反渗透和混床原理培训资料

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1、名詞定义1. 悬浮物：凡颗粒粒径在10-6以上的杂质称为悬浮物。天然水泥 沙、粘土是主要成份，其次，还有动植物及其遗骸、微生物和 有机物等。2. 胶体：凡颗粒粒径在10-620-4伽范围内的杂质称为胶体，胶体 颗粒是许多分子或离子的集合体，这种细小颗粒具有较大的比 表面积 ，从而使它具有特殊的吸附能力，而被吸附的物质往 往是水中的离子，因此，胶体微粒就带有一定的电荷。同种胶 体带有相同的电荷，从而使它们之间产生了电斥力，这就使胶 体微粒在水中不易聚沉。此外，带电的胶体微粒还会吸引极性 水分子使其周围形成一层水化层，进一步阻止胶体微粒相互接 触，使胶体在水中维持分散运动的稳定状态。天然水中的胶体

2、 主要为硅酸及铁、 铝化合物，一些高分子化合物，如腐殖 质等，也有一些在此粒径范围内的细菌、病毒等。天然水中的 胶体一般均带负电荷。悬浮物和胶体是使天然水产生浑浊的主要原因。3. 溶解物：溶解物的粒径在10-6血以下，它是以分子或离子状态 存在的。又可分为盐类、气体和有机物三类。4. 悬浮固体：它是水中那些不溶于水的细微悬浮物质烘干后的重 量。水的总固体与溶解固体之差也等于悬浮固体。5. 淤积密度指数值(Silt density index. SDI)或污染指数值 (Fouling indes.FI)： FI或SDI是用“膜滤法”测定水中极细 小微粒的方法，它是反渗透法处理水时，对进水水质要求

3、的一 项重要的水质控制指标。6. 离子：带电荷的原子、原子团和分子。7. 阴离子：带负电荷的离子。如CO 2-、SO2-、HCO-、NO-等。3 4 3 38. 阳离子：带正电荷的离子。如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Na+、K+等。9. 电导率：靠测量离解离子导电能力来测量盐水浓度的方法，称 之为电导率，通常用us/cm来表示。10. 碱度：碱度是指水中含有能与强酸起中和反应的物质的含量， 即是能与氢离子相化合的物质的含量。主要有重碳酸盐碱度(HCO -)、碳酸盐碱度(CO 2-)和氢氧化物碱度(HO-)。 3311. 硬度：水中的硬度是水中钙、镁、铁、锰、锶等 离子的总量 之和。主要是钙和

4、镁的总和。12. 浓水(排放液)：残留于反渗透元件的螺旋槽内的进水的浓缩部 分，一般被排放掉。13. 进水：在高压力下，用泵将供水打入反渗透组件称为进水。14. 进水电导率：测量供给反渗透系统的水的电导率。15. 进水流量：流入反渗透系统的水流的计量方法。16. 进水PH值：测量进水中氢离子浓度的方法。17. 渗透：渗透是溶剂(如纯水)通过一张半透性的分离两种溶液的 膜，从稀的盐溶液中进入更浓的盐溶液中。18. 渗透平衡：由于膜两边的溶质的浓度平衡，此时，水不发生进步迁移 ，就达到了渗透平衡。1920212223242526272829渗透压：渗透压头就是由水通过分隔两种不同浓度的溶液的膜的迁

5、移而导致的静压头。 回收率：进水变成产品水而被回收的比例。回收率二（产品水流量）/ （进水流量）X100%产品水（淡水）：进水通过膜壁而渗透过的部分，其存入产品 水集水管。反渗透：压力在浓溶液侧超过渗透压的应用，这样引起较浓溶 液中的溶剂通过膜，流向较稀的溶液，称为反渗透。 淡水含盐量：通过膜而存在于淡水中的盐分的含量。 盐浓缩率：被膜阻挡的溶解固体的比例。 系统压力：为实现希望的产品水的数量和质量而加的压力。 总溶解固体：存在于反渗透水中的总的溶解的无机物和有机物（TDS）。纯净水：通过反渗透工艺系统处理，去除悬浮物和无机的阳、 阴离子等水中杂质后，所得到的成品水的统称。 除盐水：通过各种除

