RO反渗透专项方案及操作说明.doc

1. 反渗透介绍1-1 膜法分离分类膜法液体分离技术通常可分四类：微滤(MF)截留0.1-1微米之间颗粒；超滤(UF) 截留0.002-0.1微米之间颗粒；纳滤（NF）能截留1纳米（0.001微米）而得名；和反渗透(RO)，反渗透能阻挡全部溶解性盐及分之量大于100有机物，但许可水分子透过。反渗透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，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低超作费用和废水排放量。被视为最精密膜法液体分离法。1-2反渗透原理我们知道渗透是指稀溶液中溶剂(水分子)自发地透过半透膜进入浓溶液(浓水)侧溶剂(水分子)流动现象。在溶液自然渗透过程中，浓溶液侧液面不停升高，稀溶液侧液面对应降低。直到两侧形成水柱压力抵消了溶剂分子迁移，溶液两侧液面不再改变，渗透过程达成平衡点，此时液柱高度差称为该溶液渗透压。反渗透原理是：若我们在浓溶液侧施加压力克服自然渗透压，当高于自然渗透压操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透流动方向就会逆转，进水(浓溶液)中水分子部分经过膜成为稀溶液侧凈化水。RO主机就是以反渗透原理为基础进行水质纯化。(请参考下图)反渗透在运行过程中，水流以一定速度横向流过膜管同时，因为压力存在原因，纯水纵向透过反渗透膜而进入集水层，从中心集水管排出。而浓缩高浓度水横向流过膜管，从排水管路排走。1-3 影响反渗透膜性能原因1-3-1 基础定义 1）回收率：指膜系统中给水转化成为产水时透过液百分率。膜系统设计是基于预设进 水水质而定，设置在浓水阀能够调整并设定回收率。回收率常常期望最大化方便取得最大产水量，不过应该以膜系统内不会因盐类等杂质过饱和发生沉淀为它极限置。 2）脱盐率：经过渗透膜从系统进水中除去总可溶性杂质浓度百分率，或经过膜脱除特定组份如二价离子或有机物百分数。 3）透盐率：脱盐率相反值，是进水中溶解性杂质成份透过膜百分率。水质计通常显示此数据。 4）流 量：流量是指进入膜组件进水流率，常以每小时立方米数(M3/H)或没分钟加仑数(gpm)表示。浓水流量是指离开膜组件系统未透过膜那部分“进水”流量。 5）通 量：单位膜面积上透过液流率，通常以每小时平方米升数(L/M2h)或天天每平方英尺加仑数(gfd)表示，（单位膜面积产水量）。6）渗透液：透过膜系统产生净化产水(纯水)。7）浓缩液：未透过膜系统那部分水（浓水）。8）渗透压：是水中所含盐分或有机物浓度和种类函数，盐浓度增加，渗透压也增加，所以进水驱动压力大小关键取决于进水中含盐量。1-3-2 压力影响透过膜水通量随进水压力增加而直线增加。增加进水压力也增加了脱盐率，因为膜经过水速率比透过盐分速率快，不过二者之间改变没有直线关系，而且经过增加压力提升盐分排除率有上限限制，超出一定压力，脱盐率不再增加，一些盐分还会和水分子耦合一同透过膜。1-3-3 温度影响膜系统产水电导对温度改变很敏感，伴随水温增加，水通量几乎线性增大，这关键归功于透过膜水分子粘度下降、扩散能力增加。反之则线性降低，以25计，每降低4，产水量降低约10。增加水温亦会造成脱盐率降低或透盐率增加，因为盐分也会应温度提升而扩散速率加大所致。1-3-4 盐浓度影响假如压力保持恒定，含盐量越高，水通量就越低，同时水通量降低，增加了透过膜盐通量（降低了脱盐率）。1-3-5 回收率影响假如回收率增加（进水压力恒定），残留在浓水中含盐量更高，自然渗透压将不停增加直到和施加压力相同，这将抵消进水压力推进作用，减慢或停止反渗透过程，使水通量降低或停止。RO系统最大可能回收率并不一定取决于渗透压限制，往往取决于原水中含盐量和她们在膜面上要发生沉淀倾向，最常见微溶盐使碳酸钙、硫酸钙和硅，应该采取原水化学处理方法阻止盐类因膜浓缩过程引发结垢。