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      反滲透設備系統給水要求及污染物的處理方法

      人氣:16695   發表時間:2014-06-23 01:02:51

      一、反滲透設備系統給水的一般要求

      反滲透給水的水質要求如表6-1所示


      給水水質

      醋酸纖維素膜

      芳香聚酰胺復合膜

      PH值

      4~6

      2~11

      溫度(℃)

      5~30

      1~45

      濁度(NTU)

      <1.0

      <1.0

      淤泥密度指數(SDI)

      <5

      <5

      總有機碳(TOC)(mg/L)

      <3

      <3

      氯(mg/L)

      <1

      <0.1

      鐵含量(mg/L)

      給水中溶氧>5 mg/L時,Fe<0.05

      SiO2(mg/L)

      濃水中SiO2<100

      Ca,Sr,Ba

      硫酸鹽離子積<0.8Ksp

      LSI

      PHb-pHs為負值

       

      二、 反滲透給水預處理的必要性

      為了保持膜組件良好的設計性能和安全的運行,保證膜的使用壽命,必須對原水進行適當的預處理。必須根據水質條件、膜組件的特性和對給水的質量要求,選擇合適的預處理方式。

      (一)不同原水水源的水源對象

      不同原水水源由于組成與雜質成分的不同其預處理對象區別如下:
      (1)地下水是從井中公元前出的地下砂層的水,水中的混濁物質、有機物含量少,因此深井水的污染指數幾乎少于1.0,一般少于2.0,故預處理系統相對比較簡單。
      (2)地表水溶量氧大,在陽光下具有生物生存的條件,因而水中往往有微生物存在,且很少存在還原性物質。一般地表水含有以硅、鋁為主的懸浮物、膠體物及有機物形成的膠體物質。
      (3)海水中則可能含有微生物、有機物、膠體和懸浮物顆粒。
       

      (二)促使膜性能降低的膜污染因素
      (1)使膜本身發生化學變化。包括使芳香聚酰胺膜的胺基受氯和其他氧化性因素的作用而破壞;醋酸纖維素膜的酯基受溫度和pH值影響而水解;膜受強酸、強堿的溶解等。
      (2)使膜表面或膜內受水中懸浮物、膠體顆粒的覆蓋和污堵。
      (3)膜表面微溶鹽的結垢。
      (4)膜受水中微生物、菌藻類的黏附、污堵、侵蝕和生物降解。
      (5)水中有機大分子對膜的污堵或小分子有機物對膜的吸附污染。
       

      三、反滲透設備給水處理方法概要
      膜的污染、堵塞和侵蝕性因素包括結垢物、金屬氧化物、懸浮物和膠體、有機物、生物污染等,所采取的措施主要是經典常規的水處理方式,但要求比較嚴格。反滲透給水預處理方法概要如表6-2所示。

      表6-3為膜的污染因素的處理方法匯總,亦可組合數種方法一起使用。


      被處理的有害物質

      預處理方法提要

      CaCO3、CaSO4、BaSO4、
      SrSO4結垢物質

      CaCO3結垢可通過濃水LSI的計算,LSI為負值時水質穩定,否則應處理。CaSO4、BaSO4、SrSO4可通過IPb的計算,其值小于0.8Ksp時穩定,否則應處理。可根據情況選擇合理的處理措施,如:①鈉離子交換軟化,加六偏磷酸鈉或有機阻垢劑;②氫離子交換后脫CO2;③加酸穩定,加石灰進行沉淀處理。

      水中顆粒物質

      砂、黏泥、SiO2、等粒徑大于2um可通過過濾方式處理,小于2um可通過凝聚、雙濾料過濾(由于膠體帶有與膜表面相反的電荷,水中小于0.1um的真正的膠體并不一定易于引起膜的污染,令人擔心的卻可能是于其聚集后所形成的0.3~0.5um的顆粒)。在進入給水泵前設置5um保安過濾器。在保安過濾器前必須設置機械過濾器。

      鐵、錳、硫化物

      水中溶有的鐵、錳或硫化物,遇到空氣或Cl2可能氧化或沉淀。
      膜所允許的鐵濃度,由于pH值、溶氧的不同而變化很大,一般為0.1~0.05mg/L,加酸至pH=5.5,對膜無污染。給水中最大允許含鐵量與含氧量和pH值的關系大致是:
      O2(mg/L) Ph 允許Fe2+( mg/L)
      <0.5 <6.0 4.0
      0.5~10 6~7 0.5
      5~10 >7 0.05
      降低原水中大量鐵、可采用曝氣-錳砂過濾器
      井水中存在H2S時,如被氧化成硫磺,會污染膜表面。可采用陽光曝氣氧化、過濾脫硫。
      重金屬經氧化或空氣氧化后,通過過濾或直流混凝過濾除去

