1、GE培训资料反渗透技术介培训资料反渗透技术介绍绍我们首先介绍以下渗透过程:稀溶液rh 渗透膜浓溶液溶液会升高至此点,以达到压力平衡正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液什么是反渗透什么是反渗透?由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位能差异.较稀溶液拥有较高位能(1),而较浓溶液拥有较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至位能达到平衡.即rh=(1-2)1=较稀溶液的位能2=较浓溶液的位能 稀溶液渗透膜 浓溶液液体升至此点,达到了渗透压平衡rhrh=(2-1)稀溶液反渗透膜浓溶液外来压力P (2-1)-反渗透过程
2、是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液.-由此可利用反渗透原理,达到分离溶液内成分的目的.例如:将水和溶解物质的分离.反渗透膜分离层反渗透膜支撑层淡水浓水进水CavgCconcCpermCfeed高压泵CfeedCpermCconcCavg进水浓度淡水浓度浓水浓度平均浓度模拟反渗透机Total Dissolved Solid(TDS)总溶解固体指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度(单位:ppm 或 mg/l)Feed 进水在高压泵作用下,进入反渗透系统的溶液;Permeate 淡水 溶液透过反渗透膜后;收集而成的溶液,一般指净化水Concentrate 浓水 没有透过反渗透
3、膜而离开反渗透系统的溶液,其中含有大量的无机盐和有机物CfeedCconcCpermTDS技术术语Rejection 脱盐率溶液中溶质不透过反渗透膜的比例RejectionPassage 透过率溶液中溶质透过反渗透膜的比例PASSRecovery 回收率淡水與入水之比例Recovery=Permeate Flow RateFeed Flow Rate=QpermQfeedAverage Concentration 平均浓度反渗透膜进水侧溶液的平均浓度Cfeed+Cconc2Cavg=Recovery技术术语浓水的浓度 没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度物量平衡原理 Qfeed Cfe
4、ed=Qconc Cconc+Qperm Cperm流量进水浓水淡水浓度假设在理想状态下:Cperm0Qfeed Cfeed=Qconc Cconc+Qperm 0Qfeed Cfeed=Qconc Cconc Cconc/Cfeed=Qfeed/Qconc Recovery=QpermQfeed;Qfeed=Qconc+Qperm Cfeed(1-RECOVERY)=Cconc=技术术语Cfeed(1-RECOVERY)=CconcCfeed=1 ppm提提高高系系统统回回收收率率的的方方法法方法一:增加浓水回流泵进水浓水淡水 0.15 m3/h最小流量=300gph0.85 m3/h1.0
5、 m3/h泵进水回流浓水淡水 0.15 m3/h0.15 m3/h0.3 m3/h1.0 m3/h最小流量=300gph回收率:15%回收率:50%方法二:增加反渗透膜数量-为了增加系统回收率,可增加系统中反渗透膜的数量和段数,以增加淡水产量.备注:回收率增加,淡水水质将下降 回收率减少,淡水水质将提高反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜淡水浓水进水提提高高系系统统回回收收率率的的方方法法影响淡水产量的因素:-反渗透膜数量反渗透膜数量-反渗透膜特性反渗透膜特性-系统操作压力系统操作压力-系统运行温度系统运行温度-进水水质进水水质1.对于同一物质,进水物质浓度越高,渗透压越高.2.对
6、于同一浓度,进水物质分子量越小,渗透压越高.MW OF SUCROSEMW OF ORGANICS=B OF ORGANICSB OF SUCROSEB=渗透压力 进水水质与的渗透压力关系进水水质与的渗透压力关系:系统操作压力对渗透通量的影响系统操作压力对渗透通量的影响:P eff=P op-rBP eff=有效压力P op=操作压力 rB=渗透压反渗透系统操作压力:10-40 Bar若操作压力降低,渗透通量也将减少.若操作压力升高,渗透通量也将增加Q perm,act Q perm,spec P eff P spec =实际渗透通量,有效压力额定渗透通量,额定压力 系统操作温度对反渗透膜的影
7、响系统操作温度对反渗透膜的影响:1.反渗透膜运行温度:5-40C.若操作温度降低,渗透通量也将减少.若操作温度升高,渗透通量也将增加.2.一般可粗略认为:以25C为基准,操作温度上升/下降1 C,相应膜元件渗透通量上升/下降3%渗渗透透通通量量 GPDAG804OFSSSSSS100F0.25FPure Water Layer10 A纯水层Na+NO3-Na+Cl-K+Cl-Ca+2Cl2-Zn+2Cl2-Ni+2SO4-2Al2+2(SO4-2)3Na3+SO4-3压力溶液流动方向反渗透膜对无机盐的作用反渗透膜对无机盐的作用1.依靠荷点排斥性 一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷
8、,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性.2.依靠膜孔的筛选性 最为重要SSSSS100F0.25F压力溶液流动方向最为重要100 MW50 MW1000 MW750 MW500 MW反渗透膜对有机物的作用反渗透膜对有机物的作用:1.有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;2.携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜.反反渗渗透透膜膜对对正正离离子子的的脱脱盐盐率率 反反渗渗透透膜膜对对负负离离子子的的脱脱盐盐率率 反反渗渗透透膜膜对对其其他他物物质质的的脱脱除除率率 外殼材料中心管产水浓水 ATD进水进水流道膜片膜片进水流道膜外壳纯水收集流道卷式反渗透膜元件卷式反渗透膜元件
