反渗透膜的安装及运行

1、反渗透膜的安装及运行声明:本文提及的技术方案均属于海德能公司的专利范围。 除非来 自海德能公司的书面保证， 海德能公司对于本文提供的信息及 本文提供的产品和系统性能没有义务提供担保。第七章 反渗透膜的安装及运行7.1 膜元件的安装与拆卸 安装膜元件时应遵循以下注意事项。如不严格遵守这些事项， 可能会对膜元件造成不同程度的损伤，并导致膜元件性能下 降。因此在安装膜元件前务必确认以下注意事项，并严防禁止 事项。表 - 膜元件安装注意事项序 号注意事項原因对膜 件性 影响 度元 能 程1使用工具从 包装袋中取 出膜元件时 注意不要划 伤膜元件表 面。使用剪子或刀子等工具 切开包装袋时，如用力过 猛，

2、可能会伤及膜表面。很高2包装袋中填由于使用了 1% 浓度的亚对膜性装了 1% 浓度硫酸氢钠作为保护液，故能无影的亚硫酸氢 钠作为保护 液，请务必佩 带保护眼睛请在通风良好的地方打 开包装。同时开包装时务 必佩带眼镜和保护手套。 如药品不慎溅入眼中、身响，但 对人身 体有一定危及手套。体及衣服上，请立即用清 水清洗，并及时到医院诊 治。险。3连接部位密 封圈用清洁 水沾湿润滑。 不允许使用 任何润滑剂 （石油类，润 滑脂，凡士林 及洗涤剂）， 汽油类及稀 释剂等。集水管的材质是塑料，若 在其上涂用了石油、润滑 脂、凡士林、洗涤剂 （如白 猫牌 ）、汽油类及稀释剂。 会导致集水管在短时间 内裂化。

3、否则可能会导致 膜性能的严重下降。在向 膜壳中安装膜元件时，使 用清洁水或水溶性甘油 润滑连接部位及密封圈， 以便安装。很高小心拿放膜 元件。禁止乱 扔、摔落膜元 件。乱扔、摔落膜元件而对其4造成的损伤会对膜元件 性能造成影响。很高5禁止使用锤 子敲打等野 蛮安装行为。这样会导致膜元件外壳 破裂，故严禁用锤子直接 敲打膜元件，野蛮安装。 此种情况下，难以保证膜很高元件性能，请务必留意。注：系统运行启动后、由于产水及浓缩水中含有亚硫酸氢钠， 在生产饮料、食品及医药用水时，请务必确认产水已经符合使 用标准后再使用。1 膜元件的安装(1) 通常膜元件放置在 1% 浓度的亚硫酸氢钠溶液中保存，运 行前

4、首先应用纯水(合格的预处理产水或反渗透产水)充分冲 洗。(2) 如图-1 所示，膜元件进水侧有一个浓水密封圈，注意密封 圈的安装方向是口向进水侧张开。 浓水密封圈的功能是密封膜 元件与膜壳之间的间隙， 保证进水全部经过膜元件内的通道流 动。进水侧的压力会使浓水密封圈的开口向膜壳内壁紧压密封。 若密封圈的安装方向相反，则密封圈不能密闭，造成一部分进 水在膜元件外侧流动，致使膜表面流速降低，导致膜表面的浓 差极化现象不能被抑制，从而缩短膜的使用寿命。(3) 8 英寸膜元件的连接件和适配器外表面环形凹槽内分别安 装了橡胶 O 型圈；4 英寸膜元件的连接件和适配器内表面环形 凹槽内分别安装了橡胶 O

5、型圈。首先确认 O 型圈安装在适配 器和连接件指定位置上， 安装时需注意 O 型圈及连接件表面没 有划伤或附着物， 并注意不要将 O 型圈扭曲安装。 若连接件发 生泄漏，进水就会混入产水中，会导致产水水质下降。安装在 集水管上时， O 型圈和集水管的表面用纯水、蒸馏水或亲水性 甘油润滑以便于安装。(4) 卸下膜壳两侧端板安装膜元件。将适配器安装在第一支膜 元件浓水侧的集水管 上。然后将膜元件从膜壳进水侧向膜壳 的浓水侧缓缓推入膜壳内。(5) 如图 -2 所示，数支膜元件连续安装时，前一支膜元件完全 进入膜壳之前，就要准备下一支膜元件与连接件连接。同时要 注意不要让膜元件与膜壳边缘接触，以防产生

