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反渗透系统

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更新时间:2021-07-27 13:54:24浏览次数:18次

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三滴水水处理科技有限公司

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所在地区:广东东莞市

联系人:廖华 (销售)

产品简介

石英砂过滤是去除水中悬浮物效手段之一,它是利用石英砂作为过滤介质。该滤料具有强度高,寿命长,处理流量大,出水水质稳定可靠的显著优点,石英砂的功能主要是去除水中悬浮物、胶体、泥沙、铁锈。采用水泵加压,使原水通过过滤介质,去除水中的悬浮物,从而达到过滤的目的。

详细介绍

采用砂滤器+活性炭过滤器+一级反渗透+混床的工艺流程制备工业用纯水,是一套既简洁又实用的工艺,为加强对现有装置的了解,我们编制了这套培训资料,由于时间仓促和编者水平有限,文中难免有不足甚至错误之处,欢迎读者批评指正。

一:石英砂过滤器

 

1、原理及作用

石英砂过滤是去除水中悬浮物效手段之一,它是利用石英砂作为过滤介质。该滤料具有强度高,寿命长,处理流量大,出水水质稳定可靠的显著优点,石英砂的功能主要是去除水中悬浮物、胶体、泥沙、铁锈。采用水泵加压,使原水通过过滤介质,去除水中的悬浮物,从而达到过滤的目的。

悬浮物、胶体、颗粒污堵可严重影响反渗透的性能,如大幅度降低产水量;石英砂过滤器能有效的去除原水中的悬浮物、胶体、颗粒,当水流流过过滤介质的床层时,颗粒、悬浮物、胶体会附着在过滤介质的表面而截流下来,当反冲洗时又可以把这些截流下来的污染物排放出来;通常经过介质过滤器处理就可以达到SDI15≤5。

 

2、过滤器冲洗

2.1 冲洗的目的和方式

冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物,使滤池恢复过滤能力。冲洗方法有以下几种:

(1) 高速水流反冲洗

(2) 气、水反冲洗;

(3) 表面助冲加高速水流反冲洗。

2.2 冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间

2.2.1冲洗强度:水温为20℃时,石英砂过滤器的冲洗强度一般为12~15L/s.㎡,水温每增减1℃,冲洗强度相应增减1%。

2.2.2滤层膨胀度:

反冲洗时,滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比,称滤层膨胀度。石英砂过滤器的膨胀度一般为45%

2.2.3冲洗时间

当冲洗强度或滤层膨胀度符合要求但冲洗时间不足时,也不能充分地清洗掉包裹在滤料表面上的污泥,同时,冲洗废水也排除不尽而导致污泥重返滤层。如此长期下去,滤层表面将形成泥膜。因此,必要的冲洗时间要保证,根据经验,石英砂过滤器的冲洗时间一般为5~7分钟,但在生产实际操作中要根据废水的具体情况而定,以冲洗干净为原则。

 

二:活性炭过滤器

 

1、原理及作用

活性炭内孔表面积大,非常有利于进一步吸附中、小分子的有机物,一般用于吸附原水中的有机物、部分色素和有害物质,降低化学耗氧量COD。活性炭被广泛应用于生活用水及食品工业、化工等工业用水的净化,由于活性炭的比表面积很大,其表面又布满了平均为20—30埃的微孔,因此,活性炭具有很高的吸附能力。此外,活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团,可以对各种性质的有机物质进行化学吸附,以及静电引力作用,因此,活性炭还能去除水中腐殖酸、富维酸、木质磺酸等有机物质,还可去除象余氯一类对反渗透膜有害的物质,防止反渗透膜被氧化。通常能够去除63%~86%胶体物质,50%左右的铁,以及47~60%的有机物质。

 

2、活性碳过滤器冲洗

2.1 冲洗的目的和方式

冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物,使滤池恢复过滤能力。冲洗方法有以下几种:

(4) 高速水流反冲洗

(5) 气、水反冲洗;

(6) 表面助冲加高速水流反冲洗。

2.2 冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间

2.2.1冲洗强度:水温为20℃时,活性炭过滤器的冲洗强度一般为13~16L/s.㎡,水温每增减1℃,冲洗强度相应增减1%。由于活性炭的密度小,冲洗时要特别注意控制冲洗强度,防止因冲洗强度过大而把滤料带出系统,同时也要防止因冲洗强度不够而导致冲洗不干净,时间一长,容易造成滤层形成泥膜,严重时将造成滤层办结,从而影响到过滤效果。

