㈠ 急:高分求助:水处理一级反渗透加还原剂亚硫酸氢钠后为什么ORP会升高
各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐(如氯化物)和难溶盐(如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐)金属氧化物,酸碱等。在反渗透过程中,进水的体积在减少,悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上,堵塞进水流道、增加摩擦阻力(压力降)。难溶盐在超过其饱和极限时,会从浓水中沉淀出来,在膜面上形成结垢,降低RO膜的通量,增加运行压力和压力降,并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染,膜污染的结果是系统性能的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理,去除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量难溶盐组分,降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是改善进水水质,使RO膜获得可靠的运行保证。
对原水进行预处理的效果反映为TSS、TOC、COD、BOD、LSI及铁、锰、铝、硅、钡、锶等污染物水质指标的绝对值降低,在上一章中有对于这些污染物水质指标的详细描述。表征膜污染倾向的另外一个重要的水质指标是SDI。通过预处理,除了要将上述指标降到反渗透膜系统进水要求的范围内,还有重要的一点是尽量降低SDI,理想的SDI(15分钟)值应小于3。
5.1化学预处理
为了改善反渗透系统的操作性能,在进水中可以加入添加下列一些药剂:酸、碱、杀菌剂、阻垢剂和分散剂。
1 加酸-防止结垢
在进水中可以加入盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)来降低pH。硫酸价格便宜、不会发烟腐蚀周围的金属元器件,而且膜对硫酸根离子的脱除率较氯离子高,所以硫酸比盐酸更为常用。没有其他添加剂的工业级硫酸即适宜于反渗透使用,商品硫酸有20%和93%两种浓度规格。93%的硫酸也称为66波美度硫酸。在稀释93%硫酸时一定要小心,在稀释到66%时发热可将溶液的温度提升到138℃。一定要在搅拌下缓慢地将酸加入水中,以免水溶液局部发热沸腾。盐酸主要在可能产生硫酸钙或硫酸锶结垢时使用。使用硫酸会增加反渗透进水中的硫酸根离子浓度,直接导致硫酸钙结垢倾向增加。工业级的盐酸(无添加剂)购买非常方便,商品盐酸一般含量为30-37%。降低pH的首要目的是降低RO浓水中碳酸钙结垢的倾向,即降低朗格里尔指数(LSI)。LSI是低盐度苦咸水中碳酸钙的饱和度,表示碳酸钙结垢或腐蚀的可能性。在反渗透水化学中,LSI是确定是否会发生碳酸钙结垢的是个重要指标。当LSI为负值时,水会腐蚀金属管道,但不会形成碳酸钙结垢。如果LSI为正值,水没有腐蚀性,却会发生碳酸钙结垢。LSI由碳酸钙饱和的pH减去水的实际pH。碳酸钙的溶解度随温度的上升而减小(水壶中的水垢就是这样形成的),随pH、钙离子的浓度即碱度的增加而减小。LSI值可以通过向反渗透进水中注入酸液(一般是硫酸或盐酸)即降低pH的方法来调低。推荐的反渗透浓水的LSI值为0.2(表示浓度低于碳酸钙饱和浓度0.2个pH单位)。还可以使用聚合物阻垢剂来防止碳酸钙沉淀,一些阻垢剂供应商声称其产品可以使反渗透浓水的LSI高达+2.5(比较保守的设计是LSI为+1.8)。
2 加碱-提高脱除率
在一级反渗透中加碱使用较少。在反渗透进水中注入碱液用来提高pH。一般使用的碱剂只有氢氧化钠(NaOH),购买方便,而且易溶于水。一般不含其他添加剂的工业级氢氧化钠便可满足需要。商品氢氧化钠有100%的片碱,也有20%和50%的液碱。在加碱调高pH时一定要注意,pH升高会增加LSI、降低碳酸钙及铁和锰的溶解度。最常见的加碱应用是二级RO系统。在二级反渗透系统中,一级RO产水供给二级RO作为原水。二级反渗透对一级反渗透产水进行“抛光”处理,二级RO产水的水质可达到4兆欧。在二级RO进水中加碱有4个原因:
a.在pH8.2以上,二氧化碳全部转化为碳酸根离子,碳酸根离子可以被反渗透脱除。而二氧化碳本身是一种气体,会随透过液自由进入RO产水,对于下游的离子交换床抛光处理造成不当的负荷。
