反渗透(卷式膜组件的结构图比较清清晰)课件

1、反渗透美国海德能公司北京代表处目录产品性能海德能公司膜产品介绍系统设计正确理解设计参数的含义系统运行正常运行时的维护操作系统故障故障的预防、判断与处理系统清洗污染物判断、确定清洗方法RO 膜分离机理 浓水给水H2OH2OH2OH2OMgClFe+HCO3CaSO4Na+ 膜压力H2OH2OH2OH2OH2OH2O 产水重要的膜性能参数1. 脱盐率2. 透盐率产水量特性水通量水产水量: 加仑/天 (GPD)特性水通量: GFD / PSI盐99 % 脱盐率1% 透盐率膜1500 mg/L15 mg/L卷式膜元件外观错流过滤与全量过滤对比图海德能公司分离膜产品系列13/ 37Low Pressur

2、e ROCPA2/CPA2-HR/CPA3Ultra Low Pressure RO ESPA1/ESPA2/ESPA3/ESPA4NF membrane-ESNAESNA1-LF/ESNA1-LF2Seawater ROSWC1/SWC3/SWCB/SWC4Low Fouling ROLFC1/LFC3/LFC2Highest Rejection ROCPA4Sanitaly ROSanRO/SanRO-HSDairy ROPretreatment UFHYDRAcap / RS50MBR-HYDRAsubSilicon Waste Re-use UF C4KFinal UF for UPW

3、K6R/K4RUF forPharmaceutical UPWC3RM/ST-V6UF for Food ProcessingC3R/C4R RO NF UFHYDRACoRe产品性能海德能RO与NF产品低压CPA2CPA3CPA3-LDCPA4超低压ESPA1ESPA2ESPA2+ESPA3ESPA4 ESPAB抗污染LFC1LFC2LFC1-365LFC3LFC3-LD海水淡化SWC3SWC3+SWC4SWC4+SWC5卫生型SanRO CPA3SanRO ESPS2SanRO LFC3SanRO CPA4纳滤ESNA1ESNA1-LF脱色纳滤HYDRACoRe-50热消毒SanRO-HS

4、SanRO-HS2膜型号膜面积(ft2)NaCl脱除率(%)产水量gpdCPA2-HR36599.7 平均99.6 最低10,000CPA3-LD40099.7 平均99.6 最低11,000CPA3 40099.7 平均99.6 最低11,000CPA440099.7 平均99.5 最低6,000CPA膜元件基本参数ESPA超低压大通量反渗透膜元件系列简介0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 特性水通量, gfd/psi 1E-06 1E-05 0.0001 0.001 盐份透过速率, cm/sec海德能公司的 RO/NF 膜性能图谱ESNA1ESP

5、A 1CPA3CPA4ESPA 3ESPA2SWC1&3LFC1ESPA 4CPA2LFC3ESPA2+SWC5SWC4ESPA反渗透膜产水量和最低脱盐率的关系800010000120001400016000单支膜产水量(gpd)脱盐率 (%)99.999.90.0测试溶液：1500 ppm NaCl ，操作压力：150 psi回收率：15%，水温：25 C膜元件规格： 8040ESPA2+ESPA2ESPA1ESPA4ESPA3ESPA 系列脱盐率与操作压力的关系075150225操作压力(psi)脱盐率 (%)ESPA4ESPA3ESPA1ESPA299.999.090.050.0测试溶液

6、：1500 ppm NaCl回收率： 15% 测试液温度：25 deg. C膜元件类型：8040ESPA2+ESPA系列超低压反渗透膜性能比较产水通量: 15gfd, 回收率: 15%, 水温: 25C, 单支8寸膜(IMSDesign8.5)膜元件500ppm给水压力(bar)产水含盐量(ppm)给水压力(bar)产水含盐量(ppm)给水压力(bar)产水含盐量(ppm)CPA38.12.29.08.711.438.4EAPA26.32.37.39.19.640.0ESPA2+5.82.86.710.79.047.1ESPA14.99.85.829.58.0112ESPA34.324.35.

