(完整版)超滤芯、反渗透培训

1、一、基本知识一、基本知识v一、膜法分离过程分类一、膜法分离过程分类 v 膜法液体分离技术一般可分为四类：微滤微滤(MF)、超滤超滤(UF)、纳滤纳滤(NF)和反渗透反渗透(RO)，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。v1)微滤微滤能截留0.11微米微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物有机物和溶解性固体溶解性固体(无机盐无机盐)等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体体的透过，微滤膜两侧的运行压差(有效推动力)一般为0.7bar。v2)超滤超滤能截留0.0020.1微米微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体小分子物质和溶解性固体(

2、无机盐无机盐)等通过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物大分子有机物，超滤膜两侧的运行压差一般为17bar。v3)反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过。v反渗透复合膜脱盐率一般大于98。v它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，v在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和废水排放量。v反渗透膜两侧的运行压差当进水为苦咸水时一般大于5bar，当进水为海水时，一般低于84bar。v4)纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因

3、能截留物质的大小约为1纳米纳米(0.001微米微米)而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间.v 纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，纳滤膜两侧运行压差一般为3.516bar。umA过过滤滤对对象象分子量分子量0.001100.011000.110001.01041010510010001061071002005,00020,000100,000500,000水水 中中 盐盐 份份金属离子金属离子蔗蔗 糖糖过滤过滤方法方法热热 源源病病 毒毒胶胶 体体 硅硅清清 蛋蛋 白白细细 菌菌碳碳 黑黑颜颜 料料 色色

4、 素素酵酵 母母面面 粉粉海海 滩滩 沙砾沙砾花花 粉粉反 渗 透纳 滤微 滤颗 粒 过 滤离 子 和 分 子微 米 10-3纳 米 富 里 酸腐 殖 酸似 隐 孢 菌 素 卵母细胞 细细菌菌 藻藻类类 非挥发有机物/色度/消毒副产物/致癌前躯物 粘粘土土淤淤泥泥胶 体 乳 化 油小假单胞菌 流 感 病 毒合成有机化合物合成有机化合物杀虫剂，表面活性剂挥发性有机物， 染料二垩英，生物耗氧量化学耗氧量离离子子硝酸根、硫酸根氰化物、硬度、砷磷酸根、重金属大肠杆菌 蛋 白 质 酶 制 品 氨 基 酸 小 红 细 胞 胶胶体体硅硅 10-210-11110102103大 分 子微 粒 病病毒毒 脊髓灰

5、质炎病毒 超 滤 生水箱生水箱给水泵盘式过滤器 超滤 清水箱 清水泵 保安过滤器淡水箱 反渗透 高压泵 二级除盐处理淡水泵 二、 预脱盐水处理工艺流程超滤学习超滤学习产品水进水浓水环氧树脂密封 中空丝 中心管环氧树脂密封 截留率截留率=0%水水盐盐可溶性固体可溶性固体截留率截留率=部分部分BODCOD小分子小分子原料液原料液渗透液渗透液非对称膜非对称膜悬浮固体悬浮固体胶体胶体大分子物质大分子物质截留率截留率=100%原料流量原料流量压力压力p单个超滤膜元件的过滤方式单个超滤膜元件的过滤方式反反洗水洗水反反洗排水洗排水反反洗水洗水原水原水透过透过水水浓缩水浓缩水透过水透过水中空中空丝丝膜膜过滤过

6、程过滤过程反反洗洗过程过程PfPfPbPbp超滤膜系统的运行方式v浓差极化浓差极化v 在系统运行时，由于膜表面的浓缩水和给水之间往在系统运行时，由于膜表面的浓缩水和给水之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度，这往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度，这种现象叫浓差极化。种现象叫浓差极化。v 浓差极化将引起出口水质变差，加大膜表面难溶浓差极化将引起出口水质变差，加大膜表面难溶盐的沉积。损害膜的致密层。盐的沉积。损害膜的致密层。v 防止方法：加强运行间的冲洗；提高系统的流速；防止方法：加强运行间的冲洗；提高系统的流速；降低压力；使水流保持紊流状态。降低压力；使水流保持紊流状态。v 层

7、流层流：流体各层，各质点的流动方向，速度相等。：流体各层，各质点的流动方向，速度相等。 紊流紊流：流体的各个质点在流动过程中方向，速度不：流体的各个质点在流动过程中方向，速度不断变化，各不相同。断变化，各不相同。HYDRAcap 超滤膜的基本参数 毛细管内壁为分离层毛细管内壁为分离层 膜材质：膜材质：亲水性聚醚砜亲水性聚醚砜 截留分子量截留分子量: 150,000 道尔顿道尔顿(Daltons) 孔径孔径: 0.02 - 0.025 m 耐自由氯强度耐自由氯强度: 5 ppm (连续运行连续运行) 100 ppm (瞬时运行瞬时运行) 200 ppm (化学清洗化学清洗) pH 范围范围: 2

8、.0 13.0 最大给水压力最大给水压力: 5 bar 最大跨膜压差最大跨膜压差: 2.1 bar 最大进水温度最大进水温度: 40Cv预过滤要求预过滤要求v 超滤膜组件之前需安装超滤膜组件之前需安装150m或更细的预或更细的预过滤，以防止中空丝堵塞。过滤，以防止中空丝堵塞。v当给水浊度可能当给水浊度可能15NTU 或总悬浮物或总悬浮物10ppm时，应该以错流方时，应该以错流方式过滤。式过滤。 胶体胶体 悬浮物颗粒悬浮物颗粒 硅胶硅胶 有机微生物有机微生物 细菌细菌 贾底鞭毛虫，隐孢子虫贾底鞭毛虫，隐孢子虫 病毒病毒 氧化沉淀物氧化沉淀物 铁铁 镁镁 铝铝超滤膜组件超滤膜组件可有效去除下列物质