2.2.2滤层膨胀度:

活性碳过滤器的膨胀度一般为50%

2.2.3冲洗时间

活性炭过滤器的冲洗时间一般为6~8分钟,但在生产实际操作中要根据废水的具体情况而定,以冲洗干净为原则。

 

三:一级反渗透

 

1、 原理

当纯水和盐水被理想半透膜隔开,理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过,此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧,这种现象称为渗透,若在膜的盐水侧施加压力,那么水的自发流动将受到抑制而减慢,当施加的压力达到某一数值时,水通过膜的净流量等于零,这个压力称为渗透压力,当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时,水的流向就会逆转,此时,盐水中的水将流入纯水侧,上述现象就是水的反渗透(RO)处理的基本原理。

 

2、特点

2.1 反渗透膜能很好地脱除离子和有机物,反渗透比纳滤膜有更高的脱除率,能脱除99%的盐分和有机物。

2.2 反渗透膜能脱除99.9%的微生物。

2.3 反渗透膜元件使用寿命长,一般在3年以上。

2.4 反渗透膜能分离溶解性的盐等无机分子和分力量大于100的 有机物。

2.5 通过使用专用的清洗剂能很好地解决污染和堵塞问题。

2.6 清洗间隔长;当SDI<5时,一般一年清洗4次即可,但SDI≥5时,清洗次数要翻倍。

 

3、设备的使用条件
3.1 为保护设备正常运行,设备的进水应满足如下要求:
a)
淤塞指数SDl15<5;
b) 游离余氯:聚酰胺复合膜<0.1 mg/L;乙酸纤维素膜0.2 mg/L~1.0 mg/L;
c) 浊度<1.0 NTU;
d) 根据原水水质,正确设计预处理工艺,选用符合国家及行业标准的预处理设备、管路和阀门,原水水质指标的测定按照相应的国家标准和行业标准进行;
e) 根据反渗透膜元件要求合理控制进水的pH值、铁离子、微生物、难溶盐等参数;
3.2 操作温度、操作压力:
a) 操作温度:温度为影响产水量的主要指标,通常复合膜适用4℃~45℃;乙酸纤维素膜适用4℃~35℃。
b) 操作压力:根据工艺要求,操作压力一般不大于3.5MPa。


4
、试运行
本运行试验适用于卷式膜。
4.1
按照设备安装图、工艺图、电器原理图、接线图,对设备系统进行全面检查,确认其安装正确无误,在微滤滤芯未放入保安滤器内,反渗透膜未放入膜壳内的情况下,打开电源开
关,启动供水泵,对反渗透系统进行循环冲洗,检查系统渗漏情况,压力表及其他仪表工作情况和电气安全及接地保护是否有效,冲洗直至清洁为止。将微滤滤芯放入保安过滤器的外壳内冲洗干净,然后将反渗透膜元件装入膜壳内。
4.2 运行试验
设备经试运行之后,开启总电源开关,将运行开关旋钮置于开启位置。反渗透装置开始运行,根据运行情况,供水泵开始运转,高压泵按控制时间启动,系统开始升压产水,调整系统调节阀,达到设计参数,设备运行试验一般不少于8h,运行期间检查供水泵、高压泵运转是否平稳,产水与排浓缩水情况是否正常,自动控制是否灵敏,电气是否安全,自动保护是否可靠。按规定检查渗透水的电导率,确定设备脱盐率、原水回收率是否达到要求。
为保证液压试验、运行试验的准确性,允许此两项试验在施工现场进行。

4.3设备保养:

4.3.1定期采水样化验(设备以市政自来水为原水为例)砂滤器:化验出水浊度≤5NTU 碳滤器:化验出水余氯含量<0.1PPM 软水器:化验硬度<30mg/L 保安过滤器:化验SDI<5 反渗透:化验进水、纯水、浓水的微生物含量

4.3.2定期记录设备各运行参数各环节各时期化验结果
砂滤、碳滤、软化、保安过滤进出口、泵前泵后、一段、二段等压力原水、纯水各时期的电导在相同的压力情况下,纯水与浓水的流量、纯水的电导