6、擦伤，尽量平行 推进。图-2 数支膜元件并列安装图例图-3 安装间隙调整垫片(6) 最后在最后安装的膜元件集水管上安装产品适配器。最终 应确认膜元件与适配器、膜元件及连接件完全紧密连接，然后 将浓水侧端板与膜壳连接。 端板的连接方法请参照膜壳生产厂 的使用说明书。(7) 完成浓水侧端板的安装后，应再次从进水侧向浓水侧推动 膜元件，保证其完全紧密连接， 然后再进行进水侧端板的安装， 安装进水侧端板时应注意测量端板与适配器之间的间隙， 并通 过叠加硬质塑料垫片消除存在的间隙(见图 -3)。端板的连接 方法请参照膜壳生产厂的使用说明书。2 膜元件的拆卸与保存(1) 拆下膜壳周围连接的管道，卸下膜壳两

7、端端板。(2) 将膜元件从膜壳的进水侧向膜壳的浓水侧推动，在膜壳的 浓水侧依次将膜元件一支一支取出。当膜壳内安装有多支 (2-6支）膜元件时，取出膜元件时需要进水侧使用集水管退出棒增 加在膜壳内推动的距离。 （禁止使用坚硬的金属棒）。（3）膜元件的保存方法如表 -2 所示。若不严格遵守保存规定， 可能会导致膜元件的再使用性能下降。表 -2 保存膜元件时的注意事项序 号注意事項理由对能影 程度性 的 响1彻底清洁膜元 件后，将其密 闭浸泡在含有 1 升 1% 浓度 亚硫酸氢钠溶 液的塑料袋 中。若将膜元件在污染状态下 保存，或在使用一段时间后 停用时使其干燥，都会影响 膜元件再次使用时的性能。高

8、2保存在 5-35 室内阴暗处。保存温度超出 5-35范围 外会导致膜元件再次使用 时的性能下降。高3尽量避开 5 以下保存，严 禁膜元件结结冰会导致膜元件内的保 护液体积膨胀，膜元件再次 使用时的性能可能会下降。非 高常冰。7.2 系统的运行及停止1 初次运行(1) 高压泵前安装保安过滤器 为防止金属屑、异物、沙粒、纤维进入到膜组件内，运行开始 前请在高压泵前安装保安过滤器( 5mm 以下)，并确认保安 过滤器内的滤芯已经正确安装。(2) 系统运行前管道冲洗 为防止系统运行时装置内残留异物 (金属屑、 焊接屑、机械油、 粘结剂等)进入到膜元件中，在安装膜元件前要充分清洗管道 和装置。通过冲洗

9、，去除管道内残留的金属屑、焊接屑，通过 酸洗去除管道内的铁锈，碱洗去除机械油。一切杂质都被去除 后，最后再用清水冲洗装置直至排水呈中性。建议冲洗后的排 水使用 SDI 滤膜过滤，通过确认过滤后滤膜的表面状况来掌握 冲洗效果。(3) 进水的 SDI 值 合格的预处理水需要去除胶体、有机物、铁、细菌等物质，防 止膜表面产生污染，预处理产水通常要求 SDI 值 5。要定期 检测 SDI 值，发现超出正常值后要重新调整预处理的运行。 但 是 SDI 值仅仅是监测污染指标的一个指标，即 SDI 值是 0.45mm 孔径膜片的过滤性能数值化表现。 当含有较多 0.45mm 以下悬浮物质时， 即使 SDI

10、值在 4 以下，也会发生反渗透膜表 面被污染的现象。 尤其需要注意单支膜元件的回收率过高或膜 元件内流速过低都会加速颗粒物质在膜元件表面的沉积。注 1：推荐单支膜元件回收率 15% ；注 2：推荐浓水 :产水 5:1。(4) 进水的残留余氯 通常要求运行时进水的残留余氯含量 0.05mg/L 。进水中残留 余氯浓度若超过该要求会造成膜元件被氧化而导致脱盐率下 降。若进水中有残留余氯，请用 SBS(亚硫酸氢钠 )中和。若残 留余氯为 1mg/L ，对应需要使用 1.8-3mg/L 的 SBS。(5) 进水 pH进水 pH 若超出以下范围，可能会导致膜元件性能下降。表-3 膜元件的正常运行 pH

