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1、清昕水处理有限公司Http:/ 0316-5577020 1反渗透设备选型一、反渗透简介反渗透又称高滤（Hyperfiltration ）是 20 世纪 60 年代发展起来的一项膜分离技术。由于它具有物料无相变、能耗低、设备简单、常温操作和适应性强等特点，经过四十多年的发展，已被广泛地应用于国民经济的各个领域。从膜、组件及装置研制到开发，反渗透技术已成为一项成熟的膜分离技术，它不仅应用于海水和苦咸水的淡化，而且在电子、石油化工、食品、医疗卫生、环境工程以及国防等领域发挥着重要作用。反渗透是一种以压力差为推动力的膜分离技术，是目前最为先进的膜分离技术。反渗透膜是在压力差为推动力的作用下，只允许通
2、过水分子而阻挡各种溶质和固体颗粒的半透膜，我公司主要选用海德能、陶氏、世韩、东丽等进口反渗透膜。影响反渗透设备脱盐率和正常工作的主要因素：1.离子价数：脱盐率随着离子价数的增加而提高，二价、三价盐的脱盐率要高于单价盐；2.分子大小：脱盐率随分子直径的增加而提高；3.原水温度：原水温度升高时，由于水的粘度降低脱盐率提高；4.原水浓度：原水浓度提高时，脱盐率下降；5.工作压力：工作压力提高时，脱盐率有所提高但不明显；6.PH 值：酸性条件下虽然膜不容易堵塞，但脱盐率要有所下降；7.溶解气体：可溶解性气体在游离状态下容易渗透而不脱除CO2、 SO2、 O2、Cl 2、H 2S 等；8.氢键趋势：对于
3、含有强氢键的化合物，脱除率很低，如水、酚和氨等；（也正因此才实现脱除水中杂质和溶解物而达到水与其他物质分离的目的；9.有机物质：水中的有机物对膜有污染作用，有机物越多膜的性能越易变坏；10.水的硬度：水的硬度越高膜越容易堵塞，对于高硬度水应先软化处理，降低硬度再进反渗透；11.固体颗粒：固体颗粒对反渗透膜的危害极大，必须进行预处理；12.微生物：水中的微生物、细菌对膜有危害，必须进行预处理（本公司采用超率膜进行处理，在国内处于先进水平） ；13.氧化物：金属氧化物进入反渗透不能进行自行清除，应定期化学药物清除。应用范围*海水淡化、苦咸水淡化、饮用水降氟；*饮用纯净水的制取；*锅炉用软化水、去离
4、子水的制取；*制药用水的制取；清昕水处理有限公司Http:/ 0316-5577020 2*电子工业用超纯水的制取；*液体分离、浓缩、贵重物体的回收。反渗透设备的规格型号要根据用户提供的原水水质、产水要求、产水量及所使用的反渗透膜的规格型号共同组成，我公司可根据用户提供的原水水质化验报告单（或提供水样由我公司化验） ，利用反渗透设计软件进行设备的工艺设计和选型，根据单位时间的产水量确定的设备型号有：0.5T/H、1.0T/H、1.5T/H 、 2.0T/H、3.0T/H、4.0T/H、5.0T/H 、 10T/H、15T/H 、20T/H 、30T/H、40T/H 、50T/H、60T/H、1
5、00T/H。根据用户要求各型号还可设计成双级反渗透，为用户提供高质量的纯水。二、反渗透原理按照渗透原理，在半透膜的两边存在一个“化学势”的差值，通过溶液的渗透过程对化学势差进行补偿。当平衡重新建立时，在半透膜的两侧形成了一个水位的差即净压差，这个压差便是渗透压。渗透压是溶液本身的性质，取决于溶液浓度，与半透膜没有关系。渗透压与溶质浓度之间的关系为：Posm=1.19(T+273)(mi)(1)式中：Posm 渗透压（psi ） ；T温度（） ；(mi)溶液中所有溶质的总摩尔浓度；在有半透膜的容器中，纯水透过半透膜流向盐水一侧，这种现象称之为渗透，直到达到新的平衡建立。这时膜两侧的静压差就是渗透