b.某些TOC成分在高pH下更容易脱除。
c.二氧化硅的溶解度和脱除率在高pH下更高(特别是高于9时)。
d.硼的脱除率在高pH下也较高(特别是高于9时)。
加碱应用有一个特例,通常被叫做HERO(高效反渗透系统)过程,将进水pH调到9或10。一级反渗透用来处理苦咸水,苦咸水在高pH下会有污染问题(比如硬度、碱度、铁、锰等)。预处理通常采用弱酸性阳离子树脂系统和脱气装置来除去这些污染物。
3 脱氯药剂-消除余氯
RO及NF进水中的游离氯要降到0.05ppm以下,才能达到聚酰胺复合膜的要求。除氯的预处理方法有两种,粒状活性炭吸附和使用还原性药剂如亚硫酸钠。在小系统(50-100gpm)中一般采用活性碳过滤器,投资成本比较合理。推荐使用酸洗处理过的优质活性炭,去除硬度、金属离子,细粉含量要非常低,否则会造成对膜的污染。新安装的碳滤料一定要充分淋洗,直到碳粉被完全除去为止,一般要几个小时甚至几天。我们不能依靠5μm的保安过滤器来保护反渗透膜不受碳粉的污染。碳过滤器的好处是可以除去会造成膜污染的有机物,对于所有进水的处理比添加药剂更为可靠。但其缺点是碳会成为微生物的饲料,在碳过滤器中孳生细菌,其结果是造成反渗透膜的生物污染。
亚硫酸氢钠(SBS)是较大型RO装置选用的典型还原剂。将固体偏亚硫酸氢钠溶解在水中配制成溶液,商品偏亚硫酸氢钠的纯度为97.5-99%,干燥储存期6个月。SBS溶液在空气中不稳定,会与氧气发生反应,所以推荐2%的溶液的使用期为3-7天, 10%以下的溶液使用期为7-14天。从理论上讲,1.47ppm的SBS(或0.70ppm偏亚硫酸氢钠)能够还原1.0ppm的氯。设计时考虑到工业苦咸水系统的安全系数,设定SBS的添加量为每1.0ppm氯1.8-3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游,设置距离要保证在进入膜元件有29秒的反应时间。推荐使用适当的在线搅拌装置(静态搅拌器)。
SBS脱氯反应:
·Na2S2O5 (偏亚硫酸钠)+ H2O =2 NaHSO3 (亚硫酸氢钠)
·NaHSO3 + HOCl =NaHSO4 (硫酸氢钠) + HCl (盐酸)
·NaHSO3 + Cl2 + H2O =NaHSO4 + 2 HCl
采用SBS脱氯的好处是在大系统中比碳过滤器的投资较少,反应副产物及残余SBS易于被RO脱除。
SBS脱氯的缺点是需要人工混合小体积的药剂,在脱氯系统没有设计足够的监测控制仪器时增加了氯对膜的威胁,而且在少数情况下进水中存在硫还原菌(SBR),亚硫酸会成为细菌营养帮助细菌的繁殖。SBR通常在浅层井水厌氧环境下有发现,硫化氢(H2S)作为SBR的代谢产物会同时存在。
脱氯过程的监测可采用游离氯监测仪,用以监测残余亚硫酸根的浓度,还可以采用ORP监测仪。推荐的方法是监测残余亚硫酸根的浓度,以保证有足够的亚硫酸根来还原氯。大多数商业化氯监测仪的捡出浓度为0.1ppm,这个值是CPA膜的余氯上限。直接利用ORP监测仪监控亚硫酸根浓度的方法不够可靠,这种测定水中氧化还原电位的仪器的基线变化难以预测。
CPA膜的耐氯能力大概在1000-2000ppm小时(透盐率增加一倍),1000ppm小时等于在0.038ppm余氯下运行3年。需要注意的是,在一些情况下发现耐氯能力会因温度升高(90华氏度以上)、pH(7以上)升高和过渡金属存在(比如铁、锰、锌、铜、铝等)而大大下降。CPA膜的耐氯胺能力约为50,000-200,000ppm小时(发生透盐率明显增加),这个值相当于在RO进水中含有1.9-7.6ppm的氯胺,膜可以运行3年。同样,在温度升高、pH降低和过渡金属存在时,膜的耐氯胺能力会变化。
在加州的一个三级废水处理装置上发现,在氯胺浓度6-8ppm进水条件下,膜的脱盐率在2-3年内从98%降到了96%。设计者要注意在氯胺化之后进行脱氯还是必要的。氯胺是混合氯和氨的产物,游离氯对膜的降解作用要比氯胺强得多,如果氨量欠缺时会有游离氯存在。因此,使用过量的氨是非常关键的,系统监测要确保这一点。
4 阻垢剂和分散剂
许多阻垢剂生产厂商可提供各种用于反渗透和纳滤系统性能改善的阻垢剂和分散剂。阻垢剂是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成的化学药剂。大多数阻垢剂是一些专用有机合成聚合物(比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等),这些聚合物的分子量在2000-10000道尔顿不等。反渗透系统阻垢剂技术由冷却循环水和锅炉用水化学演变而来。对为数众多各式各样的阻垢剂,在不同的应用场合和所采用的有机化合物所取得的效果和效率差别很大。
