水处理技术---反渗透RO技术资料

1、第一部分反渗透系统的基本介绍1 .反渗透的基本原理1.1渗透和反渗透1.1.1渗透现象1.1.2反渗透1.1.3渗透压1.2反渗透膜的种类及其结构特征1.2.1反渗透膜的性能1.2.2反渗透膜的分类1.3反渗透膜元件的配置与特征1.3.1膜元件的配置1.3.2滚动式薄膜元件1.3.3中空纤维型膜元件2 .反渗透系统的设定修订2.1反渗透系统的常用术语2.2反渗透给水要求及预处理2.2.1反渗透供水要求2.2.2供水预处理2.3反渗透本体系统2.3.1反渗透系统的构成2.3.2反渗透系统的修正装置设置3 .反渗透系统的安装和运行3.1反渗透膜元件的安装3.2反渗透装置的运行3.2.1反渗透装置初

2、次启动前的检查3.2.2反渗透装置的运行3.2.3反渗透运行数据的记录和处理3.2.4反渗透装置的运行维护注意事项3.3反渗透系统常见故障原因分析4 .反渗透膜的化学清洗和保护停止4.1反渗透膜的化学清洗4.1.1化学清洗的必要性4.1.2化学清洗的条件4.1.3反渗透膜元件中常见的污染物4.1.4反渗透系统的清洗步骤4.2反渗透系统的停止保护第二部分某厂反渗透预脱盐系统的操作说明1 .反渗透系统的工艺流程和设备规范1.1反渗透预脱盐系统的流程1.2流程说明1.3修正装置设置1.4机械设备规格2 .操作程序2.1 #1双媒体过滤器2.1.1搬入步骤2.1.2反冲洗步骤2.2 #1活性炭过滤器2

3、.2.1搬入步骤2.2.2反冲洗步骤2.3 #1反渗透装置2.3.1反渗透装置的启动第一部分反渗透系统的基本介绍1 .反渗透的基本原理1.1渗透和反渗透1.1.1渗透现象(Osmosis )如果将两种不同浓度的溶液放置在半透膜(仅溶剂通过而溶质不通过的膜称为半透膜)的两侧，则溶剂自动地从低浓度侧向高浓度侧流动，将该自然现象称为渗透。 渗透是自发进行的，不需要外部的推动力。 在上述过程中，如果溶剂为纯水，溶质为盐分，则用半透膜将它们隔开时，溶剂水也自发地从低浓度侧流向高浓度侧。 该过程如图1(a )所示。1.1.2反渗透对浓溶液施加压力(大于渗透压的压力)时，浓溶液中的溶剂通过半透膜流向稀溶液一

4、侧的现象称为反渗透，用英语缩写为“RO”。 该过程如图1(b )所示。1.1.3渗透压(Osmosis pressure )在渗透过程中，溶剂从低浓度侧向高浓度侧流动，高浓度侧的液位上升，一旦上升到一定程度，溶剂通过膜的净产水量就为零，该过程达到平衡，与该液高相对应的压力称为渗透压，该过程如图1(c )所示。 一般来说，渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度、温度，与半透膜本身没有关系。 渗透压通常可以用以下公式进行修正=CRT-渗透压、大气压强；c-浓度压、摩尔/升；r-瓦斯气体常数，0.08206升的大气压强/(摩尔k )；t-绝对温度，k。渗出压透压力稀溶液浓溶液稀溶液浓溶液稀溶液浓溶液半透

5、膜半透膜半透膜半透膜半透膜(a )和(b )和(c )；(a)渗透(b)反渗透(c)渗透压图1渗透及反渗透的原理示意图1.2反渗透膜的种类及其结构特征1.2.1反渗透膜的性能描述膜性能的主要指标有：生产水量、透盐率、膜材料的种类、膜能够使用的最高压力、温度范围、适用pH范围、对有机溶剂等化学药剂的抗逆性、水中游离氯和氧化性物质的最高容许浓度等。 其中生产水量和脱盐率是两个最重要的指标，现总结如下：(1)生产水量：qw=千瓦(p -) a/t式中：qw-生产水量kw-膜性能相关系数p-膜两侧的差压-渗透压a-膜的面积t-膜的厚度KW与膜的性能和水温有关，KW越大表示膜的透水性越好。水通量：单位时