1-3-6 PH值影响反渗透膜适用PH范围很大，在PH4-10之间有比较稳定脱盐率和水通量，过低或过高PH会影响脱盐率，并损坏膜管。 2. 水化学和预处理2-1序言为提升反渗透膜系统效率，必需对原水进行有效预处理，针对原水水质情况和系统回收率等关键设计参数要求，选择适宜预处理工艺，就能够降低污堵、结垢和膜降解，从而大幅度提升系统效能，实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用最优化。污堵：定义为有机物和胶体在膜表面上沉积。结垢：定义为部分盐类浓度超出其溶度积在膜面上沉淀，比如碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等。不合理预处理常常造成膜频繁清洗和系统衰减，预处理方案取决于水源、原水组成和应用条件，而且关键取决于原水水源，井水水质稳定，污染可能性低；地表水是一个直接收季节影响水源，有发生微生物和胶体两方面高度污染可能性；工业和市政废水含有愈加复杂有机和无机成份，一些有机物可能会严重影响RO膜，引发产水量严重下降或膜降解，所以必需有设计愈加周全预处理。2-2预处理设备 2-2-1 PAC （未设） PAC应用范围广，适应水性广泛，易快速形成大矾花，沉淀性能好，适宜PH值范围较宽（59间），且处理后水PH值和碱度下降小，水温低时，仍可保持稳定沉淀效果，碱化度比其它铝盐、铁盐高，对设备侵蚀作用小。该产品是一个无机高分子混凝剂。关键经过压缩双层，吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达成净化处理效果。将该产品（固体）和常温水按1/3重量比边搅拌边投加，至完全溶解后，再加水稀释到所需要浓度。关键设备以下：1. 药剂槽：容量500L2. 加药机：LMI定量加药泵3. 使用药剂：PAC4. 药剂添加量：35ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水） T/hr 5g/T g/hr5. 加药机调整：药液稀释10倍（ ml/hr），调整加药机Stork , Speed . 6. 加药周期：设备采水时同时添加2-2-2 NaHSO3 反渗透膜在余氯含量1ppm接触2001000小时后，可能会出现膜降解（简称2001000ppm hr抗氯能力）。余氯能够经过化学还原剂将其还原成无害氯离子，焦亚硫酸钠（SMBS）是最常见去除余氯及抑制微生物活性化学品，当她溶于水中时，SMBS形成亚硫酸氢钠（SBS）：Na2S2O5 H2O 2NaHSO3SBS然后还原次氯酸： NaHSO3 HOCL HCL NaHSO4实际中每脱除1.0mg余氯需要加入3.0mgSMBS。干燥阴冷储存条件下，固体SMBS使用期为46个月，但在水溶液中，亚硫酸氢钠（SBS）会随时和空气中氧发生氧化还原反应，浓度2、10、20、30使用期分别为3天、7天、1个月、6个月。SMBS必需是食品级而且还需是未经过钴活化过产品。或直接使用食品级SBS。调配量需在使用期内用完!关键设备以下：1. 药剂槽：容量250L2. 加药机：LMI定量加药泵3. 使用药剂：SMBS 或SBS4. 药剂添加量：35ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水） 25 T/hr 5g/T 125 g/hr5. 加药机调整：固体药剂稀释10倍20（ 1250 ml/hr），调整加药机Stork 60 , Speed 100 . 6. 加药周期：设备采水时同时添加2-2-3 介质过滤介质过滤能够除去颗粒、悬浮物和胶体，最常见过滤介质是石英砂和无烟煤，细砂过滤器石英砂颗粒有效直径为0.350.5mm，无烟煤过滤器颗粒有效直径为0.70.8mm，或石英砂上填充无烟煤双介质过滤器。过滤介质最小设计总床体深度为0.8m，双介质过滤器通常填充0.5m高石英砂和0.4m高无烟煤。