11、值范围供給水条件pH 范围正常运行的进水 pH2-10(6) 进水温度运行时进水温度应在 45以下。若进水温度超过此范围， 可能 会引起膜元件性能下降。(7) 低溶解度盐类 为防止膜表面难溶盐类结垢，可以调节 pH 值、进行软化处理 或添加阻垢剂等方法解决。 另外可通过计算朗格利尔指数来防 止发生碳酸钙结垢现象。(8) 硅酸类、二氧化硅 为防止膜表面二氧化硅结垢，通过预处理去除二氧化硅、调节pH 值、调节温度或添加硅分散剂等方法防止在浓水侧出现二 氧化硅结垢。(9) 确认好 (1)-(8)注意事项后，开始安装膜元件。(10) 全部开启浓水及产水阀门。(11) RO 装置的冲洗RO 装置进行冲洗

12、时应以低压低流量排出残留在膜元件及膜壳 内的空气，进水泵启动后慢慢打开 RO 装置的进水阀门调节流 量。直至浓水管出口或流量计不再有气泡冒出时将流量逐渐升 高，冲洗 30 分钟左右。在冲洗过程中需要检查阀门管道是否 有泄漏。浓水及产水全部排出，冲洗过程中不需要添加阻垢剂 等药品，如进水中残留余氯则要充分添加 SBS。表-4 RO 装置低压冲洗运行条件规格压力进水流量8 英寸膜壳 0.3 bar7.2-12.0 m3/h4 英寸膜壳 0.3 bar1.8-2.5 m3/h当进水泵的大小不能达到上述运行要求时， 应尽量采用低压高 流量的方式进行冲洗， 清洗中浓水侧及产水侧的阀门不能全部 关闭，如果

13、关闭产水侧的阀门则会造成膜元件的破裂。(12) 高压泵启动前， 通过调节高压泵出口的阀门开度， 防止瞬 间的高流量和高压力损伤膜元件。(13) 启动高压泵后尽量以均匀地速度开启进水阀门， 逐渐提升 RO 装置的进水压力，使浓水流量达到设计值。(14) 一边调节高压泵出口的 RO 装置进水阀，一边慢慢关闭RO 装置浓水阀。在保持浓水流量的同时，注意产水流量的上 升，并逐步调节使回收率达到设计值。添加阻垢剂等药品的计 量泵要在关闭浓水阀的同时开启， 确认添加药品的添加量并测 定进水 pH 值。(15) RO 装置连续稳定运行一小时后，测定产水电导并进行水 质分析，将合格的 RO 装置产水引入产水箱

14、内，并记录 RO 装 置的初始运行数据。注：RO 装置运行 24 小时内，禁止使用甲醛与膜元件接触。2 日常系统的启动 除冲洗以外的设备停运后，再次启动时请按以下顺序操作进 行。(1) 启动 浓水侧及产水侧阀门全部打开，关闭进水阀门后启动高压泵。 慢慢打开进水阀门，使流量增加到冲洗流量，保持 1 分钟以排 除膜壳内的空气。(2) 运行调整逐渐调节高压泵出口的 RO 装置进水阀， 一边慢慢关闭 RO 装 置浓水阀。在保持浓水流量等于设计值的同时，注意产水流量 的上升，并逐步调节使回收率达到设计值。3 停止运行(1) 关闭进水泵： 逐渐关闭 RO 装置的进水阀，直到进水阀全部关闭，停止高压 泵。如

15、果高压泵采用变频控制，则可以采用变频器控制高压泵 逐渐减速至停机。(2) 冲洗确认浓水阀和产水阀全部打开。启动冲洗进水泵，逐渐打开进 水阀门，直至流量达到设定值。冲洗五分钟，将 RO 装置内的 浓水替换成冲洗水。海水淡化系统关闭时，建议用 RO 产水冲 洗系统，以便置换系统内的高浓度海水。不允许系统停运时不 冲洗系统，而使高浓度海水停留在 RO 装置内。(3) 停止运行 进水阀逐渐关闭，全部关闭后停止高压泵的运行。如设备长时 间停止运行时，请参照 7.3 3。4 注意事项(1) 起动及停止 起动及停止时，流量和压力会有一定幅度的变动。剧烈的流量 及压力冲击可能会导致膜元件破裂。 故在起动和停止

16、操作时需 要 RO 装置进水阀缓慢启闭。(2) 进水中的残留余氯 进水中残留余氯会氧化膜元件聚酰胺层，因此需要使用 SBS 来中和进水中的残留余氯 ,并将其控制其 0.05mg/L 时设备才 能运行。 当进水中存在过渡金属时 (如 Fe, Mn 等)，余氯对膜的 氧化作用将会加剧。因此进水中存在过渡族金属时，应确保进 水中不含余氯。(3) 产水侧压力 (背压 ) 产水侧压力高于进水侧压力 0.5bar 以上时，膜片粘接处会受到 物理性损伤。背压发生在反渗透设备阀门开闭的瞬间。例如， 系统停止运行时， 在关闭进水泵前关闭产水阀通常会发生背压 现象。充分确认阀的开闭及压力的变动，保证运行过程严禁产

