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反滲透設備係統給水要求及汙染物的處理方法

人氣:17258   發表時間:2014-06-23 01:02:51

一、反滲透設備係統給水的一般要求

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

芳香聚酰胺複合膜

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

不同原水水源由於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,因此深井水的汙染指數幾乎少於1.0,一般少於2.0,故預處理係統相對比較簡單。
(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。一般地表水含有以矽、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汙染因素
(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)使膜表麵或膜內受水中懸浮物、膠體顆粒的覆蓋和汙堵。
(3)膜表麵微溶鹽的結垢。
(4)膜受水中微生物、菌藻類的黏附、汙堵、侵蝕和生物降解。
(5)水中有機大分子對膜的汙堵或小分子有機物對膜的吸附汙染。
 

三、反滲透設備給水處理方法概要
膜的汙染、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、生物汙染等,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為膜的汙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,其值小於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氫離子交換後脫CO2;③加酸穩定,加石灰進行沉澱處理。

水中顆粒物質

砂、黏泥、SiO2、等粒徑大於2um可通過過濾方式處理,小於2um可通過凝聚、雙濾料過濾(由於膠體帶有與膜表麵相反的電荷,水中小於0.1um的真正的膠體並不一定易於引起膜的汙染,令人擔心的卻可能是於其聚集後所形成的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可能氧化或沉澱。
膜所允許的鐵濃度,由於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,對膜無汙染。給水中最大允許含鐵量與含氧量和pH值的關係大致是:
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,會汙染膜表麵。可采用陽光曝氣氧化、過濾脫硫。
重金屬經氧化或空氣氧化後,通過過濾或直流混凝過濾除去

管道、泵等設備鏽蝕產物

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,
注意管道係統的嚴密性,以防止空氣進入係統使鐵氧化。
采取過濾方式,過濾前須加凝聚劑。
為了防垢的加酸係統及加酸後的水係統都要采用防腐材料。

膠體物質

地麵水含膠體物較多,主要是鋁類的黏土,這類膠體顆粒大小在0.3~1.0um範圍,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,聚酰胺複合膜帶負電荷,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)及加凝聚劑混凝後再經細砂(0.3~0.5mm濾層800mm)過濾。

有機物

有機物對膜汙染是複雜的,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;對於複合膜,雖不易被細菌侵害,但細菌黏膜會造成膜的汙堵。殺菌一般采用氯:
Cl2+H2O=HClO+H++Cl-
加入水中的氯隻有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相當於一個Cl2。

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

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矽,矽膠會引結垢。
防止SiO2結垢的措施:
控製回收率,這是一種容易的防矽垢的方法,靠降低係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%的矽,或在澄清時加入氧化鎂、氯化鐵和鋁酸鈉。
無定形矽的溶解度取決於溫度,提高水的溫度可以防止結垢,也可以將提高溫度與降低係統回收率結合使用。
發現矽的濃度過高時,必須立即清洗,矽垢一旦形成,就非常難於去除。

 

 

表6-3 對膜的汙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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

衝擊處理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

預防性殺菌

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GAC過濾

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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