采用聚丙烯酸类阻垢剂时要特别小心,在铁含量较高时可能会引起膜污染,这种污染会增加膜的操作压力,有效清除这类污染要进行酸洗。
如果在预处理中使用了阳离子混凝剂或助滤剂,在使用阴离子性阻垢剂时要特别注意。会产生一种粘稠的粘性污染物,污染会造成操作压力增加,而且这种污染物清洗非常困难。
六偏磷酸钠(SHMP)是早期在反渗透中使用的一种普通阻垢剂,但随着专用阻垢剂的出现,用量已经大大减少了。SHMP的使用有一些限制。每2-3天要配制一次溶液,因为暴露在空气中会水解,发生水解后不仅会降低阻垢效果,而且还会造成磷酸钙结垢的可能性。使用SHMP可减少碳酸钙结垢,LSI可达到+1.0。
阻垢剂阻碍了RO进水和浓水中盐结晶的生长,因而可以容许难溶盐在浓水中超过饱和溶解度。阻垢剂的使用可代替加酸,也可以配合加酸使用。有许多因素会影响矿物质结垢的形成。温度降低会减小结垢矿物质的溶解度(碳酸钙除外,与大多数物质相反,它的溶解度随温度升高而降低),TDS的升高会增加难溶盐的溶解度(这是因为高离子强度干扰了晶种的形成)。
最常见的结垢性无机盐有:
◆ 碳酸钙(CaCO3)
◆ 硫酸钙(CaSO4)
◆ 硫酸锶(SrSO4)
◆ 硫酸钡(BaSO4)
不太常见的结垢性矿物质有:
磷酸钙(Ca3(PO4)2)
氟化钙(CaF2)
分散剂是一系列合成聚合物用来阻止膜面上污染物的聚集和沉积。分散剂有时也叫抗污染剂,通常也有阻垢性能。对于不同的污染物,不同的分散剂的效率区别很大,所以要知道所对付的污染物是什么。
需要分散剂处理的污染物有:
● 矿物质结垢
● 金属氧化物和氢氧化物(铁、锰和铝)
● 聚合硅酸
● 胶体物质(指那些无定型悬浮颗粒,可能含有土、铁、铝、硅、硫和有机物)
● 生物性污染物
硅酸的超饱和溶解度难以预测,在水中有铁存在时,会形成硅酸铁,硅酸的最大饱和浓度会大大降低。其他的因素还有温度和pH值。预测金属氧化物(如铁、锰和铝)也非常困难。金属离子的可溶解形式容许较高饱和度,不溶性离子形式更像是颗粒或胶体。
理想的添加量和结垢物质及污染物最大饱和度最好通过药剂供应商提供的专用软件包来确定。在海德能反渗透设计软件中采用的是较为保守的难溶盐超饱和度估算。过量添加阻垢剂/分散剂会导致在膜面上形成沉积,造成新的污染问题。在设备停机时一定要将阻垢剂及分散剂彻底冲洗出来,否则会留在膜上产生污染问题。在用RO进水进行低压冲洗时要停止向系统注入阻垢剂及分散剂。
阻垢剂/分散剂注入系统的设计应该保证在进入反渗透元件之前能够充分混合,静态搅拌器是一个非常有效的混合方法。大多数系统的注入点设在RO进水保安过滤器之前,通过在过滤器中的缓冲时间及RO进水泵的搅拌作用来促进混合。如果系统采用加酸调节pH,推荐加酸点要在上游足够远的地方,在到达阻垢剂/分散剂注入点之前已经完全混合均匀。
注入阻垢剂/分散剂的加药泵要调到最高注射频率,建议的注射频率是最少5秒钟一次。阻垢剂/分散剂的典型添加量为2-5ppm。为了让加药泵以最高频率工作,需要对药剂进行稀释。阻垢剂/分散剂商品有浓缩液,也有固体粉末。稀释了的阻垢剂/分散剂在储槽中会被生物污染,污染的程度取决于室温和稀释的倍数。推荐稀释液的保留时间在7-10天左右。正常情况下,未经稀释的阻垢剂/分散剂不会受到生物污染。
下面的表-2给出一些药剂厂商提供的加阻垢剂后,RO浓水中难溶盐最大饱和度,以及海德能设计软件所采用的保守警戒值。这些数值基于浓水的情况,以正常未加药时的饱和度为100%计算。海德能一直推荐用户要向厂商确证其产品的实际效率。
选择阻垢剂/分散剂的另外一个主要问题是要保证与反渗透膜完全兼容。不兼容药剂会造成膜的不可逆损坏。海德能相信供应商会进行药剂的RO膜兼容性测试和效率测试。我们建议用户向阻垢剂和分散剂厂商咨询下列一些问题:
● 与相关RO膜的兼容性如何?
● 有没有成功运行1000小时以上的最终用户列表?
● 与反渗透进水中的任何成分(比如铁、重金属、阳离子聚电解质等)有没有不可逆反应?
● 推荐添加量和最大添加量是多少?
● 有没有特殊的排放问题?
● 是否适于饮用水应用(有必要时)?
● 该厂商还供应与阻垢剂相容的混凝剂、杀菌剂和清洗剂等其他反渗透药剂吗?
● 该厂商是否提供膜解剖或元件清洗一类的现场技术服务?
