1、 RO系統技術系統技術 GE Osmonics GE Osmonics 我們首先引見以下浸透過程 :稀溶液rh 浸透膜濃溶液溶液會升高至此點,以到達壓力平衡正常的浸透的過程是水由較稀溶液經過浸透膜流向較濃溶液 什么是反浸透什么是反浸透? ?由于浸透膜是只允許小分子(或小部分離子)經過.假設浸透膜兩邊的小分子濃度不同,浸透膜兩邊將產生位能差別.較稀溶液擁有較高位能(1), 而較濃溶液擁有較低位能(2).水分子便由高位能側向低位能側遷移直至位能到達平衡.即rh= (1 - 2)1 =較稀溶液的位能2 =較濃溶液的位能 稀溶液浸透膜 濃溶液液體升至此點, 到達了浸透壓平衡rhrh= (2 - 1)

2、稀溶液反浸透膜濃溶液外來壓力P (2 - 1) - 反浸透過程是利用外來壓力將水分子從較濃溶液經過反浸透膜壓迫流向較稀溶液.- 由此可利用反浸透原理,到達分別溶液內成分的目的.例如:將水和溶解物質的分別.反浸透膜分別層反浸透膜支撐層淡水濃水進水CavgCconcCpermCfeed高壓泵CfeedCpermCconcCavg進水濃度淡水濃度濃水濃度平均濃度 模擬反浸透機Total Dissolved Solid (TDS) 總溶解固體指有機和無機鹽溶解在水中得出的濃度 (單位: ppm 或 mg/l)Feed 進水在高壓泵作用下,進入反浸透系統的溶液;Permeate 淡水 溶液透過反浸透膜后

3、; 搜集而成的溶液, 普通指凈化水Concentrate 濃水 沒有透過反浸透膜而分開反浸透系統的溶液, 其中含有大量的無機鹽和有機物CfeedCconcCpermTDS 技術術語Rejection 脫鹽率溶液中溶質不透過反浸透膜的比例RejectionPassage 透過率溶液中溶質透過反浸透膜的比例PASSRecovery 回收率淡水與入水之比例Recovery = Permeate Flow RateFeed Flow Rate= QpermQfeedAverage Concentration 平均濃度反浸透膜進水側溶液的平均濃度Cfeed + Cconc2Cavg = Recovery

4、 技術術語濃水的濃度 沒有透過反浸透膜而分開反浸透系統的溶液的濃度物量平衡原理 Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm流量進水濃水淡水濃度假設在理想形狀下:Cperm0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm 0Qfeed Cfeed = Qconc Cconc Cconc / Cfeed = Qfeed / Qconc Recovery = QpermQfeed;Qfeed = Qconc + Qperm Cfeed(1 - RECOVERY)= Cconc = 技術術語濃度(倍數)回收率conc.recovery1.0551

5、.11101.18151.25201.33251.43301.54351.67401.82452.00502.22552.50602.86653.33704.00755.00806.678510.009020.0095濃度與回收率關係0.005.0010.0015.0020.0025.00020406080100回收率 %濃度( 倍數 )Cfeed(1 - RECOVERY)= CconcCfeed =1 ppm 提提高高系系統統回回收收率率的的方方法法方法一: 添加濃水回流泵進水濃水淡水0.15 m3/h最小流量= 300gph0.85 m3/h1.0 m3/h泵進水回流濃水淡水0.15 m

6、3/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: 添加反浸透膜數量-為了添加系統回收率, 可添加系統中反浸透膜的數量和段數, 以添加淡水產量. 備注: 回收率添加, 淡水水質將下降 回收率減少, 淡水水質將提高反浸透膜反浸透膜反浸透膜反浸透膜反浸透膜反浸透膜淡水濃水進水提提高高系系統統回回收收率率的的方方法法 影響淡水產量的要素:- 反浸透膜數量反浸透膜數量- 反浸透膜特性反浸透膜特性- 系統操作壓力系統操作壓力- 系統運轉溫度系統運轉溫度- 進水水質進水水質 無機鹽濃度滲透壓力氯化鈉0.5%55 psi1.0%1

