反滲透設(shè)備膜組件應(yīng)用注意事項
反滲透設(shè)備滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，含鹽量越高滲透壓也增加，進(jìn)水壓力不變的情況下，凈壓力將減小，產(chǎn)水量降低。透鹽率正比于反滲透膜正反兩側(cè)鹽濃度差，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。對同一系統(tǒng)來說，給水含鹽量不同，其運(yùn)行壓力和產(chǎn)品水電導(dǎo)率也有差別，給水含鹽量每增加l00ppm，進(jìn)水壓力需 增加 約 0 .007MPa，同時由于濃度的增加，產(chǎn)品水電導(dǎo)率也相應(yīng)的增加。水中的懸浮物就是指在水濾過的同時，在過濾材料表面殘留下的物質(zhì)，以粒子成分為主體。懸浮物含量高會導(dǎo)致反滲透和納濾系統(tǒng)很快發(fā)生嚴(yán)重堵塞，影響系統(tǒng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)。
各種反滲透設(shè)備膜組件都有一個允許的pH值范圍，進(jìn)水pH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響;但是即使在允許范圍內(nèi)， PH值 對脫鹽率 也 有較大影響，一方面pH值對產(chǎn)品水的電導(dǎo)率也有一定的影響，這是因為反滲透膜本身大都帶有一些活性基團(tuán)，pH值可以影響反滲透設(shè)備膜表面的電場進(jìn)而影響到離子的遷移，pH值對進(jìn)水中雜質(zhì)的形態(tài)有直接影響，如對可離解的有機(jī)物，其截留率隨pH值的降低而下降。
回收率對各段壓降有很大的影響，在進(jìn)水總流量保持一定的條件下，回收率增加，由于流經(jīng)反滲透設(shè)備高壓側(cè)的濃水流量減少，總壓降降低，回收率減少，總壓降增大，實際運(yùn)行表明，回收率即使變化很小，如1%，也會使總壓差產(chǎn)生0.02MPa左右的變化。由于水中溶解的CO2受pH值影響較大，pH值低時以氣態(tài)CO 2 形式存在，容易透過反滲透膜，所以pH低時脫鹽率也較低，隨pH升高，氣態(tài)CO 2 轉(zhuǎn)化為HCO 3 - 和CO 3 2- 離子，脫鹽率也逐漸上升，pH在7.5～8.5 之 間 時 ，脫鹽率達(dá)到最高?；厥章蕦Ξa(chǎn)品水電導(dǎo)率的影響取決于鹽透過量和產(chǎn)品水量，一般說來，系統(tǒng)回收率增大，會增加濃水中的含鹽量，并相應(yīng)增加產(chǎn)品水的電導(dǎo)率。
為了改善反滲透系統(tǒng)的操作性能，在進(jìn)水中可以加入添加下列一些藥劑：酸、堿、殺菌劑、阻垢劑和分散劑。
1 加酸-防止結(jié)垢
在進(jìn)水中可以加入鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)來降低pH。硫酸價格便宜、不會發(fā)煙腐蝕周圍的金屬元器件，而且膜對硫酸根離子的脫除率較氯離子高，所以硫酸比鹽酸更為常用。沒有其他添加劑的工業(yè)級硫酸即適宜于反滲透使用，商品硫酸有20%和93%兩種濃度規(guī)格。93%的硫酸也稱為66波美度硫酸。在稀釋93%硫酸時一定要小心，在稀釋到66%時發(fā)熱可將溶液的溫度提升到138℃。一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中，以免水溶液局部發(fā)熱沸騰。鹽酸主要在可能產(chǎn)生硫酸鈣或硫酸鍶結(jié)垢時使用。使用硫酸會增加反滲透進(jìn)水中的硫酸根離子濃度，直接導(dǎo)致硫酸鈣結(jié)垢傾向增加。工業(yè)級的鹽酸(無添加劑)購買非常方便，商品鹽酸一般含量為30-37%。
