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反滲透純水系統
2013-04-08 14:27:07 來源：胡晶晶預處理系統
一般包括原水泵、加藥裝置、石英砂過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器等。其主要作用是降低原水的污染指數和余氯等其他雜質，達到反滲透的進水要求。預處理系統的設備配置應該根據原水的具體情況而定。
反滲透裝置
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。
后處理系統
是在反滲透不能滿足出水要求的情況下增加的配置。主要包括陰床、陽床、混床、殺菌、超濾、EDI等其中的一種或者多種設備。后處理系統能把反滲透的出水水質更好的提高，使之滿足使用要求。
清洗系統
主要有清洗水箱、清洗水泵、精密過濾器組成。當反滲透系統受到污染出水指標不能滿足要求時，需要對反滲透進行清洗使之恢復功效。
電氣控制系統
是用來控制整個反滲透系統正常運行的。包括儀表盤、控制盤、各種電器保護、電氣控制柜等。
反滲透技術因具有特殊的優越性而得到日益廣泛的應用。反滲透凈水設備的清洗問題可能使許多技術力量不強的用戶遭受損失，所以要做好反滲透設備的管理，就可以避免出現嚴重的問題。
1.低壓沖洗反滲透設備
定期對反滲透設備進行大流量、低壓力、低pH值的沖洗有利于剝除附著在膜表面上的污垢，維持膜性能，或當反滲透設備進水SDI突然升高超過5.5以上時，應進行低壓沖洗，待SDI值調至合格后再開機。
2.反滲透設備停運保護
由于生產的波動，反滲透設備不可避免地要經常停運，短期或長期停用時必須采取保護措施，不適當地處理會導致膜性能下降且不可恢復。
短期保存適用于停運15d以下的系統，可采用每1～3d低壓沖洗的方法來保護反滲透設備。實踐發現，水溫20℃以上時，反滲透設備中的水存放3d就會發臭變質，有大量細菌繁殖。因此，建議水溫高于20℃時，每2d或1d低壓沖洗一次，水溫低于20℃時，可以每3d低壓沖洗一次，每次沖洗完后需關閉凈水設備反滲透裝置上所有進出口閥門。
長期停用保護適用于停運15d以上的系統，這時必須用保護液(殺菌劑)充入凈水設備反滲透裝置進行保護。常用殺菌劑配方(復合膜)為甲醛10(質量分數)、異噻唑啉酮20mg/L、亞硫酸氫鈉1(質量分數)。
3.反滲透膜化學清洗
在正常運行條件下，反滲透膜也可能被無機物垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染，這些物質沉積在膜表面上會引起凈水設備反滲透裝置出力下降或脫鹽率下降、壓差升高，甚至對膜造成不可恢復的損傷，因此，為了恢復良好的透水和除鹽性能，需要對膜進行化學清洗。
一般3～12個月清洗一次，如果每個月不得不清洗一次，這說明應該改善的預處理系統，調整的運行參數。如果1～3個月需要清洗一次，則需要提高設備的運行水平，是否需要改進預處理系統較難判斷。
1.原水罐 (可選)反滲透設備流程工藝圖(點擊看大圖)
儲存原水，用于沉淀水中的大泥沙顆粒及其它可沉淀物質。同時緩沖原水管中水壓不穩定對水處理系統造成的沖擊。(如水壓過低或過高引起的壓力傳感的反應)。
2.原水泵
恒定系統供水壓力，穩定供水量。
3.多介質過濾器
采用多次過濾層的過濾器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵銹、膠體物質、懸浮物等顆粒在20um以上的物質，可選用手動閥門控制或者全自動控制器進行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設備的產水質量，延長設備的使用壽命。
4.活性炭過濾器
系統采用果殼活性炭過濾器，活性炭不但可吸附電解質離子，還可進行離子交換吸附。經活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2～7mg/L(O2)，此外，由于吸附作用使表面被吸附復制的濃度增加，因而還起到催化作用、去除水中的色素、異味、大量生化有機物、降低水的余氯值及農藥污染物和除去水中的三鹵化物(THM)以及其它的污染物。可選用手動閥門控制或者全自動控制器進行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設備的產水質量，延長設備的使用壽命。同時，設備具有自我維護系統，運行費用很低。
5.離子軟化系統/加藥系統
R/O裝置為了溶解固體形物的濃縮排放和淡水的利用，為防止濃水端特別是RO裝置*后一根膜組件濃水側出現CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4, SrSO4, SiSO4的濃度積大于其平衡溶解度常數而結晶析出,損壞膜原件的應有特性 ,在進入反滲透膜組件之前,應使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽, SiO2,硫酸鹽的晶體析出.