表-2 加阻垢剂后难溶盐最大饱和度
垢物或污染物
药剂厂商推荐值
海德能推荐的保守值
碳酸钙LSI 值
+ 2.9
+ 1.8
硫酸钙
400%
230%
硫酸锶
1,200%
800%
硫酸钡
8,000%
6,000%
氟化钙
12,000%
未给出
硅酸
300 ppm 或更高
100%
铁
5 ppm
未给出
铝
4 ppm
未给出
5.2软化预处理
原水中含有过量的结垢阳离子,如Ca2+、Ba2+和Sr2+等,需要进行软化预处理。软化处理的方法有石灰软化和树脂软化。
1石灰软化
在水中加入熟石灰即氢氧化钙可去除碳酸氢钙,反应式为:
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钠(纯碱)得到进一步降低:
CaCl2 + NaCO3→2NaCl + Ca(CO3)↓
石灰-纯碱软化处理还可降低二氧化硅的含量,在加入铝酸钠和三氯化铁时会形成碳酸钙以及硅酸、氧化铝和铁的复合物沉淀。通过加入多孔氧化镁和石灰的混合物,采用60-70℃热石灰脱硅酸工艺,能将硅酸浓度降低到1mg/L以下。
通过石灰软化也可显著去除钡、锶和有机物,但石灰软化处理的问题是需要使用反应器以便在高浓度下形成沉淀晶种,通常要采用上升流固体接触澄清器。过程出水还需要设置多介质过滤器,并在进入膜单元之前要调节pH。使用含铁混凝剂,无论是否同时使用聚合物絮凝剂(阴离子型和非离子型),均可提高石灰软化的固液分离效果。
只有大型苦咸水/废水系统(大于200m3/H)才会考虑选择石灰软化工艺。
2树脂软化
a.强酸型树脂软化
使用钠离子置换除去结垢型阳离子,如Ca2+、Ba2+、Sr2+,树脂交换饱和后用盐水再生。钠离子软化法在常压锅炉水处理中广泛应用。这种处理方法的弊端是耗盐量高,增加了运行费用,另外还有废水排放问题。
b.弱酸型树脂脱碱度
主要在大型苦咸水处理系统中采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度,脱碱度处理是一种部分软化工艺,可以节约再生剂。通过弱酸性树脂处理,用氢离子交换除去与碳酸氢根相同当量(暂时硬度)的Ca2+、Ba2+和Sr2+等,这样原水的pH值会降低到4-5。由于树脂的酸性基团为羧基,当pH达到4.2时,羧基不再解离,离子交换过程也就停止了。因此,仅能实现部分软化,即与碳酸氢根相结合的结垢阳离子可以被除去。因此这一过程对于碳酸氢根含量高的水源较为理想,碳酸氢根也可转化为CO2。
HCO3-+H+=H2O+CO2
一般不希望水中有二氧化碳,必要时要对原水或产水进行脱气,在有生物污染可能时(地表水,高TOC或高菌落总数),对产水脱气更为合适。在膜系统中高CO2浓度可以抑制细菌的生长。当希望系统运行在较高的脱盐率时,采用原水脱气较为合适,脱除CO2将会引起pH的增高,进水pH>6时,膜系统的脱除率比进水pH<5时要高。
● 再生所需要的酸量不大于105%的理论耗酸量,这样会降低操作费用和对环境的影响;
● 通过脱除碳酸氢根,降低了水中的TDS,这样产水TDS也较低;
弱酸型树脂处理的缺点是:
● 残余硬度
如果需要完全软化,可以增设强酸阳树脂的交换过程,甚至放置在弱酸树脂同一交换柱中,这样再生剂的耗量仍比单独使用强酸树脂时低,但是初期投入较高,这一组合仅当系统容量很大时才有意义。
另一种克服这一缺点的方法是在脱碱度的水中加阻垢剂,虽然迄今为止,人们单独使用弱酸树脂脱碱时,还未出现过结垢问题,但是我们仍极力建议你计算残留难溶盐的溶解度,并采取相应的措施。
● 处理过程中水会发生pH变化
因树脂的饱和程度在运行时发生变化,经弱酸脱碱处理的出水其pH值将在3.5-6.5范围内变化,这种周期性的pH变化,使工厂脱盐率的控制变的很困难。当pH<4.2时,无机酸将透过膜,可能会增加产水的TDS,因此,我们推荐用户增加一个并联弱酸软化器,控制在不同时间进行再生,以便均匀弱酸处理出水pH,其它防止极低pH值出水的方法是脱除CO2或通过投加NaOH调节弱酸软化后出水的pH值。
5.3去除胶体和颗粒物
1介质过滤
从水中去除悬浮固体普遍的方法是多介质过滤。多介质过滤器以成层状的无烟煤、石英砂、细碎的石榴石或其他材料为床层。床的顶层由质轻和质粗品级的材料组成,而最重和最细品级的材料放在床的底部。其原理为按深度过滤——水中较大的顾粒在顶层被除去,较小的颗粒在过滤器介质的较深处被除去。
在单一介质过滤器中,最细的颗粒材料反洗至床的顶部。大多数过滤发生在床顶部5cm区域内,其余作为支撑介质。有一泥浆层形成。虽然单一介质过滤器的滤速限制为81.5—163L/(min.m2)过滤面积,多介质过滤器的水力过程流速可高达815L/(min.m2),但因高水质的要求,通常在RO预处理中流速限制在306L/(min.m2)。
