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反滲透系統的進水水質的具體要求
第一,反滲透系統進水有以下幾種要求。
細菌反滲透設備,進水水質,水處理耗材
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,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) 長有效期/天 溶液濃度/%(質量) 長有效期/天反滲透設備,進水水質,水處理耗材
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,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),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。反滲透設備,進水水質,水處理耗材
1,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。給水大允許含鐵量于含氧量和PH值的關系如下表示。
2,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。
3,I和濁度
SDI必須小于5,越小越好,濁度應小于0.2NTU(大允許濁度為1NTU)
4,脂
水中不允許含有油和脂。
5,物
水中的有機物RO膜的影響為復雜,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。
6,iO2
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。反滲透設備,進水水質,水處理耗材
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。
7,制系統回收率。這是一種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。
8,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。
9,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。
第二, 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。反滲透設備,進水水質,水處理耗材
2,取離子交換法軟化除去鈣離子。
3,酸去除碳酸或重碳酸離子。
4,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
當IPb>Ksp 有沉淀生成
當IPb=Ksp 無沉淀生成
當 IPb
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。
第三,進水參數方面的要求反滲透設備,進水水質,水處理耗材
1,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,除了其的拿高溫膜元件外,其的復合膜要求將進水溫度控制在0~45℃,其的醋酸纖維素膜要求將進水溫度控制在0~40℃。
2,進水壓力。反滲透膜元件對高壓力有一定的要求,海德能公司的苦咸水用工業膜高進水壓力為600psi(4.16Mpa),其的海水淡化膜高進水壓力為1200 psi(8.27Mpa)。
3,膜高進水流量。反滲透膜元件對高進水流量有一定的要求,海德能公司8″膜元件的高進水流量為75gpm(17t/h)。4″膜元件的高進水流量為16 gpm(3.6t/h)。
4,支膜元件高壓力損失?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高壓力損失不能超過68.9 Mpa(10 psi)。
5,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小比例為5:1
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