㈠ 急:高分求助:水處理一級反滲透加還原劑亞硫酸氫鈉後為什麼ORP會升高
各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質。懸浮物主要是無機鹽、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質主要是易溶鹽(如氯化物)和難溶鹽(如碳酸鹽、硫酸鹽和硅酸鹽)金屬氧化物,酸鹼等。在反滲透過程中,進水的體積在減少,懸浮顆粒和溶解性物質的濃度在增加。懸浮顆粒會沉積在膜上,堵塞進水流道、增加摩擦阻力(壓力降)。難溶鹽在超過其飽和極限時,會從濃水中沉澱出來,在膜面上形成結垢,降低RO膜的通量,增加運行壓力和壓力降,並導致產品水質下降。這種在膜面上形成沉積層的現象叫做膜污染,膜污染的結果是系統性能的劣化。需要在原水進入反滲透膜系統之前進行預處理,去除可能對反滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機物和過量難溶鹽組分,降低膜污染傾向。對進水進行預處理的目的是改善進水水質,使RO膜獲得可靠的運行保證。
對原水進行預處理的效果反映為TSS、TOC、COD、BOD、LSI及鐵、錳、鋁、硅、鋇、鍶等污染物水質指標的絕對值降低,在上一章中有對於這些污染物水質指標的詳細描述。表徵膜污染傾向的另外一個重要的水質指標是SDI。通過預處理,除了要將上述指標降到反滲透膜系統進水要求的范圍內,還有重要的一點是盡量降低SDI,理想的SDI(15分鍾)值應小於3。
5.1化學預處理
為了改善反滲透系統的操作性能,在進水中可以加入添加下列一些葯劑:酸、鹼、殺菌劑、阻垢劑和分散劑。
1 加酸-防止結垢
在進水中可以加入鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)來降低pH。硫酸價格便宜、不會發煙腐蝕周圍的金屬元器件,而且膜對硫酸根離子的脫除率較氯離子高,所以硫酸比鹽酸更為常用。沒有其他添加劑的工業級硫酸即適宜於反滲透使用,商品硫酸有20%和93%兩種濃度規格。93%的硫酸也稱為66波美度硫酸。在稀釋93%硫酸時一定要小心,在稀釋到66%時發熱可將溶液的溫度提升到138℃。一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中,以免水溶液局部發熱沸騰。鹽酸主要在可能產生硫酸鈣或硫酸鍶結垢時使用。使用硫酸會增加反滲透進水中的硫酸根離子濃度,直接導致硫酸鈣結垢傾向增加。工業級的鹽酸(無添加劑)購買非常方便,商品鹽酸一般含量為30-37%。降低pH的首要目的是降低RO濃水中碳酸鈣結垢的傾向,即降低朗格里爾指數(LSI)。LSI是低鹽度苦鹹水中碳酸鈣的飽和度,表示碳酸鈣結垢或腐蝕的可能性。在反滲透水化學中,LSI是確定是否會發生碳酸鈣結垢的是個重要指標。當LSI為負值時,水會腐蝕金屬管道,但不會形成碳酸鈣結垢。如果LSI為正值,水沒有腐蝕性,卻會發生碳酸鈣結垢。LSI由碳酸鈣飽和的pH減去水的實際pH。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減小(水壺中的水垢就是這樣形成的),隨pH、鈣離子的濃度即鹼度的增加而減小。LSI值可以通過向反滲透進水中注入酸液(一般是硫酸或鹽酸)即降低pH的方法來調低。推薦的反滲透濃水的LSI值為0.2(表示濃度低於碳酸鈣飽和濃度0.2個pH單位)。還可以使用聚合物阻垢劑來防止碳酸鈣沉澱,一些阻垢劑供應商聲稱其產品可以使反滲透濃水的LSI高達+2.5(比較保守的設計是LSI為+1.8)。
2 加鹼-提高脫除率
在一級反滲透中加鹼使用較少。在反滲透進水中注入鹼液用來提高pH。一般使用的鹼劑只有氫氧化鈉(NaOH),購買方便,而且易溶於水。一般不含其他添加劑的工業級氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有100%的片鹼,也有20%和50%的液鹼。在加鹼調高pH時一定要注意,pH升高會增加LSI、降低碳酸鈣及鐵和錳的溶解度。最常見的加鹼應用是二級RO系統。在二級反滲透系統中,一級RO產水供給二級RO作為原水。二級反滲透對一級反滲透產水進行「拋光」處理,二級RO產水的水質可達到4兆歐。在二級RO進水中加鹼有4個原因:
a.在pH8.2以上,二氧化碳全部轉化為碳酸根離子,碳酸根離子可以被反滲透脫除。而二氧化碳本身是一種氣體,會隨透過液自由進入RO產水,對於下游的離子交換床拋光處理造成不當的負荷。
b.某些TOC成分在高pH下更容易脫除。
