1、23 七月 2022GE培訓資料-反滲透技術介紹我們首先介紹以下滲透過程 :稀溶液rh 滲透膜濃溶液溶液會升高至此點,以達到壓力平衡正常的滲透的過程是水由較稀溶液通過滲透膜流向較濃溶液什么是反滲透?由于滲透膜是只允許小分子(或小部分離子)通過.如果滲透膜兩邊的小分子濃度不同,滲透膜兩邊將產生位能差異.較稀溶液擁有較高位能(1), 而較濃溶液擁有較低位能(2).水分子便由高位能側向低位能側遷移直至位能達到平衡.即rh= (1 - 2)1 =較稀溶液的位能2 =較濃溶液的位能 稀溶液滲透膜 濃溶液液體升至此點, 達到了滲透壓平衡rhrh= (2 - 1)稀溶液反滲透膜濃溶液外來壓力P (2 - 1

2、)- 反滲透過程是利用外來壓力將水分子從較濃溶液經過反滲透膜壓迫流向較稀溶液.- 由此可利用反滲透原理,達到分離溶液內成分的目的.例如:將水和溶解物質的分離.反滲透膜分離層反滲透膜支撐層淡水濃水進水CavgCconcCpermCfeed高壓泵CfeedCpermCconcCavg進水濃度淡水濃度濃水濃度平均濃度模擬反滲透機Total Dissolved Solid (TDS) 總溶解固體指有機和無機鹽溶解在水中得出的濃度 (單位: ppm 或 mg/l)Feed 進水在高壓泵作用下,進入反滲透系統的溶液;Permeate 淡水 溶液透過反滲透膜后; 收集而成的溶液, 一般指凈化水Concent

3、rate 濃水 沒有透過反滲透膜而離開反滲透系統的溶液, 其中含有大量的無機鹽和有機物CfeedCconcCpermTDS技術術語Rejection 脫鹽率溶液中溶質不透過反滲透膜的比例RejectionPassage 透過率溶液中溶質透過反滲透膜的比例PASSRecovery 回收率淡水與入水之比例Recovery = Permeate Flow RateFeed Flow Rate= QpermQfeed= Average Concentration 平均濃度反滲透膜進水側溶液的平均濃度Cfeed + Cconc2Cavg = Recovery技術術語濃水的濃度 沒有透過反滲透膜而離開反滲

4、透系統的溶液的濃度物量平衡原理 Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm流量進水濃水淡水濃度假設在理想狀態下:Cperm0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm 0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc Cconc / Cfeed = Qfeed / Qconc Recovery = QpermQfeed;Qfeed = Qconc + Qperm Cfeed(1 - RECOVERY)= Cconc = 技術術語Cfeed(1 - RECOVERY)= CconcCfeed =1 ppm提高系統回收率的方法方法一:

5、 增加濃水回流泵進水濃水淡水0.15 m3/h最小流量= 300gph0.85 m3/h1.0 m3/h泵進水回流濃水淡水0.15 m3/h0.15 m3/h0.3 m3/h1.0 m3/h最小流量= 300gph回收率: 15 % 回收率: 50 % 方法二: 增加反滲透膜數量-為了增加系統回收率, 可增加系統中反滲透膜的數量和段數, 以增加淡水產量. 備注: 回收率增加, 淡水水質將下降 回收率減少, 淡水水質將提高反滲透膜反滲透膜反滲透膜反滲透膜反滲透膜反滲透膜淡水濃水進水提高系統回收率的方法影響淡水產量的因素:- 反滲透膜數量- 反滲透膜特性- 系統操作壓力- 系統運行溫度- 進水水質

6、對于同一物質,進水物質濃度越高,滲透壓越高.2. 對于同一濃度,進水物質分子量越小,滲透壓越高.MW OF SUCROSEMW OF ORGANICS=B OF ORGANICSB OF SUCROSEB = 滲透壓力 進水水質與的滲透壓力關系: 系統操作壓力對滲透通量的影響:P eff = P op - rBP eff =有效壓力P op =操作壓力 rB =滲透壓反滲透系統操作壓力: 10-40 Bar若操作壓力降低, 滲透通量也將減少.若操作壓力升高, 滲透通量也將增加Q perm,act Q perm,spec P eff P spec =實際滲透通量, 有效壓力額定滲透通量, 額定壓

7、力 系統操作溫度對反滲透膜的影響:1. 反滲透膜運行溫度: 5 - 40C. 若操作溫度降低, 滲透通量也將減少.若操作溫度升高, 滲透通量也將增加.2. 一般可粗略認為: 以25C為基準,操作溫度上升/下降1 C, 相應膜元件滲透通量上升/下降3%溫度 ( C )滲透通量 GPDAG804OFSSSSSS100F0.25FPure Water Layer10 A純水層Na+NO3-Na+Cl-K+Cl-Ca+2Cl2-Zn+2Cl2-Ni+2SO4-2Al2+2(SO4-2)3Na3+SO4-3壓力溶液流動方向反滲透膜對無機鹽的作用1. 依靠荷點排斥性 一般純水膜表面都帶荷電,同時不同離子帶

