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    反渗透系统的设计原则
    2020-05-22 [86]

    摘要:反渗透系统设计前必须提供完整准确的原水分析报告,水质分析报告包括水质 类型和主要成分指标,所需指标包括溶解离子、硅、胶体、有机物(TOC)。

       反渗透系统设计前必须提供完整准确的原水分析报告,水质分析报告包括水质 类型和主要成分指标,所需指标包括溶解离子、硅、胶体、有机物(TOC)。

     

    1、 典型溶解阴离子

       碳酸氢根(HC03-),碳酸根(CO32-),氢氧根(OH-),硫酸根( SO42-),氯离子 (CL-),氟离子(F-),硝酸根离子(NO3-), 硫离子(S2-),磷酸根(P044-)

    2、典型溶解阳离子

      钙离子(Ca2+),镁离子(Mg2+),钠离子(Na+),钾离子(K+),铁离子 (Fe2+ Fe3+),锰离子(Mn2+), 铝离子(Al3+), 钡离子(Ba2+),铜 离子 (Cu2+)  锌离子(Zn2+).

    3、难溶盐

       反渗透系统中经常遇到的难溶盐是 CaS04、CaC03和硅 。其他不常遇到的结垢有CaF2、BaS04 SrS04, 其他导致问题的离子下面会讲到。硫酸盐在大多数原水中大量存在,它们的浓度有时因人工加硫酸调节PH值而增加。这种情况下,Ba++和Sr++离子应该被分析并精确到ppbppm级别,因为BaS04SrS04的溶解度比CaS04低,并且它们结垢后很难再溶解。

       碱度包括负离子中的碳酸根、碳酸氢根、氢氧根,自然水体中的碱度主要由HC O3-形成。pH8.3以下的水中,碳酸氢根和二氧化碳平衡存在。当pH高于8.3 时,HC03-将转变为CO32-产存在。如果原水PH达到11.3以上,将存在0H形式。空气中的二氧化碳会溶解在水中形成 H2C03 ,酸性水将溶解CaC03, CaC03可能是流经含CaC03岩石时带来的。许多自然水体中由PH决定的CaC03Ca(HC03)2的化学 动平衡已接近饱和浓度。Ca(HC03)2的溶解度大于CaC03 如果原水在RO系统中被浓缩,CaC03容易沉淀在系统中。所以投加阻垢剂或加酸调低PH值会经常在RO 系统中使用。

       (1)硝酸盐:很容易在水中溶解,所以不会在RO系统中形成沉淀。硝酸盐与健康关系更密切,当哺乳动物包括人在内摄取了硝酸盐后会转变为亚硝盐,它会干扰血液中血红素和氧气的结合,会引起很严重后果,尤其对于胎儿和儿童,由于这个原因,饮用水中硝酸盐含量要求低于40mg/l。反渗透对硝酸盐的典型脱盐率是90-96%。

       (2)铁和锰:通常在水中以二价溶解状态存在或以三价非溶解氢氧化物形成存在。Fe2+可能来源自井水本身或来自泵、管路、水箱的腐蚀,尤其上游系统中投加了酸。如果原水中铁、锰浓度大于O.O5mg/L;并且被空气或氧化剂氧化为 Fe(OH)3   Mn(OH)2,当pH值偏高时会在系统中形成沉淀。分析表明铁锰的存在会加速氧化剂对膜的氧化降解,因此在预处理中必须去除铁锰。

       (3)铝 :一般不存在干自然水体中。三价铝会象三价铁一样在RO系统中形成难溶的 Al(OH)3, pH5.38.5范围内时候,因为铝高价正电特性,所以 Al2(SO4)3NaAl02 可以用于地表水的预处理去除水中负电性胶体,千万小心铝盐不要过多投加,残留的铝离子对膜有污染 。也可用 FeCl3 Fe(S04)3代替铝盐作为混凝剂。

       (4)铜和锌:在自然水体中很少存在。有时水中微量的铜和锌来自管道材料。在pH 5.38.5范围内,Cu(OH)2Zn(OH)2 不溶于水, 因为它们一般在水中的含呈较低,所以只有当系统长时间不清洗,它们积累到一定程度时,才会对膜系 统造成污染。可是如果铜锌与氧化剂(比如过氧化氢)同时存在于原水中,那么会造成膜材质的严重降解。

       (5)硫化物:以H2S气体形式溶于水中,去除硫化氢可以用脱气装置或用氯氧化或空气接触变为不溶性硫磺,用多介质过滤去除 。

       (6)磷酸盐:具有较强负电性,容易和多价离子形成难溶盐。磷酸钙在PH中性时溶解度很有限,PH值高时溶解度也不高。进水中投加阻垢剂或调低PH(小于7)可以防止磷酸盐沉淀。

       (7)硅:存在大多数自然水体中,浓度从1100mg/L。而且PH低于9.0时主要以Si(OH)4存在 。当PH低时,硅酸可以聚合形成硅胶体。当PH高于9.0时它会分离成SiO32-离子而且会和钙、镁、铁或铅形成沉淀。硅和硅酸盐沉淀很难溶解。氟化氢胺溶液清洗硅垢比较有效,可是氟化氢胺溶液排放会造成环境污染。当进水中硅含量超过 20mg/L 时,要注意硅结垢的潜在危险。

       (8)胶体(悬浮物颗粒)分析:淤泥密度指数(SDI),也被称为污染指数   (FI), 是衡呈RO进水中胶体(颗粒物)潜在污染性的重要指标。RO 进水中的胶体是各种各样的经常包括细菌、黏土、硅胶体和铁腐蚀产物。预处理中的澄清器中会用一些化学品,例如明矶 、三氯化铁或阳离子型聚合剂来去除胶体污染或通过后续介质过滤器去除。

       (9)细菌总数和有机物含量:有两种方法测定水中细菌数,一种是培养法,另一种是荧光染色法,后者更 常用因为很方便快捷。原水中的有机物一般是油类-表 面活性剂 、水溶性聚合物和腐质酸 。检测指标有总有机炭  (TOC) ,生化需氧量(BOD ) 和化学需氧量(COD )。要想更精确地分析有机物成份,需要使用液相色谱和气质联用仪器分析 。如果原水中的TOC含量大于3mg/l,预处理单元要 考虑去除有机物工艺。