7、172.97.3195ESPA44.07.74.529.96.71311500ppm4000ppmESPA系列反渗透膜特性水通量膜型号产水量(GPD)膜面积(ft2)测试压力(psi)特性水通量(gfd/psi)CAP3110004002250.12ESPA290004001500.15ESPA2+120004401500.17ESPA1120004001500.20ESPA3140004001500.23ESPA4120004001000.3ESPA系列超低压反渗透膜的一般适用范围膜元件型号特点及典型适用范围ESPA1标准的超低压反渗透膜,一般适用于给水含盐量小于3000ppm场合.ESPA

8、2高脱盐,可适用于较高给水含盐量或出水水质要求较高的场合。ESPA2+高脱盐、大面积、高产水通量。适用范围与ESPA2一致。ESPA3高产水通量、低脱盐，适合产水水质要求不高或给水含盐量低场合.ESPA4更高产水通量，特别适用与第二级反渗透应用。LFC系列低污染膜反渗透膜元件的表面状态及LFC膜抗污染机理支持层无纺层电负性基团 - COOH电中型基团 - NHCO -电正性基团 - NH2表面层 表面活性剂 (正离子性，两性，等等)加入电中性基团 - OH1. 膜表面层 不带电荷2. 增加了亲 水性传统反渗透膜元件LFC改进效果憎水基团吸附 表面活性剂 (电中性) 铁胶体等吸附膜型号膜面积(f

9、t2)NaCl脱除率(%)产水量gpdLFC3-36536599.7 平均99.5 最低9,500LFC1 40099.5 平均99.2 最低11,000LFC2 36595.0 平均11,000LFC3 40099.7 平均99.5 最低9,500LFC3-LD(31mil)40099.7 平均99.5 最低11,000LFC膜元件基本参数膜型号膜面积(ft2)NaCl脱除率(%)产水量gpdSWC3 37095.7 平均99.5 最低5,900SWC3+ 40099.8 平均99.7 最低7,000SWC437099.8 平均99.7 最低5,500SWC440099.8 平均99.7 最

10、低6,500SWC540099.8 平均99.7 最低9,000SWC膜元件基本参数RO膜的表面电荷与给水PHRO膜表面电荷(mV)正电荷PH20-20-40246810120LFC1和LFC3CPALFC2零电荷负电荷表面活性剂污染下的RO膜表现020406080100阳性阴性双性非离子性水通量保持率 %CPA2LFC2LFC1LFC3-LD 性能图进水: NaCl 1500 mg/l 压力: 1.55 MPa (225psi) 回收率: 15%9000950010000105001100011500HydranauticsDOWNaCl 脱除率透过水量99.999.099.599.7(%)

11、(gpd)LFC3-LDLFC1LFC3BW30-365-FRBW30-400-FR典型脱盐率对比项目LFC3-LDLFC1脱除率NaCl99.7 %99.5 %CaCl299.8 % 99.7 %MgSO499.9 %99.9 %NH4NO397.3 %95.9 %测试条件测试浓度1500 ppm测试压力225 psi (1.55 MPa)测试PH6.5 - 7.0测试回收率15 %测试温度25 压差对比0102030405020406080100120140160压差流量(L/min)(KPa)LFC3-LDLFC3LFC3-LD 重要特点特殊表面处理使膜表面的亲水性更佳宽给水隔网(31m

12、il)使抗污染性能更佳高脱盐率：99.7 % (1500 ppm NaCl)高产水通量：11000 GFD (1.55 MPa)系统设计设计导则设计导则错流过滤和回收率进水浓水产水进水浓水全量过滤错流过滤首先，切向流速能使原水中的污染物随浓水排出;其次，切向流速能产生紊流破坏膜表面的浓差极化层;因此，我们需要保证单只膜元件回收率不超过15%;浓水/产水的比例最小不低于5:1。切向流速浓差极化的危害首先，浓差极化会导致膜界面层的浓度上升，其渗透压也同时提高，从而使膜元件的运行压力上升。其次，浓差极化会使膜两侧的C增加，使产品水的盐透过量增加。再次，界面层的浓度增加，会使易结垢的物质增加沉沉淀的倾