降低pH的首要目的是降低RO濃水中碳酸鈣結(jié)垢的傾向，即降低朗格里爾指數(shù)(LSI)。LSI是低鹽度苦咸水中碳酸鈣的飽和度，表示碳酸鈣結(jié)垢或腐蝕的可能性。在反滲透水化學(xué)中，LSI是確定是否會發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢的是個重要指標(biāo)。當(dāng)LSI為負(fù)值時，水會腐蝕金屬管道，但不會形成碳酸鈣結(jié)垢。如果LSI為正值，水沒有腐蝕性，卻會發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢。
LSI由碳酸鈣飽和的pH減去水的實際pH。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減小(水壺中的水垢就是這樣形成的)，隨pH、鈣離子的濃度即堿度的增加而減小。LSI值可以通過向反滲透進(jìn)水中注入酸液(一般是硫酸或鹽酸)即降低pH的方法來調(diào)低。推薦的反滲透濃水的LSI值為0.2(表示濃度低于碳酸鈣飽和濃度0.2個pH單位)。還可以使用聚合物阻垢劑來防止碳酸鈣沉淀，一些阻垢劑供應(yīng)商聲稱其產(chǎn)品可以使反滲透濃水的LSI高達(dá)+2.5(比較保守的設(shè)計是LSI為+1.8)。
2 加堿-提高脫除率
在一級反滲透中加堿使用較少。在反滲透進(jìn)水中注入堿液用來提高pH。一般使用的堿劑只有氫氧化鈉(NaOH)，購買方便，而且易溶于水。一般不含其他添加劑的工業(yè)級氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有100%的片堿，也有20%和50%的液堿。在加堿調(diào)高pH時一定要注意，pH升高會增加LSI、降低碳酸鈣及鐵和錳的溶解度。最常見的加堿應(yīng)用是二級RO系統(tǒng)。在二級反滲透系統(tǒng)中，一級RO產(chǎn)水供給二級RO作為原水。二級反滲透對一級反滲透產(chǎn)水進(jìn)行“拋光”處理，二級RO產(chǎn)水的水質(zhì)可達(dá)到4兆歐。在二級RO進(jìn)水中加堿有4個原因：
a.在pH8.2以上，二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，碳酸根離子可以被反滲透脫除。而二氧化碳本身是一種氣體，會隨透過液自由進(jìn)入RO產(chǎn)水，對于下游的離子交換床拋光處理造成不當(dāng)?shù)呢?fù)荷。
b.某些TOC成分在高pH下更容易脫除。
c.二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高(特別是高于9時)。
d.硼的脫除率在高pH下也較高(特別是高于9時)。
加堿應(yīng)用有一個特例，通常被叫做HERO(高效反滲透系統(tǒng))過程，將進(jìn)水pH調(diào)到9或10。一級反滲透用來處理苦咸水，苦咸水在高pH下會有污染問題(比如硬度、堿度、鐵、錳等)。預(yù)處理通常采用弱酸性陽離子樹脂系統(tǒng)和脫氣裝置來除去這些污染物。
3 脫氯藥劑-消除余氯
RO及NF進(jìn)水中的游離氯要降到0.05ppm以下，才能達(dá)到聚酰胺復(fù)合膜的要求。除氯的預(yù)處理方法有兩種，粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。在小系統(tǒng)(50-100gpm)中一般采用活性碳過濾器，投資成本比較合理。推薦使用酸洗處理過的優(yōu)質(zhì)活性炭，去除硬度、金屬離子，細(xì)粉含量要非常低，否則會造成對膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去為止，一般要幾個小時甚至幾天。我們不能依靠5μm的保安過濾器來保護(hù)反滲透膜不受碳粉的污染。碳過濾器的好處是可以除去會造成膜污染的有機(jī)物，對于所有進(jìn)水的處理比添加藥劑更為可靠。但其缺點(diǎn)是碳會成為微生物的飼料，在碳過濾器中孳生細(xì)菌，其結(jié)果是造成反滲透膜的生物污染。
