RO基本知识与系统.pdf

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1、陶氏水处理学院 1 陶陶 氏氏 水水 处处 理理 及及 过过 程程 解解 决决 方方 案案 反反渗渗透透技技术术介介绍绍及及反反渗渗透透系系统统的的运运行行优优化化 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 内内容容 膜的过滤图谱 反渗透基本定义和方程式 反渗透膜性能的影响因素 薄膜复合膜螺旋卷式膜 应用和市场 陶氏水处理学院 2 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 过过滤滤图图谱谱 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 膜膜运运行行方方式式 适合RO/NF: 污染物被冲走 最大限度减少浓差极化 浓水和产水分离 死死端端过过滤滤 不适合RO/NF: 难溶盐沉淀

2、和膜污堵 形成滤饼 错错流流过过滤滤 陶氏水处理学院 3 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 膜膜类类型型 典典型型运运行行 压压力力范范围围 (bar) 典典型型运运行行 压压力力范范围围 (psi) 反渗透 海水 苦咸水 55 76 10 - 40 800 - 1100 145 - 580 纳滤3.5 - 1550 - 220 超滤2 730 - 100 微滤0.1-31.5 - 45 不不同同类类型型膜膜的的典典型型运运行行压压力力 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 反反渗渗透透基基本本概概念念1 1 纯水 浓溶液 半半透透膜膜 渗渗透透 水水在在渗渗透透压

3、压的的作作用用下下自自然然地地从从淡淡水水侧侧向向浓浓水水侧侧移移动动 陶氏水处理学院 4 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 反反渗渗透透基基本本概概念念2 2 反反渗渗透透 渗渗透透过过程程的的反反过过程程 在在浓浓水水侧侧上上施施加加一一定定的的压压力力，以以克克服服渗渗透透压压，让让水水逆逆着着渗渗透透的的方方向向， 从从浓浓水水侧侧移移动动至至淡淡水水侧侧。盐盐分分被被拦拦截截在在浓浓水水侧侧。 浓浓溶溶液液 纯纯水水 半半透透膜膜 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 反反渗渗透透分分离离过过程程 陶氏水处理学院 5 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决

4、决方方案案 反反渗渗透透能能做做什什么么和和不不能能做做什什么么? ? 从进水中分离出纯水（分离） 浓缩化学物料(浓缩) 选择性分离小的离子和分子 不能100%浓缩 不能100%分离 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 渗渗透透压压 稀溶液的渗透压可以近似使用Vant Hoff 方程计算: p 渗透压, atm f 渗透压系数 Ci 溶质摩尔浓度, mol/l R 气体常数 T 绝对温度(K) p = f CiRT 陶氏水处理学院 6 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 渗渗透透压压 经经验验数数据据 TDS和渗透压对应关系: TDS（ppm）除以100: 渗透压（

5、psi） TDS（ppm）除以1400: 渗透压（bar） 例如: 100 ppm TDS 1 psi 渗透压( 0.07 bar) 1,000 ppm TDS 10 渗透压( 0.7 bar) 35,000 ppm TDS 350 渗透压( 25 bar) 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 Fw- 溶剂通量加仑每平方英尺每天=gfd Kw- 溶剂的传递系数 gfd/psi (A 值) D DP - 跨膜压差psi DpDp- 渗透压差psi 水水和和溶溶质质通通量量 Fw= Kw(D DP - DpDp) Fs- 溶质通量磅每平方英尺每天,lbfd Ks- 溶质传递系数gfd

6、 (B值) DC - 跨膜浓度差lb/gal Fs = Ks (D DC) 均均一一溶溶液液扩扩散散模模型型 陶氏水处理学院 7 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 Qf-进水流量gal/min Qp-产水流量gal/min Qc-浓水流量gal/min Cf-进水溶质浓度lb/gal Cp-产水溶质浓度lb/gal Cc-浓水溶质浓度lb/gal Qf= Qp+ Qc QfCf= QpCp+ QcCc Qf, Cf Qp, Cp Qc, Cc 质质量量平平衡衡方方程程 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 回回收收率率(%)= 透透盐盐率率(%)= 脱脱盐盐率率(%

7、)=100 透透盐盐率率 产产水水流流量量 进进水水流流量量 x 100 产产水水中中盐盐分分浓浓度度 进进水水中中盐盐分分浓浓度度 x 100 基基本本定定义义 陶氏水处理学院 8 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 简单简单RORO系系统统示示意意图图 高高压压泵泵 浓浓水水 产产水水 进进水水 100 to 600 psi (苦咸水膜) 800 to 1,200 psi (海水膜) 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 进水 浓度 温度 渗透压力 pH 运行参数 压力 系统回收率 浓差极化 膜膜性性能能的的影影响响因因素素 陶氏水处理学院 9 陶陶氏氏水水处处理