6、盐工艺，基本完全去除水中的阴阳离子后， 所得到的无溶解盐的产品水的统称。絮凝：完成凝聚的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集， 以形成较大絮状颗粒的过程。2.1.4 系统废水排放系统主要产生三部分废水。第一部分废水为多介质过滤器反洗废水排放。 第二部分废水为浓水反渗透装置浓排水，作为多介质过滤器反洗用水。 第三部分废水为离子交换器再生废水排放。2.2 工艺简述本系统设计主体工艺为：“多介质过滤器装置超滤装置反渗透装置+离子交换器装置”。生水首 先通过多介质过滤器的混凝和过滤，去除掉水中的大部分悬浮物和胶体状物，再 进入超滤装置进行深度净化处理，从而更好地保证反渗透系统的运行，然后进入 反渗透装

7、置进行预脱盐，最后进入离子交换系统进行深度脱盐，从而制备出合格 的锅炉补给水。2.3 主要工艺设备功能简述2.3.1 原水加热器相对较高的温度有利于降低膜分离设备的操作压力，减轻膜的污堵，延长膜 的使用寿命。通过原水加热器的加热作用，调节原水进水温度，保持水温的相对 稳定，保证反渗透（RO）系统在最佳温度范围内运行。同时对于反渗透复合膜（TFC）,最高进口温度为45C。当水温太高时，膜 的水解速度明显加快，对膜的寿命是不利的；同时，较高的温度容易导致细菌、 病毒的滋生。结合上述两种因素，通过西门子自动温控阀调节进热水量，使出水稳定在25C左右2.3.2 加混凝剂系统混凝对水中的悬浮物、颗粒性物

8、质具有很强的聚集、吸附作用。带正电的混 凝能中和胶体颗粒表面的负电荷，随着表面电荷被中和，胶体颗粒互相逐渐靠近， 颗粒有效半径减小，最终失去稳定性而相互发生碰撞，相互碰撞的颗粒通过氢键 或范德华力结合在一起，形成较大体积的絮体，胶体悬浮液经过电中和脱稳后， 混凝的聚合物特性进一步增强了絮体的形成。它们的长分子链在两个颗粒的表面 之间架起桥来，并使单独的较小絮体相互结合，可以有效的将生水中的微细悬浮 物、有机物、胶体等杂质凝聚成大颗粒矾花。加混凝装置可以采用自动/手动的方式控制加药量。2.3.3 加氧化剂装置为避免原水中含有的细菌、微生物对膜造成生物污染，设置了加次氯酸钠（NaClO）装置，兼有

9、杀菌、氧化双重作用。天然水中的铁离子有二价铁（Fe2+ ）和三价铁（Fe3+ ）两种形态，当水中溶 解氧的浓度很低和水中的PH值较低时（深井水），水中一般含有的是二价铁盐， 并常以Fe（HCO3）2形式存在。当水中加入氧化剂后，由于Fe2+具有较强的还原 性，它容易被O2氧化成Fe3+, Fe3+在水中发生水解反应，生成难溶化合物Fe（OH）3 沉淀而析出，从而达除铁的目的。次氯酸钠是一种强杀菌剂，易溶于水生成不稳定的次氯酸（HClO），次氯酸 再分解为氯化氢和初生态氧，初生态氧具有极强的氧化能力。因此，次氯酸钠可 以杀除水中的病毒、细菌和藻类，氧化分解水中的有机物，使之形成絮状胶体物， 易于

10、在后续处理中去除。加杀菌剂装置可以采用自动/手动的方式控制加药量。2.3.4 多介质过滤器多介质过滤器是反渗透系统重要的预处理装置,它的主要作用是滤除生水中 的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质，从而保证预处理出水SDI （污堵指 数）V4。针对生水水质状况，滤料主要由多介质组成。精选优质多介质，其机械强度 高、化学性质稳定、不含有毒物质，起到精密过滤的作用。当生水流过多介质过滤器的滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用，使其 截留在滤料表面。当滤料表层截留了一定量的污物并形成滤膜时，滤膜的吸附作 用可进一步去除进水中的微细污染物。随时间推移，过滤器的纳污能力达到饱和， 前后压差将会很快升高，