13、向，最终导致膜的结垢性污染。最后，胶体物质的扩散速度较盐分小数百至数千倍，因此浓差极化能加剧膜元件的胶体污染，同时也是膜元件胶体污染的主要原因之一。流程长度与系统回收率第1只第2只第3只第X只进水=1产水=0.15浓水=0.85产水=0.850.15浓水=0.852浓水=0.853产水=0.8520.15进水=0.85X-1产水=0.85X-10.15浓水=0.85X进水浓水产水0.85X-10.85X0.85X-10.15流程长度与系统回收率对应表流程长度进水浓水产水回收率产水/总进水系统累计X=110.850.1515%15%X=20.850.7220.12812.8%27.8%X=30.

14、7220.6140.10810.8%38.6%X=40.6140.5220.0929.2%47.8%X=50.5220.4440.0787.8%55.6%X=60.4440.3770.0676.7%62.3%X=70.3770.320.0575.7%68.0%X=80.320.2720.0484.8%72.8%X=90.2720.2320.0414.1%76.9%X=100.2320.1970.0353.5%80.4%X=110.1970.1670.0303.0%83.4%X=120.1670.1420.0252.5%85.9%单只膜回收率15%，以上计算为允许的最大值，系统回收率还会受到其它

15、因素影响。系统回收率其它影响因素1米长单只膜元件的最大回收率不能超过18%，否则Beta系数大于1.2。最小浓水流量的限制，防止膜元件的快速污染。原水的含盐量及易结垢类离子的含量。是否添加阻垢分散类药剂。是否采用浓水回流来提高系统的回收率。串联膜124681218回收率18325058688090以上数据是在没有浓水回流的状态下最大值。浓水回流与回收率浓水回流提高了系统回收率；膜元件回收率仍然维持15%，符合设计要求；浓差极化得到了有效控制；冲洗流速得到保证；浓水浓缩倍数是(1-系统回收率)的倒数。进膜=1产水=0.15浓水=0.85回收率=15%提升系统回收率排放=0.15回流=0.70进泵

16、=1进水=0.3膜回收率=15%系统回收率=50%最大进水水流量与最小浓水流量原水类型SDI15最大进水流量(m3/h)最小浓水流量(m3/h)4040804040408040地下水23.617.00.72.7地表水43.617.00.72.7RO产水13.617.00.51.8表面海水43.617.00.72.7深井海水33.617.00.72.7三级废水43.617.00.72.7进水浓水产水进水浓水流量阻力流速浓差极化污染流量压力差与膜并、串联给水流量越大，膜元件的压力差越大，应采用并联方式；为了提高系统的水利用率，采用多级串联方式。单只8040膜元件4040膜元件给水流量进、浓水压力差

17、给水流量进、浓水压力差17m3/h0.7bar3.6m3/h0.7bar15m3/h0.6bar3.2m3/h0.6bar13m3/h0.5bar2.9m3/h0.5bar11m3/h0.4bar2.5m3/h0.4bar10m3/h0.3bar2.2m3/h0.3bar7m3/h0.2bar1.6m3/h0.2bar多段系统的优化设计给水含盐量(mg/L)系统位置累积产水含盐量系统位置膜给水 100 gpm产水 75 gpm, 63 mg/L浓水 25 gpm6000 mg/L1500 mg/L膜给水100 gpm产水 75 gpm浓水 25 gpm压力系统位置产水通量(gfd)系统位置净