6、压，当在盐水一侧施加一个外加压力，原有的平衡会受到影响。外加压力将会使盐溶液一边的化学势增加，使盐水中的水透过半透膜流向纯水一边。这种现象便是反渗透。反渗透过程的驱动力是外加压力，反渗透分离所需能量与盐水的浓度直接相关。因此，从盐水中反渗透出纯水，盐的浓度越高，所需能耗也越高。水的传递水通过半透膜的速率由下式确定：Qw(PPosm) KwS/d(2)式中：Qw纯水透过膜的速率；P膜两侧压力差；Posm 膜两侧的渗透压差；Kw膜的纯水渗透系数；S膜面积；d膜厚度。清昕水处理有限公司Http:/ 0316-5577020 3（2）式通常被简化为：QwA(NDP)(3)式中：A膜常数；NDP跨过膜的
7、水传质总驱动压力或总驱动力。盐的传递透过膜的盐的速率定义为：QsC KsS/d(4)式中：Qs膜的透盐量；C膜两侧的浓度差；Ks膜的盐渗透系数；S膜面积；d膜厚度。可简化为：QsB(C)(5)式中：B 膜常数；C盐传质驱动力。从方程 4 和 5 可以看出，对于一个特定的膜来说： 膜的水通量与总驱动压力差成正比； 膜的透盐量与膜两侧的浓度差成正比，与操作压力无关。透过液的盐浓度 Cp，取决于透过反渗透膜的盐量和水量的比；CpQs/Qw （ 6）膜对水和盐的传质速率不同，所以才有脱盐率。透盐率透盐率是原水中溶质透过膜的百分率，计算公式如下：SP100%（Cp/Cfm ） （7）式中：SP 透盐率；
8、Cp透过液盐浓度；Cfm料液的平均盐浓度。脱盐率通过反渗透膜从原水中脱除总可溶性物质浓度或特定溶质浓度的百分率。计算公式为：SR 100%（Cp/Cfm ） （8）式中：SR 为脱盐率（%） ，SP 为透盐率（见 7 式） 。回收率回收率是料液转化为透过液的百分率是反渗透系统设计和运行的重要参数，计算公式为：清昕水处理有限公司Http:/ 0316-5577020 4R=100%（ Qp/Qf）(9)式中：R 为回收率（%） ，Qp 为产水流量，Qf 为原水流量。回收率影响透盐量和产水量。回收率增加时料液侧中的盐浓度也会增加，致使透盐量增加、渗透压上升以及 NDP 降低。浓差极化（ 系数）膜透
9、过水并截留盐时，在膜表面附近会形成一个边界层，边界层中的盐浓度比本体溶液浓度高，这种盐浓度在膜面附近的增加叫做浓差极化。浓差极化会使实际的产水通量和脱盐率低于理论估算值。浓差极化效应为：膜面上的渗透压比本体溶液中高，从而降低 NDP（净驱动压力） ；降低 Qw（水通量） ；增加 Qs(透盐量) ；增加难溶盐在膜面上超过其溶度积形成沉淀结垢的可能性。浓差极化因子（CPF）被定义为膜面浓度（ Cs）与本体浓度（Cb）的比：CPF=Cs/Cb水通量的增加会增加离子向膜面的输送量，从而增加 Cs。料液流速的增加加剧了紊流效果，减少了膜面高浓度层的厚度。因此 CPF 与透过通量（Qp）成正比，与平均料液
