RO系统水处理手册课件.ppt
2008/7/1,KK-RO-001P-V1,1,台灣開廣股份有限公司 企研部 製作,反滲透水處理系統簡介,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,2,膜的類別,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,3,反滲透,納濾,微濾,傳統過濾,超濾,細菌,病毒,碳粉,金屬離子,食糖,致熱原,膠体硅,水中物質的尺寸及分離方法,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,4,膜去除物質,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,5,各種膜的操作壓力比較,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,6,滲透壓的原理,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,7,反滲透的原理,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,8,反滲透的示意圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,9,由進水中提取純水 由進料中濃縮藥劑或產品(濃縮液)選擇性分離小的離子和分子,反滲透膜做什麼用,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,10,渦卷式膜元件結構圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,11,專有名詞介紹,1.脫鹽率:給水中TDS中未透過膜部分的百分數 脫鹽率=(1-產水TDS/給水TDS)100%2.壓降:給水側壓力與濃水側壓力的差值3.水通量(Flux):又稱透水量，為單位面積膜的產水流量4.回收率:又稱產水率，為產水流量與給水流量的百分比 回收率=(產水流量/給水流量)100%5.濃縮倍數:濃水濃縮後離子濃度與給水離子濃度的比值 濃縮倍數=1/(1-回收率)=給水流量/濃水流量6.鹽透過率:鹽透過率=(1-脫鹽率)100%=產水TDS/給水TDS 100%,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,12,CA膜與TFC膜性能比較,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,13,TFC膜對各種離子脫鹽率比較,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,14,CA膜對各種離子脫鹽率比較,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,15,反滲透全套系統流程圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,16,反滲透單段式系統流程圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,17,反滲透兩段式系統流程圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,18,反滲透兩段式系統詳細流程圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,19,反滲透兩段式系統外觀流量圖,產水丟棄口 產水出口 濃水排放口 給水進水口 沉水式給水泵 第二段RO膜組 第一段RO膜組,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,20,反滲透系統常見的污垢,無機鹽污垢 鐵污垢 生物污垢(生物粘泥)膠體顆粒或碳粒污垢 化學污垢,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,21,無機鹽污垢形成的原因,給水鹼度過高 給水硬度過高 產水率/回收率過高(濃縮倍數高)膜阻垢劑的阻垢功效不良 加藥系統故障 預處理藥劑有問題,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,22,無機鹽污垢顯微鏡圖示,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,23,當微溶性無機鹽類濃度過飽和時，會在反滲 透膜的進水通道中形成水垢，例如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、SiO2等 一個多段式反滲透系統中，水垢會最先發生 在最後一段的尾端膜元件上 水垢生成判定的症狀：產水量減少 脫鹽率顯著降低 多段式反滲透系統中最後一段的壓降增大 最後一段的尾端膜元件明顯的變重,水垢的生成與症狀,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,24,難溶鹽類的飽和溶度積,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,25,水垢的顯微鏡圖示,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,26,無機鹽水垢析出的判斷方式,飽和指數(LSI)飽和倍數(Saturation Level,簡稱 SL),2008/7/1,KK-RO-001P-V1,27,無機鹽水垢析出的判斷方式,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,28,濃水中難溶鹽的飽和極限(海德能規範),2008/7/1,KK-RO-001P-V1,29,預處理不當時，給水中的鐵離子會在反滲透膜 的進水通道中形成鐵污垢。