c.二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高(特別是高於9時)。
d.硼的脫除率在高pH下也較高(特別是高於9時)。
加鹼應用有一個特例,通常被叫做HERO(高效反滲透系統)過程,將進水pH調到9或10。一級反滲透用來處理苦鹹水,苦鹹水在高pH下會有污染問題(比如硬度、鹼度、鐵、錳等)。預處理通常採用弱酸性陽離子樹脂系統和脫氣裝置來除去這些污染物。
3 脫氯葯劑-消除余氯
RO及NF進水中的游離氯要降到0.05ppm以下,才能達到聚醯胺復合膜的要求。除氯的預處理方法有兩種,粒狀活性炭吸附和使用還原性葯劑如亞硫酸鈉。在小系統(50-100gpm)中一般採用活性碳過濾器,投資成本比較合理。推薦使用酸洗處理過的優質活性炭,去除硬度、金屬離子,細粉含量要非常低,否則會造成對膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗,直到碳粉被完全除去為止,一般要幾個小時甚至幾天。我們不能依靠5μm的保安過濾器來保護反滲透膜不受碳粉的污染。碳過濾器的好處是可以除去會造成膜污染的有機物,對於所有進水的處理比添加葯劑更為可靠。但其缺點是碳會成為微生物的飼料,在碳過濾器中孳生細菌,其結果是造成反滲透膜的生物污染。
亞硫酸氫鈉(SBS)是較大型RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配製成溶液,商品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5-99%,乾燥儲存期6個月。SBS溶液在空氣中不穩定,會與氧氣發生反應,所以推薦2%的溶液的使用期為3-7天, 10%以下的溶液使用期為7-14天。從理論上講,1.47ppm的SBS(或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉)能夠還原1.0ppm的氯。設計時考慮到工業苦鹹水系統的安全系數,設定SBS的添加量為每1.0ppm氯1.8-3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游,設置距離要保證在進入膜元件有29秒的反應時間。推薦使用適當的在線攪拌裝置(靜態攪拌器)。
SBS脫氯反應:
·Na2S2O5 (偏亞硫酸鈉)+ H2O =2 NaHSO3 (亞硫酸氫鈉)
·NaHSO3 + HOCl =NaHSO4 (硫酸氫鈉) + HCl (鹽酸)
·NaHSO3 + Cl2 + H2O =NaHSO4 + 2 HCl
採用SBS脫氯的好處是在大系統中比碳過濾器的投資較少,反應副產物及殘余SBS易於被RO脫除。
SBS脫氯的缺點是需要人工混合小體積的葯劑,在脫氯系統沒有設計足夠的監測控制儀器時增加了氯對膜的威脅,而且在少數情況下進水中存在硫還原菌(SBR),亞硫酸會成為細菌營養幫助細菌的繁殖。SBR通常在淺層井水厭氧環境下有發現,硫化氫(H2S)作為SBR的代謝產物會同時存在。
脫氯過程的監測可採用游離氯監測儀,用以監測殘余亞硫酸根的濃度,還可以採用ORP監測儀。推薦的方法是監測殘余亞硫酸根的濃度,以保證有足夠的亞硫酸根來還原氯。大多數商業化氯監測儀的撿出濃度為0.1ppm,這個值是CPA膜的余氯上限。直接利用ORP監測儀監控亞硫酸根濃度的方法不夠可靠,這種測定水中氧化還原電位的儀器的基線變化難以預測。
CPA膜的耐氯能力大概在1000-2000ppm小時(透鹽率增加一倍),1000ppm小時等於在0.038ppm余氯下運行3年。需要注意的是,在一些情況下發現耐氯能力會因溫度升高(90華氏度以上)、pH(7以上)升高和過渡金屬存在(比如鐵、錳、鋅、銅、鋁等)而大大下降。CPA膜的耐氯胺能力約為50,000-200,000ppm小時(發生透鹽率明顯增加),這個值相當於在RO進水中含有1.9-7.6ppm的氯胺,膜可以運行3年。同樣,在溫度升高、pH降低和過渡金屬存在時,膜的耐氯胺能力會變化。
在加州的一個三級廢水處理裝置上發現,在氯胺濃度6-8ppm進水條件下,膜的脫鹽率在2-3年內從98%降到了96%。設計者要注意在氯胺化之後進行脫氯還是必要的。氯胺是混合氯和氨的產物,游離氯對膜的降解作用要比氯胺強得多,如果氨量欠缺時會有游離氯存在。因此,使用過量的氨是非常關鍵的,系統監測要確保這一點。
4 阻垢劑和分散劑