10、流量（Qfavg）成反比：CPF=Kpexp(Qp/Qfavg)式中：Kp 是取决与系统结构的比例常数。料液平均流量采用料液和浓缩的算术平均数，CPF 可以表达为膜元件透过液回收率（ R）的函数：CPF=Kpexp(2-R)海德能推荐的浓差极化因子极限值为 1.20，对于 40 英寸长的膜元件来说，相当与 18%的回收率。三、设计依据1、反渗透系统设计软件；2、原水水质：原水水质达到生活饮用水的水质标准；3、控制设备、测量仪表和电气设备的设计、制造符合有关规定和标准。4、工艺流程：原水 增压泵 石英砂过滤器 活性碳过滤 精密过滤 超滤过滤 一级高压泵 一级 RO 膜过滤 一级纯水箱（中间水箱）
11、 二级增压泵 二级高压泵 二级 RO 膜过滤 纯水箱四、工艺描述4.1、预处理：对原水进行前期处理，改善供水水质，使之达到要求，减少、延缓膜的污染、延长其寿命，它处理的对象主要是进水中的微生物、细菌、胶体、有机物、重金属离子、固体颗粒及游离氯等。以满足反渗透装置进水的要求，保证反渗透装置能长期稳定运行。石英砂过滤器：滤除水中泥沙、悬浮物等颗粒杂质。活性炭滤过滤器：具有双重作用，一是吸附；二是过滤。滤除自来水中的清昕水处理有限公司Http:/ 0316-5577020 5化学有机物、重金属、色度、异味、余氯等，改善口感。精密过滤器：5 微米 PPF 滤芯，拦截大于 5 微米的物体，延长膜的寿命。
12、超滤过滤器：超滤是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差(1001000kPa)为驱动力的膜分离技术。它可分离液相中直径在 0.05 0.2m 的分子和分子量为 110 万的大分子。超滤膜的筛分孔径小，它可截留病毒病菌、胶体、大有机分子、油脂、蛋白质、悬浮物等。通过超滤膜后的出水，水质稳定，受原水水质、运行操作条件的影响很小。对 RO 膜起到保护作用，延长 RO 膜使用寿命。 （超滤RO 膜过滤技术又称双膜过滤，是目前最先进膜过滤技术。 ）4.2 反渗透装置：膜的分离孔径在 10-6cm10 -7cm，能除去水中有机物（如三卤甲烷中间体、胶体、悬浮物、微生物、细菌、藻类、霉类等） 、热源、病毒
13、等物质，流体经过预处理后的水经反渗透 RO 膜主机深层分离处理后脱盐率98%，生产出纯净水进入纯水箱；（根据具体情况，膜过滤分一级或双级反渗透处理） ，一个良好系统设计可保证整个系统在 3 年内不用更换膜元件（使用寿命与水源水质有关） ；在线电导率显示仪，随时动态显示净水生产的水质状态。高压泵，提供膜透过水的工作压力，保持产水率。4.3、控制功能描述：本系统根据高压、低压、液位、复位、开关等输入信号的变化改变进水阀、高压泵、冲洗阀等执行元件相对应的输出信号，达到自动控制一个标准的 RO 系统，实现压力保护、液位控制、开机/满水/自动冲洗等功能。分为经济型设计和豪华型设计两种。五、几种常规反渗透
14、设备水处理工艺的配置选型1. QXRO-0.5T/H 单级反渗透系统主要配置清单设备名称 型号 单位 数量 备注一、预处理部分1.原水泵 25GRZ 台 1 台州2.多介质过滤器 DN3001650 套 1 北京3.活性炭过滤器 DN3001650 套 1 北京4.保安过滤器 5 芯 套 1 清昕5.超滤过滤器 AQU90 套 1 武汉二、反渗透部分1.多级离心高压泵 QDLF2 台 1 国产2.高压膜壳 40401 支 2 国产3.反渗透膜 ESPA14040 支 2 进口4.压力保护器 BD A3 个 1 台湾5.面板流量计 5GPM 只 2 张家港6.压力表 3MPA 只 2 国产清昕水处理有限公司Http:/