17、水侧背压现象的发生。产水管道若高于膜壳上部 5以上，系统停止时产水侧落差 (0.5bar)会从产水侧施力给进水侧。即发生产水侧背压现象， 导致膜片粘接处撕裂。 因此在管路安装时要注意进水管与产水 管的垂直高程差，同时要注意产水管道与膜壳之间的高程差。7.3 运行管理1 预处理系统管理RO 预处理主要目的是去除各种污染物，当 RO 预处理做得不 够完善时，会影响到 RO 系统的正常运行。而在每天的运行管 理中通过数据记录、计算、分析和对比，及时发现问题也是非 常重要的。监测预处理系统运行的指标是 RO 进水的浊度、 SDI、pH 值和 电导率等。若监测指标远远大于日常测定值，则可证明预处理 或水

18、源出现异常。 则需要对预处理系统重新调整使其恢复到正 常值。表-5 预处理系统管理项目监测数据故障及采取措施残留余氯0.05mg/L导致膜元件被氧化,加SBS(亚硫酸氢钠 )入SDI5导致膜元件迅速堵塞 , 调整预 处理效果pH8.5 或更导致结垢及脱盐率下降 , 调整高加药泵pH6.0 或更 低导致脱盐率下降 ,调整加药泵保安过滤 器压差压差急剧 上升导致膜元件迅速堵塞 , 调整预 处理效果电导率迅速上升查明电导率变化原因表-6 二段 RO 装置运行日常管理用监测项目序号测定项目记号单位有效数字1产水流量Qpm3/h小数点后1位2浓水流量Qcm3/h小数点后1位3第一段压力P1Bar小数点后

19、1位4第二段压力P2Bar小数点后1位5浓水侧压力P3Bar小数点后1位6产水压力P4Bar小数点后1位7进水电导ECfm m/cm小数点后1位8浓水电导ECcm m/cm小数点后1位9产水电导ECpm m/cm小数点后1位10进水温度Tf小数点后1位11进水 pHpHf-小数点后1位12保安过滤入 口压力PF1Bar小数点后1位13保安过滤出 口压力PF2Bar小数点后1位表-7 两段 RO 装置运行管理用计算项目序号计算项目代号单位1系统压差Pbar2第一段压差P1bar3第二段压差P2bar4保安过滤器 Pprbar压差5进水平均压 力Pavbar6回收率R%7浓缩因子ConF-8平均进

20、水浓 度ECf avm m/cm9平均进水渗 透压FOPavbar10平均产水渗 透压POPavbar11净驱动压力Pnbar12系统透盐率SPP%13系统脱盐率SPR%14系统平均设 计通量SFXgfd15温度校正因 子TCF-16标准化脱盐 率SSPn% 25 17标准化产水量QSPnm3/h2518标准化压力 差Pnbar19特性水通量WTCnLMH/bar20特性盐通量STCnm/s1) 压差 系统压差计算公式 : P = P1 - P3 第一段压差计算公式 : P1 = P1 - P2 第二段压差计算公式 : P2 = P2 - P3 保安过滤器压差计算公式 : Ppr = PF1

21、- PF22) 进水平均压力 系统平均进水压力计算公式 : Pav = (P1 + P3) 33) 回收率 回收率计算公式 : R = Qp / (Qp Qb) 100%4) 浓缩因子 浓缩因子计算公式 : ConF = ln 1 (1 - R) R5) 平均进水浓度 平均进水浓度计算公式 : ECf av = ECf ConF6) 平均进水渗透压平均进水渗透压计算公式 : FOPav = ECf av 11.8 (273 Tf)(2981000)7) 平均产水渗透压平均产水渗透压计算公式 : POP = EC p 11.8 (273 + T f) ( 298 1000)8) 净驱动压力净驱动

22、压力计算公式 : NDP = P 1 - (0.5 P) ?P4 - FOP av + POP9) 系统透盐率 系统透盐率的计算公式 : SPP = Cp Cfav 100%10) 系统脱盐率 系统脱盐率的计算公式 : SPR = 1 ?SPP11) 系统平均设计通量系统平均设计通量计算公式 : SFX = 1440 Qp (EPV V EMAe)SFX 系统平均设计水通量 (gfd)EPV 每只膜壳内的膜元件数量V 膜壳数量EMAe 每只膜元件的膜面积 (ft 2)12) 温度校正系数温度校正系数 : TCF = EXPK e 1/(273 + T f)-(1 298) Ke 对于复合膜来说

