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    反滲透系統在工業水處理應用

    2017-01-14 來源:[中科軟水] 反滲透系統在工業水處理應用

    反滲透技術( RO) 是一種采用膜分離的技術,它具有環保、適應性強、脫鹽率高的特點。80 年代初開始在我國得到發展,近些年在鋼鐵電力等行業的水處理技術中得到廣泛的運用。

      1、反滲透技術

      1. 1 反滲透膜及技術原理

    反滲透膜是用高分子材料制成、具有選擇性半透性質的薄膜。用于水處理的反滲透膜可以允許水分子透過膜,但水中所含的離子、有機物分子等不能透過。反滲透的除鹽原理是水在外加壓力的作用下,水分子克服反滲透膜兩側的滲透壓,透過膜到達膜的另一側( 淡水側) ; 而水中的鹽分、有機物分子等雜質則被膜攔截住,留在膜上,從而達到水質凈化的目的。反滲透技術從本質上講是一種橫流性的過濾技術,過濾液體會橫向流過反滲透膜,部分原水在外界壓力下透過這層膜形成成品水,而未被轉化為成品水的液體和鹽類繼續流過反滲透膜表皮,逐漸形成濃水被排掉,這一過程還可以將截留的懸浮物沖刷帶走,阻止了垂直過濾技術下固體的沉積。

      1. 2 反滲透膜的類型及卷式膜組件的特點

      按照材料來分,用于水處理的反滲透膜主要有兩種類型: 一種是醋酸纖維膜,這是最早應用于水處理領域的反滲透膜。另一類是用聚酰胺類材料制成的復合膜,我國很多工廠所用的反滲透膜是抗污染聚酰胺復合膜,這種復合膜的特征是由兩種以上的材料制成,用很薄的致密層與較厚的多孔支撐層復合而成,多孔支撐層起增強機械強度作用,致密層起脫鹽作用。膜形式是卷式復合膜,卷式膜元件相對于平板式、圓管式、中空纖維式膜元件來說,它的特點是: ①水流通道有隔網空隙構成,水在流動過程中被隔網反復切割反復匯集呈波浪起伏前進,提高了水流的紊動強度,減少了濃差極化;②水沿膜表面呈薄層流動,這種薄層的流動設計既提高了膜的裝填密度,又有利于降低膜表面的滯流層厚度,同樣有利于減少濃差極化; ③膜的裝填密度比較高,僅次于中空纖維膜組件; ④與中空纖維和板框式結構相比較,卷式膜元件在給水通道抗污染能力、設備空間要求、投資和運行費用等方面具有明顯的優越性。

      2.反滲透系統在工業水處理中的實際應用情況

    水處理系統工藝流程為原水 →生水箱→自清洗過濾器→超濾裝置→清水箱→保安過濾器→反滲透裝置→除碳器→除碳水箱→陽離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→機爐或化工裝置。

    反滲透裝置由膜組件、高壓泵以及相關儀表、閥門和管件組成。高壓泵前設有保安過濾器,保安過濾器內裝有過濾孔徑為5μm 的濾芯,這些濾芯會過濾掉任何大于5μm 的膠體顆粒,對下游RO 膜起保護作用,否則RO 膜表面極易結垢污堵。進水管道上連有還原劑、阻垢劑加藥管道,此外進水管道上設有取樣口便于測量進水SDI 值。

      2.1、系統連接與運行方式

      原水其實就是最先進入化學處理裝置的水, 而在沒有經過處理過的原水還要在經過一系列的設備才可以真正的進入反滲透膜,而在經過處理過后的水就會被稱作是淡水。主要包括多級高壓泵、反滲透膜元件、膜殼(壓力容器)、支架等組成。其主要作用是去除水中的雜質,使出水滿足使用要求。

      2.2、反滲透系統組成

      據本人了解,反滲透系統普遍是由以下幾點構成的:預處理系統、反滲透裝置、后處理系統、清洗系統、電氣控制系統。

      2.2.1 保安過濾器

      精密過濾器又稱保安過濾器,一般設置在壓力容器之前,以去除濁度1 度以上的細小微粒, 其可以保證在工作運行的過程中滿足此工序對進水速度、量的要求;有時也設置在整個水處理系統的末端,防止細小微粒進入成品水。