許多阻垢劑生產廠商可提供各種用於反滲透和納濾系統性能改善的阻垢劑和分散劑。阻垢劑是一系列用於阻止結晶礦物鹽的沉澱和結垢形成的化學葯劑。大多數阻垢劑是一些專用有機合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、有機金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等),這些聚合物的分子量在2000-10000道爾頓不等。反滲透系統阻垢劑技術由冷卻循環水和鍋爐用水化學演變而來。對為數眾多各式各樣的阻垢劑,在不同的應用場合和所採用的有機化合物所取得的效果和效率差別很大。
採用聚丙烯酸類阻垢劑時要特別小心,在鐵含量較高時可能會引起膜污染,這種污染會增加膜的操作壓力,有效清除這類污染要進行酸洗。
如果在預處理中使用了陽離子混凝劑或助濾劑,在使用陰離子性阻垢劑時要特別注意。會產生一種粘稠的粘性污染物,污染會造成操作壓力增加,而且這種污染物清洗非常困難。
六偏磷酸鈉(SHMP)是早期在反滲透中使用的一種普通阻垢劑,但隨著專用阻垢劑的出現,用量已經大大減少了。SHMP的使用有一些限制。每2-3天要配製一次溶液,因為暴露在空氣中會水解,發生水解後不僅會降低阻垢效果,而且還會造成磷酸鈣結垢的可能性。使用SHMP可減少碳酸鈣結垢,LSI可達到+1.0。
阻垢劑阻礙了RO進水和濃水中鹽結晶的生長,因而可以容許難溶鹽在濃水中超過飽和溶解度。阻垢劑的使用可代替加酸,也可以配合加酸使用。有許多因素會影響礦物質結垢的形成。溫度降低會減小結垢礦物質的溶解度(碳酸鈣除外,與大多數物質相反,它的溶解度隨溫度升高而降低),TDS的升高會增加難溶鹽的溶解度(這是因為高離子強度干擾了晶種的形成)。
最常見的結垢性無機鹽有:
◆ 碳酸鈣(CaCO3)
◆ 硫酸鈣(CaSO4)
◆ 硫酸鍶(SrSO4)
◆ 硫酸鋇(BaSO4)
不太常見的結垢性礦物質有:
磷酸鈣(Ca3(PO4)2)
氟化鈣(CaF2)
分散劑是一系列合成聚合物用來阻止膜面上污染物的聚集和沉積。分散劑有時也叫抗污染劑,通常也有阻垢性能。對於不同的污染物,不同的分散劑的效率區別很大,所以要知道所對付的污染物是什麼。
需要分散劑處理的污染物有:
● 礦物質結垢
● 金屬氧化物和氫氧化物(鐵、錳和鋁)
● 聚合硅酸
● 膠體物質(指那些無定型懸浮顆粒,可能含有土、鐵、鋁、硅、硫和有機物)
● 生物性污染物
硅酸的超飽和溶解度難以預測,在水中有鐵存在時,會形成硅酸鐵,硅酸的最大飽和濃度會大大降低。其他的因素還有溫度和pH值。預測金屬氧化物(如鐵、錳和鋁)也非常困難。金屬離子的可溶解形式容許較高飽和度,不溶性離子形式更像是顆粒或膠體。
理想的添加量和結垢物質及污染物最大飽和度最好通過葯劑供應商提供的專用軟體包來確定。在海德能反滲透設計軟體中採用的是較為保守的難溶鹽超飽和度估算。過量添加阻垢劑/分散劑會導致在膜面上形成沉積,造成新的污染問題。在設備停機時一定要將阻垢劑及分散劑徹底沖洗出來,否則會留在膜上產生污染問題。在用RO進水進行低壓沖洗時要停止向系統注入阻垢劑及分散劑。
阻垢劑/分散劑注入系統的設計應該保證在進入反滲透元件之前能夠充分混合,靜態攪拌器是一個非常有效的混合方法。大多數系統的注入點設在RO進水保安過濾器之前,通過在過濾器中的緩沖時間及RO進水泵的攪拌作用來促進混合。如果系統採用加酸調節pH,推薦加酸點要在上游足夠遠的地方,在到達阻垢劑/分散劑注入點之前已經完全混合均勻。
注入阻垢劑/分散劑的加葯泵要調到最高注射頻率,建議的注射頻率是最少5秒鍾一次。阻垢劑/分散劑的典型添加量為2-5ppm。為了讓加葯泵以最高頻率工作,需要對葯劑進行稀釋。阻垢劑/分散劑商品有濃縮液,也有固體粉末。稀釋了的阻垢劑/分散劑在儲槽中會被生物污染,污染的程度取決於室溫和稀釋的倍數。推薦稀釋液的保留時間在7-10天左右。正常情況下,未經稀釋的阻垢劑/分散劑不會受到生物污染。
下面的表-2給出一些葯劑廠商提供的加阻垢劑後,RO濃水中難溶鹽最大飽和度,以及海德能設計軟體所採用的保守警戒值。這些數值基於濃水的情況,以正常未加葯時的飽和度為100%計算。海德能一直推薦用戶要向廠商確證其產品的實際效率。
選擇阻垢劑/分散劑的另外一個主要問題是要保證與反滲透膜完全兼容。不兼容葯劑會造成膜的不可逆損壞。海德能相信供應商會進行葯劑的RO膜兼容性測試和效率測試。我們建議用戶向阻垢劑和分散劑廠商咨詢下列一些問題:
● 與相關RO膜的兼容性如何?
● 有沒有成功運行1000小時以上的最終用戶列表?
● 與反滲透進水中的任何成分(比如鐵、重金屬、陽離子聚電解質等)有沒有不可逆反應?
● 推薦添加量和最大添加量是多少?
● 有沒有特殊的排放問題?
● 是否適於飲用水應用(有必要時)?
● 該廠商還供應與阻垢劑相容的混凝劑、殺菌劑和清洗劑等其他反滲透葯劑嗎?
● 該廠商是否提供膜解剖或元件清洗一類的現場技術服務?