亞硫酸氫鈉(SBS)是較大型RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配制成溶液，商品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5-99%，干燥儲存期6個月。SBS溶液在空氣中不穩(wěn)定，會與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以推薦2%的溶液的使用期為3-7天， 10%以下的溶液使用期為7-14天。從理論上講，1.47ppm的SBS(或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉)能夠還原1.0ppm的氯。設(shè)計時考慮到工業(yè)苦咸水系統(tǒng)的安全系數(shù)，設(shè)定SBS的添加量為每1.0ppm氯1.8-3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，設(shè)置距離要保證在進(jìn)入膜元件有29秒的反應(yīng)時間。推薦使用適當(dāng)?shù)脑诰€攪拌裝置(靜態(tài)攪拌器)。
多介質(zhì)過濾器
從水中去除懸浮固體普遍的方法是多介質(zhì)過濾。多介質(zhì)過濾器以成層狀的無煙煤、石英砂、細(xì)碎的石榴石或其他材料為床層。床的頂層由質(zhì)輕和質(zhì)粗品級的材料組成，而最重和最細(xì)品級的材料放在床的底部。其原理為按深度過濾——水中較大的顧粒在頂層被除去，較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被除去。
RO反滲透膜運(yùn)行過程中需要注意幾點(diǎn)事項：
1、醋酸纖維素膜的水解易造成反滲透裝置的性能惡化，為此，必須嚴(yán)格控制水的PH值，給水的PH值必須維持在5-6，而復(fù)合膜可以在給水PH3-PH11范圍下運(yùn)行。
2、當(dāng)注入的次氯酸鈉量不足而使給水中的游離氯不能測出時，在反滲透裝置的膜組件上會有黏泥發(fā)生，反滲透裝置的壓差將增大。但對于復(fù)合膜和聚酰胺膜來講，必須嚴(yán)格控制進(jìn)入膜組件的游離氯量，超過規(guī)定值將導(dǎo)致膜的氧化分解。
3、若把FI值超標(biāo)的水供給反滲透裝置作為給水，在膜組件的表面將附著污垢，這樣必須通過清洗來去除污垢。
4、過量的給水流量將使膜組件提前劣化，因此給水流量不能超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值。此外濃水的流量應(yīng)盡量避免小于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值，在濃水流量過小的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，會使反滲透裝置的壓力容器內(nèi)發(fā)生不均勻的流動及由于過分濃縮而在膜組件上析出污垢。
5、反滲透裝置的高壓泵即使有極短的時間中斷運(yùn)轉(zhuǎn)都可能使裝置發(fā)生故障。
6、反滲透入口壓力要保持有適當(dāng)?shù)脑６?，否則由于沒有適當(dāng)?shù)膲簩?，除鹽率會降低。
7、反滲透裝置停止時應(yīng)用低壓給水置換反滲透裝置內(nèi)的水。這是為了防止在停運(yùn)時二氧化硅的析出(在冬季時水溫下降之故)。
8、需經(jīng)常注意精密過濾器的壓有效期。出現(xiàn)壓差急劇上升的原因主要是精密過濾器渾濁度的泄漏。相反，出現(xiàn)壓差急劇下降的原因是精密過濾器元件的破損，以及精密過濾器元件緊固螺絲松動等。
9、當(dāng)反滲透裝置入口和出口的壓差超過標(biāo)準(zhǔn)時，說明膜面已受污染或者是給水流量在設(shè)計值以上。如經(jīng)流量調(diào)整尚不能解決壓差問題，則應(yīng)對膜面進(jìn)行清洗。
10、在夏天給水溫度高，產(chǎn)水流量就過多，有時不得不降低操作壓力，這樣做將導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)下降。為了防止這點(diǎn)，可減少膜組件的根數(shù)，而操作壓力仍保持較高的水平。
（來源：水處理新視野）
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