6.精密過濾器
采用精密過濾器對進水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質去除，使RO系統等后續設備運行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯，目的是把上級過濾單元漏掉的大于5um的雜質除去。防止其進入反滲透裝置損壞膜的表面，從而損壞膜的脫鹽性能。
7.反滲透系統
反滲透裝置是用足夠的壓力使溶液中的溶劑(一般是水)通過反滲透膜(或稱半透膜)而分離出來，因為這個過程和自然滲透的方向相反，因此稱為反滲透。 反滲透法能適應各類含鹽量的原水，尤其是在高含鹽量的水處理工程中，能獲得很好的技術經濟效益。反滲透法的脫鹽率提高，回收率高，運行穩定，占地面積小，操作簡便，反滲透設備在除鹽的同時，也將大部分細菌、膠體及大分子量的有機物去除。
8.臭氧殺菌器/紫外線殺菌器(可選)
殺滅由二次污染產生的細菌徹底保證成品水的衛生指標.
反滲透膜分離技術是利用反滲透膜原理進行分離的，具有以下幾點顯著特點：
·在常溫不發生相變的條件下，可以對溶質和水進行分離，適用于對熱敏感物質的分離、濃縮，并且與有相變化的分離方法相比，能耗較低。
·反滲透膜分離技術雜質去除范圍廣。
·較高的脫鹽率和水回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質。
·利用低壓作為膜分離動力，因此分離裝置簡單，操作、維護和自控簡便，現場安全衛生。
應用領域：
反滲透膜技術在電廠鍋爐補給水、電子、半導體行業超純水處理、化工及制藥行業的純水處理、食品、飲料、飲用水處理、海水、苦咸水淡化、冶金、輕工業、電鍍及皮革等行業的廢水處理等行業內得到了廣泛應用。
納濾是位于反滲透合同超濾之間的膜法液體分離技術，反滲透可以脫除*小的溶質，分子量小于0.0001微米，納濾可脫除分子量在0.001微米左右的溶質。納濾本質上是一種低壓反滲透，用于處理后產水純度不特別嚴格的場合，納濾適合于處理井水和地表水。納濾適用于沒有必要象反滲透那樣的高脫鹽率的水處理系統，但對于硬度成份的脫除能力很高，有時被稱為“軟化膜”，納濾系統運行壓力低，能耗低于相對應的反滲透系統。
- 反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液;高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水。
- 反滲透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為：
- N=Kh(Δp-Δπ)
- 式中Kh為水力滲透系數，它隨溫度升高稍有增大;Δp為膜兩側的靜壓差;Δπ為膜兩側溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為：
- π=iCRT
- 式中i為溶質分子電離生成的離子數;C為溶質的摩爾濃度;R為摩爾氣體常數;T為絕對溫度。
- 反滲透通常使用非對稱膜和復合膜。反滲透所用的設備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設備。
- 反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預濃縮。由于反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發展�，F已大規模應用于海水和苦咸水(見鹵水)淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結合制取高純水，目前其應用范圍正在擴大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。
- 把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置于一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態，此種壓力差即為滲透壓滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。
- 1.溶解-擴散模型
- Lonsdale等人提出解釋反滲透現象的溶解-擴散模型。他將反滲透的活性表面皮層看作為致密無孔的膜，并假設溶質和溶劑都能溶于均質的非多孔膜表面層內，各自在濃度或壓力造成的化學勢推動下擴散通過膜。溶解度的差異及溶質和溶劑在膜相中擴散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為：*步，溶質和溶劑在膜的料液側表面外吸附和溶解;第二步，溶質和溶劑之間沒有相互作用，他們在各自化學位差的推動下以分子擴散方式通過反滲透膜的活性層;第三步，溶質和溶劑在膜的透過液側表面解吸。
- 在以上溶質和溶劑透過膜的過程中，一般假設*步、第三步進行的很快，此時透過速率取決于第二步，即溶質和溶劑在化學位差的推動下以分子擴散方式通過膜。由于膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質的滲透能力，不僅取決于擴散系數，并且決定于其在膜中的溶解度。
- 2. 優先吸附—毛細孔流理論
- 當液體中溶有不同種類物質時，其表面張力將發生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機物質，可使其表面張力減小，但溶入某些無機鹽類，反而使其表面張力稍有增加，這是因為溶質的分散是不均勻的，即溶質在溶液表面層中的濃度和溶液內部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現象。當水溶液與高分子多孔膜接觸時，若膜的化學性質使膜對溶質負吸附，對水是優先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細孔，從而可獲取純水。
- 3. 氫鍵理論
- 在醋酸纖維素中，由于氫鍵和范德華力的作用，膜中存在晶相區域和非晶相區域兩部分。大分子之間存在牢固結合并平行排列的為晶相區域，而大分子之間完全無序的為非晶相區域，水和溶質不能進入晶相區域。在接近醋酸纖維素分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會形成氫鍵并構成所謂的結合水。當醋酸纖維素吸附了*層水分子后，會引起水分子熵值的*下降，形成類似于冰的結構。在非晶相區域較大的孔空間里，結合水的占有率很低，在孔的中央存在普通結構的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進入結合水，并以有序擴散方式遷移，通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。
- 在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并隨之移到下一個活化點并形成新的氫鍵，于是通過一連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活性層而進入膜的多孔層。由于多孔層含有大量的毛細管水，水分子能夠暢通流出膜外。
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