      管道、泵等設備銹蝕產物

      采用耐腐蝕材料的管道和設備,低壓部分采用塑料,高壓部分部分采用316S.S,或內襯耐蝕聚合材料,
      注意管道系統的嚴密性,以防止空氣進入系統使鐵氧化。
      采取過濾方式,過濾前須加凝聚劑。
      為了防垢的加酸系統及加酸后的水系統都要采用防腐材料。

      膠體物質

      地面水含膠體物較多,主要是鋁類的黏土,這類膠體顆粒大小在0.3~1.0um范圍,帶負電荷,單用過濾無法除去,故采用凝聚、過濾、直流混凝方法,使膠體顆粒增大至10~20um過濾除去。
      當懸浮物、膠體含量過多時,還需凝聚、澄清、過濾。
      凝聚劑的使用要注意膜的性質,聚酰胺復合膜帶負電荷,因此不可采用陽離子型的聚合物。
      有效的混凝-過濾配合采用聚合鋁和雙濾料(0.6mm石英砂1.2mm無煙煤)及加凝聚劑混凝后再經細砂(0.3~0.5mm濾層800mm)過濾。

      有機物

      有機物對膜污染是復雜的,凝聚澄清和活性碳炭過濾都僅能除去部分有機物。
      也可采用超濾除去有機物。

      細菌

      細菌會以醋酸纖維為食物,因而醋酸膜易受細菌的侵蝕;對于復合膜,雖不易被細菌侵害,但細菌黏膜會造成膜的污堵。殺菌一般采用氯:
      Cl2+H2O=HClO+H++Cl-
      加入水中的氯只有1/2變成HClO,另外的1/2在水中產生Cl-,不起殺菌作用(反應產物的比例取決水的pH值和溫度)。
      采用NaClO時:
      NaClO+ H2O= HClO+NaCl
      從以上兩式的比較中可以看出一個NaClO相當于一個Cl2。

      醋酸纖維膜要求給水含有殘余氯,以防細菌滋生,而氯含量過高又會破壞膜,最大允許連續余氯的含量為1mg/L。復合膜抗氯性差,不允許含有余氯。采取加氯殺菌后需加亞硫酸鈉或經活性炭過濾來消除余氯。

      油和脂

      進入膜組件的水不允許含有油和脂。處理油和脂一般采用活性炭過濾,也可采用超濾。

      SiO2

      膜元件在運行中濃水不允許析出SiO2,過飽和SiO2­可能聚合而形成不溶解的膠體硅,硅膠會引結垢。
      防止SiO2結垢的措施:
      控制回收率,這是一種容易的防硅垢的方法,靠降低系統回收率使水中的濃度降低到符合溶解度(對給定的ph值和溫度)的要求。
      可采用石灰軟化,一般可降低給水中50%的硅,或在澄清時加入氧化鎂、氯化鐵和鋁酸鈉。
      無定形硅的溶解度取決于溫度,提高水的溫度可以防止結垢,也可以將提高溫度與降低系統回收率結合使用。
      發現硅的濃度過高時,必須立即清洗,硅垢一旦形成,就非常難于去除。

       

       

      表6-3 對膜的污染因素的處理方法匯總表


      前處理

      CaCO3

      CaSO4

      BaSO4

      SrSO4

      SiO2

      CaF2

      SDI

      Fe

      Al

      細菌

      氧化物

      有機物

      加酸法

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      加阻垢劑

       

       

       

       

       

       

      離子交換軟化

       

       

       

       

       

       

       

      離子交換脫堿

       

       

       

       

       

       

       

      石灰軟化法

       

       

       

      預防性清洗

       

       

       

       

       

      調整回收率

       

       

       

       

       

       

      介質過濾

       

       

       

       

       

       

       

      氧化過濾

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      直流過濾

       

       

       

       

       

       

       

      混凝

       

       

       

       

       

       

      微/超過濾

       

       

       

       

       

       

      濾芯過濾

       

       

       

       

       

       

       

       

      氯化

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      脫氯

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      沖擊處理

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      預防性殺菌

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      GAC過濾

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       


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