由于胶体悬浮物既很细小又由于介质电荷之间的排斥,所以单独过滤不起作用。在这些情况下,在过滤前必须加絮凝剂或絮凝化学药品。常用的絮凝剂有三氯化铁、矾和阳离子聚合物。因为阳离子聚合物在低剂量下就有效果,且不明显地增加过滤器介质的固体负荷,所以最常用。另一方面,如果阳离子聚合物进入现在采用的某些最通用的膜上,则它们却是非常强的污染物。很少量的阳离子聚合物就能堵塞这些膜,且往往难以去除。务须谨记当用阳离子聚合物作为过滤助剂时,必须小心使用。
2除铁、锰——氧化过滤
通常含盐量为苦咸水范围的某些井水呈还原态,典型特点是含有二价的铁和锰,有时还会存在硫化氢和氨。如果对这类水源进行氯化处理,或当水中含氧量超过5mg/L时,Fe2+将转化为Fe3+形成难溶解性的胶体氢氧化物颗粒。铁和锰的氧化反应如下:
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3+8CO2
4Mn(HCO3)2+O2+2H2O→4Mn(OH)3+8CO2
由于铁的氧化在很低的pH值时就会发生,因而出现铁污染的情况要比锰污染的情况要多,即使SDI小于5,RO进水的铁含量低于0.1mg/L,仍会产生铁污染的问题。碱度低的进水铁离子含量要高,这是因为FeCO3的溶解度会限制Fe2+的浓度。
处理这类水源的一种方法时防止整个RO过程中与空气和任何氧化剂如氯的接触。低pH值有利于延缓Fe2+的氧化,当pH<6,氧含量<0.5mg/L时,最大允许Fe2+浓度4mg/L,另一种是用空气、Cl2或KMnO4氧化铁和锰,将所形成的氧化物通过介质过滤器除去,但需要主要的是,由硫化氢氧化形成的胶体硫可能难以由过滤器除去,在介质过滤器内添加氧化剂通过电子转移氧化Fe2+,即可一步同时完成氧化和过滤。
海绿石就是这样一种粒状过滤介质,当其氧化能力耗尽时,它可通过KMnO4的氧化来再生,再生后必须将残留的KMnO4完全冲洗掉,以防止对膜的破坏。当原水中含Fe2+的量小于2mg/L时,可以采用这一处理方法,如原水中含更高的Fe2+的量小于2mg/L时,可以采用这一处理方法,如原水中含更高的Fe2+时,可在过滤器进水前连续投加KMnO4,但是在这种情况下,必须采取措施例如安装活性炭滤器以保证没有高锰酸钾进入膜元件内。
Birm过滤也可以有效地用于从RO/NF进水中去除Fe2+,Birm是一种硅酸铝基体上涂有二氧化锰形成沉淀,并且通过滤器反洗可将这些沉淀冲出滤器。由于该过程pH将升高,可能会发生LSI值变化,因而要预防滤器和RO/NF系统内出现CaCO3沉淀。
3 微絮凝
如果过滤前对原水中的胶体进行絮凝或混凝处理,可以大幅度地提高介质过滤器效率,使出水的SDI降低到5左右。硫酸铁和三氯化铁可以用于对胶体表面的负电荷进行失稳处理,将胶体捕捉到新生态的氢氧化铁微小絮状物上,使用含铝絮凝剂其原理相似,但因其可能有残留铝离子污染问题,并不推荐使用,除非使用高分子聚合铝。迅速的分散和混合絮凝剂十分重要,建议采用静态混合器或将注入点设在增压泵的吸入段,通常最佳加药量为10-30mg/L,但应针对具体的项目确定加药量。
为了提高混凝剂絮体的强度进而改进它们的过滤性能,或促进胶体颗粒间的架桥,絮凝剂与混凝剂一起或单独使用,絮凝剂为可溶性的高分子有机化合物,如线性的聚丙烯酰胺,通过不同的活性功能团,它们可能表现为阳离子性、阴离子性或中性非离子性。混凝剂和絮凝剂可能直接或间接地影响RO膜,间接的影响如它们的反应产物形成沉淀并覆盖在膜面上,例如当过滤器发生沟流而使混凝剂絮体穿过滤器并发生沉淀;当使用铁或铝混凝剂,但没有立即降低pH值时,在RO阶段或因进水浓缩诱发过饱和现象,就会出现沉淀,还有在多介质滤器后加入化合物也会产生沉淀反应,最常见的是投加阻垢剂,几乎所有的阻垢剂都是荷负电的,将会与水中阳离子性的絮凝剂或助凝剂反应而污染RO膜。
当添加的聚合物本身影响膜导致通量的下降,这属于直接影响。为了消除RO/NF膜直接和间接的影响,阴离子和非离子的絮凝剂比阳离子的絮凝剂合适,同时还须避免过量添加。
4微滤/超滤
采用超滤/微滤预处理工艺的反渗透/纳滤系统叫做集成膜系统(IMS)。与采用传统预处理工艺的反渗透系统相比,IMS设计具有一些明显的优势。
● MF/UF透过液水质更好。SDI和浊度更低,明显降低了对反渗透的胶体和有机物、微生物污染负荷。
● 由于膜在这里是污染物的绝对屏障,MF/UF滤液的高质量可以保持稳定。即便是地表水和废水等水质波动异常频繁的水源,这种稳定性也不会改变。
● 由于胶体污染减少,反渗透系统的清洗频率明显降低。
● 与一些传统过滤工艺相比,MF/UF系统操作更容易,耗时更少。
● 与采用大量化学品的传统工艺相比,MF/UF浓缩废液的处置比较容易。
㈡ 反渗透系统的概念是什么
反渗透系统基本组成部分
1)原水供水单元:原水可能是自来水、地下水、水库水或其它水源,但一般反渗透系统都有一个储水槽。在系统设计时要考虑避免二次污染,防止沙土、灰尘等机械杂质污染和发酵、水藻等生物污染的发生。