9、可有效去除下列物质地表水及污染的地下水处理地表水及污染的地下水处理地表水处理要求地表水处理要求 细菌的去除率为细菌的去除率为4 Log 病毒的去除率为病毒的去除率为4 Log可作为可作为RO过程的前级预处理过程的前级预处理 主要去除浊度和降低主要去除浊度和降低SDI 废水处理废水处理 海水淡化海水淡化循环水的处理循环水的处理超滤膜组件超滤膜组件的应用领域的应用领域 HYDRAcap组件性能参数组件性能参数 标准型组件标准型组件标准型组件标准型组件标准型组件标准型组件 内径内径0.8 mm ，外径外径 1.3 mm 每个组件包含每个组件包含13,200 根中空纤维根中空纤维 60” 组件的膜面积

10、为组件的膜面积为 500 ft2 (46.5 m2) 最大进水浊度最大进水浊度: 100 NTU 最大进水压力最大进水压力: 73 psig(5bar) 1MPa=145PSI(PSI=磅磅/平方英寸平方英寸) 1PSI =6.8945kPa 最大透膜压力最大透膜压力: 30 psig(2bar) 净重：净重： 60”: 64 lb (29 kg) 湿重：湿重： 60”: 97 lb (44 kg) 容积：容积： 60”: 9.8 gal (37 L) 进出管接头：进出管接头： 2” Victaulic couplings(卡箍式接头）卡箍式接头）超滤的操作过程超滤的操作过程运行模式运行模式化

11、学清洗加药反洗 (CEB)水反洗正常运行由四种操作过程构成由四种操作过程构成 v 在运行中，固体颗粒物在膜表面积累。因此，需要过滤后的水对膜进行短时间的反洗或清洗，以恢复膜的性能。通常系统自动控制程序被设置成每隔1560分钟便对超滤膜进行约60秒钟的反洗，有时加入次氯酸钠 (1050ppm)进行反洗以对膜进行灭菌消毒。为了达到清洁膜表面的最佳效果，超滤膜的冲洗过程有几个步骤： 水反洗 ：上反洗 下反洗 加药反洗： 两端反洗 浸泡 两端反排 正向冲洗 排浓正常工作模式正常工作模式透过水透过水透过水透过水进水进水全量过滤交错流交错流(出水出水)错流过滤Backwash Bottom Effluen

12、t反冲洗水自底端排除透过水透过水透过水透过水反冲洗模式反冲洗模式反冲洗水顶端排出反冲洗水顶端排出反冲洗水自顶端排除反冲洗水自两端排除反冲洗水底端排出反冲洗水底端排出加化学药剂反冲洗加化学药剂反冲洗配方配方1在反冲洗溶液中加入氧化剂典型溶液:自由氯浓度 10-15 ppm.排放液中自由氯浓度维持 5 ppm.可以在每次反冲洗时采用, 具体情况取决于原水水质.配方配方2在反冲洗溶液中加酸或碱. 浓度为 pH 2 或 pH 12.进水中加入了混凝剂时 (如: 三氯化铁或聚合铝)采用该配方反冲洗.常用化学药品： 柠檬酸/盐酸 或 氢氧化钠.反冲洗频率: 每天1-2 次.化学清洗模式化学清洗模式清洗溶液

13、清洗溶液(排出排出)清洗溶液清洗溶液(排出排出)清洗溶液清洗溶液(进进)清洗溶液清洗溶液(排出排出)每支组件内流量: 15 gpm (3.4 m3/hr)进口压力: 20 psi (1.4 bar) 当透膜压力（当透膜压力（TMP）达到一个设定的最高值时达到一个设定的最高值时,需要对系统进行化学需要对系统进行化学 清洗。典型的最高清洗。典型的最高TMP为为15-25 psi。 0.1% 的氢氧化钠（NaOH)+ 100 ppm 次氯酸钠(NaClO3) 。pH: 12.0。0.1% 盐酸（pH: 2.0）。 清洗温度: 30C 每支组件进水量: 15 gpm (3.4 m3/hr). 关闭透水

14、阀门，循环清洗45分钟. 打开透水阀门，循环清洗45分钟. 清洗周期: 每隔30-90天清洗一次.透膜压差是衡量超滤膜性能的一个重要指标，即TMP， 它是指中空丝内平均给水压力与渗透液压力之间的差值，它能够反映膜表面的污染程度。TMP（给水压力浓水压力）/2产水压力TCTMPTMP * * e e 0.0190.019* *(T-20) (T-20) e2.71828一个新组件在20时开始运行时，其TCTMP(温度修正透膜压差)为36psi，但是当系统经过初期调试后，TCTMP反而可降至13psi，这样的现象是正常的，与组件的完整性无关。随着固体物在膜表面的积累，TCTMP随之增大。反洗能够使

