GE培训反渗透技术介绍课件.pptx
GE培训资料反渗透技术介绍,GE培训资料反渗透技术介绍,我们首先介绍以下渗透过程 :,稀溶液,rh,渗透膜,浓溶液,溶液会升高至此点,以达到压力平衡,正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液,什么是反渗透?,我们首先介绍以下渗透过程 :稀溶液rh 渗透膜浓溶液溶液会升,由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边的小分子浓度不同,渗透膜两边将产生位能差异.较稀溶液拥有较高位能(1), 而较浓溶液拥有较低位能(2).水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至位能达到平衡.即,rh,= (1 - 2),1 =较稀溶液的位能,2 =较浓溶液的位能,由于渗透膜是只允许小分子(或小部分离子)通过.如果渗透膜两边,稀溶液,渗透膜,浓溶液,液体升至此点, 达到了渗透压平衡,rh,rh,= (2 - 1),稀溶液渗透膜 浓溶液液体升至此点, 达到,稀溶液,反渗透膜,浓溶液,外来压力,P (2 - 1),- 反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液.- 由此可利用反渗透原理,达到分离溶液内成分的目的.例如:将水和溶解物质的分离.,稀溶液反渗透膜浓溶液外来压力P (2 - 1)-,反渗透膜分离层,反渗透膜支撑层,淡水,浓水,进水,Cavg,Cconc,Cperm,Cfeed,高压泵,Cfeed,Cperm,Cconc,Cavg,进水浓度,淡水浓度,浓水浓度,平均浓度,模拟反渗透机,反渗透膜分离层反渗透膜支撑层淡水浓水进水CavgCconcC,Total Dissolved Solid (TDS) 总溶解固体,指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度 (单位: ppm 或 mg/l),Feed 进水,在高压泵作用下,进入反渗透系统的溶液;,Permeate 淡水,溶液透过反渗透膜后; 收集而成的溶液, 一般指净化水,Concentrate 浓水,没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液, 其中含有大量的无机盐和有机物,Cfeed,Cconc,Cperm,TDS,技术术语,Total Dissolved Solid (TDS),Rejection 脱盐率,溶液中溶质不透过反渗透膜的比例,Rejection,Passage 透过率,溶液中溶质透过反渗透膜的比例,PASS,Recovery 回收率,淡水與入水之比例,Recovery =,Permeate Flow Rate,Feed Flow Rate,=,Qperm,Qfeed,=,Average Concentration 平均浓度,反渗透膜进水侧溶液的平均浓度,Cfeed + Cconc,2,Cavg =,Recovery,技术术语,Rejection 脱盐率溶液中溶质不透过反渗透膜的比例Re,浓水的浓度,没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度,物量平衡原理,Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm Cperm,流量,进水,浓水,淡水,浓度,假设在理想状态下:,Cperm,0,Qfeed Cfeed = Qconc Cconc + Qperm 0,Qfeed Cfeed = Qconc Cconc,Cconc / Cfeed = Qfeed / Qconc,Recovery =,Qperm,Qfeed,;,Qfeed = Qconc + Qperm,Cfeed,(1 - RECOVERY),=,Cconc =,技术术语,浓水的浓度 没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度物量,Cfeed,(1 - RECOVERY),=,Cconc,Cfeed =1 ppm,Cfeed(1 - RECOVERY)= CconcCfe,提高系统回收率的方法,方法一: 增加浓水回流,泵,进水,浓水,淡水,0.15 m3/h,最小流量= 300gph,0.85 m3/h,1.0 m3/h,泵,进水,回流,浓水,淡水,0.15 m3/h,0.15 m3/h,0.3 m3/h,1.0 m3/h,最小流量= 300gph,回收率: 15 %,回收率: 50 %,提高系统回收率的方法方法一: 增加浓水回流泵进水浓水淡水0.,方法二: 增加反渗透膜数量,-为了增加系统回收率, 可增加系统中反渗透膜的数量和段数, 以增加淡水产量. 备注: 回收率增加, 淡水水质将下降 回收率减少, 淡水水质将提高,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,反渗透膜,淡水,浓水,进水,提高系统回收率的方法,方法二: 增加反渗透膜数量-为了增加系统回收率, 可增加系统,影响淡水产量的因素:,- 反渗透膜数量,- 反渗透膜特性,- 系统操作压力,- 系统运行温度,- 进水水质,影响淡水产量的因素:- 反渗透膜数量- 反渗透膜特性- 系统,对于同一物质,进水物质浓度越高,渗透压越高.2. 