6、间内的单位膜面积生产水量。 单位为加仑/平方英尺日(GFD )或升/平方米分(L/m2h )。(2)脱盐率：=1-KSCA/(QS T )式中：-脱盐率qs-入水盐浓度关于ks-膜性能的系数c-膜两侧盐浓度差a-膜的面积t-膜的厚度Ks与膜的性质、盐的种类及水温有关，Ks越小表示膜的脱盐性能越好。相同面积和厚度的膜，其生产水量与净驱动压力成正比，透盐率与膜两侧的浓度差成正比，与压力无关。 影响反渗透膜生产水量和透盐率的几个因素是温度、pH值和压力。l温度的影响：入水温度越高，水通量越增加，但云同步的脱盐率降低。l pH值的影响：膜的脱盐率和水通量均随pH值的变化而变化。 在接近中性的条件下，膜

7、的脱盐率最高。l压力的影响：压力越高，生产水量越大。 膜盐率与运行压力没有直接关系。反渗透膜的其他性能指标：顺序性能要求(1)耐压密性通水性能的经时衰减越小越优选(2)耐氧化性、耐溶解氧、侑氯元素等的氧化(3)耐酸盐化学基性适用于广泛的PH范围(4)耐温性适用于较宽的温度范围(5)抗细菌侵蚀性强的微生物耐受力强(6)耐污染性能吸附污染物少，容易去除1.2.2反渗透膜的分类反渗透膜的种类很多，分类方法也很多。 但大致可以分为膜材料的化学组成和膜材料的物理结构。根据膜材料的化学组成，大致分为乙酸里肌肉膜和聚芳酰胺膜(复合膜)。(1)电池里肌肉乙酸酯薄膜：醋酸纤维素膜(Cellulose Aceta

8、te，简称CA )是一种羟基化学基聚合物，通常是将由纤维素里肌肉脂化生成的三冰乙酸纤维二次水解作用，生成一、二、三冰乙酸纤维的混合物。 该膜厚约100um，具有非对称结构和高透水性。冰乙酸胞里肌肉膜的性能与其乙酰化学基含量关系密切。 乙酰化学基含量越高脱盐性能越好，但生产水量越小。 为了平衡脱盐性能和透水性能，一般优选乙酰化学基含量为37.540.1%的醋酯纤维。醋酯纤维是脂质，发生水解作用，水解作用的结果是乙酰化学基的含量降低，在损害膜性能的同时，膜也容易被生物侵蚀。 冰乙酸电池里肌肉的水解作用与温度和PH有关。 温度越高，水解速率越快。 在酸性和碱性的条件下水解速率很快。 因此，通常控制P

9、H的范围在56之间。(2)聚芳酰胺膜(复合膜):有薄的脱盐表层和细孔多的基板，具有不对称构造。 该膜的最大优点是耐压实性高、透水率大、盐透过性小。 复合膜化学稳定性好，与冰乙酸电池里肌肉膜相比，性能上的差异主要如下复合膜化学稳定性好，醋酸纤维素膜必然水解作用。 例如电池里肌肉乙酸酯膜的连续运转允许PH范围为56、清洗时允许PH范围为37、PH5.7，水解速率最慢，因此预处理加酸量大，清洗时能够选择的药品范围狭窄，难以得到良好的清洗效果，复合膜的连续运转允许PH范围为310复合膜生物稳定性好，不易受微生物侵害，但乙酸胞里肌肉膜易受微生物侵害。复合膜的传输性能好，即Kw大，Ks小。复合膜在运行中不

10、易压实，因此生产水量不会随使用时间的增加而显着变化，但醋酯纤维膜在运行中压实，生产水量逐渐降低。复合膜由于Kw大，工作压力低，反渗透供水泵的耗电量与醋酯纤维膜相比几乎减半。醋酸小室里肌肉膜的寿命一般较短，但复合膜相对较长。复合膜的缺点是氯元素及其他氧化性物质差，且价格昂贵。大致分为膜材料的物理结构均匀膜：厚度均匀，致密层厚，透水量小。不对称膜：厚度不均匀，致密层薄，透水量大，强度好。 复合膜是不对称膜。根据膜元件的结构分为平板膜、管式膜、辊式膜、中空纤维式膜。 下一节从薄膜元件的配置方面探讨工业用薄膜元件的结构和特征。1.3反渗透膜元件的配置与特征1.3.1膜元件的配置目前反渗透膜元件的结构类

