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反渗透技术的分类应用

更新时间:2010-01-19 17:10 来源: 作者: 阅读:5702 网友评论0

反渗透系统只需泵、膜、容器和水管设施便可运行,但要使膜污垢量最小化、膜寿命最大化并避免水利灾难则颇具挑战性。针对反渗透法性能方面的问题及相应的解决措施,做出如下分类。

1. 预处理Pretreatment

运用反渗透法失败的最常见原因是给水的预处理不充分。在使用预处理方法、监测仪器及检查设备质量时敷衍了事,通常都会使下游反渗透设备出现操作性问题。

反冲洗过滤与清洗流程:例如,为了控制反冲洗过滤器的流速和反冲洗后的清洗过程的流速,通常在多媒体过滤器排出管道上使用相同的流量控制孔来应付, 结果导致两个步骤中的流速大体相同。

但是在横截面处反冲洗流为每平方英尺每分钟12加仑的位置,媒介颗粒(在54华氏度)扩大40%较为合适,不过,如果在清洗周期中使用相同的流速,媒介颗粒压降便会超过10 PSID,使得任何悬浮颗粒仍旧停留在滤料滤池的上层并进入填料床的底部。.

只有当清洗流速减小到正常服务流速时,许多被滤池过滤的固体才会汇聚到反渗透过滤筒和反渗透膜元件中。

平衡过滤流程:使用滤料滤池的另一个错误是没有平行地在每个多滤料滤池上安装单独的流量表。没有这些流量记录,就无法知道滤池间的流速是否平衡。一旦个别的滤池因固体堵塞,其它的滤池流速会更大。

要谨记如果两个滤池入口和出口线相同,滤池每一侧的压力计并不会显示一个滤池比另一个阻塞的固体更多。

观察污染指数:一些膜元件说明书中要求滤池提供污染指数不超过5 SDI 的水,否则就犯了致命性的错误,即直接在滤料滤池前注入了聚合助滤剂。

这一错误尤其具有误导性,因为从表面上看它极大地提高了滤池中流出物的质量。而在对流出物浑浊度或污染指数分析时,穿过滤池的残留聚合物是无法显示出来的。由于聚合物的分子具有带电性能,所以会长期和反渗透膜粘连在一起。
 
现在任何悬浮固体都会依附在聚合物上,而非沿着膜表面迁移。由于反渗透产生的污垢比率会增加,起初的清洁作用将不复存在,所以需要替代膜元件。

改进预滤器:如果滤料滤池提供的水不具有足够的质量保障, 还有方法可以改进它们的性能。 认为加压过滤能在流速为5gpm/ft2时过滤最好是错误的。 事实上, 随着流速的不断减小,直至滤池侧面分支无法阻止沟道,滤池性能会不断提高。

也许有必要使用凝结剂来凝固上游良性胶质,那就应该使用诸如明矾或氯化铁一类的无机凝结剂。 假如这些材料穿过了滤料滤池,它们就会使下游反渗透变脏,不过会被清理掉。 为了避免产生膜污垢,在这些材料进入滤料滤池前,应该把它们放到一个足够大的反应槽中,让这些悬浮固体与凝结剂混合并有充足的时间发生反应。

2. 去除氯

通常用于大多数反渗透系统中的聚酰胺薄膜并不能对氯进行处理。

一些膜生产厂家声称自己生产的膜能过滤游离氯,相当于暴露百万分之一,且比双倍食盐通过膜的时间要提前1000个小时。人们经常会误解这种说法,认为膜作为一种减少生物污垢的方法,偶尔使氯与反渗透膜接触是可以接受的。

但是如果一味地暴露膜而不计氯的数量,膜很快就会被破坏而且会越来越严重;铁或其它过渡性金属黏附在膜上也会使破坏更严重。

使用亚硫酸氢盐:亚硫酸氢盐经常被用来降低进入反渗透中的氯的密度,但亚硫酸氢盐也会和溶解在水中的氧发生反应。

任何过量的亚硫酸盐都会降低氧的密度,从而提高厌氧生物体不断增长的潜能----促进可以快速弄脏这些机体的沉重粘液的形成。一个明显的现象就是打开膜容器时,会有一股腐烂的鸡蛋气味儿,众所周知,那就是二氧化氯气体。

亚硫酸氢盐的最佳密度可能很难保持。由于亚硫酸氢盐易与空气中的氧气发生反应,随着时间的流逝,注入常用油箱里或化学便携带里的亚硫酸氢盐会降低质量。因此,注入与氯气密度有关的正确的亚硫酸盐密度很有挑战性。

