反滲透系統(tǒng)對(duì)于進(jìn)水的要求

⑴細(xì)菌    

反滲透設(shè)備由于細(xì)菌會(huì)以醋酸纖維為食物，因此醋酸膜易受細(xì)菌侵襲，對(duì)原水必須徹底殺菌，對(duì)于復(fù)合膜，雖然其不受細(xì)菌侵襲，但細(xì)菌黏膜會(huì)造成膜的污堵，一般可采取加氯殺菌，加氯量要根據(jù)需氯實(shí)驗(yàn)加以確定。

醋酸纖維膜素要求給水中含有殘余氯，以防細(xì)菌滋生，而氯含量過高又會(huì)破壞膜，*大允許連續(xù)余氯的含量為1mg/L。

復(fù)合膜抗氯性差，一般不允許含有余氯，采取加氯殺菌后，需加偏亞硫酸鈉，它可水解為亞硫酸氫鈉或經(jīng)活性碳過濾消除余氯。

使用偏亞硫酸鈉偏亞硫酸氫鈉除余氯的反應(yīng)如下

                  Na2S2O5+H2O→2NaHSO3

                  NaHSO3+HClO→HCl+NaHSO4

理論上，1．34kg的Na2S2O5可以去除1kg余氯，然而一般在溶解氧的情況下，對(duì)苦咸水去除1kg余氯需投加3 kg Na2S2O5。

Na2S2O5在涼爽干燥的儲(chǔ)存條件下，貨架上的有效期為4～6個(gè)月，溶液的有效期則隨濃度而改變，當(dāng)采用地下水做水源時(shí)，未被污染的地下水細(xì)菌含量很少，在這種情況下采用復(fù)合膜則即不需加氯也無(wú)需除氯。

氯為什么會(huì)起殺菌作用？當(dāng)氯加到水里面后，就會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)

                Cl2+H2O→HClO+HCl

                HClO→H+ +ClO-

HClO為次氯酸，ClO-為次氯酸根，由于H+能被水里的堿度中和，*后水中只剩下  HClO及ClO-。兩者在水里所占百分?jǐn)?shù)主要決定于水的PH值，但水的溫度也有影響，PH值小 于7時(shí)，水中HClO占75％，ClO-占25％ ，溫度降低時(shí)HClO所占比例還要大，在0℃時(shí)HClO增加到83％，而ClO-減到17％。

反滲透設(shè)備對(duì)于氯氣的殺菌機(jī)理有不同的說法，但比較合理的解釋是：它所生成的次氯酸產(chǎn)生殺菌作用，而不是氯本身，也不是它所生成的ClO-的作用。HClO是一個(gè)中性分子，可以擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并穿過細(xì)菌的細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，HClO分子進(jìn)入細(xì)菌后由于Cl原子氧化作用破壞了細(xì)菌的某種酶的系統(tǒng)（酶是一種蛋白質(zhì)成分的催化劑，細(xì)菌的氧分要經(jīng)過它的作用才能被吸收），*后導(dǎo)致細(xì)菌的死亡，而次氯酸根ClO-雖然也包括一個(gè)氯原子，但它帶負(fù)電，不能靠近帶負(fù)電的細(xì)菌，所以也不 能穿過細(xì)菌的細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，因此很難起殺菌作用，這種說法還可以說明水溫低和PH值低時(shí)殺菌效果比較好的現(xiàn)象。

從上面的化學(xué)方程式可以看出，加入水中的氯氣只有1/2變成HClO的成分，另外的1/2在水中產(chǎn)生Cl-，不起殺菌作用。

采用加HClO時(shí)的反應(yīng)如下

              HClO+H2O→ HClO+(Na+ ) + (OH-)

從方程式可以看出一個(gè)分子的HClO的作用相當(dāng)于一個(gè)分子的 Cl2。

（2）含鐵量

鐵的氧化速度取決于鐵的含量水中溶解氧的濃度和PH值，PH值越高氧化速度越快，因此，降低PH值可以防止氧化。給水*大允許含鐵量于含氧量和PH值的關(guān)系如下表示

（3）顆粒物質(zhì)

反滲透設(shè)備不允許大于5um的顆粒物質(zhì)進(jìn)入高壓泵及反滲透組件，這一點(diǎn)必須確保，以免損壞設(shè)備。

（4）SDI和濁度

     SDI必須小于5，越小越好，濁度應(yīng)小于0．2NTU（*大允許濁度為1NTU）

（5）油和脂       

     水中不允許含有油和脂。

（6）有機(jī)物    

     水中的有機(jī)物RO膜的影響*為復(fù)雜，一些有機(jī)物對(duì)膜的影響不大，而另一些則可能造成膜的有機(jī)污染，對(duì)于地表水應(yīng)盡量在凝聚澄清過程中 去除有機(jī)物，還可以采用活性碳過濾進(jìn)一步降低有機(jī)物含量。