表-2 加阻垢劑後難溶鹽最大飽和度
垢物或污染物
葯劑廠商推薦值
海德能推薦的保守值
碳酸鈣LSI 值
+ 2.9
+ 1.8
硫酸鈣
400%
230%
硫酸鍶
1,200%
800%
硫酸鋇
8,000%
6,000%
氟化鈣
12,000%
未給出
硅酸
300 ppm 或更高
100%
鐵
5 ppm
未給出
鋁
4 ppm
未給出
5.2軟化預處理
原水中含有過量的結垢陽離子,如Ca2+、Ba2+和Sr2+等,需要進行軟化預處理。軟化處理的方法有石灰軟化和樹脂軟化。
1石灰軟化
在水中加入熟石灰即氫氧化鈣可去除碳酸氫鈣,反應式為:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→2CaCO3↓ +Mg(OH)2+2H2O
非碳酸硬度可加入碳酸鈉(純鹼)得到進一步降低:
CaCl2 + NaCO3→2NaCl + Ca(CO3)↓
石灰-純鹼軟化處理還可降低二氧化硅的含量,在加入鋁酸鈉和三氯化鐵時會形成碳酸鈣以及硅酸、氧化鋁和鐵的復合物沉澱。通過加入多孔氧化鎂和石灰的混合物,採用60-70℃熱石灰脫硅酸工藝,能將硅酸濃度降低到1mg/L以下。
通過石灰軟化也可顯著去除鋇、鍶和有機物,但石灰軟化處理的問題是需要使用反應器以便在高濃度下形成沉澱晶種,通常要採用上升流固體接觸澄清器。過程出水還需要設置多介質過濾器,並在進入膜單元之前要調節pH。使用含鐵混凝劑,無論是否同時使用聚合物絮凝劑(陰離子型和非離子型),均可提高石灰軟化的固液分離效果。
只有大型苦鹹水/廢水系統(大於200m3/H)才會考慮選擇石灰軟化工藝。
2樹脂軟化
a.強酸型樹脂軟化
使用鈉離子置換除去結垢型陽離子,如Ca2+、Ba2+、Sr2+,樹脂交換飽和後用鹽水再生。鈉離子軟化法在常壓鍋爐水處理中廣泛應用。這種處理方法的弊端是耗鹽量高,增加了運行費用,另外還有廢水排放問題。
b.弱酸型樹脂脫鹼度
主要在大型苦鹹水處理系統中採用弱酸陽離子交換樹脂脫鹼度,脫鹼度處理是一種部分軟化工藝,可以節約再生劑。通過弱酸性樹脂處理,用氫離子交換除去與碳酸氫根相同當量(暫時硬度)的Ca2+、Ba2+和Sr2+等,這樣原水的pH值會降低到4-5。由於樹脂的酸性基團為羧基,當pH達到4.2時,羧基不再解離,離子交換過程也就停止了。因此,僅能實現部分軟化,即與碳酸氫根相結合的結垢陽離子可以被除去。因此這一過程對於碳酸氫根含量高的水源較為理想,碳酸氫根也可轉化為CO2。
HCO3-+H+=H2O+CO2
一般不希望水中有二氧化碳,必要時要對原水或產水進行脫氣,在有生物污染可能時(地表水,高TOC或高菌落總數),對產水脫氣更為合適。在膜系統中高CO2濃度可以抑制細菌的生長。當希望系統運行在較高的脫鹽率時,採用原水脫氣較為合適,脫除CO2將會引起pH的增高,進水pH>6時,膜系統的脫除率比進水pH<5時要高。
● 再生所需要的酸量不大於105%的理論耗酸量,這樣會降低操作費用和對環境的影響;
● 通過脫除碳酸氫根,降低了水中的TDS,這樣產水TDS也較低;
弱酸型樹脂處理的缺點是:
● 殘余硬度
如果需要完全軟化,可以增設強酸陽樹脂的交換過程,甚至放置在弱酸樹脂同一交換柱中,這樣再生劑的耗量仍比單獨使用強酸樹脂時低,但是初期投入較高,這一組合僅當系統容量很大時才有意義。
另一種克服這一缺點的方法是在脫鹼度的水中加阻垢劑,雖然迄今為止,人們單獨使用弱酸樹脂脫鹼時,還未出現過結垢問題,但是我們仍極力建議你計算殘留難溶鹽的溶解度,並採取相應的措施。
● 處理過程中水會發生pH變化
因樹脂的飽和程度在運行時發生變化,經弱酸脫鹼處理的出水其pH值將在3.5-6.5范圍內變化,這種周期性的pH變化,使工廠脫鹽率的控制變的很困難。當pH<4.2時,無機酸將透過膜,可能會增加產水的TDS,因此,我們推薦用戶增加一個並聯弱酸軟化器,控制在不同時間進行再生,以便均勻弱酸處理出水pH,其它防止極低pH值出水的方法是脫除CO2或通過投加NaOH調節弱酸軟化後出水的pH值。
5.3去除膠體和顆粒物
1介質過濾
從水中去除懸浮固體普遍的方法是多介質過濾。多介質過濾器以成層狀的無煙煤、石英砂、細碎的石榴石或其他材料為床層。床的頂層由質輕和質粗品級的材料組成,而最重和最細品級的材料放在床的底部。其原理為按深度過濾——水中較大的顧粒在頂層被除去,較小的顆粒在過濾器介質的較深處被除去。
在單一介質過濾器中,最細的顆粒材料反洗至床的頂部。大多數過濾發生在床頂部5cm區域內,其餘作為支撐介質。有一泥漿層形成。雖然單一介質過濾器的濾速限制為81.5—163L/(min.m2)過濾面積,多介質過濾器的水力過程流速可高達815L/(min.m2),但因高水質的要求,通常在RO預處理中流速限制在306L/(min.m2)。
由於膠體懸浮物既很細小又由於介質電荷之間的排斥,所以單獨過濾不起作用。在這些情況下,在過濾前必須加絮凝劑或絮凝化學葯品。常用的絮凝劑有三氯化鐵、礬和陽離子聚合物。因為陽離子聚合物在低劑量下就有效果,且不明顯地增加過濾器介質的固體負荷,所以最常用。另一方面,如果陽離子聚合物進入現在採用的某些最通用的膜上,則它們卻是非常強的污染物。很少量的陽離子聚合物就能堵塞這些膜,且往往難以去除。務須謹記當用陽離子聚合物作為過濾助劑時,必須小心使用。