2)预处理系统:针对原水得水质指标和水源特点,设置合理的预处理系统,保证经过预处理的水质能够达到反渗透系统对于COD、SDI、余氯和LSI等的要求。对于一定的原水,不同的预处理工艺和污染因子去除效果会影响到反渗透膜元件类型、数量和系统参数的选择。在目前越来越多的反渗透系统被用于地表水和回用污水的情况下,为了保证系统性能和和效率,推荐优先选用膜法预处理(超滤/微滤)。请参考本书卷首较为详细的“美国海德能公司反渗透纳滤设计导则”。
3)高压泵系统:高压泵系统的压力(扬程)和流量的选择主要依据运行海德能设计软件IMSdesign的模拟计算结果。为了保证系统的安全可靠,在实际选型时,可以在计算结果推荐选型的基础上提高10%扬程和流量规格。反渗透高压泵要求使用性能高度稳定的耐腐蚀泵。泵系统一般由给水泵和高压泵组成,给水泵加在保安过滤器之前,用于高压泵供水和低压冲洗。在高压泵出口一般要安装手动调压阀和慢开电动阀。手动调压阀用于调节泵的出力,电动阀可以防止高压泵启动时发生水锤现象。
4)RO膜单元:RO膜单元由压力容器、膜元件、管道和浓水阀门等组成,是反渗透系统的核心。本章内容主要针对RO膜单元的设计,包括参数选择、流程配置、膜元件选型、膜元件数量和排列的选择以及设计方案的评价和优化等。
5)仪表和控制系统:为了装置能够安全可靠地运行、便于过程监控,一般要配备温度表、pH计、压力表、流量计、电导率表、氧化还原电位计等仪表。反渗透系统的运行和监控由PLC、仪表、计算机系统和工艺模拟流程模拟屏执行,同时设有手动操作按钮和控制室操作按钮,系统具有联锁保护功能及报警指示功能。请参考本书第七章及第十三章相关内容。
6)产水储存单元:产水储槽(罐)主要考虑防止二次污染,容积和配置取决于后续工艺要求及用水量调节需要,在产水储存单元的设计中要考虑防止发生背压。
7)清洗单元:用于膜的化学清洗和消毒灭菌处理,具体设计参考第八章“污染与清洗”。
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㈢ 江苏段间增压泵流量会叠加吗
三、试车运行
当确认以上条件都满足时,可以启动高压泵投入试运行。由于RO也是一种液液分离设备,只有当给水压力高于渗透压时,水才能通过反渗透膜,从而达到除盐效果。此现象的驱动力来自给水(浓水)压力和渗透压(渗透压随渗透膜的种类和型式不同而变化)之间的压差(ΔP),该部分的ΔP可由装在RO入口的截止阀(阀5)和装在浓水管线上的压力调节针型阀(阀13)来调节控制。首先根据RO入口截止阀来调节进水总量(流量计11与流量计12的读数和)至设计进水量。然后用压力调节针型阀(阀13)来准确调节产水流量及浓水压力,当产水量比设计值小时,说明给水(浓水)压力太小,江苏段间增压泵流量会叠加吗,即是ΔP值太小,这时应将针阀关小,江苏段间增压泵流量会叠加吗,江苏段间增压泵流量会叠加吗,以增大浓水(进水)压力,直到产水量等于设计值。高入口压力段间增压离心泵海水淡化!江苏段间增压泵流量会叠加吗
在多段系统中,浓水侧的渗透压力不断升高,有时会发生净驱动力不足的现象。造成前段产水和后段产水不均恒。这时有三个解决方法:
1、在每个段间加增压泵,以提高后段的驱动力;
海德能反渗透膜系统的回收率与给水水质以及给水温度有关,这里提到的回收率数据必须与给水水质和水温综合考虑,以免发生膜污染。
二段排列:回收率 50至75%
三段排列:回收率75至90%
2、在、二段产水侧设置节流阀门,通过增加产水背压的方式,降低前段产水量,保持整体有效压力的均衡。
3、前后各段采用不同过滤阻力的膜元件。安徽段间增压泵流量会叠加吗纯水段间增压泵厂家?
目前,反渗透海水淡化技术因低投资费、低能耗、低产水价而占市场份额较大。高压泵提供了在膜法海水淡化中克服渗透压的能量,是系统的心脏,所以高压泵的选择就很重要,那么反渗透海水淡化系统的高压泵的应用怎么选择呢?
高压泵选型及需注意的问题
高压泵提供了在膜法海水淡化中克服渗透压的能量,是系统的心脏。反渗透海水淡化系统中,每吨淡化水费用中,投资成本占25%左右,电费成本占52%以上,两项合计占造水费用的77%以上。而电费成本中,又以高压泵的能耗为主,因此,高压泵的能耗是影响产品水成本的主要因素,根据不同的淡化规模选择高效率、合适的高压泵是目前反渗透海水淡化产业急需要解决的问题。
UNA系列离心泵采用先进的水力模型,经CFD计算机辅助设计,精心制造,性能符合ISO5199。标准泵工作压力16bar。泵体进出口法兰标准为PN16,为满足世界各国的不同要求,泵的进出口法兰也可按ANSI及JIS等标准选取。该系列泵的不锈钢水力部件全部采用精密铸造工艺生产,出厂前均经过严格的检测和测试。具有可靠性强、效率高、结构合理、寿命长、运行成本低、安装及检修方便、外形美观等特点。特别适合用于输送清水、化学介质以及有一定颗粒含量的特殊介质。泵可选配填料密封、单端面机械密封、有压双端面机械密封。
作为一款能够用于多种重载工位的流程泵,UNA系列泵运行稳定,节能高效,深受用户的欢迎。在汽车涂装工位上,UNICO公司通过改进机封腔结构、选择适合输送介质的机封和冲洗方式、优化生产工艺,非常成功的用作电泳泵、磷化泵、超滤泵、前处理泵等。高入口压力段间增压离心泵如何选择?