23、 K=270013) 标 14) 准化系统脱盐率标准化系统脱盐率 : SSPn = SSP (Qp Qpr) (TCF TCF r)Qpr 初始运行时的参考产水流量 TCF r 初始运行时的参考温度校正系数15) 标 16) 准化系统产水流量 标准化系统产水流量计算公式 :QSPn = Qp NDPr NDP (TCF TCF r)NDPr 初始运行时的参考净驱动压力TCF r 初始运行时的参考温度校正系数17) 标 18) 准化系统压差标准化系统压差计算公式 : Pn = P (Qpr 2 + Qcr)1.4(Qp / 2 + Qc) 1.4Qpr 初始运行时的参考产水流量 Qcr 初始运行

24、时的参考浓水流量19) 特性水通量特性水通量计算公式 : WTCn = 0.00000000019025 SFX NDP TCFWTCn 特性水通量 (L/(m 2hbar),LMH/bar)20) 特性盐通量 特性盐通量计算公式 :STCn = Qpo ECp o TCF 264.1760(TEMAe 0.0929) (ECf av-ECp o)特性盐通量 单位 m/sTEMAe 总膜面积 =EPV VEMAe(ft 2)Qpo 产水流量监测值ECpo 产水电导率监测值(3) 膜性能的明显变化运行参数对膜的性能有影响。 这些影响可能会导致产水量和质 量下降。本节内容将列举正常的影响。低产水量

25、： 下列运行参数的变化将降低系统中膜的实际产水量： 进水泵压力不变时进水温度下降； 用节流阀降低 RO 进水压力； 进水泵压力不变时增加产水背压； 进水 TDS （或电导率）增加，这会增加产水通过膜时所必 须克服的渗透压； 系统回收率增加，这会增加系统的平均进水 /浓水的 TDS ， 从而增加渗透压； 膜表面发生污染； 进水流道网格的污染导致进水浓水压力降（ P）增加， 从而降低了元件末端的 NDP（净驱动压力）。产水品质下降： 下列运行参数变化会导致实际产水水质劣化，即产水的 TDS 和电导率增加： 进水温度上升时通过调节运行参数保持系统产水量不变； 系统产水量下降，这会降低膜通量，导致原来

26、稀释透过膜 的盐分所需的纯水量减少； 进水 TDS （或电导率）增加，脱盐率不变，但产水盐度随 之增加； 系统回收率增加，这会增加系统的进水 / 浓水 TDS 浓度； 膜面污染； O 型圈密封损坏； 膜面损坏（比如受到氯的影响）致使膜的透盐率增加。 使用标准化程序来排除进水的压力、温度和浓度的影响，会更 加清楚地分辨膜污染、膜降解和系统问题（比如 O 型圈损坏） 的存在。标准化数据图表不仅仅显示了在一定时间 RO 系统运 行条件，而且显示了运行的历史资料，这些图表是故障诊断的 主要工具。（4） 标准化数据曲线海德能的 （ROdata.xls） 标准化程序给出如下标准化数据图表： 标准化透盐率时

27、间曲线 这个曲线给出了系统从启动之日起的标准化透盐率与系统参 考数据的对比。标准化产水量时间曲线 该曲线给出了系统从启动之日起的标准化产水量与系统参考 数据的对比。盐迁移系数时间曲线盐迁移系数（ STC）曲线是膜技术爱好者所关心的。这个数的 重要性是代表了盐透过膜快慢的一个系数。系数的单位是米 / 秒。根据该系数我们可以对不同使用地点的膜进行对比，与具 体的运行参数无关。盐迁移系数受到进水离子组成的影响，比 如二价离子增加时，盐迁移系数会较低。水迁移系数时间曲线水迁移系数（ WTC ）也是膜技术爱好者所关心的。该系数的 主要性在于表达了水通过膜的快慢，单位为米 /秒 kPa。根据该系数我们可以对不同使用地点的膜进行对比， 与具体的运行 参数无关。 标准化 P时间曲线 该曲线跟踪了从系统启动开始进水浓水压力降的变化情况。 P 值反应了由于进水和浓水流量变化所造成的压力降变化。3 膜元件保存(1) 适用范围 本文介绍的方法适用于以下情况： 适用于 ESPA、ESNA 、CPA 、SWC 、 LFC 系列膜元件； 安装在压力容器中的反渗透膜元件的短期保存； 安装在压力容