进水SDI值.典型过滤设备:双/多介质过滤器:去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.每星期反冲洗一次或压差达10 psid进行反冲洗.微滤/超滤膜:用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.5微米保安过滤器:过滤能力为每十英寸为5gpm.压差达8psid时进行更换过滤芯.,预处理一: 过滤工艺基础,1. 反渗透系统进水SDI范围: 反渗透系统进水SDI值: 5 反渗透最佳进水SDI值: CO + H+ + Cl-C* + 2Cl2 + 2H2O - 4HCl + CO2氯和亚硫酸氢钠的反应:Na2S2O5 + H2O 2Na+ + 2HSO3-Na+ + HSO3-+2H+Cl-+OCl- Na+SO4-2+3H + 2Cl-,预处理二: 脱氯工艺基础,预处理二: 活性炭过滤法,水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.桶体可采用: FRP, 碳钢衬胶, 不锈钢.活性炭应进行周期性杀菌, 一般采用蒸气或热水.活性炭所能去除物质:颜色和气味三氯甲烷(THM)低分子量有机物,出水,进水,颗粒状活性炭(椰壳),25% - 50% 反冲洗膨胀空间,预处理二: 活性炭过滤法,加注点应位于以下设备前面: 保安过滤芯, 静态混合器, 高压泵.加注量:4-6倍进水氯浓度.10-16倍进水氯胺浓度.同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量.,预处理二: 亚硫酸氢钠加药法,软化器特点:阳离子树脂交换床 Na+ 交换 Mg2+ & Ca2+树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂.桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定.一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.再生:控制开采用时间型或流量型或手动启动.一般采用顺流再生.,预处理三: 软化工艺基础,进水,树脂床,50%反冲膨胀空间,出水,预处理三:软化法,预处理三:阻垢剂加药法,通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度.建议采用Argo系列阻垢剂,下列为常用药剂型号:MDC 220 阻垢剂: 与絮凝剂相容的液体阻垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染,与MPT 150兼容，阻垢能做到浓水侧LSI值达3.0。通过NSF认证。MDC 200 阻垢剂: 液体组垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染。特别对原水中的铁、铝胶体有特性；阻钙、镁垢能做到浓水侧LSI值达2.5还不结垢；浓水侧二氧化硅含量可达120ppm。通过NSF认证。,反渗透膜污染物,砂石,PVC碎削等阻塞进水流道: 无法通过清洗恢复 硬度结垢: 清洗方法: 酸性清洗有机物,胶体污染: 清洗方法:碱性清洗细菌,病毒等微生物滋生: 清洗方法:杀菌剂清洗+碱性清洗,反渗透系统污染分类,反渗透膜的清洗：无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产