15、透膜压差降低，但是反洗并不能达到100%的恢复效果。当温度修正透膜压差达到20psi时，便需要对膜进行化学清洗。 1PSI =6.8945kPa有有36支组件的超滤模块支组件的超滤模块13 2”(4010mm)6 2”(1880mm)9 2”(2795mm)进水空气清洗液过滤水清洗液出反洗出水排水口 反洗进水加氯超滤系统的过滤过程超滤系统的过滤过程正常过滤模式正常过滤模式 全量过滤: “底部”进水进水空气清洗进水过滤水清洗出水反洗出水排水反洗进水加氯超滤系统超滤系统的反洗流程的反洗流程反冲洗模式反冲洗模式“底部底部”反冲洗反冲洗 加入的药品为次氯酸钠。加药强化反冲洗加药强化反冲洗 在最后的反冲

16、洗过程中停止加药，冲洗干净。 加药点. 反冲洗水泵入水端. 要确保化学物质不要流入清水箱内. 反冲洗水泵的材质能够耐受化学物质的侵蚀. 反冲洗水泵出水端. 加药泵的出口压力要超过反洗泵的出水压力.进水空气清洗进水过滤水清洗出水反洗出水排水反洗进水加氯超滤系统超滤系统的化学清洗流程的化学清洗流程化学清洗模式化学清洗模式 化学清洗 (清洗液自进水侧,关闭透水侧阀门,主要清洗内壁).进水空气清洗进水清洗出水清洗出水反洗出水排水反洗进水加氯超滤系统超滤系统的化学清洗流程的化学清洗流程化学清洗模式化学清洗模式 清洗内壁与透水侧清洗内壁与透水侧(打开透水侧阀门打开透水侧阀门)v超滤清洗注意事项超滤清洗注意

17、事项： 1、清洗要先酸洗、后碱洗。否则达不到理想的清洗效果，需重新清洗。 2、清洗时，清洗液的温度控制很重要。海德能超滤膜件要求在35C左右。合适的温度是良好清洗的基础。 3、碱洗同次氯酸钠清洗同时进行。 4、酸洗和碱洗时要严格监视循环液的pH，变化时，及时配药。 5、清洗用水要求采用反渗透产水，避免二次污染。 6、碱洗前，要对系统彻底冲洗，避免产生酸碱反应。HYDRAcap设计软件设计软件HYDRAcap 模拟设计软件模拟设计软件(Simulator) 版本: Version 4.501 英制 公制(SI)可计算出以下结果可计算出以下结果 系统规模 膜组件(HYDRAcaps) / 模块(H

18、YDRABLOCs) 的数量 回收率 化学清洗液箱及清洗泵 反冲洗水箱及反冲洗泵 循环泵 能量需求 化学药品用量 管径及对应的流速反渗透设计软件反渗透设计软件(IMSDesign) 版本:Version 8.0UF+RO 工艺流程图 系统负荷率 = 88.3%日期：系统水回收率 = 91.1%Version 5.1 项目名称： dl2 HYDRAcap膜块膜块 8 膜组件膜组件/膜块膜块 10 ppm TSS 0 ppm TSS285 gpm467285 gpm467280gpm2941554 m3/day25451554 m3/day25451525 m3/day1603原水原水供水泵供水泵

19、混合混合UF 产品水产品水 0 gpm0 0 m3/day0循环泵循环泵错流错流112.4 反洗排水 TSS (mg/L)25 gpm480至排水沟139 m3/day2616 排放水及反洗水排放排放水及反洗水排放0 gpm020 gpm0 m3/day0109.26 m3/dayRO 产品水反冲洗产品水反冲洗UF 反冲洗反冲洗反洗泵反洗泵194.87 gpm195 gpm260 gpm1062 m3/day1062 m3/day1416 m3/day至用水点至用水点RO 产品水产品水RO 进水进水 65 gpm高压泵高压泵 354.017 m3/day RO 浓水排放浓水排放UF设备参数2

20、Hydrablocks8 组件组件/Block1 个化学清洗循环包括以下设备：个化学清洗循环包括以下设备：480 gpm109 m3/h2 带有加热器的药液槽600 gal2.27 m3467.0588 供水泵推荐流量供水泵推荐流量,gpm35.0 psi2.4 bar2台化学加药泵（一酸一碱）单支膜持液量284升/支32.9 供水泵推荐压力，供水泵推荐压力，psi1 个化学加药泵120 gpm27.2562 m3/h15 ppm NaOCl20 psi1.4 bar0 循环泵推荐流量循环泵推荐流量,gpm1 HYDRAcap膜块膜块 同时清洗同时清洗0.0 循环泵推荐压力循环泵推荐压力,ps

21、i1台 无油空气压缩机8-12-032台水泵（一用一备）台水泵（一用一备）1个反洗过程需要以下设备：个反洗过程需要以下设备：原 水 箱150um粗滤器 Hydracap UF 系统系统UF 产品水水箱 RO 系统系统RO 产品水水箱贾世荣Version 5.1dl日期：日期：4-4-10seawaterRO预处理5 NTU20 C10 mg/L25 CHYDRAcap6082161416 m3/day88.3%90 LMH91.1%46.5 m20.8 mm0 m3/hr/module0 分钟分钟0 m3/hr/module0 分钟分钟30 分钟分钟(每支组件流量每支组件流量9m3/hr)正冲

22、洗流量：正冲洗流量：72.68 m3/hr15 秒秒bar15 秒秒294 LMH15 秒秒109.02 m3/hr10 秒秒2.41 bar1.5 m3反洗循环次数：反洗循环次数：1正冲洗是否使用超滤产品水？正冲洗是否使用超滤产品水？否240 分钟分钟3 天天2 分钟分钟5 分钟分钟15 秒秒15 秒秒30 天天27.3 m3/hr12.3 m316 小时小时30 天天1.0 bar630 分钟分钟清洗装置数量清洗装置数量:清洗持续时间：清洗持续时间：离线化学清洗离线化学清洗频率：频率：清洗液流量：清洗液流量：清洗液重复使用次数清洗液重复使用次数:清洗液量：清洗液量：浸泡时间：浸泡时间：浸泡