4.3.3记录每次维修结果材料更换的时间与数量根据运行参数,对膜进行清洗的时间与结果


5、延长反渗透膜使用寿命的方法

5.1防止膜性能的损坏

新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下,贮存1年左右,也不会影响其寿命和性能。当塑料袋开口后,应尽快使用,以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。
设备试机完后,我们采用过两种方法保护膜。设备试机运行两天(15~24h),然后采用2的甲醛溶液保养;或运行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液进行保养(应排尽设备管路中的空气,保证设备不漏,关闭所有的进出口阀)。两种方法均可得到满意的效果。种方法成本高些,在闲置时间长时使用,第二种方法在闲置时间较短时使用。

5.2设备的操作不当引起膜性能的损坏:

5.2.1设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏膜
常有两种情况发生:

A、设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。应在2~4bar的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。

B、在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微滤器及其后的管路漏水)当预处理供水不很足时,如微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。总之,应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。
5.2.2关机时的方法不正确
A、关机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。

B、用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。

在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。

5.2.3消毒和保养不力导致微生物的污染
这是复合聚酰胺膜使用中普遍存在的问题,
因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。目前许多厂家生产的纯水微生物超标,就是消毒、保养不力造成的。
主要表现为:出厂时,RO设备没有采用消毒液保养;设备安装好后没有对整个管路和预处理设备消毒;间断运行不采取消毒和保养措施;没有定期对预处理设备和反渗透设备消毒;保养液失效或浓度不够。
5.2.4余氯监测不力
如投加NaHSO3的泵失灵或药液失效,或活性炭饱和时因余氯损坏膜。

5.3清洗不及时与清洗方法不正确导致的膜性能的损坏

设备在使用过程中,除了性能的正常衰减外,由于污染而引起设备性能的衰减更为严重。通常的污染主要有化学垢,有机物及胶体污染,微生物污染等。不同的污染表现出的症状是不同的。不同的膜公司所提出的膜污染的症状也是有一定的差异,如表1所示。
在工程中我们发现,污染时间的长短不一样,其症状也不一样。如:膜发生碳酸钙垢污染,污染时间为一个星期时,主要表现为脱盐率的迅速下降,压差缓慢增大,而产水量变化不明显,用柠檬酸清洗能完全恢复性能。污染时间为一年(某纯水机),盐通量由最初的2mg/L上升为37mg/L(原水为140mg/L~160mg/L),产水量由230L/h下降为50L/h,用柠檬酸清洗后,盐通量降为7mg/L,产水量上升至210L/h。
再者污染往往不是单一的,其表现的症状也有一定的差别,使得污染的鉴别更困难。

鉴别污染类型要综合原水水质,设计参数,污染指数,运行记录,设备性能变化及微生物指标等加以判断:

(1)胶体污染:发生胶体污染时,通常伴随着以下两个特性:

A、前处理中微滤器堵塞得很快,尤其是压差增大很快;

B、SDI值通常在2.5以上。
(2)微生物污染:发生微生物污染时,RO设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高,平时一定没有按要求进行保养和消毒。
(3)钙垢:可依据原水水质及设计参数进行判断。对碳酸盐型水而言,如果回收率为75%时,设计时投加了阻垢剂,浓缩液的LSI应小于1;不投加阻垢剂时浓缩液的LSI应小于零,一般不会产生钙垢。
(4)可用1/4英寸的PVC塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。
(5)根据设备性能的变化判断污染的类型。
(6)可用酸洗(如柠檬酸、稀HNO3),根据清洗的效果和清洗液判断钙垢,通过清洗液成分分析进一步证实。
(7)对清洗液进行化学分析:取原水、清洗原液、清洗液,三个样分析。
在确定了污染的类型后,可按表1中的方法清洗,然后消毒使用。在不能确定污染的类型时,通常采用清洗(3)+消毒+0.1%HCl(PH为3)的步骤清洗。

采用清洗液(1)+清洗液(3)+消毒的步骤效果亦很好。

 

6、反渗透膜的化学清洗

6.1、清洗的目的:

恢复半透膜良好的透水性和除盐能力,保护膜的性能,延长膜的使用寿命。

6.2、清洗的条件:(在同一种原水下)