18、驱 动 压 力采用CPA3的膜系统设计条件: (2:1)X6排列,进水含盐量3000ppm,回收率75% 产水量18m3/h, 平均产水通量15gfd压力(bar),水通量(gfd)沿水流方向的膜元件位置第一段第二段采用ESPA2的膜系统设计条件: (2:1)X6排列,进水含盐量3000ppm,回收率75% 产水量18m3/h, 平均产水通量15gfd压力(bar),水通量(gfd)沿水流方向的膜元件位置第一段第二段解决产水通量不平衡的常用方法产水背压: 在第一段产水管路上加装节流阀,减少第一段膜元件上的净驱动力,降低产水量二段增压: 在第二段进水管路上设置增压泵,提高第二段的进水压力,从而增

19、加第二段的产水通量RO系统前后两段采用不同类型的膜元件: 第一段采用特性水通量低的膜元件,第二段采用特性水通量高的膜元件 TWO STAGE SYSTEM, PERMEATE THROTTLING(1ST STAGE) . 1 2 3 4 5 6 7 Flow m3/hr 24.0 24.0 11.1 6.0 12.9 5.1 18.0 Pressure bar 0.0 17.2 15.4 13.5 4.0 0.0 0.0 一段产水背压第一段第二段一段产水管路阀门采用一段产水加背压改善RO系统水通量平衡(ESPA2膜系统,一段背压5.0bar)设计条件: (2:1)X6排列,进水含盐量3000

20、ppm,回收率75% 产水量18m3/h, 平均产水通量15gfd第一段第二段沿水流方向的膜元件位置压力(bar),水通量(gfd)第二段第一段 INTERSTAGE BOOSTER PUMP . 1 2 3 4 5 6 7 8 Flow m3/hr 24.0 24.0 11.1 11.1 6.0 12.9 5.1 18.0 Pressure bar 0.0 13.2 11.4 15.4 13.5 0.0 0.0 0.0 增压泵, 4 bar第二段加增压泵第一段第二段采用二段增压改善RO系统水通量平衡(ESPA2膜系统,二段增压4.0bar)设计条件: (2:1)X6排列,进水含盐量3000p

21、pm,回收率75% 产水量18m3/h, 平均产水通量15gfd第一段第二段沿水流方向的膜元件位置压力(bar),水通量(gfd) TWO STAGE SYSTEM . 1 2 3 4 5 6 7 Flow m3/hr 24.0 24.0 10.4 6.0 13.6 4.4 18.0 Pressure bar 0.0 16.4 14.6 12.8 0.0 0.0 0.0 CPA3ESPA2RO系统前后两段采用不同类型的膜元件第一段第二段RO前后两段采用不同类型的膜元件 改善RO系统水通量平衡(第一段CPA3,第二段ESPA2)设计条件: (2:1)X6排列,进水含盐量3000ppm,回收率75

22、% 产水量18m3/h, 平均产水通量15gfd第一段第二段沿水流方向的膜元件位置压力(bar),水通量(gfd)膜元件的流量平衡PCPA-1PCPA-2PESPA2-1PESPA4-1PESPA2-2PESPA4-2PCPA-1PCPA-2PESPA2-1PESPA2-2PESPA4-1PESPA4-214bar11bar9bar6bar6bar3bar系统流量平衡方法产水侧背压，增设淡水调节阀系统设计简单，调节方便系统进水压力增加，易引起误操作段间增压，增设段间增压泵系统进水压力最低，节能效果佳系统投资偏大在系统不同位置采用不同种类的膜元件系统设计最简单系统更换膜元件时应注意膜元件的型号与

23、排列碳酸盐平衡与产水电导率当PH值达到8.4-8.5之间时，水中的碳酸氢盐含量最大。HCO3-CO32-CO2PH对反渗透的影响PH8.4，加碱： CO2 + OH- = HCO3-PH8.4，加碱： HCO3- + OH- = H2O + CO32- PH8.4，加酸： CO32- + H+ = HCO3-PH8.4，加酸： HCO3- + H+ = H2O + CO2游离CO2气体分子可以透过RO膜，导致产水电导率升高HCO3- 和CO32-可以被RO膜去除，加碱有助于提升脱盐率当原水PH 6.0，CO2含量高时，预处理中可加脱碳塔一般产水侧PH较原水更低，浓水侧PH较原水更高加碱增加原水