23、时间：浸泡时间：漂洗时间：漂洗时间：漂洗时间：漂洗时间：每次反洗用水量：每次反洗用水量：CEB1 (次氯酸钠次氯酸钠)CEB2 (酸酸/碱碱)频率：频率：频率：频率：反冲洗（顶部排）反冲洗（顶部排）反冲洗流量：反冲洗流量：阀门动作时间：阀门动作时间：反冲洗压力：反冲洗压力：正冲洗：正冲洗：正冲洗压力：正冲洗压力：反冲洗（底部排）反冲洗（底部排）反冲洗水通量：反冲洗水通量：错流流量：错流流量：错流持续时间：错流持续时间：反冲洗参数反冲洗参数频率：频率：单支膜组件面积：单支膜组件面积：中空丝内径：中空丝内径：浓水排放流量：浓水排放流量：错流频率：错流频率：UF产品水流量：产品水流量：系统负荷率：系

24、统负荷率：表观产水通量：表观产水通量：超滤系统水回收率：超滤系统水回收率：系统参数系统参数组件型号：组件型号：组件数组件数/模块：模块：模块数量：模块数量：膜组件总数：膜组件总数：浊度：浊度：最低水温：最低水温：总悬浮物总悬浮物TSS:平均水温：平均水温：HYDRAcap 超滤系统设计信息超滤系统设计信息进水信息进水信息水源：水源：用途：用途：设计者：设计者：版本：版本：项目：项目：一 反渗透基础知识反渗透基础知识1、反渗透、反渗透的定义的定义我们首先介绍以下渗透过程 压力浓溶液稀溶液浓溶液稀溶液渗透反渗透 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反渗透过程是利用外来压力将水分子从

25、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A 反渗透膜：允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种功能性的半透膜称为反渗透膜。进水浓水产水高压泵水半透膜水浓水阀 渗透液流量回收率 进水流量 渗透液浓度脱盐率()（1 ） 进水浓度X100X100 B 膜元件：将反渗透或纳滤膜膜片与进水流道网格、产水流道材料、产水中心管和抗应力器等用胶粘剂等组装在一起，能实现进水与产水分开的反渗透或纳滤过程的最小单元称为膜元件； vC 膜组件：膜元件安装在受压力的压力容器外壳内构成膜组件；vD 膜装置 由膜组件、仪表、管道、阀门、高压泵、保安

26、滤器、就地控制盘柜和机架组成的 可独立运行的成套单元膜设备称为膜装置，反渗透过程通过该膜装置来实现；v E 膜系统 针对特定水源条件和产水要求设计的，由预处理、加药装置、增压泵、水箱、膜 装置和电气仪表连锁控制的完整膜法水处理工艺过程称为系统。v2 膜的透过机理膜的透过机理v 陶氏卷式复合膜片（陶氏卷式复合膜片（BW30- FR 400）结构结构v陶氏膜片为复合结构，它由三层组成(参见右图)v聚酯材料增强无纺布，(支撑层)约120m厚；v聚砜材料多孔中间支撑层，约40m厚；v聚酰胺材料超薄分离层，约0.2m厚。v复合膜的主要结构强度是由无纺布(支撑 层)提供的，它具有坚硬、无松散纤维的光滑表面

27、。v超薄分离层是反渗透过程中真正具有分离作用的 功能层。也叫致密层致密层。BW30玻璃钢缠绕标准低压苦咸水反渗透膜元件，主要用于多支串联高脱盐率反渗透系统。v溶解性固体含量1500mg/L时,称为苦咸水苦咸水，苦咸水主要是口感苦涩，很难直接饮用。 无纺布 聚砜支撑层 超薄分离层 进水流道浓水产水ATD进水进水流道膜片膜片膜外壳纯水收集流道卷式反渗透卷式反渗透膜元件膜元件中心管v 膜的透过机理膜的透过机理v反渗透膜不存在物理意义上的孔，即使利用高倍显微镜也找不到。v膜去除有机物是建立在筛网机理上的，因而有机物分子的大小与形状是确定其能否通过膜的重要因素。v由于水分子和一般离子的大小的区别不是很大

28、。水中离子颗粒大小小于1nm，水分子的有效直径为0.5 nm。v反渗透有很高的脱盐率是由于半透膜对离子有排斥作用，而膜元件为亲水性，膜表面对水分子有选择吸附作用。当有压力的给水通过反渗透膜元件（组件）时，水通过膜，而离子被截留在溶液中。 v3 影响反渗透性能的因素影响反渗透性能的因素v 产水通量和脱除率是反渗透过程中的关键参数，针对特定系统条件，水通量和脱除率是膜的本征特性，而膜系统的水通量和脱除率则主要受压力、温度、回收率、进水含盐量和pH值影响。v定义定义v回收率回收率 指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分率。v脱盐率脱盐率 通过反渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率。v透