      2.2.2 高壓泵

      其設計的最主要目標其實就是為了能夠保證純水滲透進反滲透裝置的時候可以達到標準, 最主要的作用就是給予其足夠的壓力。

      2.2.3 反滲透膜組

      在滲透膜裝置中的水被分為了兩種:淡水、濃水。而對于這兩種水都有其控制閥門, 在控制其濃度比例的時候要保證其回收率可以達到四分之三,尤其是脫鹽率的要求就更加嚴格,不得少于98%。

      2.2.4 阻垢劑投加系統

    反滲透阻垢劑是專門用于反滲透(RO)系統及納濾(NF)和超濾(UF)系統的阻垢劑,可防止膜面結垢,能提高產水量和產水質量,降低運行費用。

      2.2.5 清洗裝置

      必須要定期的對其進行清潔,一般是3~6 個月清洗一次,并且,即使是清洗工作也是要專業人士為其設計專門的工作程序。

      3. 反滲透長期運行出現的一些問題

      為了保證膜長期安全穩定運行,應嚴格遵照膜廠家規定的膜元件使用限制條件,包括操作壓力、進水流量、溫度、進水pH 值范圍、進水濁度、進水SDI,進水余氯等,由于本廠的反滲透系統前設有超濾裝置,且一段反滲透前設有保安過濾器( 壓差達到0. 1MPa 即進行濾芯更換) ,反滲透進水水質相對較好,水溫控制在25 ± 2℃,一段進水壓力一般不超過1. 0MPa,進水pH7 ~ 9,電導1000μs /cm,經過加還原劑處理后ORP 一般控制在小于250mv,SDI值嚴格控制小于4,濁度< 1NTU,余氯< 0. 1mg /L,因此對膜元件的保護較好。但隨著運行時間的增加,反滲透裝置也相繼出現了一些問題,集中表現為淡水水質、產水量或運行壓力的異常,主要特征是淡水電導率上升、產水量減少或運行壓力增加。

      根據具體情況分析污染主要來自兩方面。第一、反滲透進水中所含的膠體、微生物等物質。這些污染物會截留在膜的表面形成污染層,且污染主要分布在膜的前段。為了防止微生物在膜上的滋生,我廠采用的方法是加氯殺菌,由于水中殘留的余氯對膜元件具有破壞性,因此在加氯殺菌后,在反滲透進水管加還原劑,控制反滲透進水余氯不超過0. 1mg /L。盡管原水中所含的絕大部分微生物、膠體、懸浮物、顆粒等雜質會在預處理中去除,以確保水質達到RO 膜的進水要求,但進水中仍會殘留少量膠體、微生物等物質,長時間勢必會運行影響反滲透的脫鹽效果。第二、反滲透運行過程中可能產生的結垢物質。

      膜元件內沉積鹽類主要為鈣鹽和鎂鹽及鐵離子污染。由于本廠采用的是復合膜,因此日常運行中采用加阻垢劑方式來防垢。針對長時間運行產生的以上兩種類型污染,平均三個月進行一次化學清洗。根據污染物情況,清洗過程分酸洗和堿洗,酸洗溶液為1% ~ 2%檸檬酸,堿洗溶液為1. 0%EDTA + 0. 1%氫氧化鈉,清洗方式采用靜態浸泡和循環清洗相結合的方式,靜態浸泡一般設定為30min,具體時間根據膜的污染程度而定。清洗過后均采用低壓沖洗,直到排出的淡水清潔、無泡沫或無清洗液。經過三年運行實踐證明,清洗過后效果較好,壓差和流量基本可以恢復,但后期幾次清洗后產水電導變化不大。

      在人口眾多,水資源不斷匱乏的今天,如何提高水資源利用率和降低水處理成本,對企業而言是關系到企業發展,環境保護以及社會利益的重大問題。為了解決這些問題,水處理方法也在不斷地發展和成熟。20 世紀60 年代迅速崛起的膜分離技術,無論是在產品結構調整、降低能耗及污染防治等方面都有明顯的優勢。反滲透技術的凈化效率高,設計和操作簡單,切實解決了目前水處理面臨的許多難題。

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