24、PH应以“不引起浓水侧结垢”为控制目标通过 “降低回收率”“原水软化”等方法来控制结垢产生标准测试条件下透盐率与PH00.20.40.60.811.21.41.61.82456789101112PHSP温度对膜性能的影响0.500.700.901.101.301.501.701.90010203040温度 ()校正值透水性系数透盐系数参照点浓缩倍数与回收率序号进水量浓水量产水量回收率浓缩倍数11.00 0.95 0.055%1.05 21.00 0.90 0.110%1.11 31.00 0.85 0.1515%1.18 41.00 0.80 0.220%1.25 51.00 0.75 0.2

25、525%1.33 61.00 0.70 0.330%1.43 71.00 0.65 0.3535%1.54 81.00 0.60 0.440%1.67 91.00 0.55 0.4545%1.82 101.00 0.50 0.550%2.00 111.00 0.45 0.5555%2.22 121.00 0.40 0.660%2.50 131.00 0.35 0.6565%2.86 141.00 0.30 0.770%3.33 151.00 0.25 0.7575%4.00 161.00 0.20 0.880%5.00 171.00 0.15 0.8585%6.67 181.00 0.10 0

26、.990%10.00 191.00 0.05 0.9595%20.00 膜元件密封胶产水隔网进水隔网进水浓水产水RO膜元件解剖图给水隔网厚度及其影响优点：膜元件初始压力差低，可以容纳更多的污染物，化学清洗周期更长；膜元件污染后，化学清洗时间短，易于清洗干净。缺点：给水隔网越厚意味着更小的膜面积，单位面积上的水通量更大；需要更大的切向流速来保证紊流和降低边界层效应；以上情况均有可能导致膜表面的污染速度增加。单只膜元件的透水量与SDI手册内的透水量数值是在标准测试条件下得到的，不应该直接采用该数值用于系统设计，系统设计的透水量应根据实际情况来确定。单只膜元件的产水量应根据膜面积和进水水质条件来确定

27、。进水类型SDI15设计通量400ft2m3/h/支365ft2m3/h/支85ft2m3/h/支GFDL/m2h地下水1-314-1823.8-30.60.88-1.140.81-1.040.19-0.24地表水3-510-1417.0-23.80.63-0.880.58-0.810.13-0.19RO产水122-2837.4-47.61.39-1.761.27-1.610.29-0.38变频调节给水压力RO膜的给水压力与给水温度成反比；RO膜的给水压力与系统运行时间呈正比；变频调节可以满足不同温度和运行时间状态下的系统给水压力要求；变频调节可以有效节约电耗，降低运行费用；变频调节能使膜元件

28、受到的启停冲击降至最低；系统运行膜元件的安装确认预处理、RO系统管路完整，并已经过冲洗；检查膜壳内的洁净程度，不得存有异物；检查膜元件的浓水密封，并加甘油润滑；由给水端向浓水端插入1只膜元件的2/3；记录元件编号，膜壳在系统的位置，膜在膜壳的位置；检查产水连接件的O型密封，并加甘油润滑；将产水连接件的一端插入产品水管内；在膜壳外将产水连接件另一端插入另1只膜元件产水管；将膜元件向浓水方向推入膜壳内；全部膜元件装入膜壳后，需测量膜元件两侧与膜壳端板之间是否存在间隙，防止膜元件运行时在膜壳内来回撞击；禁止使用凡士林、有机溶剂或阳离子表面活性剂；系统初次启动确认预处理水质符合设计导则要求，按设计方案