29、盐率透盐率 脱盐率的相反值，它是进水中溶解性的杂质成份透过膜的百分率。v渗透液渗透液 经过膜系统产生的净化产水。v通量通量 单位膜面积上透过液的流率，通常以每小时每平方米升数(L/m2h)表示 v1)压力的影响v进水压力影响RO的产水通量和脱盐率，正如右图所示，透过膜的水通量增加与进水压力的增加存在直线关系，增加进水压力也增加了脱盐率，但是两者间的变化关系没有线性关系，而且达到一定程度后脱盐率将不再增加。脱 盐率产 水通量压 力图1 进水压力对通量和脱盐率的作用v由于RO膜对进水中的溶解性盐类不可能绝对完美地截留，总有一定量的透过量。v随着压力的增加，因为膜透过水的速率比传递盐分的速率快，这种

30、透盐率的增加得到迅速地克服。v但是，通过增加进水压力提高盐分的排除率有上限限制，正如图1脱盐率曲线的平坦部分所示那样，超过一定的压力值，脱盐率不再增加，某些盐分还会与水分子耦合一同透过膜。v2)温度的影响v膜系统产水电导对进水温度的变化非常敏感，随着水温的增加，水通量几乎线性地增大，这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散能力增加。v增加水温会导致脱盐率降低或透盐率增加，这主要是因为盐分透过膜的扩散速率会因温度的提高而加快所致。v膜元件能够承受高温的能力增加了其操作范围，这对清洗操作也很重要产水通量(恒定压力)脱盐率(恒定通量)温 度图2 进水温度对通量和脱盐率的作用v3)回收率的影响v通过

31、对进水施加压力当浓溶液和稀溶液间的自然渗透流动方向被逆转时，实现反渗透过程。如果回收率增加(进水压力恒定)，残留在原水中的含盐量更高，自然渗透压将不断增加直至与施加的压力相同，这将抵销进水压力的推动作用，减慢或停止反渗透过程，使渗透通量降低或甚至停止(参见图3)。vRO系统最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制，往往取决于原水中的含盐量和它们在膜面上要发生沉淀的倾向，最常见的微溶盐类是碳酸钙、硫酸钙和硅，应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢。脱盐率水通量回收率图3 增加回收率对通量和脱盐率的作用v4)pH值的影响v膜脱盐率特性取决于pH值，水通量也会受到影响，图4表明膜在

32、宽广的pH范围内水通量和脱盐率 相当稳定。水通量脱盐率pH 值图4进水pH对通量和脱盐率的作用增加产水量透盐率有效压力温度回收率进水含盐量v反渗透系统水源水质与出水水质反渗透系统水源水质与出水水质关系关系v1、污染指数污染指数( (SDI)SDI)：污染指数(SDI)常选做测量RO进料水胶体污染隐患的一种方法。其计算公式为v SDI=（1-T0/ T15）/15*100v 其中 T0开始收集500毫升水所需时间v T1515分钟以后收集500毫升水所需时间v2、钙钙： 钙总是以二价离子存在于水中，它与常见的阴离子，如碳酸根和硫酸根，生成不溶或微溶盐类。通过结晶生长抑制剂（即阻垢剂）能有效地控制

33、这些盐晶体的生长。若已经生成沉淀，则能容易地从RO膜上将其洗掉。RO系统回收率的上限即由钙的浓度决定。v3、钠钠： 由于钠是一价离子， 它与大多数阴离子，如碳酸氢根、硫酸根以及氯离子等，生成较易溶解的盐类，因此很少出现污染问题。然而，钠是一种很容易透过ROv4、铝铝：含铝化合物，如硫酸铝，铝酸钠等，都是处理饮用水的常用凝聚剂。在一般情况下，在水处理设备中形成的铝沉淀完全可以过滤除去，因此，它不会出现在产品水中。但是在水处理设备中，PH的波动将会使过量的铝（通常呈溶于水的形态）流入分配系统，一般铝是以氢氧化物的形式存在，它的微粒将造成RO膜面的污染。 v5、铁铁：铁一般以溶解的二价铁形式存在，但

34、能氧化成三价铁，以氢氧化铁而沉淀。城市饮用水一般含有小于每升3毫克的铁，但地下水含铁量可以超过每升1020毫克。在用于RO系统之前，含铁的原水应进行预处理去除铁。v 6、碳酸氢根碳酸氢根 ： 碳酸氢根是二氧化碳的离子形式，由溶解的二氧化碳与水中的氢氧根离子结合而成。由于膜浓缩侧盐的浓缩而造成的PH变化，使得进料水中的部分碳酸氢根能转变为碳酸根。这种情况就要求添加酸或结晶生长抑制剂（即阻垢剂），以避免碳酸钙的污染。v7、碳酸根碳酸根：如上所述，碳酸根与钙生成容易污染RO膜的微溶盐。当PH降至5以下时，碳酸钙可以很容易的从膜上去除。但在RO单元中应有避免这些物质污染的条件。 v8、氯离子氯离子：氯

35、离子是比较安全的，对膜寿命没有负面作用，也不产生不溶性盐类。由于氯离子比大多数阴离子容易透过RO膜，故它是主要的透过离子之一。9、游离氯游离氯：具有氧化性能的游离氯能氧化水中的各种物质，并且能腐蚀RO膜。由聚酰胺造成的复合膜对氯敏感，它会引发氧化反应，导致聚合物分解。因此，聚酰胺RO系统不允许氯存在。 v10、二氧化碳二氧化碳：在RO的污染中，二氧化碳不起主要作用。但是它能容易通过任何RO膜，在膜两侧达到平衡。在某些情况下，它是透过液中的主要溶解成分。v11、pH：pH或水中氢离子浓度的量度反映了以二氧化碳、碳酸氢盐或碳酸盐的形式存在的无机碳的百分含量。pH决定了透过液中二氧化碳的含量或碳酸钙