8、理及及过过程程解解决决方方案案 进进水水压压力力 假设进水温度，回收率和进水含盐量恒定。 脱脱盐盐率率 通通量量 Fw= Kw(P ) 进进水水压压力力对对通通量量和和脱脱盐盐率率的的影影响响 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 压压力力影影响响 0 20 40 60 80 100 120 153060120 PermeateFlow m3/d NetPressurebar PNDP 如果RO系统单元的净驱动压（NDP） 加倍，则产水流量也将加倍。 净驱动压（NDP）是所有作用于膜 系统上的力量总和。 陶氏水处理学院 10 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 脱脱盐

9、盐率率 (通量恒定) 产产水水通通量量 (压力恒定) 进进水水温温度度 假设进水压力，回收率和进水含盐量恒定。 进进水水温温度度对对通通量量和和脱脱盐盐率率的的影影响响 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 产产水水流流量量 水温越高，产水量越大。 为什么？低粘度使水更容易渗透过膜片分离层。 经验数据：温度每增加1，产水量增加3%。 透透盐盐率率 经验数据：温度每增加1，透盐率增加6%。 温度升高对盐分透过比水分透过影响更大。 通常来说，水温越低，脱盐率越高。 温温度度影影响响 陶氏水处理学院 11 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 假设进水温度，进水压力和回收率恒

10、定。 脱脱盐盐率率 产产水水通通量量 进进水水含含盐盐量量 Fs = Ks (C) Fw= Kw(P ) 进进水水含含盐盐量量对对通通量量和和脱脱盐盐率率的的影影响响 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 进水含盐量对产水量的影响 含盐量越高，产水量越低。 为什么？因为较高的渗透压会降低净驱动压NDP。 进水含盐量对透盐率的影响 进水含盐量越高，盐分浓度梯度越高，透盐率越高。 进水含盐量对产水水质的影响 总体来说水质较低的原因有两个：高透盐率和低产水量。 进进水水含含盐盐量量的的影影响响 陶氏水处理学院 12 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 假设温度，进水压力和进

11、水含盐量恒定。 pH 对对脱脱盐盐率率的的影影响响 pH值 212 渗透液通量 脱盐率 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 边边界界层层 靠近膜表面的水有很少的错流 甚至没有错流。 形成了容纳微小颗粒和胶体的 区域而污染膜片。 通过膜片的水量能帮助污染物 富集。 陶氏水处理学院 13 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 浓浓差差极极化化 边边界界 100 mg/l 105 mg/l 110 mg/l 115 mg/l 浓差极化形成于边界层。 它能导致膜表面的盐浓度升高。 透过膜的水速率越快，膜片表面盐 浓度越高。 一般来说靠近膜片的水流的TDS 将 会比总进水的TD

12、S高13%20% 。 薄薄膜膜复复合合膜膜 螺螺旋旋卷卷式式膜膜元元件件 陶氏水处理学院 14 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 薄薄膜膜复复合合膜膜的的横横截截面面 0.2 m 40 m 120 m 聚酰胺 聚砜 超薄脱盐层 多孔聚砜中间支撑层 增强无纺布支撑层 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 NH2 NH O NHNH O O O O OH O 芳芳香香族族聚聚酰酰胺胺脱脱盐盐层层 FT30 膜膜片片化化学学组组成成 游游离离胺胺羧羧酸酸酯酯 陶氏水处理学院 15 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 典典型型膜膜片片去去除除率率: SW30X

13、HR: NaCl 99.75%, XFRLE: NaCl 99.4% NF90: NaCl 85-95% 溶溶质质特特征征 电荷 极性和/或解离度 水化程度 分子量和分支程度 膜膜对对溶溶质质截截留留率率的的影影响响因因素素 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 螺螺旋旋卷卷式式RO膜膜元元件件 进水格网 产水格网 反渗透膜叶片 产水中心管 陶氏水处理学院 16 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 苦咸水膜 高脱盐率 低能耗 抗污染 海水淡化膜 高脱盐率 低能耗 纳滤膜 特殊产品 超纯水 卫生级 食品和乳业 尺寸型号 8” X 40” 4” X 40” 2.5” x

14、40” 1.8” x 12” 包装形式 干膜 湿膜 FILMTEC 产产品品分分类类 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 市市政政 海水淡化 Molykote111 准准备备膜膜元元件件 陶氏水处理学院 22 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 硅硅油油润润滑滑剂剂: 道道康康宁宁111 or Molykote111 使使用用其其他他润润滑滑剂剂可可能能会会 导导致致运运行行问问题题！ 将第一支元件(即压力容器末端最后一支，如编号#7)从进水端放入压力容器； 将润滑后的连接内接头插入进水端元件产水中心管内。 安安装装 第第一一支支膜膜元元件件和和连连接接件件 陶陶氏

15、氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 检检查查浓浓水水密密封封圈圈并并润润滑滑 甘油/水 (50%/50%) 溶液 食品级甘油 道康宁 111 陶氏水处理学院 23 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 安安装装膜膜元元件件 始始终终抬抬起起元元件件以以保保持持元元件件的的水水平平! ! 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 可可参参考考安安装装视视频频 关关键键词词 “iLEC” iLEC 自自锁锁膜膜元元件件 陶氏水处理学院 24 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 1. 使用合适工具推入膜元件； 2. 安装调整间隙片以保证内接头与最前面 和最后

