反渗透培训手册

第1章 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10-6~20-4㎜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。
BW30-400 8″反渗透元件
技术条件
标准面积 （英尺2）
产品水流量 加仑/天（米3/天）
脱盐率 Cl（%）
BW30-400 40
10500（40）
99
测试条件：
1、渗透的流量和脱盐率以下面的标准状况：
2000ppm NaCL、225psi(1.6Mpa)、77°F(25、PH8和回收率是
15%。
明：在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，在膜的表面选择吸附了 一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价愈高的离子被排斥的愈远， 膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜孔流出纯水，因而达 到除盐的目的（如图2a所示）。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水 溶液泄漏过膜（如图2b所示），其中一价盐泄漏较多，二价盐次之，三 价盐更次之。至于对于有机物的去除，纯属筛分机理（见图3）。反渗 透膜能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌（3000×10-10m）； 也能滤除各种病毒，如流感病毒（800×10-10m）；脑膜炎病毒 （200×10-10m）；还能滤除热原（10~500×10-10m）。
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㎜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CO32-、SO42-、HCO3-、 NO3-等。 8、 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
2、个别元件的流量可以变化，但不能低于平均值的7%。
3、对个别元件的最小脱盐率为98.0%。
运行范围：
膜的类型：
复合膜
最大操作压力：
600psi(4.1Mpa)
最大操作温度：
113°F（45℃）
最大进水浊度：
1 NTU
耐游离氯：
＜0.1ppm
PH范围：
连续运行：
2－11
短期（30分钟）清洗：1－12
渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度。例如，在25℃时： 1000mg/L Nacl水溶液的渗透压为77kpa （0.77kg/cm2）； 1000mg/L NaHCO3 水溶液的渗透压为91kpa （0.91kg/cm2）； 1000mg/L NaSO4 水溶液的渗透压为42kpa （0.42kg/cm2）等等。
旋卷式反渗透器（见图5）。
螺旋卷式反渗透器的优点：单位体积内的膜堆面积大，结构紧凑，占地
面积小。缺点：比较容易堵塞。
因此对进水原液的预处理要求较严格。
本工程中，对生水进行过滤、加阻垢剂和精密过滤的目的，就是要保证
膜元件的安全使用，保证原水不产生结垢现象和除去水中的悬浮物、胶
体及有机物。 第3节 FILMTECR膜的性能
第2节 反渗透器 反渗透膜的品种有许多种。主要有醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜和复合 膜。反渗透器主要有四种型式，即板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维 式。 在本培训教材中主要针对本工程所使用的来介绍“螺旋卷式的复合膜的 反渗透器。 螺旋卷式反渗透器的膜元件的结构，是用两层反渗透膜中间夹入一层产 水（即淡水）导网组成。这个导网为多孔支撑材料，这种材料既支撑着 膜承受的工作压力，又为产品水提供了流动通路，再用胶密封膜的三面 边缘使进水原液与透过膜的淡化水隔开，然后在膜的下面铺上一层进水 原液隔网，再沿着有钻孔眼的集水中心管卷绕。这依次叠好的多层材料
最大供水流量： 15.897m3/h
70加仑/分（265升/分）
最大供水淤积密度指数值：SDI ≤ 5
单只元件回收率（产品水流量/进水流量）：0.15
尺寸（英寸）：
A
B
C
BW30-400
40.0 1.125 7.9
第3章 反渗透水处理系统的组成
第一节 工艺流程
1、 本反渗透水处理系统工程的工艺流程如下：
装“反渗透装置”。保留的“混床”作为备用设备。
2、本系统最终处理水量为2×60t/h；