压力式过滤槽设计流速通常小于1020m/h，反洗流速4050m/h。对高污染倾向原水过滤流速必需小于10m/h或采取二级介质过滤。介质过滤含以下设备1. 石英砂槽：1800 mm，3气缸蝶阀2. 活性炭槽：1400 mm，3气缸蝶阀3. 设计反洗周期：每运行二十四小时反洗一次4. 设计石英砂更换周期：3年（0.30.5mm石英砂 4500千克/次）5. 设计活性炭更换周期：4-6个月（10-20目活性炭750千克/次），视原水水质而定 贵企业净水再经过二次活性碳过滤其设备以下1. 活性炭槽：900 mm，2气缸蝶阀2. 设计反洗周期：每运行二十四小时反洗一次3. 设计活性炭更换周期：4-6个月（10-20目活性炭350千克/次），视原水水质而定 2-2-4 微滤或超滤（未设）微滤（MF）或超滤（UF）膜能除去全部悬浮物，依据有机物分子量和膜截留分子量大小，超滤还能除去部分有机物，假如操作管理适当，SDI能够小于1，此时立即污染问题转移到了微滤或超滤上了。不过其耐污染、耐清洗能力、耐余氯能力远远大于反渗透。设备规格及操作详见超滤说明书。 2-2-5 强酸阳树脂软化 用Na离子置换和除去水中结垢阳离子如Ca2、Ba2、Sr2等。交换饱和后树脂用NaCL再生，这一过程称为原水软化处理。在这一过程中，原水PH不会改变。 软化树脂假如再生立即话，可消除多种碳酸盐或硫酸盐垢危险，是一个很有效和保险阻垢方法。树脂软化含以下设备1. 软化树脂槽：800mm .2气缸蝶阀，2. 树脂量：拜耳（Bayer）S-80 750升3. 设计再生周期：采水累计（500.8750/ 300 TDS 100 吨），1TDS1/2s4. 再生药剂：工业用盐（NaCL），用药量200g/L，达成累计流量后开启再生。5. 药剂用量：150/次。稀释为500升（满溶解槽）6. 树脂更换周期：23年2-2-6 阻垢剂 阻垢剂能够用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢和氟化钙垢，能有效地降低膜结垢危险，降低膜化学清洗次数。没有树脂软化设备阻垢剂必需添加，以延长膜使用寿命。关键设备以下：7. 药剂槽：容量250L8. 加药机：LMI定量加药泵9. 使用药剂：DK75310. 药剂添加量：5ppm（约5mg/L）（约5g/T原水入水）12T/hr 5g/T 60 g/hr11. 加药机调整：药液稀释20倍（1200ml/hr），调整加药机Stork60, Speed100。 12. 加药周期：设备采水时同时添加注： 1g1ml计。2-2-7 杀菌剂 全部原水均含有微生物：即细菌、藻类、真菌、病毒和其它高等生物。细菌通常尺寸为13m，但它和无生命颗粒不一样之处于于它们有繁殖能力，在适宜条件下形成生物膜。膜元件生物污染将严重影响反渗透系统性能，出现进水至浓水间压差快速增加，造成膜元件发生“望远镜”现象和机械损坏和产水量下降。设备停机期间,应采取合适膜保护液加以浸泡维护,在配置保护液时,请注意保留液是以重量比为基准,保护液具体化学组分为:18.020%丙二醇（防冻剂）和1.0%食用等级亚硫酸氢钠(SMBS)混合液.在一周内保留期中,单纯1.0% SMBS 溶液就能够抑制膜内微生物生长.长时间停机每七天检验一次PH，低于3时（当亚硫酸氢钠氧化成硫酸时，PH会降低）立即更换保护液。生物膜一旦形成，清洗就很困难，因为生物膜能保护微生物受水力剪切力影响和化学品消毒作用，另外，没有被根本清除生物膜将引发微生物再次快速滋生。除采取微滤或超滤外，连续或定时向原水中加入杀菌剂较有效预防微生物污染。关键设备以下1. 药剂槽：容量250L2. 加药机：LMI定量加药泵3. 使用药剂：KT8534. 药剂添加量：10ppm（约10mg/L）（约10g/T原水入水）12 T/hr 10g/T 120 g/hr5. 加药机调整：药液稀释10倍（1200ml/hr），调整加药机Stork60, Speed100。 6. 