7、25 psi3.5%410 psi硫酸鈉2.0%110 psi5.0%304 psi10.0%568 psi氯化鈣1.0%90 psi3.5%308 psi硫酸銅2.0%57 psi5.0%115 psi10.0%231 psi有機鹽濃度滲透壓力SUCROSE3.3%35 psiMW 6.4%73 psi3429.3%110 psi24.0%350 psi30.0%500 psi35.0%645 psiDEXTROSE3.3%62 psiMW9.3%190 psi19824.0%605 psi30.0%863 psiMW分子量PPM =10000 x 濃度百分比對于同一物質,進水物質濃度越高,

8、浸透壓越高.2. 對于同一濃度,進水物質分子量越小,浸透壓越高.MW OF SUCROSEMW OF ORGANICS=B OF ORGANICSB OF SUCROSEB = 浸透壓力 進水水質與的浸透壓力關系進水水質與的浸透壓力關系: 系統操作壓力對浸透通量的影響系統操作壓力對浸透通量的影響: :P eff = P op - rBP eff =有效壓力P op =操作壓力 rB =浸透壓反浸透系統操作壓力: 10-40 Bar假設操作壓力降低, 浸透通量也將減少.假設操作壓力升高, 浸透通量也將添加Q perm,act Q perm,spec P eff P spec =實踐浸透通量, 有

9、效壓力額定浸透通量, 額定壓力 系統操作溫度對反浸透膜的影響系統操作溫度對反浸透膜的影響: :1. 反浸透膜運轉溫度: 5 - 40C. 假設操作溫度降低, 浸透通量也將減少.假設操作溫度升高, 浸透通量也將添加.2. 普通可粗略以為: 以25C為基準,操作溫度上升/下降1 C, 相應膜元件浸透通量上升/下降3%02000400060008000100001200014000010203040浸浸透透通通量量 GPDAG804OF SSSSSS100F0.25FPure Water Layer10 A純水層Na+NO3-Na+Cl-K+Cl-Ca+2Cl2-Zn+2Cl2-Ni+2SO4-2A

10、l2+2(SO4-2)3Na3+SO4-3壓力溶液流動方向反浸透膜對無機鹽的作用反浸透膜對無機鹽的作用1. 1. 依托荷點排斥性依托荷點排斥性 普通純水膜外表都帶荷電普通純水膜外表都帶荷電, ,同時不同離子帶有不同電同時不同離子帶有不同電荷荷, ,反浸透膜會對各種離子產生荷電排斥性反浸透膜會對各種離子產生荷電排斥性.2. 2. 依托膜孔的挑選性依托膜孔的挑選性 最為重要 SSSSS100F0.25F壓力溶液流動方向最為重要100 MW50 MW1000 MW750 MW500 MW反浸透膜對有機物的作用反浸透膜對有機物的作用:1. 有機物的脫除率主要決議于有機分子的大小和外形有機物的脫除率主要

11、決議于有機分子的大小和外形;2. 攜帶電荷的有機物攜帶電荷的有機物,由于荷電排斥作用相對更難透過反由于荷電排斥作用相對更難透過反浸透膜浸透膜. 反反浸浸透透膜膜對對正正離離子子的的脫脫鹽鹽率率 正離子脫鹽率%SODIUM鈉Na+95 - 97CALCIUM鈣Ca+296 - 97MAGNESIUM鎂Mg+296 - 97POTASSIUM鉀K+95 - 97IRON鐵Fe+298 - 97MANGANESE錳Mn+298 - 97ALUMINUM鋁Al+399+AMMONIUM氨NH4+88 - 97COPPER銅Cu+298 - 97NICKEL鎳Ni+298 - 97ZINC鋅Zn+298