36、是否可能沉淀。v12、温度温度：在指定流速下，温度是决定液体通过膜的压力降的重要因素。它也是确定盐在膜上沉淀的速率的重要因素，产生此沉淀的这些盐可能成为一个主要的污染问题。v13、浊度浊度： 浊度是光被水中颗粒散射程度的一种量度。中水的浊度一般较大，在20NTU左右，控制其大小具有现实意义。应采取合适的预处理以避免过量杂质的污染。SDI15的测定方法基本原理是测量在30psi 给水压力下，用0.45m滤膜过滤一定量的水所需要的时间。测定方法如下：1 把测试仪器组装好。2 测试水压应在2.1kg/cm2(30PSI)。3 拧松微孔滤膜器的3个紧固螺丝，取出滤膜器下半部的O型圈。4 把滤膜水平放置

37、在下半部滤膜器上，再把其安装在滤膜器上半部下面(注意：不要把紧固螺丝拧紧)，使其上下半部之间有一小空隙。5 微微开启进口阀、减压阀，使水样由上下半部的间隙中流出，赶走其间空气。6 空气排尽后拧紧紧固螺丝。7 把滤膜器出口接至500ml量筒，开足进口阀，如压力指示不在30PSI则应迅速调节。8 记录装满500ml水样的时间t0(秒)。9 继续放水15min后，再装满500ml水样，记录时间t15(秒)。10 关闭进口阀，取出已用过的滤膜并保存备查。11 计算：SDI15值按下式计算：SDI15=100(1t0/ t15)/15图1. 淤积指数测量仪2.1bar15分钟后测量膜直径47mm孔径0.

38、45m预处理产水开始500毫升所需时间t0最后500毫升所需时间t15稳压阀正离子脱盐率%SODIUM钠Na+95 - 97CALCIUM钙Ca+296 - 97MAGNESIUM镁Mg+296 - 97POTASSIUM钾K+95 - 97IRON铁Fe+298 - 97MANGANESE锰Mn+298 - 97ALUMINUM铝Al+399+AMMONIUM氨NH4+88 - 97COPPER铜Cu+298 - 97NICKEL镍Ni+298 - 97ZINC锌Zn+298 - 97STRONTIUM锶Sr+296 - 97HARDNESS硬度Ca+2 & Mg+296 - 97C

39、ADMIUM镉Cd+296 - 97SILVER银Ag+94 - 97MERCURY汞Mg+296 - 97反渗透膜对正离子的脱盐率反渗透膜对正离子的脱盐率负离子脱盐率%CHLORIDE氯化物Cl-95 - 97BICARBONATE碳酸氢盐HCO3-95 - 96SULPHATE硫酸盐SO4-2 99+NITRATE硝酸盐NO3-93 - 96FLUORIDE氟化物F-94 - 96SILICATE硅酸盐SiO2-295 - 97PHOSPHATE磷酸盐PO4-399+BROMIDE溴化物Br-94 - 96BORATE *硼酸盐B4O7-235 - 70CHROMATE铬酸盐CrO4-29

40、0 - 98CYANIDE *氰化物CN-90 - 95SULFITE亚硫酸盐SO3-298 - 99THIOSULFATE硫代硫酸盐S2O3-299+FERROCYANIDE亚铁氰化物Fe(CN)6-399+* 受酸碱度影响反渗透膜对负离子的脱盐率反渗透膜对负离子的脱盐率其他物质脱除率%SUCROSE SUGAR蔗糖342100LACTROSE SUGAR乳糖360100PROTEIN蛋白质10000 UP100GLUCOSE葡萄糖19899.9PHENOL苯酚94* -ACETIC ACID醋酸60* -FORMALDEHYDE甲醛30*DYES染料400 TO 900100BOD生物需氧

41、量BOD90 - 99COD化学需氧量COD80 - 95UREA尿素6040 - 60BACTERIA & VIRUS细菌及病毒50,000-500,000100PYROGEN热原体1000-5000100GASES气体CARBON DIOXIDE二氧化碳CO230 - 50OXYGEN氧气O2*CHLORINE氯气Cl230 - 70反渗透膜对其他物质的脱除率反渗透膜对其他物质的脱除率v膜组件的排列组合膜组件的排列组合v苦咸水元件的最大回收率为75%，按陶氏公司的设计，若选择一级两段式，每段回收率取50%，一般为8：4排列。而我厂反渗透的回收率设计为60%，为9：4排列。二段的回收

42、率不到30%。降低了设备的难溶盐结垢的可能。v级段的区分：级看产水，段看浓水。 膜组件的产水再经过膜件处理，流经几组即为几级。 膜组件的浓水再经过膜件处理，流经几组即为几段。 v二二 反渗透系统的运行与维护反渗透系统的运行与维护 反渗透膜件的水质要求反渗透膜件的水质要求： SDI5（经常性的要求系统不大于3）v游离氯（mg/L）0.1（经常性的维持在0.01左右）v水温45度（经常性的维持在25度左右）v水压（MPa）4.1 （经常性的维持在1.0-1.6左右）vpH值在2-11（经常性的维持在7左右）v日常启动v膜系统一旦开始投运，理论上讲应以稳定的操作条件连续地操作下去，而事实上，必须经常