一個多段式反滲透系統中，鐵污垢會最先發生 在第一段的最前端膜元件上，呈鐵銹色外觀。鐵污垢亦會在保安過濾器中沉積堵塞。鐵污垢生成判定的症狀：產水量減少 脫鹽率顯著降低 壓降迅速增加 系統剛啟動運轉時，濃水的水質會呈鐵銹色,鐵污垢的生成與症狀,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,30,反滲透膜污垢-鐵,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,31,生物污垢形成的原因,給水的生物活性高 預處理效果不佳 系統運行間斷，時斷時續 清洗效果不理想,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,32,預處理殺菌不當時，微生物粘膜會在反滲透膜 的進水通道中形成生物污垢。一個多段式反滲透系統中，生物污垢常發生在 第一段的前端膜元件上，呈粘泥狀外觀。生物污垢亦會在保安過濾器中呈粘泥狀堵塞。生物污垢生成判定的症狀：產水流量減少 脫鹽率維持正常甚至可能會升高 壓降顯著增加 檢視膜元件時可能會有強烈的黴菌氣味，並附著 有粘泥狀的生物污垢,生物污垢的生成與症狀,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,33,生物膜形成的機理,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,34,生物污垢-細菌顯微鏡圖示,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,35,生物污垢在膜上的圖示,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,36,膠體/碳顆粒污垢形成原因,預處理效果不佳 污泥密度指數(SDI)偏高 無機絮凝劑過量添加 清洗頻率不正常,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,37,預處理不當時，給水中的膠体/碳顆粒會在反 滲透膜的進水通道中形成膠体/碳顆粒污垢。一個多段式反滲透系統中，膠体/碳顆粒污垢 會最先發生在第一段的最前端膜元件上，呈棕 色或黑色外觀。膠体/碳顆粒污垢亦會在保安過濾器中沉積。膠体/碳顆粒污垢生成判定的症狀：產水流量減少 脫鹽率輕微降低 給水/濃水側壓降逐漸增加,膠体/碳污垢的生成與症狀,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,38,膠體/碳顆粒污垢沉積示意圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,39,膠體顆粒污垢顯微鏡圖,40,可编辑,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,41,膜污垢-碳顆粒圖示,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,42,化學污垢形成的原因,預處理絮凝劑過量添加 相關使用藥劑不相容 藥劑污染 清洗劑選擇不合適 加藥設備受污染,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,43,給水要求品質與前處理建議方式,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,44,RO系統操作功能資料監測項目,每日至少紀錄一次,最好每班一次較佳!,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,45,反滲透系統用藥劑產品線,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,46,反滲透膜專用藥劑系列產品簡介,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,47,膜阻垢劑主要由有机膦酸鹽與/或帶羧基的聚合物如聚丙烯酸鹽單聚或共聚物所組成，阻垢機理如下：低添加量的門限作用，提高無機鹽的飽和溶解度晶格畸變干擾晶體的生長分散作用,膜阻垢劑的阻垢機理,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,48,碳酸鈣晶格畸變顯微圖比較,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,49,藉由分散劑帶負電荷的排斥作用，阻止颗粒的凝聚。颗粒会持續保留在濃水側中，使膜的污垢减至最小程度。,分散劑的分散機理,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,50,膜管阻垢劑在濃水中難溶鹽的飽和極限,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,51,膜管阻垢劑產品選擇準則,給水中鐵離子、懸浮固体、有機物含量低時，可選擇最經濟型的鹼 性產品TKC-6391(大系統)或 TKC-6393(小系統，15m3/hr)，LSI可 達到2.5(如需酸性產品則可選擇TKC-6391A或TKC-6393A)。給水中鐵離子稍高(1ppm)但有機物含量低時，可選擇TKC-6391A(大系統)或 TKC-6393A(小系統，15m3/hr)，LSI可達到2.6。中水回用、硅含量高等較差的水質時，可選擇最佳功效的TKC-6301，LSI可達到2.8，且硅含量可達到230ppm。硫酸鈣含量高、易結垢時，可選擇TKC-6396，硫酸鈣飽和倍數可 達6.0，LSI亦可達2.6。