2除鐵、錳——氧化過濾
通常含鹽量為苦鹹水范圍的某些井水呈還原態,典型特點是含有二價的鐵和錳,有時還會存在硫化氫和氨。如果對這類水源進行氯化處理,或當水中含氧量超過5mg/L時,Fe2+將轉化為Fe3+形成難溶解性的膠體氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應如下:
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3+8CO2
4Mn(HCO3)2+O2+2H2O→4Mn(OH)3+8CO2
由於鐵的氧化在很低的pH值時就會發生,因而出現鐵污染的情況要比錳污染的情況要多,即使SDI小於5,RO進水的鐵含量低於0.1mg/L,仍會產生鐵污染的問題。鹼度低的進水鐵離子含量要高,這是因為FeCO3的溶解度會限制Fe2+的濃度。
處理這類水源的一種方法時防止整個RO過程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸。低pH值有利於延緩Fe2+的氧化,當pH<6,氧含量<0.5mg/L時,最大允許Fe2+濃度4mg/L,另一種是用空氣、Cl2或KMnO4氧化鐵和錳,將所形成的氧化物通過介質過濾器除去,但需要主要的是,由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過濾器除去,在介質過濾器內添加氧化劑通過電子轉移氧化Fe2+,即可一步同時完成氧化和過濾。
海綠石就是這樣一種粒狀過濾介質,當其氧化能力耗盡時,它可通過KMnO4的氧化來再生,再生後必須將殘留的KMnO4完全沖洗掉,以防止對膜的破壞。當原水中含Fe2+的量小於2mg/L時,可以採用這一處理方法,如原水中含更高的Fe2+的量小於2mg/L時,可以採用這一處理方法,如原水中含更高的Fe2+時,可在過濾器進水前連續投加KMnO4,但是在這種情況下,必須採取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒有高錳酸鉀進入膜元件內。
Birm過濾也可以有效地用於從RO/NF進水中去除Fe2+,Birm是一種硅酸鋁基體上塗有二氧化錳形成沉澱,並且通過濾器反洗可將這些沉澱沖出濾器。由於該過程pH將升高,可能會發生LSI值變化,因而要預防濾器和RO/NF系統內出現CaCO3沉澱。
3 微絮凝
如果過濾前對原水中的膠體進行絮凝或混凝處理,可以大幅度地提高介質過濾器效率,使出水的SDI降低到5左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用於對膠體表面的負電荷進行失穩處理,將膠體捕捉到新生態的氫氧化鐵微小絮狀物上,使用含鋁絮凝劑其原理相似,但因其可能有殘留鋁離子污染問題,並不推薦使用,除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要,建議採用靜態混合器或將注入點設在增壓泵的吸入段,通常最佳加葯量為10-30mg/L,但應針對具體的項目確定加葯量。
為了提高混凝劑絮體的強度進而改進它們的過濾性能,或促進膠體顆粒間的架橋,絮凝劑與混凝劑一起或單獨使用,絮凝劑為可溶性的高分子有機化合物,如線性的聚丙烯醯胺,通過不同的活性功能團,它們可能表現為陽離子性、陰離子性或中性非離子性。混凝劑和絮凝劑可能直接或間接地影響RO膜,間接的影響如它們的反應產物形成沉澱並覆蓋在膜面上,例如當過濾器發生溝流而使混凝劑絮體穿過濾器並發生沉澱;當使用鐵或鋁混凝劑,但沒有立即降低pH值時,在RO階段或因進水濃縮誘發過飽和現象,就會出現沉澱,還有在多介質濾器後加入化合物也會產生沉澱反應,最常見的是投加阻垢劑,幾乎所有的阻垢劑都是荷負電的,將會與水中陽離子性的絮凝劑或助凝劑反應而污染RO膜。
當添加的聚合物本身影響膜導致通量的下降,這屬於直接影響。為了消除RO/NF膜直接和間接的影響,陰離子和非離子的絮凝劑比陽離子的絮凝劑合適,同時還須避免過量添加。
4微濾/超濾
採用超濾/微濾預處理工藝的反滲透/納濾系統叫做集成膜系統(IMS)。與採用傳統預處理工藝的反滲透系統相比,IMS設計具有一些明顯的優勢。
● MF/UF透過液水質更好。SDI和濁度更低,明顯降低了對反滲透的膠體和有機物、微生物污染負荷。
● 由於膜在這里是污染物的絕對屏障,MF/UF濾液的高質量可以保持穩定。即便是地表水和廢水等水質波動異常頻繁的水源,這種穩定性也不會改變。
● 由於膠體污染減少,反滲透系統的清洗頻率明顯降低。
● 與一些傳統過濾工藝相比,MF/UF系統操作更容易,耗時更少。
● 與採用大量化學品的傳統工藝相比,MF/UF濃縮廢液的處置比較容易。
㈡ 反滲透系統的概念是什麼
反滲透系統基本組成部分
1)原水供水單元:原水可能是自來水、地下水、水庫水或其它水源,但一般反滲透系統都有一個儲水槽。在系統設計時要考慮避免二次污染,防止沙土、灰塵等機械雜質污染和發酵、水藻等生物污染的發生。