一、预处理部分 原水是从地下深井抽上来的地下水。该水质中含有大量的泥沙、有 机物和各种微生物等。而进入反渗透装置的水质是有一定的要求的，尤 其是我们这次所使用的美国陶氏化学公司的复合膜，对水质更有其特殊 的要求：如①进水污染指数≤4；②进水杂质颗粒的直径不得大于5微 米；③进水中含氯值低于0.1mg/l等。预处理部分的任务就是要把水中的 机械杂质、胶体物、微生物、有机物等部分处理掉，达到反渗透装置所 允许的进水水质指标。 预处理部分的设备主要有：生水泵（流量100m3/h）2台（原有设 备）、过滤器反洗水泵（流量400 m3/h）一台、多介质单流机械过滤器 （φ3000）4台、加注絮凝剂装置一套和加阻垢剂装置一套。 下面对各设备在该水站的作用加以叙述： 1、生水泵：生水泵是用泵来送原水，它将生水池的水加压送到多 介质单流机械过滤器和保安过滤器，再送给高压泵给反渗透装置提供充 足的进水，使上述各设备能够正常运行。 2、多介质单流机械过滤器：多介质单流机械过滤器的罐体采用钢 衬胶结构，其滤料是石英砂和无烟煤。石英砂的粒径是0.45~0.6mm，层 高为800mm，无烟煤的粒径是0.8~1.2mm，层高为400mm。滤料的下部 为石英砂垫层，是由粒径为25~38mm至2~4mm不同粒径的石英砂分层组 合起来的。高速过滤器的作用就是通过过滤层截留水中的大颗粒物质、 有机物、微生物等。 3、过滤器反洗水泵：反洗水泵的作用是在过滤器运行一段时间 后，所截留的污物较多，进出水压差有明显表示时，进行大流量水流反 冲洗用，以便把截留的杂质冲洗掉。一般在反洗时是先将过滤器内的水 放到滤层上缘约100mm左右，从视窗可看到，送入压缩空气，其强度为 18－25升/秒·米，压力约为0.1Mpa。吹洗3－5分钟后，停止送入空气， 送入反冲洗水，其反洗水强度应使滤层膨胀10－15%，2－3分钟后，继 续用水反洗1－2分钟，此时膨胀率应达到25%，然后停止反洗水，待滤 层沉降后，再正洗。 4、保安过滤器：保安过滤器由不锈钢滤筒和滤芯等组成。保安过 滤器（精密过滤器）设置在机械过滤器之后，以除去浊度1度以下的细 小微粒，来满足反渗透装置的进水要求。本系统中采用5μm的溶喷式滤 芯，以保证反渗透装置的膜元件的安全运行。 保安过滤器在运行一段时间之后，由于对微细颗粒的截留，就要对过 滤器进行清洗，是否清洗的判断，要看进、出水端的压力差，当进、出
28、 絮凝：完，以形成较大絮状颗粒的过程。
第2章 反渗透原理
第1节 基本概况 反渗透（Reverse Osmosis；RO）是60年代发展起来的一项膜分离 技术。此技术发展迅速，现己广泛用于水的淡化除盐，制取高纯水和纯 净的饮用水等多方面。反渗透膜的孔径大都≤10×10－10m（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。
1、 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（见图1（a）），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，这一平衡压力称为渗 透压。在这种情况下，如果在盐水一侧加上一个大于渗透压的压力，盐 水中的水分就会从盐水一侧透过半透膜渗透至淡水一侧（盐水一侧浓度 就增大，即浓缩）。这一现象就称为反渗透（见图1（b））。
2、 反渗透膜的脱盐原理 反渗透膜的脱盐原理主要是“选择吸附——毛细管流动理 论”和“筛分理论”。 当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上 选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流 出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。 图2描述了半透膜对各种含盐的水溶液脱除离子的性能。该机理阐
法，称之为电导率，通常用μs/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(HCO3-)、碳酸盐碱度(CO32-)和氢氧化物碱 度(HO-)。 11、 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 发生进一步迁移 ，就达到了渗透平衡。 19、 渗透压：渗透压头就是由水通过分隔两种不同浓度的溶 液的膜的迁移而导致的静压头。 20、 回收率：进水变成产品水而被回收的比例。 回收率= (产品水流量) /（进水流量）×100% 21、 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。 22、 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。 23、 淡水含盐量：通过膜而存在于淡水中的盐分的含量。 24、 盐浓缩率：被膜阻挡的溶解固体的比例。 25、 系统压力：为实现希望的产品水的数量和质量而加的压 力。 26、 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）。 27、 除盐水：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。