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反滲透系統的進水水質的具體要求

 二維碼 248
發表時間:2017-07-12 17:39

   反滲透進水有以下幾種要求。

⑴細菌

由于細菌會以醋酸纖維為食物,因此醋酸膜易受細菌侵襲,對原水必須徹底殺菌,對于復合膜,雖然其不受細菌侵襲,但細菌黏膜會造成膜的污堵,一般可采取加氯殺菌,加氯量要根據需氯實驗加以確定。

醋酸纖維膜素要求給水中含有殘余氯,以防細菌滋生,而氯含量過高又會破壞膜,最大允許連續余氯的含量為1mg/L。

復合膜抗氯性差,一般不允許含有余氯,采取加氯殺菌后,需加偏亞硫酸鈉,它可水解為亞硫酸氫鈉或經活性碳過濾消除余氯。

使用偏亞硫酸鈉偏亞硫酸氫鈉除余氯的反應如下

                 Na2S2O5+H2O→2NaHSO3

                 NaHSO3+HClO→HCl+NaHSO4

理論上,1.34kg的  Na2S2O5可以去除1kg余氯,然而一般在溶解氧的情況下,對苦咸水去除1kg余氯需投加3 kg Na2S2O5。

Na2S2O5在涼爽干燥的儲存條件下,貨架上的有效期為4~6個月,溶液的有效期則隨濃度而改變,見下表。

溶液濃度/%(質量)   最長有效期/天      溶液濃度/%(質量)      最長有效期/天
    2                3                      20                      30
   10                7                        30                     180

當采用地下水做水源時,未被污染的地下水細菌含量很少,在這種情況下采用復合膜則即不需加氯也無需除氯。

氯為什么會起殺菌作用?當氯加到水里面后,就會發生下面的反應

               Cl2+H2O→HClO+HCl

               HClO→H+ +ClO-

HClO為次氯酸,ClO-為次氯酸根,由于H+能被水里的堿度中和,最后水中只剩下  HClO及ClO-。兩者在水里所占百分數主要決定于水的PH值,但水的溫度也有影響,PH值小 于7時,水中HClO占75%,ClO-占25% ,溫度降低時HClO所占比例還要大,在0℃時HClO增加到83%,而ClO-減到17%。

對于氯氣的殺菌機理有不同的說法,但比較合理的解釋是:它所生成的次氯酸產生殺菌作用,而不是氯本身,也不是它所生成的ClO-的作用。HClO是一個中性分子,可以擴散到帶負電的細菌表面,并穿過細菌的細胞膜進入細菌內部,HClO分子進入細菌后由于Cl原子氧化作用破壞了細菌的某種酶的系統(酶是一種蛋白質成分的催化劑,細菌的氧分要經過它的作用才能被吸收),最后導致細菌的死亡,而次氯酸根ClO-雖然也包括一個氯原子,但它帶負電,不能靠近帶負電的細菌,所以也不 能穿過細菌的細胞膜進入細菌內部,因此很難起殺菌作用,這種說法還可以說明水溫低和PH值低時殺菌效果比較好的現象。

從上面的化學方程式可以看出,加入水中的氯氣只有1/2變成HClO的成分,另外的1/2在水中產生Cl-,不起殺菌作用。

采用加HClO時的反應如下

             HClO+H2O→ HClO+(Na+ ) + (OH-)

從方程式可以看出一個分子的HClO的作用相當于一個分子的 Cl2。

2)含鐵量

鐵的氧化速度取決于鐵的含量水中溶解氧的濃度和PH值,PH值越高氧化速度越快,因此,降低PH值可以防止氧化。給水最大允許含鐵量于含氧量和PH值的關系如下表示。

3)顆粒物質

不允許大于5um的顆粒物質進入高壓泵及反滲透組件,這一點必須確保,以免損壞設備。

4)SDI和濁度

    SDI必須小于5,越小越好,濁度應小于0.2NTU(最大允許濁度為1NTU)

5)油和脂        

    水中不允許含有油和脂。

6)有機物    

    水中的有機物RO膜的影響最為復雜,一些有機物對膜的影響不大,而另一些則可能造成膜的有機污染,對于地表水應盡量在凝聚澄清過程中 去除有機物,還可以采用活性碳過濾進一步降低有機物含量。