对于同一浓度,进水物质分子量越小,渗透压越高.,MW OF SUCROSE,MW OF ORGANICS,=,B OF ORGANICS,B OF SUCROSE,B = 渗透压力,进水水质与的渗透压力关系:,对于同一物质,进水物质浓度越高,渗透压越高.MW OF S,系统操作压力对渗透通量的影响:,P eff = P op - rB,P eff =有效压力,P op =操作压力,rB =渗透压,反渗透系统操作压力: 10-40 Bar若操作压力降低, 渗透通量也将减少.若操作压力升高, 渗透通量也将增加,Q perm,act,Q perm,spec,P eff,P spec,=,实际渗透通量, 有效压力,额定渗透通量, 额定压力,系统操作压力对渗透通量的影响:P eff = P op -,系统操作温度对反渗透膜的影响:,1. 反渗透膜运行温度: 5 - 40C. 若操作温度降低, 渗透通量也将减少.若操作温度升高, 渗透通量也将增加.2. 一般可粗略认为: 以25C为基准,操作温度上升/下降1 C, 相应膜元件渗透通量上升/下降3%,温度 ( C ),渗透通量 GPD,AG804OF,系统操作温度对反渗透膜的影响:1. 反渗透膜运行温度: 5,S,S,S,S,S,S,100F,0.25F,Pure Water Layer,10 A,纯水层,Na+NO3-,Na+Cl-,K+Cl-,Ca+2Cl2-,Zn+2Cl2-,Ni+2SO4-2,Al2+2(SO4-2)3,Na3+SO4-3,压力,溶液流动方向,反渗透膜对无机盐的作用1. 依靠荷点排斥性 一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性.2. 依靠膜孔的筛选性,最为重要,SSSSSS100F0.25FPure Water Laye,S,S,S,S,S,100F,0.25F,压力,溶液流动方向,最为重要,100 MW,50 MW,1000 MW,750 MW,500 MW,反渗透膜对有机物的作用:1. 有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;2. 携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜.,SSSSS100F0.25F压力溶液流动方向最为重要100,反渗透膜对正离子的脱盐率,反渗透膜对正离子的脱盐率,反渗透膜对负离子的脱盐率,反渗透膜对负离子的脱盐率,反渗透膜对其他物质的脱除率,反渗透膜对其他物质的脱除率,外殼材料,中心管,产水,浓水,ATD,进水,进水流道,膜片,膜片,进水流道,膜外壳,纯水收集流道,卷式反渗透膜元件,外殼材料中心管产水浓水 ATD进水进水流道膜片膜片进水,双层复合膜剖视图,双层复合膜剖视图,此图片由美国贝尔实验室提供,RO 膜表面放大8000倍后的图像,此图片由美国贝尔实验室提供RO,反渗透预处理系统,反渗透预处理系统,水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并懂得他们: 总悬浮物质:砂,胶体,三价铁等. 总溶解固形物:钠离子,氯离子,钙离子,两价铁等. 生物污染:细菌,热原体,藻类等.,什么物质影响水质?,水质主要被以下三种物质影响,因此需要了解并懂得他们:,自来水,井水,地表水,悬浮物去除,氯去除,防止膜元件结垢,软化器 阻垢剂,精处理,RO 混床离子 EDI UF,初级离子去除,单级RO 阴阳离子交换床 蒸馏,水的储存和配送,臭氧消毒 热水消毒 化学消毒,双/多介质过滤器 UF,活性炭过滤器 化学品,2.后处理系统,预处理产水,1.预处理系统,自来水井水地表水悬浮物去除氯去除防止膜元 软化器精处理 RO,目的:去除总悬浮物(TSS),降低RO设备进水SDI值.典型过滤设备:双/多介质过滤器:去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.每星期反冲洗一次或压差达10 psid进行反冲洗.微滤/超滤膜:用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.5微米保安过滤器:过滤能力为每十英寸为5gpm.压差达8psid时进行更换过滤芯.,预处理一: 过滤工艺基础,目的:去除总悬浮物(TSS),降低RO设备进水SDI值.预处,1. 反渗透系统进水SDI范围: 反渗透系统进水SDI值: 5 反渗透最佳进水SDI值: 32. SDI值的计算方法: SDI 100（1-T0/T15）/15 T0 : 第一次测试所需时间 (min) T15 : 第二次测试所需时间 (min),预处理一: 过滤工艺基础,1. 反渗透系统进水SDI范围: 反渗透系统进水SD,SDI,污染指数（Silting Density Index, 简称SDI）值，也称之为FI（Fouling Index）值，是水质指标的重要参数之一。它代表了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水净化设备的物体含量。通过测定SDI值，可以选定相应的水净化技术或设备。根据ASTM方法4189-95，这种方法在行业内是公认的。 在反渗透水处理过程中，SDI值是测定反渗透系统进水的重要标志之一；是检验预处理系统出水是否达到反渗透进水要求的主要手段。它的大小对反渗透系统运行寿命至关重要。 SDI值是测量通过47mm直径，0.45um孔径膜的流速衰减。之所以选择0.45um孔径的膜，是因为在这个孔径下，胶体物质比硬颗粒物质（如沙子、水垢等）更容易堵塞膜。 流速的衰减被转换成1到100之间的数值，即SDI值。SDI值越低，水对膜的污染阻塞趋势越小。从经济和效率综合考虑，大多数反渗透厂家推荐反渗透进水SDI值不高于5。