高压泵系统:高压泵系统的压力(扬程)和流量的选择主要依据运行海德能设计软件 IMSdesign 的模拟计算结果。为了保证系统的安全可靠,在实际选型时,可以在计算结果推荐选型的基础上提高 10%扬程和流量规格。反渗透高压泵要求使用性能高度稳定的耐腐蚀泵。泵系统一般由给水泵和高压泵组成,给水泵加在保安过滤器之前,用于高压泵供水和低压冲洗。在高压泵出口一般要安装手动调压阀和慢开电动阀。手动调压阀用于调节泵的出力,电动阀可以防止高压泵启动时发生水锤现象。无锡高入口压力段间增压泵!江苏反渗透段间增压泵
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加工的未来正面临着性的大洗牌与大变革。需要注意的是智能制造是方向,不是目的,转型升级是主线,降本提质增效是重点。再制造就是追求低碳、环保、绿色制造,被视为未来产业升级替代的发展方向。有资料显示,气动隔膜泵,电动隔膜泵,高压离心泵,生物土壤除臭系统再制造产品比新产品的制造节能60%,平均有55%的部件都可以被再利用,制造过程中可以节省80%以上的能源消耗。未来有限责任公司工程机械渗透率有望持续提升,新四化(电动化、网联化、智能化、共享化)将是未来工程机械行业发展的重点,而智能化的普及更是重中之重。实施转换的独一途径是依靠科技创新驱动发展。环保设备、通用机械设备的技术开发、技术咨询及技术服务;汽车零部件、泵阀及给排水成套设备、金属制品的加工、制造及销售;仪器仪表的销售;环保工程的施工。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)是我国环保设备、通用机械设备的技术开发、技术咨询及技术服务;汽车零部件、泵阀及给排水成套设备、金属制品的加工、制造及销售;仪器仪表的销售;环保工程的施工。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)工业的装备技术基础,围绕环保设备、通用机械设备的技术开发、技术咨询及技术服务;汽车零部件、泵阀及给排水成套设备、金属制品的加工、制造及销售;仪器仪表的销售;环保工程的施工。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)工业结构调整的需要,发展环保设备、通用机械设备的技术开发、技术咨询及技术服务;汽车零部件、泵阀及给排水成套设备、金属制品的加工、制造及销售;仪器仪表的销售;环保工程的施工。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)装备技术,提高国产环保设备、通用机械设备的技术开发、技术咨询及技术服务;汽车零部件、泵阀及给排水成套设备、金属制品的加工、制造及销售;仪器仪表的销售;环保工程的施工。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)装备制造水平,是我国环保设备、通用机械设备的技术开发、技术咨询及技术服务;汽车零部件、泵阀及给排水成套设备、金属制品的加工、制造及销售;仪器仪表的销售;环保工程的施工。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)产业由大转强的重要基础和关键。江苏段间增压泵流量会叠加吗
优尼柯环保设备(无锡)有限公司致力于机械及行业设备,是一家生产型的公司。公司业务涵盖气动隔膜泵,电动隔膜泵,高压离心泵,生物土壤除臭系统等,价格合理,品质有保证。公司秉持诚信为本的经营理念,在机械及行业设备深耕多年,以技术为先导,以自主产品为重点,发挥人才优势,打造机械及行业设备良好品牌。优尼柯秉承“客户为尊、服务为荣、创意为先、技术为实”的经营理念,全力打造公司的重点竞争力。
㈣ 海德能反渗透系统设计软件各参数代表什么意思
规格 型号 ESPA1-4040 ESPA2-4040 EPSA3-4040
外径/长度(mm) 99.0/1016.0 99.0/1016.0 99.0/1016.0
湿润态重量(kg) 4.1 4.1 4.1
有效膜面积(ft) 85 85 85
性能 最低脱盆率 99.0 99.6 98
透过水量GPD(m/d) 2600.0(9.8) 1900.0(7.2) 3000(11.4)
膜材质 芳香族聚酰胺 芳香族聚酰胺 芳香族聚酰胺
测试条件 测试溶液 1500ppm NaCI溶液(进行30分钟后测试的数据)
操作压力psi(Mpa) 150(1.05)
测试液温度(℃) 25
单只膜元件回收率(%) 15
测试液PH 6.5-7.0
最高进水温度(℃) 45
进水PH范围 3.0-10.0
最高操作压力psi(Mpa) 600(4.16)
使用条件 最高进水流量GPM(m/H) 16(3.6)
进水高度SDI(15分钟) <5
进水最高浊度 1.0NTU
最高进水自由氯浓度 <0.1ppm
单只膜元件最高压力损失 10psi(0.7kgf/cm)
单只膜元件上浓缩水与透过水量的最大比例 5:1
㈤ 海德能反渗透设计软件中操作压力怎么得到的
以一高压磅连续加压于原水输送至装置内,如图所示。
㈥ 反渗透一级三段怎么设计
一、最佳的方式
根据原水水质,产水量,回收率等参数,利用反渗透膜设计软件来进行设计,其中在段的设计上采用3段设计,然后通过计算机的模拟推荐以及自己的修整,来完成一级三段的设计。比如产水量100吨,回收率80%,原水水质情况还比较好(如含盐量相对较低、深井水等)采用一级三段的设计可以为6芯压力容器10:5:3排列;
二、经验方式
根据原水水质,产水量,回收率等参数,按照一只膜生产0.9吨水初步计算,然后按照4:2:1的大致比例进行排比,如生产50吨水,则需要膜54只(6的整数倍),考虑到三段排列有点困难,因此增加一根压力容器,选用60只膜安装10根压力容器,采用5:3:2就相对合理点;
三、外援模式
当你选择好膜元件的生产厂家的时候,你可以和膜供应商的技术支持联系,利用他们的经验和知识来帮助自己设计系统。一般地讲,膜厂商都非常愿意为用户提供服务,特别是售前的服务的。
四、其它
因为一级三段的排列有其比较好的特征特点,如回收率可以比较高,但不是每种水型都适合,特别是一些含盐量较高或者在一些特殊情况下,在设计一级三段的时候也许会增加段间增压泵,也有的需要增加浓水循环等。因此,还要具体情况具体分析。
希望能对您有用。
谢谢!