9、双层复合膜剖视图双层复合膜剖视图此图片由美国贝尔实验室提供RO 膜表面放大膜表面放大8000倍后的图像倍后的图像反渗透预处理系统反渗透预处理系统 水质主要被以下三种物质影响水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并懂因此需要了解并懂得他们得他们:总悬浮物质总悬浮物质:砂,胶体,三价铁等.总溶解固形物总溶解固形物:钠离子,氯离子,钙离子,两价铁等.生物污染生物污染:细菌,热原体,藻类等.什么物质影响水质什么物质影响水质?自来水井水地表水悬浮物去除氯去除防止膜元件结垢 软化器 阻垢剂精处理 RO 混床离子 EDI UF 初级离子去除 单级RO 阴阳离子交换床 蒸馏水的储存和配送 臭氧消毒 热水消毒
10、 化学消毒 双/多介质过滤器 UF 活性炭过滤器 化学品2.后处理系统后处理系统预处理产水1.预处理系统预处理系统F目的目的:去除总悬浮物去除总悬浮物(TSS),降低降低RO设备进水设备进水SDI值值.F典型过滤设备典型过滤设备:双双/多介质过滤器多介质过滤器:去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.每星期反冲洗一次或压差达10 psid进行反冲洗.微滤微滤/超滤膜超滤膜:用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.5微米保安过滤器微米保安过滤器:l过滤能力为每十英寸为5gpm.l压差达8psid时进行更换过滤芯.预处理一预处理一:过滤工艺基础过滤工艺基础1.反渗透系统进水反渗透系统进水S
11、DI范围范围:反渗透系统进水SDI值:5 反渗透最佳进水SDI值:CO+H+Cl-C*+2Cl2+2H2O-4HCl+CO2F氯和氯和亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠的反应的反应:Na2S2O5 +H2O 2Na+2HSO3-Na+HSO3-+2H+Cl-+OCl-Na+SO4-2+3H+2Cl-预处理二预处理二:脱氯工艺基础脱氯工艺基础预处理二预处理二:活性炭过滤法活性炭过滤法F水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.F桶体可采用桶体可采用:FRP,碳钢衬胶碳钢衬胶,不锈钢不锈钢.F活性炭应进行周期性杀菌活性炭应进行周期性杀菌,一般采用蒸气或热水一般采用蒸气或热
12、水.F活性炭所能去除物质活性炭所能去除物质:颜色和气味 三氯甲烷(THM)低分子量有机物出水出水进水进水颗粒状活性颗粒状活性炭炭(椰壳椰壳)25%-50%反反冲洗膨胀空间冲洗膨胀空间预处理二预处理二:活性炭过滤法活性炭过滤法F加注点应位于以下设备前面加注点应位于以下设备前面:保安过滤芯,静态混合器,高压泵.F加注量加注量:4-6倍进水氯浓度.10-16倍进水氯胺浓度.F同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.F通过通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量仪表或氯仪表来检测水中氯含量.预处理二预处理二:亚硫酸氢钠加药法亚硫酸氢钠加药法软化器特点软化器特点:F阳离子树脂
13、交换床F Na+交换 Mg2+&Ca2+F树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂.F桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定.F一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.再生再生:F控制开采用时间型或流量型或手动启动.F一般采用顺流再生.预处理三预处理三:软化工艺基础软化工艺基础进水进水树脂床树脂床50%反冲反冲膨胀空间膨胀空间出水出水预处理三预处理三:预处理三预处理三:通过加注阻垢剂来代替软化通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度以遮避水中硬度.建议采用建议采用Argo系列阻垢剂系列阻垢剂,下列为常用药剂型号下列为常用药剂型号:MDC 220 MDC 220 阻垢剂阻垢剂:与絮
14、凝剂相容的液体阻垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染,与MPT 150兼容，阻垢能做到浓水侧LSI值达3.0。通过NSF认证。MDC 200 MDC 200 阻垢剂阻垢剂:液体组垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染。特别对原水中的铁、铝胶体有特性；阻钙、镁垢能做到浓水侧LSI值达2.5还不结垢；浓水侧二氧化硅含量可达120ppm。通过NSF认证。反渗透膜污染物反渗透膜污染物 砂石砂石,PVC碎削等阻塞进水流道碎削等阻塞进水流道:无法通过清洗恢复 硬度结垢硬度结垢:清洗方法:酸性清洗 有机物有机物,胶体污染胶体污染:清洗方法:碱性清洗 细菌细菌,病毒等微生物滋生病毒等微生物滋生:清洗方法:杀菌剂清洗+碱性清洗 反渗透系统污染分类反渗透系统污染分类反渗透膜的清洗：反渗透膜的清洗：F无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产品水电导升高时，合适的化学清洗就需要考虑。反渗透膜的保存消毒反渗透膜的保存消毒:F当反渗透系统停机超过3天，设备中的反渗透膜元件需要作适当的保存消毒程序；停机在3到5天时，可以用1%的亚硫酸氢钠溶液来保存。如果停机超过一星期时，便要考虑用福尔马林进行保存。GE Osmonics 膜的清洗和消毒膜的清洗和消毒典型纯水工艺流程图典型纯水工艺流程图单级RO系统 两级RO系统RO+EDI 系统两级RO+EDI系统