8、有不同電荷,反滲透膜會對各種離子產生荷電排斥性.2. 依靠膜孔的篩選性 最為重要SSSSS100F0.25F壓力溶液流動方向最為重要100 MW50 MW1000 MW750 MW500 MW反滲透膜對有機物的作用:1. 有機物的脫除率主要決定于有機分子的大小和形狀;2. 攜帶電荷的有機物,由于荷電排斥作用相對更難透過反滲透膜.反滲透膜對正離子的脫鹽率 反滲透膜對負離子的脫鹽率 反滲透膜對其他物質的脫除率 外殼材料中心管產水濃水 ATD進水進水流道膜片膜片進水流道膜外殼純水收集流道卷式反滲透膜元件 雙層復合膜剖視圖此圖片由美國貝爾實驗室提供RO 膜表面放大8000倍后的圖像反滲透預處理系統 水

9、質主要被以下三種物質影響,因此需要了解并懂得他們: 總懸浮物質:砂,膠體,三價鐵等. 總溶解固形物:鈉離子,氯離子,鈣離子,兩價鐵等. 生物污染:細菌,熱原體,藻類等. 什么物質影響水質?自來水井水地表水懸浮物去除氯去除防止膜元件結垢 軟化器 阻垢劑精處理 RO 混床離子 EDI UF 初級離子去除 單級RO 陰陽離子交換床 蒸餾水的儲存和配送 臭氧消毒 熱水消毒 化學消毒 雙/多介質過濾器 UF 活性炭過濾器 化學品2.后處理系統預處理產水1.預處理系統目的:去除總懸浮物(TSS),降低RO設備進水SDI值.典型過濾設備:雙/多介質過濾器:去除總懸浮物(TSS)的能力達到20微米.每星期反沖

10、洗一次或壓差達10 psid進行反沖洗.微濾/超濾膜:用以代替多介質過濾器,提高RO系統的進水水質.5微米保安過濾器:過濾能力為每十英寸為5gpm.壓差達8psid時進行更換過濾芯.預處理一: 過濾工藝基礎1. 反滲透系統進水SDI范圍: 反滲透系統進水SDI值: 5 反滲透最佳進水SDI值: CO + H+ + Cl-C* + 2Cl2 + 2H2O - 4HCl + CO2氯和亞硫酸氫鈉的反應:Na2S2O5 + H2O 2Na+ + 2HSO3-Na+ + HSO3-+2H+Cl-+OCl- Na+SO4-2+3H + 2Cl-預處理二: 脫氯工藝基礎預處理二: 活性炭過濾法水通過活性炭

11、過濾器的過程類似雙介質過濾器.桶體可采用: FRP, 碳鋼襯膠, 不銹鋼.活性炭應進行周期性殺菌, 一般采用蒸氣或熱水.活性炭所能去除物質:顏色和氣味三氯甲烷(THM)低分子量有機物出水進水顆粒狀活性炭(椰殼)25% - 50% 反沖洗膨脹空間預處理二: 活性炭過濾法加注點應位于以下設備前面: 保安過濾芯, 靜態混合器, 高壓泵.加注量:4-6倍進水氯濃度.10-16倍進水氯胺濃度.同時可抑制來自活性炭過濾器的微生物.通過ORP儀表或氯儀表來檢測水中氯含量.預處理二: 亞硫酸氫鈉加藥法軟化器特點:陽離子樹脂交換床 Na+ 交換 Mg2+ & Ca2+樹脂的交換能力一般為20K 格令硬度/立方英

12、尺樹脂.桶體尺寸由被處理水的硬度和要求的交換能力來決定.一般采用普通閥門或多路控制閥來控制.再生:控制開采用時間型或流量型或手動啟動.一般采用順流再生.預處理三: 軟化工藝基礎進水樹脂床50%反沖膨脹空間出水預處理三:軟化法預處理三:阻垢劑加藥法通過加注阻垢劑來代替軟化,以遮避水中硬度.建議采用Argo系列阻垢劑,下列為常用藥劑型號:MDC 220 阻垢劑: 與絮凝劑相容的液體阻垢/分散劑，用以控制結垢和減少顆粒污染,與MPT 150兼容，阻垢能做到濃水側LSI值達3.0。通過NSF認證。MDC 200 阻垢劑: 液體組垢/分散劑，用以控制結垢和減少顆粒污染。特別對原水中的鐵、鋁膠體有特性；阻鈣、鎂垢能做到濃水側LSI值達2.5還不結垢；濃水側二氧化硅含量可達120ppm。通過NSF認證。反滲透膜污染物砂石,PVC碎削等阻塞進水流道: 無法通過清洗恢復 硬度結垢: 清洗方法: 酸性清洗有機物,膠體污染: 清洗方法:堿性清洗細菌,病毒等微生物滋生: 清洗方法:殺菌劑清洗+堿性清洗 反滲透系統污染分類反滲透膜的清洗：無論進水條件是否符合反滲透膜的進水要求，當膜元件的產