加药周期：每采水4天加药4小时2-2-8 过滤器 每台反渗透系统全部应配置滤芯式保安过滤器，其孔径最低要求为小于10m，它对膜和高压泵起保护作用，预防可能存在悬浮颗粒破坏，通常它是预处理最终一道，我们推荐使用孔径小于5m，若水中硅浓度超出理论溶解度时，提议选择1m滤芯。不提议使用可清洗滤芯式过滤器，但能够在上游增设一个可清洗式过滤器（如袋式过滤器）。关键设备以下1. 滤芯过滤器：307支装2. 进出口压力表：5千克直立式2个3. 使用滤芯：5m 304. 设计更换周期：7-15天或进出口压力差增加0.30.5 2-2-9 在线预防性清洗 膜系统一旦投入运行，就不可避免地存在污堵和结垢现象，长时间后就会在膜表面形成污垢（fouling）就是指覆盖在膜表面上多种沉积物，包含水中结垢物。有效系统清洗，最大程度地恢复膜系统性能。但拖延太久才进行清洗，则极难完全将污染物从膜表面上清洗掉，针对特定地污染，只有采取对应清洗方法，才能达成好效果。错误地选择清洗化学药品和方法，有时会使膜系统污染加剧。当下列情况出现时，需要清洗膜元件 1. 标准化产水量降低10以上 2. 进水和浓水之间标准化压差上升了15 3. 标准化透盐率增加5以上 以上标准比较条件取自系统经过48小时运行时操作性能。日常操作时必需检测和统计每一段压力容器间压差（P），伴随元件内进水通道被堵塞，P将增加。需要注意是，假如进水温度降低，产水量也会下降，这是正常现象并非膜污染所致。预处理失常或回收率增加将会造成产水量下降或透盐率增加。当观察到系统出现问题时，此时元件可能并不需要清洗，但应该首先考虑这类原因。在线清洗设备以下1. 药剂槽：容量500L2. 药洗泵：CDL16-203. 清洗剂A剂：AP-150，25千克/次4. 清洗剂B剂：BK-840，25千克/次5. 药洗周期：每个月定时保养清洗或按以上标准判定6. 清洗方法：内循环清洗，按循环、浸泡、冲洗进行。7. 清洗时间：每种药剂1小时或以上。 在线药洗假如不能达成它原有效果，这时最好进行运回单支独立清洗，此时采取大流量，高浓度，延长清洗时间或更换清洗剂配方来清洗膜管，使膜管尽可能地恢复产水量和脱盐率。单支独立清洗若不能恢复，则需要更换膜管，以免影响生产。 2-2-10 热交换器 反渗透膜管水通量受温度影响很大，见1-3-3温度对反渗透膜影响。在北方地域通常全部增设热交换器，提升反渗透进水温度，通常利用百分比式控制阀使温度控制在25左右。关键设备以下：1. 热交换器：热交换器面积为2.532. 出入口径：1.53. 热源：蒸汽4. 控制：百分比式控制阀自动控制3. 安装和操作3-1 膜管安装（图）本反渗透内装 GE OSMONICS AG-8040F 操作极限参数以下: 膜类型 聚酰胺复合膜 最高运行温度 450C(1130F) 最高运行压力 41bar (600psi) 最大压差 1bar (15psi) 最大进水流量 15m3/h 最小浓水排放量 4.1m3/h 连续运行PH范围 3-10 短时清洗PH范围 2-11 游离氯容忍量 Al3+ Pb2+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H+ 对阴离子吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根吸附通常次序为： SO42 NO3 Cl HCO3 OH 弱碱性阴离子树脂对阴离子吸附通常次序以下： OH 柠檬酸根3 SO42 酒石酸根2 草酸根2 PO43 NO2 Cl 醋酸根 HCO32.树脂装填1) 清除混床内全部残余碎树脂及其它杂物；2) 检验全部阀门开合自如，全部集水装置完整；3) 往混床内注入足够水（1/3床体高度），方便许可树脂缓慢沉降，避免树脂强烈冲撞破坏；4) 装填阳树脂到低于中间排水管中心5cm处；5) 以1215m/hr（采水吨位或泵浦额定流量桶身截面积流速）速率反洗阳树脂10-30分钟；6) 让树脂沉降，观