⑴标准透水率下降10%~15%;

⑵标准系统压差增加10%~15%;

⑶脱盐率下降1%~2%

6.3、清洗方式:

A、在线清洗;

B、离线清洗。

所谓在线清洗,即是利用清洗设备对整个RO系统内的膜元件进行整个清洗。

所谓离线清洗,即是将每一支膜取出分别进行清洗。

在线清洗的优点是操作简单、用时短,缺点是清洗不彻底。

离线清洗的优点是清洗彻底,缺点是用时长,操作复杂。

具体使用哪种清洗方式,厂家可根据实际情况而定。

我们曾对泰山城建热电有限公司的两套RO半透膜分别进行过离线清洗和多次的在线清洗。

在这里主要介绍一下在线加热清洗这种方式。根据我们的经验和技术数据统计发现:在线加热清洗即可达到离线清洗的效果,又避免了离线清洗的繁琐,具有一定的实际意义和可操作性。

具体方法简单介绍如下:

将RO内的水放干净后,引用锅炉给水(温度较高)配好清洗溶液,使溶液水温控制在30°左右,也可以用加热器对清洗液进行加热。先进行酸洗,清洗循环水温不超过30°一般在28°左右,循环20分钟,冲洗干净后再配置碱洗溶液,温度控制在26±1°,进行循环,时间40分钟。根据清洗回水的水质情况决定是否重新清洗,最后再进行一次酸洗,整个清洗过程结束。

2套125吨清洗前后数据对照表

(一)

(二)

 

从表中统计数据可看出:清洗后2套RO产水流量平均提高25T,压差下降2kg,产水率提高7.5%,效果明显。清洗过程中应注意的五点:

1、温度的控制:酸洗:28~30°,碱洗:26~28°;

2、PH值的控制:PH 1.2 ~1.5,碱洗:PH 12

3、时间的控制:碱洗40分;酸洗:20分

4、清洗顺序:酸洗→碱洗→酸洗

5、用此药剂清洗主要针对钙镁水垢。清洗药剂需根据原水水质及结垢情况配制。

6、以上操作可根据清洗效果重复进行。

(三)反渗透设备停运保养

生产中的反渗透每次启停更换时都必需进行冲洗,其目的是冲去膜表面上的积盐,尤其是停运时冲洗尤为重要;反渗透长期或短期停运必须采取必要的保养具体方法如下:

(1)、停运1~3天

每天定期对RO系统进行低压(0.2KG~0.4KG)大流量冲洗,时间15分钟,时间15分钟。冲洗用除盐水为好。

(2)、停运7天以上

先用除盐水冲法,再用0.5%的亚硫酸氢钠溶液进行浸泡,封存。

(3)、如系统停运10天以上,用0.5%的福尔马林溶液封存,每30天更换一次。

 

 

 

四、混床

 

1 原理及作用

混合离子树脂交换器是保证系统出水达标的关键设备,它以阴、阳离子同时装填于交换器内,经N2或无油压缩空气将两种树脂均匀混合,混合的树脂被看作是有无数“阴—阳”复床运行,因此具有体积小、出水水质优质等特点。混合离子交换器运行流速为20米/小时,内装填均粒阳离子交换树脂及阴离子交换树脂。

 

2操作

2.1注意事项

2.1.1每班应每两小时测量的出水情况,以保证混床出水在合格的范围内,当发现不合格时应及时进行再生处理,同时启动备用离子交换系统。

2.1.2混床的出水电导率应为≤1μs/cm,PH=5~7

 

3再生

混合床是一个交换柱内即有强酸性阳离子交换树脂,同时也有强碱性阴离子交换树脂,是在混合均匀的情况下使经过处理的水顺流通过,而得到纯度较高纯水的方法。(树脂在柱内的高度为交换柱的有效高度的2/3,在此2/3的树脂层内,其中有1/3为强酸性阳离子交换树脂在下部,强碱阴离子交换树脂为2/3在上部。)阴阳树脂的比例为2/1(体积比)。在阴阳树脂交界处略向下一些有一进酸管,用以阳树脂再生进酸时,控制酸的界面在阴阳树脂截面处之下。

具体操作如下:

(1) 逆洗分层

水从底部进入,上口排出,树脂均匀地松弛膨胀开来,可加大水流速以冲不出树脂为原则,洗至出水清亮度。

反洗的目的为使阴阳树脂分层,阳树脂比重为1.23~1.28,而阴树脂比重为1.06`1.11,两种树脂比重差别比较大,所以通过逆洗就很容易分层,通过逆洗也可排出一些杂质异物,保证下一周期的正常运行。逆洗毕,放水,放到树脂层表面10厘米以上。

(2)强碱性阴离子交换树脂再生

再生剂为5%的NaOH,用量为树脂体积的3~5倍,从上口进入,控制一定流速,维持液面顺流通过,通过阳树脂而排出,再生时间不少于1小时。

(3)淋洗阴树脂

当碱液淋洗完后,进行淋洗附在阴树脂上的碱液,淋洗先用纯水正淋洗,自上而下顺流通过,慢速淋洗,大约10分钟左右改为反洗,水通过阳树脂(Na交换水)洗阴树脂,可洗至pH=7~8。反洗时间约为20分钟左右。淋洗完排水可排到阴阳树脂交界处以下1-2厘米,准备阳树脂再生。

(4)强酸性阳离子交换树脂再生

再生剂为5%盐酸,用酸量为阳树脂体积的2~3倍。酸液从酸再生管加入,从下口排出。此法应严格控制酸的液面。始终在阴阳树脂交界处(下一点),切不可上溢到阴树脂曾,否则会使刚再生为OH型的阴树脂变为Cl型而失效。维持一定流速,在半小时内流完。

(5)淋洗阳树脂

仍从进酸管进水,控制液面在阴阳树脂交界处,淋洗水量为阳树脂体积的4~6倍,慢流速洗至pH=2~3。如测定酸度可控制在5毫克当量/升以下。如用纯水淋洗可洗至pH=6~7。

(6)正洗

淋洗阳树脂后可进行一次正洗,水从上口进入下口排出,洗水PH大约为8左右,即正洗5~10分钟。正洗毕,排水,保持液面在树脂层表面以上15厘米左右。

(7) 混合

混合的目的是使两种树脂充分混合均匀,混合的办法有两种,一是用压缩空气自底部进入,上口排出;二是用真空泵进行混合,自上口抽气,打开下口阀门进气,用空气拌动阴阳树脂达到充分混合的目的。

混合毕应立即排水(将树脂表面15厘米以上的水层排掉),因为混合后两种树脂悬浮于水中,若任其自由落层,阳树脂重阴树脂轻,必然会出现再次分层的现象,所以采用立即排水的方法,借助排水向下的动力,迫使树脂来不急分层而落层。水放至树脂层表面时即可停止。

(8)运行、

以原水(或复床水或反渗透)缓慢的注入交换柱中,注满后即可打开下口进行运行出水。数小时后再运行,出水水质将大为提高。

(9)新树脂预处理方法:、

a) 工业性生产的离子交换树脂出厂时难免有一些杂质,使用前应先用清水冲洗,洗至水质清亮为止。

b) 用4%HCl,4%NaOH交替处理,在酸碱之间用大量淋洗,如此反复处理三次。即:酸 水,碱 水,反复进行,每次酸碱用量为树脂体积的2倍,在交换柱中动态进行。如在容器中处理应采用少量多次的方法。

c) 次处理,阳树脂应用酸转成H型,所用酸量加倍,水洗用纯水;阴树脂应用碱转成OH型,所用碱量应加倍,水洗用纯水。

d) 为医药食品等工业,处理前用乙醇浸泡,然后再用酸碱处理。

处理后的新树脂经过一个周期运行后的次再生,酸碱用量应为正常用量的1.5~2倍。

 

4离子交换树脂的存贮

离子交换树脂应在下述形态下保存,阳树脂钠(Na)型,阴树脂氯(Cl)型。

离子交换树脂在存储与运输过程中应保持水份,防止脱水。脱水后的干树脂不得直接进入水中,应先进入浓度大于10%的食盐溶液中,使其缓慢且充分膨胀后,方能逐渐用水稀释。

离子交换树脂存贮运输过程中湿度不得超过40℃。以防止微生物繁殖,导致树脂霉变。

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