43、性的启动和停止膜系统的运行，v每一次的启动和停止，都牵涉到系统压力与流量的突变，对膜元件产生机械应力。v因此，应尽量减少系统设备的启动和停止的次数，正常的启动、停止过程也应该越平稳越好，启动的方法原则上应与首次投运的步骤相同，关键在于进水流量和压力的上升要缓慢，尤其是海水淡化系统。v（一）系统的运行（一）系统的运行v1，启动系统前和系统停运后，要首先用冲洗泵对系统进行冲洗。v由于系统的启动程序存在缺陷,系统程序设计投运步序第一步为开机排浓，系统设计为仅开排浓门，而正排门处于关闭状态。但是，在系统投运初期，产品水是不合格的，需要排掉，否则容易造成淡水箱污染。v 2，加强对系统运行常数（运行压力，

44、浓、产水流量，运行时间）的调整，防止系统回收率超过设计值60%。v3，加强对运行参数和实验数据的记录，主要包括：各药箱液位、系统入口pH值、余氯、温度、电导率、SDI,各段每组膜件的出水电导率、出水电导率等。v4，防止系统产生背压。确保系统产水出口手动门常开。v 背压要求：静态（高压泵停运时）系统背压不得大于0.03Mpa。 v系统性能标准化v膜系统的表观性能受进水组成、进水压力、温度和回收率的影响，v 例如：温度每下降4oC，产水量就会降低约10%，但属于正常现象。v为了区分这类正常现象与系统性能真正的变化，应对所实测的产水流量和脱盐率参数进行标准化，就是指在考虑了操作参数的影响后，系统的真

45、实性能与系统基准性能的比较，基准性能可能为该系统的设计性能或最初测量性能。v当以设计(或保证)的系统性能作为基准进行标准化时，对于验证该水处理系统是否已经达到预期(或保证)的性能很有帮助。v当以系统最初测量性能作为基准进行标准化时，对于显示任何性能随时间的变化很有帮助。我们极力推荐这一做法，因为每日记录系统标准化后的数据，就可早期发现潜在的问题(如结垢或污堵)，还可提供更早更有效的纠正措施。vFTNORM为陶氏化学FilmTec公司膜系统运行参数的标准化和直观图示的计算机标准化软件，可进行标准化的参数包括标准化产水流量、透盐量及压降，该软件程序可以从陶氏化学液体分离部网站上下载，也可以与陶氏当

46、地代表处联络。该标准化计算软件需使用微软公司的EXCEL软件。 v（二）加药系统的调整（二）加药系统的调整v1 阻垢剂（美国清力生产的阻垢剂（美国清力生产的PTP0100）v阻垢剂的阻垢原理阻垢剂的阻垢原理v 难溶盐的析出结垢并非瞬间完成而需要一个过程，v一般需要经过 v 从离子到分子的结合过程、v 从分子到晶体粒子的结合过程v 和从许多晶体微粒到垢层的发展过程。v 阻垢剂与分散剂具有离子螯合、晶格歪曲与粒子分散三类作用。 v 阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢，通常有三类阻垢剂：六偏磷酸钠(SHMP)、有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐。 v 阻垢剂遇到阳离子聚电解质或多价阳离子时，可能

47、会发生沉淀反应，例如铝或铁，所产生的胶状反应物，非常难以从膜面上除去。对于阻垢剂的加入量，必须避免过量加入，因为过量的阻垢剂对膜而言也是污染物 。v反渗透阻垢剂投加量计算方法反渗透阻垢剂投加量计算方法v 阻垢剂添加量的计算一般由阻垢剂供应商通过软件计算所得。根据所计算的阻垢剂添加浓度、阻垢剂计量泵最大加药量、配药浓度，即可调整计量泵冲程与频率。v 我厂反渗透系统进水量为100t/h,加药浓度为3 5ppm，计量泵最大加药量3.8L/h，配药浓度为25%，计算方法如下：v计量泵加药量=冲程%频率%计量泵最大输出量 v计量泵加药量=系统进水量加药浓度配制浓度 =100T/H(35)ppm25% =

48、1.22.0L/H 1.2 2.0L/H=冲程%频率%计量泵最大输出量 =冲程%频率%3.8L/H 冲程%频率%=（32 53）%取值45%，有 冲程可以约设定为50% 频率可以设定为90%。注：上例中未考虑阻垢剂密度。注：上例中未考虑阻垢剂密度。v2 聚合硫酸铁（凝聚剂）聚合硫酸铁（凝聚剂）v 聚合硫酸铁加药量的计算方法同上。v 加药时，要注意避免过量，防止铁离子与水中氢氧根离子反应产生沉淀在膜上沉积。v3 盐酸盐酸v 作用：降低给水pH值，防止碳酸钙沉淀析出。其加酸量的大小取决于系统的饱和指数（即格利尔指数）LSI。 LSI=pH- pHs （碳酸钙饱和时的pH值）v 当LSI0时 结垢v

49、 LSI=0时 既不腐蚀也不结垢 v4杀菌剂（次氯酸钠）杀菌剂（次氯酸钠）v氯气、次氯酸钠作为杀菌剂，广泛应用于水中。先了解几个概念v残余氯残余氯 是指测量时，水中化合氯与游离氯的总和。v化合氯化合氯 指一种或多种氯胺化合物，它是由氯和存在于水中的胺的化合物反应而生成的v游离氯游离氯 指水溶性分子氯、次氯酸或次氯酸根或它们的混合物。v次氯酸钠作为杀菌剂，具有强氧化性。其在水中的反应式为vNaClO+H2OHClO+NaOHv在水中起杀菌作用的是HClO。ClO-的杀菌能力仅是它的2。在加药时，要防止加药过量，使膜系统脱氯困难。另外由于水塔采用杀菌处理，在水塔加药以后，若使用该水塔水，可暂且不加