2)預處理系統:針對原水得水質指標和水源特點,設置合理的預處理系統,保證經過預處理的水質能夠達到反滲透系統對於COD、SDI、余氯和LSI等的要求。對於一定的原水,不同的預處理工藝和污染因子去除效果會影響到反滲透膜元件類型、數量和系統參數的選擇。在目前越來越多的反滲透系統被用於地表水和回用污水的情況下,為了保證系統性能和和效率,推薦優先選用膜法預處理(超濾/微濾)。請參考本書卷首較為詳細的「美國海德能公司反滲透納濾設計導則」。
3)高壓泵系統:高壓泵系統的壓力(揚程)和流量的選擇主要依據運行海德能設計軟體IMSdesign的模擬計算結果。為了保證系統的安全可靠,在實際選型時,可以在計算結果推薦選型的基礎上提高10%揚程和流量規格。反滲透高壓泵要求使用性能高度穩定的耐腐蝕泵。泵系統一般由給水泵和高壓泵組成,給水泵加在保安過濾器之前,用於高壓泵供水和低壓沖洗。在高壓泵出口一般要安裝手動調壓閥和慢開電動閥。手動調壓閥用於調節泵的出力,電動閥可以防止高壓泵啟動時發生水錘現象。
4)RO膜單元:RO膜單元由壓力容器、膜元件、管道和濃水閥門等組成,是反滲透系統的核心。本章內容主要針對RO膜單元的設計,包括參數選擇、流程配置、膜元件選型、膜元件數量和排列的選擇以及設計方案的評價和優化等。
5)儀表和控制系統:為了裝置能夠安全可靠地運行、便於過程監控,一般要配備溫度表、pH計、壓力表、流量計、電導率表、氧化還原電位計等儀表。反滲透系統的運行和監控由PLC、儀表、計算機系統和工藝模擬流程模擬屏執行,同時設有手動操作按鈕和控制室操作按鈕,系統具有聯鎖保護功能及報警指示功能。請參考本書第七章及第十三章相關內容。
6)產水儲存單元:產水儲槽(罐)主要考慮防止二次污染,容積和配置取決於後續工藝要求及用水量調節需要,在產水儲存單元的設計中要考慮防止發生背壓。
7)清洗單元:用於膜的化學清洗和消毒滅菌處理,具體設計參考第八章「污染與清洗」。
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㈢ 江蘇段間增壓泵流量會疊加嗎
三、試車運行
當確認以上條件都滿足時,可以啟動高壓泵投入試運行。由於RO也是一種液液分離設備,只有當給水壓力高於滲透壓時,水才能通過反滲透膜,從而達到除鹽效果。此現象的驅動力來自給水(濃水)壓力和滲透壓(滲透壓隨滲透膜的種類和型式不同而變化)之間的壓差(ΔP),該部分的ΔP可由裝在RO入口的截止閥(閥5)和裝在濃水管線上的壓力調節針型閥(閥13)來調節控制。首先根據RO入口截止閥來調節進水總量(流量計11與流量計12的讀數和)至設計進水量。然後用壓力調節針型閥(閥13)來准確調節產水流量及濃水壓力,當產水量比設計值小時,說明給水(濃水)壓力太小,江蘇段間增壓泵流量會疊加嗎,即是ΔP值太小,這時應將針閥關小,江蘇段間增壓泵流量會疊加嗎,江蘇段間增壓泵流量會疊加嗎,以增大濃水(進水)壓力,直到產水量等於設計值。高入口壓力段間增壓離心泵海水淡化!江蘇段間增壓泵流量會疊加嗎
在多段系統中,濃水側的滲透壓力不斷升高,有時會發生凈驅動力不足的現象。造成前段產水和後段產水不均恆。這時有三個解決方法:
1、在每個段間加增壓泵,以提高後段的驅動力;
海德能反滲透膜系統的回收率與給水水質以及給水溫度有關,這里提到的回收率數據必須與給水水質和水溫綜合考慮,以免發生膜污染。
二段排列:回收率 50至75%
三段排列:回收率75至90%
2、在、二段產水側設置節流閥門,通過增加產水背壓的方式,降低前段產水量,保持整體有效壓力的均衡。
3、前後各段採用不同過濾阻力的膜元件。安徽段間增壓泵流量會疊加嗎純水段間增壓泵廠家?
目前,反滲透海水淡化技術因低投資費、低能耗、低產水價而占市場份額較大。高壓泵提供了在膜法海水淡化中克服滲透壓的能量,是系統的心臟,所以高壓泵的選擇就很重要,那麼反滲透海水淡化系統的高壓泵的應用怎麼選擇呢?
高壓泵選型及需注意的問題
高壓泵提供了在膜法海水淡化中克服滲透壓的能量,是系統的心臟。反滲透海水淡化系統中,每噸淡化水費用中,投資成本佔25%左右,電費成本佔52%以上,兩項合計占造水費用的77%以上。而電費成本中,又以高壓泵的能耗為主,因此,高壓泵的能耗是影響產品水成本的主要因素,根據不同的淡化規模選擇高效率、合適的高壓泵是目前反滲透海水淡化產業急需要解決的問題。
UNA系列離心泵採用先進的水力模型,經CFD計算機輔助設計,精心製造,性能符合ISO5199。標准泵工作壓力16bar。泵體進出口法蘭標准為PN16,為滿足世界各國的不同要求,泵的進出口法蘭也可按ANSI及JIS等標准選取。該系列泵的不銹鋼水力部件全部採用精密鑄造工藝生產,出廠前均經過嚴格的檢測和測試。具有可靠性強、效率高、結構合理、壽命長、運行成本低、安裝及檢修方便、外形美觀等特點。特別適合用於輸送清水、化學介質以及有一定顆粒含量的特殊介質。泵可選配填料密封、單端面機械密封、有壓雙端面機械密封。
作為一款能夠用於多種重載工位的流程泵,UNA系列泵運行穩定,節能高效,深受用戶的歡迎。在汽車塗裝工位上,UNICO公司通過改進機封腔結構、選擇適合輸送介質的機封和沖洗方式、優化生產工藝,非常成功的用作電泳泵、磷化泵、超濾泵、前處理泵等。高入口壓力段間增壓離心泵如何選擇?