29、添加化学药剂，自控、仪表、管路系统均满足运行条件；在低压力、小流量状态下排除系统内的空气，防止水锤；启动给水泵，在低于给水压力50%的压力下冲洗，直至排水中不再含有保护液（可能需要1小时或更长时间）；缓慢增加给水压力并调节浓水阀，至回收率符合设计值；系统达到设计条件后，核查浓水的LSI；系统稳定运行0.5-1h后，记录全部运行参数作为初始值；系统停机与再运行短期停机首先使用RO产品水低压冲洗，每3-5天冲洗一次，再启动时需先进行低压冲洗；长期停机前应进行彻底的化学清洗，再将保护液打入系统内并封闭系统，27以下每30天冲洗一次并更换保护液， 27以上每15天1次，再启动时需先进行低压冲洗；杀菌液

30、可使用：1%甲醛溶液、20PPm的异噻唑啉或1%的亚硫酸氢钠溶液，以上杀菌液需采用RO产水配置；再次启动系统时，排尽系统内气体，在低于正常给水压力50%的进行低压冲洗。系统冲洗系统停机时膜浓水侧长时间聚集着大量浓水，停机前使用RO产水冲洗系统能有效防止结垢产生；系统长期运行时，最末端膜元件的浓水侧长期在高浓度的状态下运行，每2h运行使用RO 产品水冲洗2-5min或直接打开浓水限流阀，能有效延缓结垢的产生，RO产水的溶解能力更强，效果更好。系统生物活性控制定期大剂量(500PPm)冲击式投加杀菌剂，更经济有效；不定期的更换杀菌剂的品种，防止生物形成抗药性；如使用氧化性的杀菌剂，需在RO系统前进

31、行还原；活性碳作为多为孔性物质吸附大量有机物营养源，其多孔结构也有利于细菌的滋生，因此活性碳产水中的微生物活性较难控制；微生物的繁殖生长也会堵塞保安过滤设备；RO系统需要测量的数据仪表类型位置1位置2位置3位置4流量238 (回流时)电导率214/5 (定期)压力172/4/5 (定期)6(分段时)PH12(定期)SDI1(定期)温度1除说明定期测量的数据外均要求在线测量。126789345系统故障故障现象一览类别位置/现象可能的故障原因物理性损伤透盐率迅速上升产水侧背压膜壳内膜元件窜动冲击性疲劳损伤压力差过大产水O型圈渗漏堵塞一般在系统前端有机类污染物胶体颗粒物系统每一段生物污染结垢一般在系

32、统末端浓差极化回收率过高难溶盐超过饱和极限LSI或SDSI过高系统故障查询关注细节“望”通过眼睛观察现场的蛛丝马迹；流量计、管道内壁、膜端面(前后端)、膜给水通道。“闻”使用嗅觉发现系统潜在问题；Cl2 、Fe3+、生物污染均存在不同气味。“问”细致询问运行过程细节、突发事件、化学清洗；绘制系统趋势分析图、对故障发生趋势全面分析。“拆”拆卸膜元件(前端和末端)；称重、端面观察、膜内外壁状态、定性分析。系统故障判断补充通过探针法了解系统内每只膜的产水状况；通过挂片实验来获取系统潜在的污染物；通过旁路平膜测试器，获取更详细膜污染状况；对获取的污染物进行理化分析(电镜图片、元素分析)；实验(气味、气

33、泡、溶解性、溶解残留物、灼烧减量)；使用各种药剂，观察药剂对污染物去除效果；通过以上分析，可以对系统污染物作定量判断，为系统清洗方案制定、药剂选择、清洗参数选择提供依据。系统清洗化学清洗温度与PH膜类型连续运行最大清洗温度高温度PH403530CPA452-112-102-11.52-12ESPA452-112-102-11.52-12LFC453-102-102-11.52-12SWC453-102-102-112-11.5ESNA453-103-102-11.52-12污染物剥离与划伤严重结垢的膜元件在化学清洗时存在块状剥离现象；垢块从膜表面剥离时可能会损伤膜元件的分离层；从膜表面剥离的垢块流经膜表面时会造成分离层划伤；严重结垢的膜元件