50、药，避免发生氯冲击事件。 v5 还原剂（亚硫酸氢钠）还原剂（亚硫酸氢钠）v膜可以承受短期的游离氯(次氯酸)的接触，但是对它的抵抗能力是有限的；膜元件可以在出现短暂性接触自由氯的系统里仍有良好的运行性能表现，大约与1ppm自由氯接触2001000小时之后，会发生实质性的降解降解。v亚硫酸氢钠按以下反应脱除氯 NaHSO3+Cl2+H2ONaHSO4+2HCl 该反应在几秒钟内就可以发生，所以亚硫酸氢钠在保安过滤器以前加入到水中。为保证系统安全，一般要求按化学计量的两倍加入。1mg/L的Cl2要求1.465mg/L的NaHSO3。v鉴于我们以往的教训，需要做到以下几点v1、 尽量减少系统的停运次数

51、，保证系统的稳定运行，提高系统运行的可靠性。v2、 亚硫酸氢钠药液的失效周期为15天。失效后应及时更换。功能名称功能名称化学名称化学名称药 箱 内药 箱 内配比配比（ 质 量（ 质 量W%）建 议建 议投 加投 加浓度浓度（P P M）计量泵投计量泵投量量 / / 最 大最 大投量投量（L/H）药箱药箱容量容量（L）絮凝剂絮凝剂聚合硫酸铁聚合硫酸铁PACPAC1 15%5%101022/30.322/30.310001000助凝剂助凝剂聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺PAMPAM0.2%0.2%0.30.333/75.733/75.710001000酸剂酸剂盐酸盐酸HClHCl30%30%2.02.04.

52、4/9.54.4/9.5500500预处理杀菌剂预处理杀菌剂次氯酸钠次氯酸钠NaClONaClO10%10%2.02.04.4/7.64.4/7.610001000超滤反洗杀菌超滤反洗杀菌剂剂10%10%15.015.036.0/38.36.0/38.0 0还原剂还原剂亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠NaHSO320%20%2.02.04.0/9.54.0/9.5500500阻垢剂阻垢剂专用专用“PTP0100”PTP0100”25%25%5.05.02.0/3.82.0/3.8500500药剂投加清单药剂投加清单v（三）反渗透系统的维护（三）反渗透系统的维护v维护的相关工作主要有v * 运行数据的纪录、

53、保护与分析，v * 在线仪表与实验室监测仪器的校正和维护，v * 运行数据的标准化，是指把运行数据核算到标准状态下（25C时新膜运行30分钟或运行稳定后的起始状态或者膜元件的设计状态）的数值，此时所得系统压差、渗透水流量、系统脱盐率分别称为标准系统压差、标准渗透水流量、标准系统脱盐率。它们可以很好的反映装置的情况。可以用来评估：v 膜表面污染、结垢程度膜表面污染、结垢程度v 膜的压密程度膜的压密程度v 膜的完整性，如是否机械泄漏等膜的完整性，如是否机械泄漏等v 膜的降解程度膜的降解程度v * 有关设备与部件的维护，v * 反渗透装置的清洗。v在清洗时，pH11的碱清洗液会引起膜的“伸张”，渗透

54、水流量将大于原来渗透水流量，并有稍低的脱盐率。相反，在pH小于3的酸清洗液会引起膜的“压紧”，渗透水流量将低于原来渗透水流量，并有稍高的脱盐率。不过经过几天的运行，会恢复至正常值。v清洗系统一般需要有加热装置，配药箱设有搅拌机，系统采用正向清洗，否则宜损害膜。清洗时要求开产水回流门，防止系统产生背压。v故障处理v反渗透系统中最常见的故障 脱盐率和产水量的下降 膜元件进水流道的堵塞并伴随着组件压差的增加v如果脱盐率和产水量较平缓地下降，这就表明系统存在正常的污堵，它可以通过恰当和定期地清洗来处理。v而快速或突然的性能下降表明系统有缺陷或误操作，尽早采取相应的纠正措施十分必要。v正常地记录运行数据

55、并对系统性能进行标准化处理，对尽早发现潜在问题十分必要，它包括对所有的仪表进行正确的校正，没有准确的数据，等到出现问题可能就会太迟了。v全系统故障分析全系统故障分析v全系统故障分析由下述步骤组成：vv 整个系统调查vv 系统评估vv 膜元件评估vv 纠正措施v附 #2反渗透系统二段问题处理方案 v现象v#2反渗透系统在10月14日晚投运后，发现电导超标，系统脱盐率大幅下降。同时各段间压差也比以前增大。检测每组膜件，发现二段电导偏大，达1000us/cm。v分析v结合系统实际情况，由于系统处于刚保护完，一直未运行，因此不排除机械问题。但这次与#1反渗透系统的二段电导大有明显区别。v首先压差不同，#1反渗透系统压差无明显变化。v其次，#1反渗透系统运行时间较#2反渗透系统短，且从未清洗过。而其二段电导达到2000 us/cm以上，明显比#2反渗透系统大。v建议处理方案：建议处理方案： v第一步第一步 目目 测测v1、整个水处理系统的干净程度如何？v水箱和管道内壁的霉菌和微生物的滋生表明会有生物污堵故障，当系统停止运转时，空气会从渗漏点进入膜元件压力容器内，在系统下一次开机时，会产生膜元件的水力冲击。v2、打开压力容器的进水端板，第一支膜元件的端面上是否存在任何污染物？湿表面上的生物膜会