各種阻垢劑添加量可經由計算軟體自動算出。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,52,膜管殺菌劑-TKC-6346,非氧化型廣譜殺菌劑 稍具氧化性，會稍增加氧化還原電位 殺菌原理使新陳代謝酶失活 殺菌快速，30分鐘內可有效控制 好氧菌與厭氧菌的抑制均有效 高pH時可快速分解(pH8.5時半衰期1小時)可被亞硫酸氫鈉中和每1ppm亞硫酸氫鈉消 耗5ppm的TKC-6346 高溫時亦會分解 會部份透過滲透膜而留存在產水中,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,53,TKC-6346殺菌劑應用方式,在線連續式添加(中水回用/微生物汙染)添加量：2-10ppm(以給水水量計)每1ppm亞硫酸氫鈉殘餘量消耗約5ppm的TKC-6346 在線間歇式添加(微生物輕微汙染)添加量：50-200ppm(以給水水量計)每星期添加一次，每次添加時間30-45分鐘 離線清洗處理時添加(嚴重微生物污染時)添加量：100-300ppm(以清洗槽清洗容量計)循環清洗約45-60分鐘 建議先以TKC-6367鹼式清洗劑清洗去除有機物粘泥,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,54,膜管殺菌劑-TKC-6340,非氧化性、非離子型廣譜殺菌劑 與膜元件材質相容性佳，材質完全不受影響 長效型殺菌劑，4-12小時緩慢殺菌 好氧菌與厭氧菌的抑制均有效 正常添加量下不受過量亞硫酸氫鈉的影響 高溫時亦會分解(50)常用的添加方式為連續性添加，添加量15-25ppm(以給水水量計),2008/7/1,KK-RO-001P-V1,55,殺菌劑的應用評估與注意事項,在過濾器的進水口、出水口和濃水中測試總菌數如果濃水和出水的總菌數比值會比濃縮倍數大的多時，即表示膜系統有細菌滋長，須適當處理。投加殺菌劑前、後可測試總菌數，確定殺菌功效盡量投加未經稀釋的殺菌劑投加殺菌劑的過程中，不要加入過量的亞硫酸氫鈉，以節省用量與確保功效。若用於飲用水或食品行業，投加殺菌劑過程中的產水不可使用並需排放掉。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,56,RO系統清洗的方式,物理清洗（沖洗）正常操作下日常的沖洗作業 化學清洗（藥劑的清洗）異常狀態下使用藥劑的清洗作業,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,57,RO系統物理沖洗的作用,物理沖洗是在不改變污染物的性質條件下，採用低壓大流量的進水沖洗膜元件，以便沖洗掉附著在膜表面的污染物或堆積物。例如吸附性低的粒子狀污染物可使用此方式處理並達到一定的效果。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,58,物理沖洗的條件與注意事項,注意事項：沖洗水盡量使用產水做沖洗，否則亦需使用預處理後的給水做沖洗 多段式的反滲透系統，建議最好可做分段沖洗，以免前段的沖洗水 和污染物會一起流入後一段中，容易造成後段的阻塞。增加沖洗次數比實施次化學清洗更有效果，客戶可視情況自行控 制增加沖洗頻率。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,59,分段物理沖洗的流程圖,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,60,RO系統有效化學清洗的要項,合適的化學清洗頻率(治本)符合規範的化學清洗程序 合適化學清洗藥劑的選擇,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,61,反滲透預處理合適與否的判斷準則,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,62,化學清洗時機的決定,標準化產水流量比上次清洗後減少10-15%產水水質明顯下降 標準化壓降比上次清洗後增加10-15%,延遲化學清洗時機可能會造成膜的不可逆污染，嚴 重時需更換膜元件。何謂標準化?將目前操作的性能數據與一給定的參考性能作比較，此參考性能一般以系統新膜(或上次清洗後)初始 運行24-48小時內的運行性能為依據!,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,63,膜的水通量與脫鹽率的運行變化,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,64,膜清洗劑系列產品簡介,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,65,微生物污染清洗方式,第一步：去除膜表面的生物粘泥、膠体 和有機物同時使用TKC-6367鹼性清洗劑(1-2%濃度)與TKC-6333螯合清洗劑(2%濃度)可有效的清洗。控制 pH 11，溫度 30-40第二步：控制微生物的滋長使用TKC-6346殺菌劑(100-300ppm濃度)循環清洗45-60分鐘可有效的殺死細菌。控制 pH 6-7，溫度 25第三步：去除膜表面的殘留有機物(選擇)使用TKC-6367鹼性清洗劑(1-2%濃度)可有效的清洗去除殘留的有機物。