16、面的元件均能牢固的接触密封。 调调整整间间隙隙 ShimsShims Shimming 进进水水端端 垫垫片片 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 1.安装端板卡环 2.安装弹簧片 安安装装进进水水端端盖盖 陶氏水处理学院 25 启启动动 检查事项检查事项 & & 启启动动顺顺序序 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 预处理 膜单元 浊度和SDI 报警停机(ORP/pH, 无还原剂, 未加酸, 未加阻垢剂, 温度, 压力) 正确安装、校正和使用所有仪表 采取措施预防产水背压(5psi) 启启动动前前检检测测事事项项(1/2) 陶氏水处理学院 26 陶陶氏氏水水处处理

17、理及及过过程程解解决决方方案案 取样阀安装 压力容器固定且管线连接正确 泵和阀门已做好操作的准备 (开启产水出水阀门，开启浓水 控制阀门，调整高压泵出水阀或开启旁通调节阀，控制膜系 统进水流量小于操作运行进水量的50%) 监测仪器 水质分析仪器 启启动动前前检检测测事事项项(2/2) 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 RO 系系统统启启动动 进水 淡水 浓水 高高压压泵泵 反反渗渗透透膜膜 阀阀门门 PI 仪仪表表 陶氏水处理学院 27 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 启启动动顺顺序序 1.彻底冲洗原水预处理部分，冲掉杂质和其他污染物 2.检查所有阀门并保证所

18、有设置正确 3.低压冲洗排气 4.检查泄露 5.部分关闭进水控制阀 6.启动高压泵 7.缓慢打开进水控制阀 8.缓慢关闭浓水控制阀，调节至设计回收率 9.调节进水和浓水控制阀达到设计产水量 10.检查所有化学药剂投加量是否与设计值一致，检查 LSI 指数或 S&DSI 指数 11.让系统连续运行1小时 12.记录所有运行参数 13.检查每个压力容器的产水电导 14.取水样分析 15.比较设计参数与系统实际运行参数 16.待系统稳定后将系统转换成自动运行模式 17.在连续操作48小时后，查看所有系统性能参数。此时的系统运行参数能作为系统性能变化 的基准 短短期期停停机机 陶氏水处理学院 28 陶

19、陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 停停机机原原因因 产水池贮水已满， 不再需要系统运行产水 启动不成功 停电 定期停机维护 化学清洗 尽量减少停机的次数 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 停停机机后后注注意意事事项项 用产品水低压 (45-60psi)自动冲洗系统三分钟 (Cf=Cb) 冲洗水水质 首选反渗透产品水 不含用于预处理的化学药品（还原剂除外） 不含余氯 可加入DBNPA 陶氏水处理学院 29 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 停停机机期期间间保保护护措措施施 冲洗后需保持系统充满水隔绝空气 (当H2S存在时需尤其注意) 保持系统低温但不

20、能结冰 防止温度超过35 预防微生物滋生 每天用产品水或高品质水至少快冲一次 尽量每天系统运行一小段时间 维护好系统 长长期期停停机机 陶氏水处理学院 30 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 系系统统停停机机保保存存 系统停机超过48小时且不冲洗或不运行时 灌装保护液: 1-1.5%还原剂 当pH小于3时或每个月重新灌装保护液 保持系统低温但不能结冰 防止温度超过35 性性能能监监测测 陶氏水处理学院 31 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 性性能能监监测测 1.运行数据记录 2.RO系统性能的因素 3.数据标准化 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案

21、案 追溯系统性能 判断何时清洗 判断何时更换膜元件 发现并排出故障的有效信息 申请质保的依据 性性能能监监测测 为为什什么么要要做做性性能能监监测测? ? 陶氏水处理学院 32 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 记录所有运行数据 对进水压力、温度、含盐量和回收率等系统运行数据进行标准化 对透盐率/产水量/压降 vs 运行时间进行作图分析 性性能能监监测测 如如何何进进行行性性能能监监测测? ? 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 系统记录格式可参考 ASTM D4472 运行数据记录包括: 产水流量和浓水流量 进水，浓水和产水压力 进水温度 进水pH 进水，浓水和产水TDS或电导率 系系统统运运行行数数据据记记录录 陶氏水处理学院 33 陶陶氏氏水水处处理理及及过过程程解解决决方方案案 系统运行条件的变化会导致系统产水量和透盐率的变化；由于膜本身性 能变化引起的系统性能改变也许会被忽略。 标准化可以消除运行条件变化的影响，反应出膜系统的真实性能。 数数据据标标准准化化 为为什什么么要要做做标标准准化化? ? Thank You! For more information please visit our web site or contact your local Dow representative. 陶氏水处理学院 34 Questions?