高壓泵系統:高壓泵系統的壓力(揚程)和流量的選擇主要依據運行海德能設計軟體 IMSdesign 的模擬計算結果。為了保證系統的安全可靠,在實際選型時,可以在計算結果推薦選型的基礎上提高 10%揚程和流量規格。反滲透高壓泵要求使用性能高度穩定的耐腐蝕泵。泵系統一般由給水泵和高壓泵組成,給水泵加在保安過濾器之前,用於高壓泵供水和低壓沖洗。在高壓泵出口一般要安裝手動調壓閥和慢開電動閥。手動調壓閥用於調節泵的出力,電動閥可以防止高壓泵啟動時發生水錘現象。無錫高入口壓力段間增壓泵!江蘇反滲透段間增壓泵
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加工的未來正面臨著性的大洗牌與大變革。需要注意的是智能製造是方向,不是目的,轉型升級是主線,降本提質增效是重點。再製造就是追求低碳、環保、綠色製造,被視為未來產業升級替代的發展方向。有資料顯示,氣動隔膜泵,電動隔膜泵,高壓離心泵,生物土壤除臭系統再製造產品比新產品的製造節能60%,平均有55%的部件都可以被再利用,製造過程中可以節省80%以上的能源消耗。未來有限責任公司工程機械滲透率有望持續提升,新四化(電動化、網聯化、智能化、共享化)將是未來工程機械行業發展的重點,而智能化的普及更是重中之重。實施轉換的獨一途徑是依靠科技創新驅動發展。環保設備、通用機械設備的技術開發、技術咨詢及技術服務;汽車零部件、泵閥及給排水成套設備、金屬製品的加工、製造及銷售;儀器儀表的銷售;環保工程的施工。(依法須經批準的項目,經相關部門批准後方可開展經營活動)是我國環保設備、通用機械設備的技術開發、技術咨詢及技術服務;汽車零部件、泵閥及給排水成套設備、金屬製品的加工、製造及銷售;儀器儀表的銷售;環保工程的施工。(依法須經批準的項目,經相關部門批准後方可開展經營活動)工業的裝備技術基礎,圍繞環保設備、通用機械設備的技術開發、技術咨詢及技術服務;汽車零部件、泵閥及給排水成套設備、金屬製品的加工、製造及銷售;儀器儀表的銷售;環保工程的施工。(依法須經批準的項目,經相關部門批准後方可開展經營活動)工業結構調整的需要,發展環保設備、通用機械設備的技術開發、技術咨詢及技術服務;汽車零部件、泵閥及給排水成套設備、金屬製品的加工、製造及銷售;儀器儀表的銷售;環保工程的施工。(依法須經批準的項目,經相關部門批准後方可開展經營活動)裝備技術,提高國產環保設備、通用機械設備的技術開發、技術咨詢及技術服務;汽車零部件、泵閥及給排水成套設備、金屬製品的加工、製造及銷售;儀器儀表的銷售;環保工程的施工。(依法須經批準的項目,經相關部門批准後方可開展經營活動)裝備製造水平,是我國環保設備、通用機械設備的技術開發、技術咨詢及技術服務;汽車零部件、泵閥及給排水成套設備、金屬製品的加工、製造及銷售;儀器儀表的銷售;環保工程的施工。(依法須經批準的項目,經相關部門批准後方可開展經營活動)產業由大轉強的重要基礎和關鍵。江蘇段間增壓泵流量會疊加嗎
優尼柯環保設備(無錫)有限公司致力於機械及行業設備,是一家生產型的公司。公司業務涵蓋氣動隔膜泵,電動隔膜泵,高壓離心泵,生物土壤除臭系統等,價格合理,品質有保證。公司秉持誠信為本的經營理念,在機械及行業設備深耕多年,以技術為先導,以自主產品為重點,發揮人才優勢,打造機械及行業設備良好品牌。優尼柯秉承「客戶為尊、服務為榮、創意為先、技術為實」的經營理念,全力打造公司的重點競爭力。
㈣ 海德能反滲透系統設計軟體各參數代表什麼意思
規格 型號 ESPA1-4040 ESPA2-4040 EPSA3-4040
外徑/長度(mm) 99.0/1016.0 99.0/1016.0 99.0/1016.0
濕潤態重量(kg) 4.1 4.1 4.1
有效膜面積(ft) 85 85 85
性能 最低脫盆率 99.0 99.6 98
透過水量GPD(m/d) 2600.0(9.8) 1900.0(7.2) 3000(11.4)
膜材質 芳香族聚醯胺 芳香族聚醯胺 芳香族聚醯胺
測試條件 測試溶液 1500ppm NaCI溶液(進行30分鍾後測試的數據)
操作壓力psi(Mpa) 150(1.05)
測試液溫度(℃) 25
單只膜元件回收率(%) 15
測試液PH 6.5-7.0
最高進水溫度(℃) 45
進水PH范圍 3.0-10.0
最高操作壓力psi(Mpa) 600(4.16)
使用條件 最高進水流量GPM(m/H) 16(3.6)
進水高度SDI(15分鍾) <5
進水最高濁度 1.0NTU
最高進水自由氯濃度 <0.1ppm
單只膜元件最高壓力損失 10psi(0.7kgf/cm)
單只膜元件上濃縮水與透過水量的最大比例 5:1
㈤ 海德能反滲透設計軟體中操作壓力怎麼得到的
以一高壓磅連續加壓於原水輸送至裝置內,如圖所示。
㈥ 反滲透一級三段怎麼設計
一、最佳的方式
根據原水水質,產水量,回收率等參數,利用反滲透膜設計軟體來進行設計,其中在段的設計上採用3段設計,然後通過計算機的模擬推薦以及自己的修整,來完成一級三段的設計。比如產水量100噸,回收率80%,原水水質情況還比較好(如含鹽量相對較低、深井水等)採用一級三段的設計可以為6芯壓力容器10:5:3排列;
二、經驗方式
根據原水水質,產水量,回收率等參數,按照一隻膜生產0.9噸水初步計算,然後按照4:2:1的大致比例進行排比,如生產50噸水,則需要膜54隻(6的整數倍),考慮到三段排列有點困難,因此增加一根壓力容器,選用60隻膜安裝10根壓力容器,採用5:3:2就相對合理點;
三、外援模式
當你選擇好膜元件的生產廠家的時候,你可以和膜供應商的技術支持聯系,利用他們的經驗和知識來幫助自己設計系統。一般地講,膜廠商都非常願意為用戶提供服務,特別是售前的服務的。
四、其它
因為一級三段的排列有其比較好的特徵特點,如回收率可以比較高,但不是每種水型都適合,特別是一些含鹽量較高或者在一些特殊情況下,在設計一級三段的時候也許會增加段間增壓泵,也有的需要增加濃水循環等。因此,還要具體情況具體分析。
希望能對您有用。
謝謝!