7)SiO2  

濃水不允許析出SiO2   ,當SiO2 過飽和則可能聚合而形成不溶解的膠體硅或者硅膠而引起結垢。

純水25℃時,無定形硅的溶解度約為100 mg/L(以SiO2計),溶解度隨溫度呈直線變化,0℃時為0 mg/L,到40℃時增加到160 mg/L,在中性PH值條件下,溶解的只是硅膠;在堿性溶液中,無定形硅的溶解度較中性溶液大,主要原因是由于硅酸電離,然而在有鋁出現時,溶解度可能降低很多,原因是由于硅酸鋁的溶解度極小的緣故。

如果 SiO2的濃度太高,則需要預處理或者降低回收率,防止形成硅垢的方法如下。

①       控制系統回收率。這是一種最容易的防硅垢的方法,靠降低系統回收率使濃水中SiO2的濃度降低到(在給定PH值和溫度下)SiO2的飽和溶解度以下。

②       采用石灰軟化。一般可降低給水中50%的SiO2或者澄清器中多加些氯化鐵和鋁酸鈉。

③       溫度控制。因為無定形SiO2的溶解度取決于溫度,提高水的溫度可以防止SiO2結垢,也可以將提高溫度與降低系統回收率結合使用。

    出現硅垢必須立即清洗,硅垢一旦形成非常難于出除。

1)       防垢

    必須防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4 和CaF2垢。

    膜結垢是由于給水中的微溶鹽在給水濃縮時超過了溶度積而沉淀到膜上,在苦咸水中,CaCO3和CaSO4通常都需要處理,其他鹽類SrSO4 BaSO4 和CaF2也需要根據計算來確定在濃水中是否會超過溶解度極限。

    如果微溶鹽  超過了溶解極限,需要采取以下一種或幾種方法。

①     降低系統回收率,避免超過溶度積。

②     采取離子交換法軟化除去鈣離子。

③     加酸去除碳酸或重碳酸離子。

④     加阻垢劑。

     對于大多數水都存在CaCO3結垢趨勢,確定給水的CaCO3結垢趨勢,對苦咸水一般采用Langelier飽和指數(LSI)。

     確定是否結CaSO4 SrSO4或 BaSO4垢需要計算濃水中這些鹽是否超過了它們的溶度積,各個鹽的溶度積與濃水中相應鹽的離子積比較

IPb>Ksp        有沉淀生成

IPb=Ksp         無沉淀生成

IPb<Ksp        處于臨界狀態

為防止結垢,建議IPb≤0.8Ksp。

一般,微溶鹽的溶解度隨溶液離子強度增加而增加,對大多數苦咸水中遇到的微溶鹽  Ksp作為離子強度函數的數據可供利用。

因為RO過程中微溶鹽的結垢趨勢是由最濃的水流來決定的,所以 Ksp是根據濃水流的離子強度來確定。

2)       進水參數方面的要求

①     水溫。反滲透膜元件對進水的水溫均有一定的要求,以海德能公司為例,除了其生產的拿高溫膜元件外,其生產的復合膜要求將進水溫度控制在0~45℃,其生產的醋酸纖維素膜要求將進水溫度控制在0~40℃。

②     最高進水壓力。反滲透膜元件對最高壓力有一定的要求,海德能公司生產的苦咸水用工業膜最高進水壓力為600psi(4.16Mpa),其生產的海水淡化膜最高進水壓力為1200 psi(8.27Mpa)。

③     每支膜最高進水流量。反滲透膜元件對最高進水流量有一定的要求,海德能公司8″膜元件的最高進水流量為75gpm(17t/h)。4″膜元件的最高進水流量為16 gpm(3.6t/h)。

④      單支膜元件最高壓力損失??紤]到單支膜元件的壓力差太高時會造成膜元件的機械損傷,因而對單支膜元件最高壓力損失有一定要求,海德能公司要求系統中任何一支膜元件上的最高壓力損失不能超過68.9 Mpa(10 psi)。

⑤     濃縮水與透過水量之比??紤]到膜的耐污染能力等方面的因素,對每支膜的濃縮水與透過水量之比是有一定要求的,以海德能公司為例,均要求單支膜元件上濃縮水與透過水量的最小比例為5:1。


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