11、型主要有平板型、管式、涡旋型和中空纤维型4种，水处理中常用的有涡旋型和中空纤维型2种。 四种结构的膜元件各有优缺点，它们之间各方面的差异如下系统投资费用：管式、平板式中空线式、滚动式设定修订的柔软性：涡旋式中空线式平板式管式清洗的便利性：平床式管式涡旋式中空纤维式系统的设置面积：管式平面型旋涡型中空纤维型污垢堵塞的可能性：中空线式旋涡式平板式管式消耗能量：管式平板式中空线式滚动式下面简要介绍最常见的两种膜元件涡旋式和中空纤维式膜元件的结构。1.3.2滚动式薄膜元件旋涡式膜元件是将一片平坦的半透膜以一定的尺寸切断并对折，在其间夹入机织物支撑材料，折叠平膜，两侧用胶粘剂粘接，形成一个口袋，在各口袋

12、的下方陆续铺上一个间隔物。 口袋的开口端粘贴在中心多孔管上，沿着中心管依次缠绕重叠的多层口袋和垫片，在缠绕的薄膜上涂上环氧玻璃钢，浸入防腐剂中，在上端安装隔音板和浓水密封支撑即完全的薄膜元件，以此薄膜元件为测量台，在规定的条件下生产供水通过网眼沿着膜表面流动，在压力的作用下透过膜，通过机织物支撑层螺旋状地流向中心管，形成水。 将多个辊型膜元件放入圆筒形的压力容器中，用连接件连接两个膜元件，就形成了反渗透器。 现在直径8英寸的压力容器最多可以容纳6个40英寸长的膜元件。 组装了这种膜元件的反渗透器在电厂锅炉补给水处理系统中的应用正在扩大。旋涡型装置由于填充密度大，膜元件保持反渗透膜的原始形状，因

13、此具有良好的渗透性能(脱盐率高及透水量大)的涡卷型由于其涡卷构造，比其他类型容易操作。1.3.3中空纤维型膜元件由外径8490微米、内径4250微米的聚芳酰胺膜构成的u型(将90100万根中空纤维管状膜捆扎)管束，也可以使用三冰乙酸纤维膜，以特殊的环氧树酯将开口端粘接在管板上，装入受压容器内。 纤维管和环氧摇滾乐就像小型热交换设备的管板和管。 高压供水在中空线的外侧流动的透过液在纤维管内流向管板，通过压力容器端部的管路向压力容器集中。 中空纤维管本身能承受70kg/cm2的运转压力。中空纤维型反渗透模块具有最大的填充密度，生产率高(每单位体积的制水量可以是滚动型的13倍)。 中空纤维具有自支撑

14、能力，容器内不需要支撑材料，装置紧凑，这种类型对给水有很高的预处理要求(SDI3 )。 膜的制作相对困难，价格高，在电厂苦咸水处理中应用少。2 .反渗透系统的设定修订2.1反渗透系统的常用术语(1)淡水：又称渗透水、成品水，是反渗透系统的净化水。(2)供水：也称为供水，是进入反渗透膜系统的供给水源。(3)浓水：也称盐水，是反渗透系统的浓缩废液。(4)半透膜：溶液中的溶剂透过而溶质不透过的膜。(5)生产水量：膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。(6)膜元件：构成反渗透膜组件的单一的反渗透膜过滤器滤芯。(7)膜模块：包含一个或多个反渗透膜元件的压力容器。(8)段：膜组件的浓水流经下一个膜

15、组件群处理，流过几个膜组件群称为几段。(9)级：膜组件的产品水再经下一组膜组件处理，产品水经多次膜组件处理称为数级。(10 )水通量：每单位时间透过膜元件(模块)单位膜表面的水量。(11 )回收率：淡水与供水之比以百分率表示。淡水(生产水量)回收率(%=百分之百给水量(12 )脱盐率：反渗透装置或膜元件对盐分(或特定物质)的脱离能力。脱盐率(%=入水物质含量-水发生物质含量百分之百入水物质含量(13 )浓差极：反渗透装置在运行中、淡水渗透后，膜界面层浓缩水中的盐分含量与入水之间经常产生浓度差，严重时是形成高浓度梯度的现象，被称为浓差极。(14 )污染指数(SDI ) :在一定压力和标准间隔时间内，一定体积的水样通过微孔过滤烟嘴(0.45um )的堵塞率。 污染指数的测试方案