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反渗透膜在水处理应用中的25个常见问题及解决方

发布日期:2019-10-01 11:43
 

  北极星水处理网讯反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压,就可以使用大于渗透压的反渗透压力,即反渗透法,达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

  要了解反渗透,首先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象。当两种含有不同盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中,ManBetX客户端而所含的盐分并不渗透,这样,逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止,这一过程称为渗透。然而,要完成这一过程需要很长时间。但如果在含盐量高的水侧,施加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大,可以使方向相反方向渗透,而盐分剩下。因此,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中(如原水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压力到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去水中杂质、盐分的目的。

  一般情况下,当标准化通量下降10~15%时,或系统脱盐率下降10~15%,或操作压力及段间压差升高10~15%,应清洗RO系统。清洗频度与系统预处理程度有直接的关系,当SDI153时,清洗频度可能为每年4次;当SDI15在5次左右时,清洗频度可能要加倍但清洗频度取决于每一个项目现场的实际情况。

  目前行之有效的评价RO/NF系统进水中胶体污染可能的最好技术是测量进水的淤积密度指数(SDI,又称污堵指数),这是在RO设计之前必须确定的重要参数,在RO/NF运行过程中,必须定期进行测量(对于地表水每日测定2~3次),ASTM D4189-82规定了该测试的标准。膜系统的进水规定是SDI15值必须5。

  在许多进水条件下,采用离子交换树脂或反渗透在技术上均可行,工艺的选择则应由经济性比较而定,一般情况下,含盐量越高,反渗透就越经济,含盐量越低,离子交换就越经济。由于反渗透技术的大量普及,采用反渗透+离子交换工艺或多级反渗透或反渗透+其它深度除盐技术的组合工艺已经成为公认的技术与经济更为合理的水处理方案。

  膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。根据经济分析通常为5年以上。

  纳滤是位于反渗透合同超滤之间的膜法液体分离技术,反渗透可以脱除最小的溶质,分子量小于0.0001微米,纳滤可脱除分子量在0.001微米左右的溶质。纳滤本质上是一种低压反渗透,用于处理后产水纯度不特别严格的场合,纳滤适合于处理井水和地表水。

  反渗透是目前最精密的液体过滤技术,反渗透膜对溶解性的盐等无机分子和分子量大于100的有机物起截留作用,另一方面,水分子可以自由的透过反渗透膜,典型的可溶性盐的脱除率为95~99%。操作压力从进水为苦咸水时的7bar(100psi)到海水时的69bar(1,000psi)。纳滤能脱除颗粒在1nm(10埃)的杂质和分子量大于200~400的有机物,溶解性固体的脱除率20~98%,含单价阴离子的盐(如NaCl或 CaCl2)脱除率为20~80%,而含二价阴离子的盐(如MgSO4)脱除率较高,为90~98%。超滤对于大于100~1,000埃(0.01~0.1微米)的大分子有分离作用。所有的溶解性盐和小分子能透过超滤膜,可脱除的物质包括胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。多数超滤膜的截留分子量为1,000~100,000。微滤脱除颗粒的范围约0.1~1微米,通常情况下,悬浮物和大颗粒胶体能被截留而大分子和溶解性盐。

  最大允许二氧化硅的浓度取决于温度、pH值以及阻垢剂,通常在不加阻垢剂时浓水端最高允许浓度为100ppm,某些阻垢剂能允许浓水中的二氧化硅浓度最高为240ppm,请咨询阻垢剂供应商。

  某些重金属如铬会对氯的氧化起到催化作用,进而引起膜片的不可逆性能衰减。这是因为在水中Cr6+比Cr3+的稳定性差。似乎氧化价位高的金属离子,这种破坏作用就更强。

  通常的预处理系统组成如下,粗滤(~80微米)以除去大颗粒,加入次氯酸钠等氧化剂,然后经多介质过滤器或澄清池进行精密过滤,再加入亚硫酸氢钠还原余氯等氧化剂,最后在高压泵入口之前安装保安滤器。

  反渗透(RO)非常致密,对病毒、噬菌体和细菌具有非常高的脱除率,至少在3log以上(脱除率99.9%)。但是还须注意的是,在很多情况下,膜产水侧仍可能会出现微生物再次滋生,这主要取决于装配、监测和维护的方式,就是说,某一个系统的脱除微生物的能力关键取决于系统设计、操作和管理是否恰当而不是膜元件本身的性质。

  温度越高,产水量越高,反之亦然,在较高的温度条件下运行时,应调低运行压力,使产水量保持不变,反之亦然。关于产水量变化的温度校正系数TCF请查阅相关章节。

  反渗透或纳滤系统一旦出现颗粒和胶体的污堵就会严重影响膜的产水量,有时也会降低脱盐率。胶体污堵的早期症状是系统压差的增加,膜进水水源中颗粒或胶体的来源因地而异,常常包括细菌、淤泥、胶体硅、铁腐蚀产物等,预处理部分所用的药品如聚合铝和三氯化铁或阳离子聚电介质,如果不能在澄清池或介质过滤器中有效的除去,也可能引起污堵。

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