（7）SiO2   

濃水不允許析出SiO2，當(dāng)SiO2 過飽和則可能聚合而形成不溶解的膠體硅或者硅膠而引起結(jié)垢。

純水25℃時(shí)，無(wú)定形硅的溶解度約為100 mg/L（以SiO2計(jì)），溶解度隨溫度呈直線變化，0℃時(shí)為0 mg/L，到40℃時(shí)增加到160 mg/L，在中性PH值條件下，溶解的只是硅膠；在堿性溶液中，無(wú)定形硅的溶解度較中性溶液大，主要原因是由于硅酸電離，然而在有鋁出現(xiàn)時(shí)，溶解度可能降低很多，原因是由于硅酸鋁的溶解度極小的緣故。

如果 SiO2的濃度太高，則需要預(yù)處理或者降低回收率，防止形成硅垢的方法如下。

①控制系統(tǒng)回收率。這是一種*容易的防硅垢的方法，靠降低系統(tǒng)回收率使?jié)馑��?span>SiO2的濃度降低到（在給定PH值和溫度下）SiO2的飽和溶解度以下。

②采用石灰軟化。一般可降低給水中50％的SiO2或者澄清器中多加些氯化鐵和鋁酸鈉。

③溫度控制。因?yàn)闊o(wú)定形SiO2的溶解度取決于溫度，提高水的溫度可以防止SiO2結(jié)垢，也可以將提高溫度與降低系統(tǒng)回收率結(jié)合使用。

     出現(xiàn)硅垢必須立即清洗，硅垢一旦形成非常難于出除。

（1）防垢

     必須防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4 和CaF2垢。

     膜結(jié)垢是由于給水中的微溶鹽在給水濃縮時(shí)超過了溶度積而沉淀 到膜上，在苦咸水中，CaCO3和CaSO4通常都需要處理，其他鹽類SrSO4 BaSO4 和CaF2也需要根據(jù)計(jì)算來(lái)確定在濃水中是否會(huì)超過溶解度極限。

     如果微溶鹽超過了溶解極限，需要采取以下一種或幾種方法。

①降低系統(tǒng)回收率，避免超過溶度積。

②采取離子交換法軟化除去鈣離子。

③加酸去除碳酸或重碳酸離子。

④加阻垢劑。

     對(duì)于大多數(shù)水都存在CaCO3結(jié)垢趨勢(shì)，確定給水的CaCO3結(jié)垢趨勢(shì)，對(duì)苦咸水一般采用Langelier飽和指數(shù)（LSI）。

     確定是否結(jié)CaSO4 SrSO4或 BaSO4垢需要計(jì)算濃水中這些鹽是否超過了它們的溶度積，各個(gè)鹽的溶度積與濃水中相應(yīng)鹽的離子積比較

當(dāng)IPb＞Ksp        有沉淀生成

當(dāng)IPb=Ksp         無(wú)沉淀生成

當(dāng) IPb＜Ksp        處于臨界狀態(tài)

為防止結(jié)垢，建議IPb≤0．8Ksp。

一般，微溶鹽的溶解度隨溶液離子強(qiáng)度增加而增加，對(duì)大多數(shù)苦咸水中遇到的微溶鹽  Ksp作為離子強(qiáng)度函數(shù)的數(shù)據(jù)可供利用。

因?yàn)?/span>RO過程中微溶鹽的結(jié)垢趨勢(shì)是由*濃的水流來(lái)決定的，所以 Ksp是根據(jù)濃水流的離子強(qiáng)度來(lái)確定。

進(jìn)水參數(shù)方面的要求  

①水溫。反滲透膜元件對(duì)進(jìn)水的水溫均有一定的要求，以海德能公司為例，除了其生產(chǎn)的拿高溫膜元件外，其生產(chǎn)的復(fù)合膜要求將進(jìn)水溫度控制在0~45℃，其生產(chǎn)的醋酸纖維素膜要求將進(jìn)水溫度控制在0~40℃。

②*高進(jìn)水壓力。反滲透膜元件對(duì)*高壓力有一定的要求，海德能公司生產(chǎn)的苦咸水用工業(yè)膜*高進(jìn)水壓力為600psi(4．16Mpa)，其生產(chǎn)的海水淡化膜*高進(jìn)水壓力為1200 psi(8．27Mpa)。

③每支膜*高進(jìn)水流量。反滲透膜元件對(duì)*高進(jìn)水流量有一定的要求，海德能公司8″膜元件的*高進(jìn)水流量為75gpm(17t/h)。4″膜元件的*高進(jìn)水流量為16 gpm(3．6t/h)。

④單支膜元件*高壓力損失。考慮到單支膜元件的壓力差太高時(shí)會(huì)造成膜元件的機(jī)械損傷，因而對(duì)單支膜元件*高壓力損失有一定要求，海德能公司要求系統(tǒng)中任何一支膜元件上的*高壓力損失不能超過68．9 Mpa（10 psi）。

 

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