㈦ 反滲透設備的性能特點、結構類型及選型要求
反滲透設備選型
一、反滲透簡介
反滲透又稱高濾(Hyperfiltration)是20世紀60年代發展起來的一項膜分離技術。由於它具有物料無相變、能耗低、設備簡單、常溫操作和適應性強等特點,經過四十多年的發展,已被廣泛地應用於國民經濟的各個領域。從膜、組件及裝置研製到開發,反滲透技術已成為一項成熟的膜分離技術,它不僅應用於海水和苦鹹水的淡化,而且在電子、石油化工、食品、醫療衛生、環境工程以及國防等領域發揮著重要作用。
反滲透是一種以壓力差為推動力的膜分離技術,是目前最為先進的膜分離技術。反滲透膜是在壓力差為推動力的作用下,只允許通過水分子而阻擋各種溶質和固體顆粒的半透膜,我公司主要選用海德能、陶氏、世韓、東麗等進口反滲透膜。
影響反滲透設備脫鹽率和正常工作的主要因素:
1.離子價數:脫鹽率隨著離子價數的增加而提高,二價、三價鹽的脫鹽率要高於單價鹽;
2.分子大小:脫鹽率隨分子直徑的增加而提高;
3.原水溫度:原水溫度升高時,由於水的粘度降低脫鹽率提高;
4.原水濃度:原水濃度提高時,脫鹽率下降;
5.工作壓力:工作壓力提高時,脫鹽率有所提高但不明顯;
6.PH值:酸性條件下雖然膜不容易堵塞,但脫鹽率要有所下降;
7.溶解氣體:可溶解性氣體在游離狀態下容易滲透而不脫除CO2、SO2、O2、Cl2、H2S等;
8.氫鍵趨勢:對於含有強氫鍵的化合物,脫除率很低,如水、酚和氨等;(也正因此才實現脫除水中雜質和溶解物而達到水與其他物質分離的目的;
9.有機物質:水中的有機物對膜有污染作用,有機物越多膜的性能越易變壞;
10.水的硬度:水的硬度越高膜越容易堵塞,對於高硬度水應先軟化處理,降低硬度再進反滲透;
11.固體顆粒:固體顆粒對反滲透膜的危害極大,必須進行預處理;
12.微生物:水中的微生物、細菌對膜有危害,必須進行預處理(本公司採用超率膜進行處理,在國內處於先進水平);
13.氧化物:金屬氧化物進入反滲透不能進行自行清除,應定期化學葯物清除。
應用范圍
*海水淡化、苦鹹水淡化、飲用水降氟;
*飲用純凈水的製取;
*鍋爐用軟化水、去離子水的製取;
*制葯用水的製取;
*電子工業用超純水的製取;
*液體分離、濃縮、貴重物體的回收。
反滲透設備的規格型號要根據用戶提供的原水水質、產水要求、產水量及所使用的反滲透膜的規格型號共同組成,我公司可根據用戶提供的原水水質化驗報告單(或提供水樣由我公司化驗),利用反滲透設計軟體進行設備的工藝設計和選型,根據單位時間的產水量確定的設備型號有:0.5T/H、1.0T/H、1.5T/H、2.0T/H、
3.0T/H、4.0T/H、5.0T/H、10T/H、15T/H、20T/H、30T/H、40T/H、50T/H、60T/H、100T/H。根據用戶要求各型號還可設計成雙級反滲透,為用戶提供高質量的純水。
二、反滲透原理
按照滲透原理,在半透膜的兩邊存在一個「化學勢」的差值,通過溶液的滲透過程對化學勢差進行補償。當平衡重新建立時,在半透膜的兩側形成了一個水位的差即凈壓差,這個壓差便是滲透壓。滲透壓是溶液本身的性質,取決於溶液濃度,與半透膜沒有關系。滲透壓與溶質濃度之間的關系為:
Posm=1.19(T+273)×∑(mi)……………………………(1)
式中:Posm………………………滲透壓(psi);
T……………………………溫度(℃);
∑(mi)………………………溶液中所有溶質的總摩爾濃度;
在有半透膜的容器中,純水透過半透膜流向鹽水一側,這種現象稱之為滲透,直到達到新的平衡建立。這時膜兩側的靜壓差就是滲透壓,當在鹽水一側施加一個外加壓力,原有的平衡會受到影響。外加壓力將會使鹽溶液一邊的化學勢增加,使鹽水中的水透過半透膜流向純水一邊。這種現象便是反滲透。反滲透過程的驅動力是外加壓力,反滲透分離所需能量與鹽水的濃度直接相關。因此,從鹽水中反滲透出純水,鹽的濃度越高,所需能耗也越高。
■水的傳遞
水通過半透膜的速率由下式確定:
Qw=(△P-△Posm)×Kw×S/d………………………(2)
式中:Qw…………………………純水透過膜的速率;
△P…………………………膜兩側壓力差;
△Posm………………………膜兩側的滲透壓差;
Kw…………………………膜的純水滲透系數;
S……………………………膜面積;
d……………………………膜厚度。
(2)式通常被簡化為:
Qw=A×(NDP)…………………………………………(3)
式中:A……………………………膜常數;
NDP………………………跨過膜的水傳質總驅動壓力或總驅動力。