11、此时需要利用逆向水流和气流反洗滤料，使过滤器内多 介质滤层悬浮松动，从而使黏附于多介质表面的截留物剥离并被水流带走，恢复 过滤功能。多介质过滤器的反洗水采用反渗透浓水。2.3.3 活性炭过滤器由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的表面积，因此对水中溶解性的各种 有机物，如苯类化合物、酚类化合物等具有很强的吸附能力，而且对生物法或其 他化学法难以除去的有机物，如色度、异臭、表面活性剂、合成洗涤剂和染料等 都有良好的去除效果。2.3.8 NaHSO还原装置3反渗透膜对氧化物非常敏感，为防止系统进水中的氧化物对反渗透膜造成损 坏。因此在原水进反渗透前设置还原剂投加装置，以还原进水中可能存在的氧化 性物

12、质。亚硫酸氢钠具有较强的还原性，与反渗透膜有良好的兼容性，可以还原 对膜有害的氧化物。同时亚硫酸氢钠还是一种细菌抑制剂，能抑制各类细菌、微 生物的滋生。加还原剂装置可以采用自动/手动的方式控制加药量。2. 3. 9加阻垢剂装置阻垢剂加药装置的作用是在经过预处理后的生水进入反渗透系统之前，加入 高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢。反渗透的工作过程是生水 在膜的一侧从一端流向另一端，水分子透过膜表面，从生水侧到达另一侧，而无 机盐离子就留在原来的一侧。随着生水的流程逐渐增长，水分子不断从生水中移 走，留在生水中的含盐量逐步增大，即生水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，从 装置中排出。浓水受

13、浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水中Cd2+、Mg2+、Bd2+、 Sr2+、HCO3-、S042-、SiO等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常2数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都可能大大超过平衡 常数，因此会产生严重的结垢现象。因此在进入反渗透装置之前，设置阻垢剂投 加装置,它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸 钙等物质对膜的污堵。使用阻垢剂可延长系统的清洗周期和膜的使用寿命，降低 运行成本。加阻垢剂装置可以采用自动/手动的方式控制加药量。2. 3. 10保安过滤器主要目的是截留反渗透进水中可能存在的颗粒、胶体、悬浮物，以防止大颗 粒

14、物质进入高压泵和反渗透膜，造成机械损坏。内装5um滤芯，水中残存的微量 悬浮颗粒、胶体、微生物等，被截留或吸附在滤芯表面和孔隙中。随着制水时间 的增长，滤芯因截留物的污染，其运行阻力逐渐上升，当进、出水大于设定的压 差（通常为0.1MPa）时应当及时更换。在正常工作情况下，可维持三个月以上 的使用寿命。选用的喷熔过滤芯由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成，纤维在空间随机形成三 维微孔结构，微孔孔径沿滤液流向呈梯度分布，集表面、深层、粗精过滤于一体， 可截留不同粒径的杂质，具有过滤精度高，截污能力大等优点。 2.3.14除二氧化碳器反渗透膜对二氧化碳等气体的脱除率较低，这样造成RO产水的PH值较低， C

15、O含量较高，产水电导率高。CO的存在会增加离子交换树脂特别是阴离子树脂22 的负担，缩短阴离子交换的再生周期，增加运行成本，影响产水水质。因此，利 用脱碳器去除反渗透产水中的游离CO是十分必要的。2 本系统采用鼓风式脱碳器，即来水从上部进入，经布水装置淋下，通过填料 层后，从下部排入中间水箱。用来除CO的空气是由风机从脱碳器底部送入，通2过填料层后由顶部排出。在脱碳器中，由于填料的阻挡作用，从上面流下来的水 被分散成许多小股水流、水滴或水膜，以增加空气与水的接触面积。由于空气中 的CO的的量很少，它的分压约为大气压的0.03%,所以当空气和水接触时，水2中CO便会析出被空气带走，排至大气，使R

16、O产水中的二氧化碳含量W5mg/L。2第二章 反渗透及混床除盐原理第一节基本概况反渗透(Reverse Osmosis； R0)是60年代发展起来的一项膜 分离技术。此技术发展迅速，现己广泛用于水的海水淡化除盐，制取、 除盐水、高纯水的前级脱盐处理和饮用纯净水等多方面。反渗透膜的 孔径大都WIOXIOiom (10埃)，它的分离对象是溶液中的离子范围 和分子量几百的有机物。一、渗透和反渗透如果将淡水和盐水用一种能透过水而不能透过溶质的半透膜至 盐水一侧，这种现象称为渗透。当渗透进行到盐水一侧的液面达到某 一高度而产生压头H,从而抑制了淡水进一步向盐水一侧渗透，渗透 的自然趋势被压头H所抵消而达到平衡，这一