控制 pH 11，溫度 30-40,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,66,金屬氧化物/碳酸鈣污染清洗方式,先以產水低壓沖洗，去除運行時的濃水 使用TKC-6377 酸性清洗劑(4%濃度)清洗 控制 pH 2.0-3.0，溫度20-30 清洗時先將20%清洗液作為膜管沖洗並排放掉 一般清洗時間約2-3小時，間隔15-30分鐘輪流 作循環與浸泡的交互操作 清洗溶液pH上升0.5以上時，需補充清洗劑 清洗完後以產水進行低壓沖洗，直至進水與排 水的pH值相同時 可配合同時使用TKC-6333螯合清洗劑(1-2%濃 度)，可確保最佳清洗功效(須加鹽酸調節pH),2008/7/1,KK-RO-001P-V1,67,污染物不明確的清洗方式,第一步：酸洗使用TKC-6377 酸性清洗劑/TKC-6333螯合清洗劑作清洗可去除金屬氧化物與碳酸鈣等污染物第二步：沖洗沖洗後如果系統恢復正常則不需再做鹼洗即可 第三步：鹼洗使用TKC-6367鹼性清洗劑/TKC-6333螯合清洗劑作清洗去除膜表面的生物粘泥、膠体和有機物控制微生物的滋長第四步：沖洗第五步：殺菌消毒使用TKC-6346殺菌劑作殺菌消毒清洗第六步：沖洗 污染物確認有油或有機物污染時則先鹼洗後再酸洗。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,68,清洗設備及系統流程圖,TC：溫度控制器，LLS：關閉泵的低液位開關，DP：差壓計TI：溫度指示計，V2：流量控制閥，V7：排氣閥FI：流量計，FT：流量傳感器，PI：壓力表,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,69,TKC-6320有機絮凝劑,液體產品，使用方便 陽離子型，中等分子量有機聚合物 與TKC-6391、TKC-6391A等阻垢劑相容 使用量依據水質而異(以杯瓶試驗做判定)一般添加量約在0.1-2.0ppm(切勿過量！)注入點在多介質過濾器前管線中加入 注入點須在無機混凝劑(如鋁鹽)之後加入 最好安裝管式靜態攪拌器，以加強攪拌絮凝能量，增加絮凝功效,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,70,性能衰減原因的研判,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,71,低脫鹽率和高產水量時,膜氧化 餘氯、溴和臭氧氧化造成 氧化初期，上游的膜元件比其他部分損傷更嚴重 被氧化的膜元件無法修復，須更換膜元件 泄漏 由於機械或產水管的損傷引起進水和原水的泄漏 超高的壓力和劇烈的沖擊對膜元件造成嚴重的損傷 損傷的類型有O型圈的泄漏、中心管破裂、膜卷窜動(望 遠鏡現象)、膜片劃傷和膜口袋破裂,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,72,低脫鹽率和普通產水量時,O型圈泄漏 望遠鏡現象 進水和濃水之間壓差過大 膜表面磨損 進水中有尖銳邊角的金屬懸浮物顆粒造成上游膜元件的磨損 產水背壓 當產水壓力超過濃水側壓力0.3 bar時，膜片可能會被撕破 膜口袋的破裂 某些條件下，膜頁的對折處可能會破裂，產水量增加或者無 變化。常發生在使用一年之後或是經常不正確的操作和頻繁的系統 啟停。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,73,低產水量和低脫鹽率時,膠体污染 大多數發生在第一段前端膜元件 檢測SDI膜片和保安過濾芯上的沉積物即可確認 按規則清洗膜系統，並改善預處理工藝 金屬氧化物污染 大多數發生在第一段前端膜元件 檢測SDI膜片和保安過濾芯上的沉積物即可確認 按規則清洗膜系統，並改善預處理工藝或設備材質 難溶鹽水垢污染 通常發生在系統末段，然後逐漸向上游發展 難溶鹽水垢中最易發生的是碳酸鈣水垢 藉由調節pH、適當的阻垢劑、適當的預處理工藝和控制產 水率部要超過設計值,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,74,低產水量和正常脫鹽率時,生物污染 通常發生在系統的前端，影響產水量、進水量、進水壓力、壓差和脫鹽率 當微生物污染嚴重或混合有淤泥污染，壓差會快速增大 脫鹽率初期正常，當微生物污染變嚴重時會下降 對整個系統包括預處理進行殺菌，並且優化預處理的殺菌 不徹底的清洗和殺菌工作會導致微生物再次快速生長 新的膜元件長期存放 亞硫酸氫鈉保護液放置太久、溫度過高或和氧氣接觸發生氧 化，藥液會失效，進而造成生物污染 使用鹼洗對恢復產水量會有幫助 膜元件未保濕 如果膜元件曾經變乾，會導致產水量下降，而脫鹽率不變 可用酒精和水各50%溶液浸泡1-2小時以恢復其產水量,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,75,低產水量和高脫鹽率時,膜壓實 在高操作壓力下水溫高於45和水錘作用下可能被強烈壓實 膜片被壓實導致膜片與產水隔網緊貼在一起，影響產水量 有機物污染 主要發生在第一段 膜表面有機物的沉積可阻止鹽的透過，增加了脫鹽率 疏水性的或帶正電性的有機物會產生此種作用 分析進水中的油和有機物質，檢查SDI膜片和保安濾芯 經常性的檢查SDI和TOC的值並改善預處理 油類污染可用pH 12的鹼性清洗劑清洗恢復 陽離子型的藥劑污染如果沒有其他成分，可以用酸性清洗劑 清洗,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,76,高壓力差(壓降)時,保安過濾器的故障 過濾器的泄漏(砂濾器、活性碳過濾器)泵葉輪磨損 濃水密封損壞 結垢 生物污染 阻垢劑污染 聚合有機類阻垢劑和高價陽離子如鋁，或是殘留的陽離子絮 凝劑結合形成膠狀沉澱。可用鹼性螯合清洗劑作反覆清洗,單支壓力容器最大壓降是4.1 bar(60psi)，單支膜元件最大壓降 是1.05 bar(15psi)。壓降超過上限，即使時間很短，膜元件亦會 發生機械損壞導致望遠鏡現象或玻璃鋼包裝破裂。,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,77,故障現象和原因推斷-海德能,2008/7/1,KK-RO-001P-V1,78,Rej：脫鹽率 Flux：產水流量 dP：壓降,污染物對系統性能變化-海德能,79,可编辑,