,SDI污染指数（Silting Density Ind,SDI测量步骤:1. 将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应注意膜片有正反面的区别2. 调节进水压力至2.1bar(30psi)并立即计量开始过滤500mL水样的时间t0(通过连续不断的调节，使进水压力始终保持不变)3. 在进水压力为2.1bar(30psi)下连续过滤15分钟4. 15分钟后继续记录过滤同样500mL所需的时间t15，保留滤器上的膜片以便作进一步的分析5. 计算: SDI 100（1-T0/T15）/15实际证明: 降低 SDI15的一些预处理技术包括双/多介质过滤器(如石英砂和无烟煤)，超滤和微滤。,预处理一: 过滤工艺基础,SDI测量步骤:1. 将测试膜片小心放在测试,进水,出水,无烟煤,碎石铺在底层,50-100% 反冲洗膨胀空间,锰绿石砂或石英砂,预处理一: 双介质过滤法,进水出水 无烟煤碎石铺在底层50-100% 反冲洗膨胀空,超滤膜过滤原理: 利用膜孔径超滤膜应用目的:用以代替多介质过滤器, 提高RO系统的进水水质.去除细菌, 染料, 大分子有机物, 蛋白质, 悬浮物, 胶体物质.超滤膜的分类: 中空纤维式-外压式, 内压式卷式管式.在作为RO系统的预处理时, 使用较多为外压式中空纤维超滤膜.,预处理一: 超滤法,超滤膜过滤原理: 利用膜孔径预处理一: 超滤法,中空纤维超滤膜系统,预处理一: 超滤法,中空纤维超滤膜系统预处理一: 超滤法,目的: 去除水中的余氯,以避免余氯对反渗透膜造成不可恢复的损害.氯和活性炭(C*)的反应:C* + HOCl - CO + H+ + Cl-C* + 2Cl2 + 2H2O - 4HCl + CO2氯和亚硫酸氢钠的反应:Na2S2O5 + H2O 2Na+ + 2HSO3-Na+ + HSO3-+2H+Cl-+OCl- Na+SO4-2+3H + 2Cl-,预处理二: 脱氯工艺基础,目的: 去除水中的余氯,以避免余氯对反渗透膜造成不可恢复的损,预处理二: 活性炭过滤法,水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.桶体可采用: FRP, 碳钢衬胶, 不锈钢.活性炭应进行周期性杀菌, 一般采用蒸气或热水.活性炭所能去除物质:颜色和气味三氯甲烷(THM)低分子量有机物,预处理二: 活性炭过滤法水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过,出水,进水,颗粒状活性炭(椰壳),25% - 50% 反冲洗膨胀空间,预处理二: 活性炭过滤法,出水进水颗粒状活性炭(椰壳)25% - 50% 反预处理二:,加注点应位于以下设备前面: 保安过滤芯, 静态混合器, 高压泵.加注量:4-6倍进水氯浓度.10-16倍进水氯胺浓度.同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物.通过ORP仪表或氯仪表来检测水中氯含量.,预处理二: 亚硫酸氢钠加药法,加注点应位于以下设备前面: 预处理二: 亚硫酸氢钠加药法,软化器特点:阳离子树脂交换床 Na+ 交换 Mg2+ & Ca2+树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂.桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定.一般采用普通阀门或多路控制阀来控制.再生:控制开采用时间型或流量型或手动启动.一般采用顺流再生.,预处理三: 软化工艺基础,软化器特点:预处理三: 软化工艺基础,进水,树脂床,50%反冲膨胀空间,出水,预处理三:软化法,进水树脂床出水预处理三:软化法,预处理三:阻垢剂加药法,通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬度.建议采用Argo系列阻垢剂,下列为常用药剂型号:MDC 220 阻垢剂: 与絮凝剂相容的液体阻垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染,与MPT 150兼容，阻垢能做到浓水侧LSI值达3.0。通过NSF认证。MDC 200 阻垢剂: 液体组垢/分散剂，用以控制结垢和减少颗粒污染。特别对原水中的铁、铝胶体有特性；阻钙、镁垢能做到浓水侧LSI值达2.5还不结垢；浓水侧二氧化硅含量可达120ppm。通过NSF认证。,预处理三:阻垢剂加药法通过加注阻垢剂来代替软化,以遮避水中硬,反渗透膜污染物,反渗透膜污染物,砂石,PVC碎削等阻塞进水流道: 无法通过清洗恢复 硬度结垢: 清洗方法: 酸性清洗有机物,胶体污染: 清洗方法:碱性清洗细菌,病毒等微生物滋生: 清洗方法:杀菌剂清洗+碱性清洗,反渗透系统污染分类,砂石,PVC碎削等阻塞进水流道:反渗透系统污染分类,反渗透膜的清洗：无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产品水电导升高时，合适的化学清洗就需要考虑。反渗透膜的保存消毒:当反渗透系统停机超过3天，设备中的反渗透膜元件需要作适当的保存消毒程序；停机在3到5天时，可以用1%的亚硫酸氢钠溶液来保存。如果停机超过一星期时，便要考虑用福尔马林进行保存。,GE Osmonics 膜的清洗和消毒,反渗透膜的清洗：GE Osmonics 膜的清洗和消毒,典型纯水工艺流程图,GE培训反渗透技术介绍课件,单级RO系统,单级RO系统,两级RO系统,两级RO系统,RO+EDI 系统,RO+EDI 系统,两级RO+EDI系统,两级RO+EDI系统,