12、 - 97STRONTIUM鍶Sr+296 - 97HARDNESS硬度Ca+2 & Mg+296 - 97CADMIUM鎘Cd+296 - 97SILVER銀Ag+94 - 97MERCURY汞Mg+296 - 97反反浸浸透透膜膜對對負負離離子子的的脫脫鹽鹽率率 負離子脫鹽率%CHLORIDE氯化物Cl-95 - 97BICARBONATE碳酸氫鹽HCO3-95 - 96SULPHATE硫酸鹽SO4-2 99+NITRATE硝酸鹽NO3-93 - 96FLUORIDE氟化物F-94 - 96SILICATE硅酸鹽SiO2-295 - 97PHOSPHATE磷酸鹽PO4-399+BR

13、OMIDE溴化物Br-94 - 96BORATE *硼酸鹽B4O7-235 - 70CHROMATE鉻酸鹽CrO4-290 - 98CYANIDE *氰化物CN-90 - 95SULFITE亞硫酸鹽SO3-298 - 99THIOSULFATE硫代硫酸鹽S2O3-299+FERROCYANIDE亞鐵氰化物Fe(CN)6-399+* 受酸堿度影響反反浸浸透透膜膜對對其其他他物物質質的的脫脫除除率率 其他物質脫除率%SUCROSE SUGAR蔗糖342100LACTROSE SUGAR乳糖360100PROTEIN蛋白質10000 UP100GLUCOSE葡萄糖19899.9PHENOL苯酚94*

14、 -ACETIC ACID醋酸60* -FORMALDEHYDE甲醛30*DYES染料400 TO 900100BOD生物需氧量BOD90 - 99COD化學需氧量COD80 - 95UREA尿素6040 - 60BACTERIA & VIRUS細菌及病毒50,000-500,000100PYROGEN熱原體1000-5000100GASES氣體CARBON DIOXIDE二氧化碳CO230 - 50OXYGEN氧氣O2*CHLORINE氯氣Cl230 - 70外殼資料中心管產水濃水 ATD進水進水流道膜片膜片進水流道膜外殼純水搜集流道卷式反浸透膜元件卷式反浸透膜元件 雙層復合膜剖視圖

15、雙層復合膜剖視圖 此此圖圖片片由由美美國國貝貝爾爾實實驗驗室室提提供供RO 膜外表放大8000倍后的圖像反浸透預處置系統反浸透預處置系統 水質主要被以下三種物質影響,因此需求了解并懂得他們: 總懸浮物質:砂,膠體,三價鐵等. 總溶解固形物:鈉離子,氯離子,鈣離子,兩價鐵等. 生物污染:細菌,熱原體,藻類等. 什么物質影響水質什么物質影響水質? 自來水井水地表水懸浮物去除氯去除防止膜元件結垢 軟化器 阻垢劑精處置 RO 混床離子 EDI UF 初級離子去除 單級RO 陰陽離子交換床 蒸餾水的儲存和配送 臭氧消毒 熱水消毒 化學消毒 雙/多介質過濾器 UF 活性炭過濾器 化學品2.后處置系統后處置

16、系統預處置產水 1.預處置系統預處置系統F目的目的:去除總懸浮物去除總懸浮物(TSS),降低降低RO設備進水設備進水SDI值值.F典型過濾設備典型過濾設備:F雙雙/多介質過濾器多介質過濾器:F去除總懸浮物去除總懸浮物(TSS)的才干到達的才干到達20微米微米.F每星期反沖洗一次或壓差達每星期反沖洗一次或壓差達10 psid進展反沖洗進展反沖洗.F微濾微濾/超濾膜超濾膜:F用以替代多介質過濾器用以替代多介質過濾器,提高提高RO系統的進水水質系統的進水水質.F5微米保安過濾器微米保安過濾器:F過濾才干為每十英寸為過濾才干為每十英寸為5gpm.F壓差達壓差達8psid時進展改換過濾芯時進展改換過濾芯