㈦ 反渗透设备的性能特点、结构类型及选型要求
反渗透设备选型
一、反渗透简介
反渗透又称高滤(Hyperfiltration)是20世纪60年代发展起来的一项膜分离技术。由于它具有物料无相变、能耗低、设备简单、常温操作和适应性强等特点,经过四十多年的发展,已被广泛地应用于国民经济的各个领域。从膜、组件及装置研制到开发,反渗透技术已成为一项成熟的膜分离技术,它不仅应用于海水和苦咸水的淡化,而且在电子、石油化工、食品、医疗卫生、环境工程以及国防等领域发挥着重要作用。
反渗透是一种以压力差为推动力的膜分离技术,是目前最为先进的膜分离技术。反渗透膜是在压力差为推动力的作用下,只允许通过水分子而阻挡各种溶质和固体颗粒的半透膜,我公司主要选用海德能、陶氏、世韩、东丽等进口反渗透膜。
影响反渗透设备脱盐率和正常工作的主要因素:
1.离子价数:脱盐率随着离子价数的增加而提高,二价、三价盐的脱盐率要高于单价盐;
2.分子大小:脱盐率随分子直径的增加而提高;
3.原水温度:原水温度升高时,由于水的粘度降低脱盐率提高;
4.原水浓度:原水浓度提高时,脱盐率下降;
5.工作压力:工作压力提高时,脱盐率有所提高但不明显;
6.PH值:酸性条件下虽然膜不容易堵塞,但脱盐率要有所下降;
7.溶解气体:可溶解性气体在游离状态下容易渗透而不脱除CO2、SO2、O2、Cl2、H2S等;
8.氢键趋势:对于含有强氢键的化合物,脱除率很低,如水、酚和氨等;(也正因此才实现脱除水中杂质和溶解物而达到水与其他物质分离的目的;
9.有机物质:水中的有机物对膜有污染作用,有机物越多膜的性能越易变坏;
10.水的硬度:水的硬度越高膜越容易堵塞,对于高硬度水应先软化处理,降低硬度再进反渗透;
11.固体颗粒:固体颗粒对反渗透膜的危害极大,必须进行预处理;
12.微生物:水中的微生物、细菌对膜有危害,必须进行预处理(本公司采用超率膜进行处理,在国内处于先进水平);
13.氧化物:金属氧化物进入反渗透不能进行自行清除,应定期化学药物清除。
应用范围
*海水淡化、苦咸水淡化、饮用水降氟;
*饮用纯净水的制取;
*锅炉用软化水、去离子水的制取;
*制药用水的制取;
*电子工业用超纯水的制取;
*液体分离、浓缩、贵重物体的回收。
反渗透设备的规格型号要根据用户提供的原水水质、产水要求、产水量及所使用的反渗透膜的规格型号共同组成,我公司可根据用户提供的原水水质化验报告单(或提供水样由我公司化验),利用反渗透设计软件进行设备的工艺设计和选型,根据单位时间的产水量确定的设备型号有: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。根据用户要求各型号还可设计成双级反渗透,为用户提供高质量的纯水。
二、反渗透原理
按照渗透原理,在半透膜的两边存在一个“化学势”的差值,通过溶液的渗透过程对化学势差进行补偿。当平衡重新建立时,在半透膜的两侧形成了一个水位的差即净压差,这个压差便是渗透压。渗透压是溶液本身的性质,取决于溶液浓度,与半透膜没有关系。渗透压与溶质浓度之间的关系为:
Posm=1.19(T+273)×∑(mi)……………………………(1)
式中:Posm………………………渗透压(psi);
T……………………………温度(℃);
∑(mi)………………………溶液中所有溶质的总摩尔浓度;
在有半透膜的容器中,纯水透过半透膜流向盐水一侧,这种现象称之为渗透,直到达到新的平衡建立。这时膜两侧的静压差就是渗透压,当在盐水一侧施加一个外加压力,原有的平衡会受到影响。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加,使盐水中的水透过半透膜流向纯水一边。这种现象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力,反渗透分离所需能量与盐水的浓度直接相关。因此,从盐水中反渗透出纯水,盐的浓度越高,所需能耗也越高。
■水的传递
水通过半透膜的速率由下式确定:
Qw=(△P-△Posm)×Kw×S/d………………………(2)
式中:Qw…………………………纯水透过膜的速率;
△P…………………………膜两侧压力差;
△Posm………………………膜两侧的渗透压差;
Kw…………………………膜的纯水渗透系数;
S……………………………膜面积;
d……………………………膜厚度。
(2)式通常被简化为:
Qw=A×(NDP)…………………………………………(3)
式中:A……………………………膜常数;
NDP………………………跨过膜的水传质总驱动压力或总驱动力。