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选用反渗透设备时需要考虑哪些因素?

北极星环保网  来源:《内蒙古石油化工》  作者:崔洪飞等  2018/1/12 9:01:42  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:反渗透 纳滤膜 膜系统

北极星环保网讯:1. 摘 要

反渗透(RO)和纳滤(NF)系统的实际运行效果达不到用户的预期设计结果时,在很多情况下,常会导致最终用户运行费用的增加、失望和对供应商的不满。这些未预料到的结果,有部分原因是有一些最终用户对系统运行条件正确管理的必要性不太了解或没有引起足够的重视,以致使系统达不到预期的运行效果。更多的原因是对RO技术和设备理解的不全面,导致在项目准备和计划阶段不完善的选择。本文力图为用户阐述RO和NF系统的一些重要设计参数,以便使最终用户在选购设备时根据RO和NF的特点和自身的需要,使RO和NF的运行达到最佳的期望值。

2. 前 言

RO和NF的应用技术日新月异。许多反渗透和纳滤膜性能的不断提高和新型反渗透和纳滤膜的诞生令人振奋,用户可针对不同用途作出相应的选择。更为周全、合理地RO和NF设计系统,使得系统的运行更佳、运行费用更低成为可能。然而,还会时常出现运行并不能达到用户的要求,引起用户对系统供货商的失望。只要用户增加一些当今RO和NF系统关键技术细节的基本了解,这种情况是可以避免的,有了较好的理解,才可以作出更合理的购货规划和工程公司的选择,使所需设备、控制以及运行管理培训达到要求。

对于在系统扩建或新建中的每一项必要的资金投入决择,都应经过全面的经济分析,必须做到技术可靠、经济合理。了解就近相似的成功的系统、咨询系统供应商,会有助于用户完善系统的选择,减少风险和花费。

迄今为止安装的所有工业规模的RO和NF系统,几乎都采用了卷式膜元件,本文将不讨论各种膜元件本身的详细结构,本文的着重点是为潜在的RO和NF用户介绍在采购RO和NF设备时应该注意的事项。

3. RO和NF基础

为了优化系统的设计和运行,用户必须考虑RO和NF设计中的一些概念。RO和NF是一种错流过滤技术,可以去除水中杂质,其分离能力达到去除离子的水平。毫无疑问,它可以去除较大的各类物质。但由胶体、水垢及微生物(细菌、病毒和藻类)引起的污染,是RO和NF系统运行面临的最主要的问题。为避免发生这些问题而造成不必要的花费,在系统设计阶段,对这一潜在的污染问题就应采取考虑充分的预防措施。当你明白细菌怎样随时间繁殖,你就会明白为什么生物污堵是RO和NF系统最应重点关注的因素,地表水、废水和海水等富含微生物活性的水源是极易污染膜系统的水源。表1表明经过预处理后,即使只有一个细菌存活,在不长的时间内也可能会引发严重的膜系统微生物污染问题。

选用反渗透设备时需要考虑哪些因素?

让我们分析一下,当水流通过串联在一起的膜元件时产品水和浓缩水流量的变化趋势:全部进水被高压泵泵入膜元件内时,经过膜的过滤成为产水,余下的水对于该元件来讲成为它的浓水,该浓水继续进入后续元件内,成为后续元件的进水,由于水量减少,水流流速降低,而水中的杂质浓度却不断升高,这一状况在所有的压力容器内沿水流方向连续变化,直至流速减慢至刚好维持涡流状态流过膜表面。用计算机进行设计计算时,应确保最后一段最末一支膜元件内的流速和浓度保持在最低极限之内,不致于在膜系统运行中发生因膜面流速过低,降低了元件错流自净的能力而产生杂质沉淀污染膜表面的问题。这就是为什么RO和NF系统必须在设计范围内进行操作,任何变化如进水温度、进水化学特性或进水流速变化、水流分布不均匀和不平衡都将导致RO和NF系统操作超过设定的参数范围,引发膜系统污染。

4. 进 水

接下来需要考虑的是进水,诸如预期的水量、水质以及水源及其可能存在的问题。有时目前的原水流量可以满足要求,但请你确定在预估原水量当中还应包括将来的用水量增加的计划,并且目前所需要水量的变化也应在设计时予以考虑。

产水的水质要求由最终的用水工艺所决定。产水的制造成本随最终产水的纯度增加而增加。如果用水的要求并非需要达到RO出水的高质量,就应慎重考虑采取其他处理方法,在设计时应充分考虑这一因素。

水源的化学组成和特性必须深入了解。任何系统的设计必须能够应付最好或最坏的条件,井水的温度和化学成份通常比较稳定,悬浮固体(SS)较低,但每一眼井应视为不同的水源。地表水的变化很大,一般溶解固体(TDS)较低,但悬浮固体(SS)、有机物和微生物含量很高,通常市政自来水的取水水源为地表水,系统运行工况常常变化,因而市政供水水质也会有很大变化。

保存水源水质的原始数据非常重要,只有妥善取样和分析方法正确的数据才可以信赖。水样瓶应经过酸洗,瓶盖应配塑胶衬垫,取水点应在自由流动水域而不能在死角,仅一个取水点是绝对不行的,必须获得一系列水样,覆盖所有季节和条件,例如雨后或干旱期,任何一个未来可能会取水的潜在的水源都必须作仔细的水质分析。

5. 预处理

现在在我们已完全掌握了水源的特性基础上,对原水进行合理的预处理成为系统运行成功与否的关键。一般的预处理过程包括:澄清或石灰软化,多级过滤器如多介质过滤器、软化器、活性炭过滤器、保安过滤器及微孔过滤器,保安过滤器后还会设置紫外线杀菌器(UV)以消除细菌的滋生。正确的分析和认真的中试将可避免许多因预处理不合格而引起的麻烦。预处理阶段的所有过滤器或软化器的容器须作衬胶处理或采用耐腐蚀的材质,以减少RO和NF进水中的铁离子含量。

实践证明,较保守的设计通常使系统运行更好,且能增强对水质波动的适应性。尽管保守的设计带来初期投资费较高但其长年累月的总运行成本减低,成功的经验表明,投资费和运行费应综合考虑,合理的保守设计所造成的较高的投资费是有价值的。表2列出在RO和NF预处理过程中常见设备的合理设计数据。

表2预处理设备设计参数

选用反渗透设备时需要考虑哪些因素?

延伸阅读:

纳滤膜污染的原因及运行分析

纳滤膜分离技术处理水污染的应用及前景分析

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