17、.預處置一預處置一: 過濾工藝根底過濾工藝根底 1. 反浸透系統進水反浸透系統進水SDI范圍范圍: 反浸透系統進水反浸透系統進水SDI值值: 5 反浸透最正確進水反浸透最正確進水SDI值值: CO + H+ + Cl-C* + 2Cl2 + 2H2O - 4HCl + CO2氯和亞硫酸氫鈉的反響氯和亞硫酸氫鈉的反響:Na2S2O5 + H2O 2Na+ + 2HSO3-Na+ + HSO3-+2H+Cl-+OCl- Na+SO4-2+3H + 2Cl-預處置二預處置二: 脫氯工藝根底脫氯工藝根底 預處置二預處置二: 活性炭過濾法活性炭過濾法F水經過活性炭過濾器的過程類似雙介質過濾器水經過活性炭

18、過濾器的過程類似雙介質過濾器.F桶體可采用桶體可采用: FRP, 碳鋼襯膠碳鋼襯膠, 不銹鋼不銹鋼.F活性炭應進展周期性殺菌活性炭應進展周期性殺菌, 普通采用蒸氣或熱水普通采用蒸氣或熱水.F活性炭所能去除物質活性炭所能去除物質:F顏色和氣味顏色和氣味F三氯甲烷三氯甲烷(THM)F低分子量有機物低分子量有機物 出水出水進水進水顆粒狀活性顆粒狀活性炭炭(椰殼椰殼)25% - 50% 反反沖洗膨脹空間沖洗膨脹空間 預處置二預處置二: 活性炭過濾法活性炭過濾法F加注點應位于以下設備前面加注點應位于以下設備前面: F保安過濾芯保安過濾芯, 靜態混合器靜態混合器, 高壓泵高壓泵.F加注量加注量:F4-6倍

19、進水氯濃度倍進水氯濃度.F10-16倍進水氯胺濃度倍進水氯胺濃度.F同時可抑制來自活性炭過濾器的微生物同時可抑制來自活性炭過濾器的微生物.F經過經過ORP儀表或氯儀表來檢測水中氯含量儀表或氯儀表來檢測水中氯含量.預處置二預處置二: 亞硫酸氫鈉加藥法亞硫酸氫鈉加藥法 軟化器特點軟化器特點:陽離子樹脂交換床陽離子樹脂交換床 Na+ 交換交換 Mg2+ & Ca2+樹脂的交換才干普通為樹脂的交換才干普通為20K 格令硬度格令硬度/立方英尺樹立方英尺樹脂脂.桶體尺寸由被處置水的硬度和要求的交換才干來桶體尺寸由被處置水的硬度和要求的交換才干來決議決議.普通采用普通閥門或多路控制閥來控制普通采用普

20、通閥門或多路控制閥來控制.再生再生:控制開采用時間型或流量型或手動啟動控制開采用時間型或流量型或手動啟動.普通采用順流再生普通采用順流再生.預處置三預處置三: 軟化工藝根底軟化工藝根底 進水進水樹脂床樹脂床50%反沖反沖膨脹空間膨脹空間出水出水 預處置三預處置三: :軟化法軟化法 預處置三預處置三: :阻垢劑加藥法阻垢劑加藥法經過加注阻垢劑來替代軟化經過加注阻垢劑來替代軟化,以遮避水中硬度以遮避水中硬度.建議采用建議采用Argo系列阻垢劑系列阻垢劑,以下為常用藥劑型號以下為常用藥劑型號:MDC 220 阻垢劑阻垢劑: 與絮凝劑相容的液體阻垢與絮凝劑相容的液體阻垢/分散劑分散劑，用以控制結垢和減少顆粒污染，用以控制結垢和減少顆粒污染,與與MPT 150兼容兼容，阻垢能做到濃水側，阻垢能做到濃水側LSI值達值達3.0。經過。經過NSF認證。認證。MDC 200 阻垢劑阻垢劑: 液體組垢液體組垢/分散劑，用以控制結垢分散劑，用以控制結垢和減少顆粒污染。特別對原水中的鐵、鋁膠體有和減少顆粒污染。特別對原水中的鐵、鋁膠體有特性；阻鈣、鎂垢能做到濃水側特性；阻鈣、鎂垢能做到濃水側L