氧化还原电位是一种监测亚硫酸盐剂量的相对便宜的方法,但是这种方法也许不会直接反映出残余氯的密度,而其它的变量也可能影响氯的读取数据,尤其是酸碱度。

亚硫酸盐和渗透还原:氧化还原电位要控制亚硫酸盐剂量,通常是在一个持续运行的系统上,当不需要生产用水而偏偏反渗透返还到上游供水箱时,后果将不堪设想。在添加的亚硫酸盐为最小剂量期间内,混合进料里的反渗透密度会不断增大,这说明碱度几乎为零。添加亚硫酸盐会不断影响水的酸碱度直至停止消失。

即使没有氯,不断下降的酸碱度也会导致氧化还原电位读取数据增长,而通过添加更多的亚硫酸盐,控制系统将做出相应的反应。亚硫酸盐注入泵里的剂量最终会达到最高点,所有过多的眼硫酸盐都会耗尽水中的氧气,进而滋生大量的厌氧细菌。

3. 结垢抑制

注入化学阻垢剂是阻止反渗透系统中污垢形成的最典型方法。这些化学药品通过与不断增长的污垢晶体混合而发生反应,从而降低了污垢晶体的粒子增长率。较小的粒子更有可能悬浮并从浓度流中的反渗透系统逃离出去。

小颗粒污垢清洗:反渗透机制要运行成功,在关机之前对其里面超饱和盐进行清洗是不可或缺的。最好的办法是在带有自动阀门的加压渗透水里接入径三通,而自动阀门要位于入口隔离阀门下游,此时替换关机时的反渗透中的水。

厌氧细菌生存需要阴离子,而通过减少反渗透中的阴离子浓度,就减小了关机期间厌氧细菌生长的潜能,同时提高了开机期间渗透的质量,因此开机时渗透转换系统可能就不需要了。

混合抑制剂:由于注入过多或易与铁或铝发生反应,同族聚丙烯酸聚合物向来以从解决方法中被发现而出名。有时如果在添加化学药品的瞬间双方没有快速混合发生反应,发现它们就会费些力气了。两种或三种化学成分的混合抑制剂效果往往更好,而且不太可能产生这些问题。

4. 泵的传动

可变频率驱动被用来控制带反渗透元件的高压泵的输出,通过挤压泵的出口,它可使反渗透元件以最佳渗透流速运行而不会浪费能源。但是,如果泵的体积过大,就需要大幅度降低电机频率以充分降低输出压力。这恰好把泵的特性曲线转移到了左边,也就意味着过多流量会通过泵致使泵收到损坏。假如使用两个串联泵时而 VFD只控制其中一个,那么问题产生的可能性就会增大。

5. 控制器及仪表装置

警报器:未经受过培训的操作员仔细对待的反渗透系统本应该有足够的警报器和控制器来预防灾难性事故发生。报警状态与系统关机的协调经常通过人机接口实施。

如果采用人机接口,不论是现场修改程序,还是因出现故障HIM 需被绕开,二者都很关键。除非HIM程序员能赶到现场,否则预料之外的问题就不应该阻止反渗透系统的运行。

定位流设备:精确的流速和压力读取数据对监控反渗透膜元件的性能起着重要作用。因此,为符合生产制造商的介绍,必须在流量传感器的上游和下游安装上足够长的直管,否则,仪表在减少流量的情况下可能不会起作用。

仪表备份:应该在准确测量流速的基础上校准流量表。较大的系统也许很难完成,但一些方法必须要改变。这也许像对下游贮水箱满时的速率进行计时一样简单,使用备份流量表就能知道何时传感器读取不准确。

阀门影响压力:压力传感器不能直接固定在节流阀的下游。阀门会造成及其狭小的水流速度,产生气流效果(局部真空),致使传感器读取的数字比下游的压力数要小。有了传感器处的阀门座,就有可能使用相同的校准计量器检查所有的读取数据。

6. 安装

反渗透集中流经常用于测探位于膜压力容器最高点下面的排水渠。除非在集中线上安装一个自动隔离阀或真空截止阀,否则关机时反渗透中会出现虹吸效应。而关机后水会继续流入集中线内,反渗透系统上就会出现真空。

这些真空会使部分水从反渗透压力器中排出。不锈钢卡箍接头能使水排出,因为这些接头具备标准的密封垫把空气吸入系统,进而代替排出的水。可以购买到特制的密封垫,在真空条件下密封性能保持得会更好。

当反渗透系统排水时,进入的空气会携带细菌和真菌孢子进入膜元件中,从而产生膜污垢。当反渗透系统重新开始时,就会产生水锤现象,能够突破玻璃纤维的包裹及元件末端的塑料ATDs。

使用轻型重锤弹簧(1-2 psi)的止回阀可以被放到集中排水线的顶端,使空气在真空状态下被吸入线内。止回阀在测探时,无论何时启动反渗透系统,都应该不会朝附近的人喷水才好。

 
 
 

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