纯化水系统中材料的选型与设计

纯化水系统中材料的选型与设计

关于大通量：

1、膜材料配方的微调，在同等运行条件下要获得大的通量，必须从最根本的膜材料入手，通过膜材料的优化，降低膜表面的亲水角度，膜片亲水性更好，透水性自然提高，并且膜面容易形成均匀水膜，保证了抗胶体等污染的能力。

2、涂膜工艺的改进，通过调整涂膜工艺，在保证膜面光滑度的条件下，增加了膜面的比表面积，有效透水面积有所提高。

3、给水流道调整，通过给水格网、卷制工艺调整，使布水更均匀，降低浓差极化系数，也就降低了实际渗透压阻力，同样操作压力下，水通量得以提高。

关于增大膜面积：

在膜材料，膜的无纺布、聚砜支撑层、PA涂层厚度不做调整的情况下，同时膜元件尺寸（体积）不变的情况下，增大膜面积，必然会导致卷膜更紧密，给水通道会有适当的压缩变窄。

给水量、产水量、压力降会有所增加，同时结垢和污堵的可能性会增大.

机械过滤器的设计:（关于进口设备系统问题）

进口设备正常使用率低的主要原因是预处理设备没有结合我国原水水质差的特点，机械过滤器反冲洗不彻底，上层滤砂结块，SDI（污染指标）升高,造成了膜的污堵，影响系统运行。RO装置一般要求SDI<4（各膜元件生产商对SDI有不同的要求），要达到上述要求,通过调研及实践提出以下建议：

（1）机械过滤器的选择

结合我国原水水质及设备材质、填料的情况,建议使用双层过滤料过滤器。从过滤的机理来说,应由大而小,而实际上机械过滤器都是通过上层最细的砂层来截留,故最上层砂容易堵塞、结块,水头损失增长快。若在砂上层再添加颗粒状无烟煤则增加容污能力,运行周期长,水头损失增长较慢,实践中应用效果良好。

（2）机械过滤器的反冲洗

机械过滤器由于内部装填石英砂比重较大,反冲不易,许多系统运行不稳定是忽视了反冲洗彻底、干净这个过程,系统上设置的反冲装置均达不到反冲洗强度的要求,这是许多水处理设备生产厂及工程公司存在的问题。经笔者与某处理设备有限公司共同研究及实践,采用气、水反复冲洗的方法,机械过滤器污堵后的反冲洗效果十分明显,砂层清洗情况十分干净,性能恢复良好,具体措施是：

①在设计反冲洗装置时,反冲泵、管道必须符合反冲洗量的要求,反冲洗强度为12-15Ｌ／

（ｓ·ｍ２）；

②采用压缩空气擦洗滤料,使滤料表面的污泥等物脱落,其强度为18-25Ｌ／（ｓ·ｍ２）。

（3）部填料的选择

内部填料,根据其排水结构的不同可选用不同粒径的石英砂,但最上层石英砂粒径应在

0.3MM。在最上部装填0.5-1.0MM颗粒无烟煤,其高度不低于200MM。

活性碳吸附的应用

活性碳吸附器主要有二个功能：

①吸附水中部分有机物,吸附率为60%左右；

②吸附水中余氯。对于直接抽取地下水的用户,可取消活性碳,若硬度较大则选用软水器,地

表水则必须使用活性碳,因为水中杀菌剂活性余氯具有较强的氧化性,会损坏RO膜,根据RO 系统进水要求余氯<0.1MG/L,所以用活性碳去吸附余氯。另外活性碳脱除余氯并不是单纯的吸附作用,而是在其表面发生催化作用,所以活性碳不存在吸附饱和的问题,只是损失碳而己。

混凝药剂的选择

在机械过滤器前加入各种凝聚剂及高分子絮凝剂,以去除水中悬浮物、胶体等杂质,但如果不根据水源实情,一味地添加,不仅改善不了水质,相反会因药剂本身或药剂中所含杂质而使水中带入对ＲＯ膜有害的物质,国内有许多制药厂水处理系统存在上述问题。所以药剂的选择大有讲究。根据ＲＯ膜的特点：

①凝聚剂应避免使用铝盐类。铝盐类凝聚剂使凝聚过程中易产生铝胶,进入ＲＯ表面后不易清洗；

②不应使用阳离子型高分子絮凝剂。ＲＯ膜为阴离子型,阳离子型高分子絮凝剂易与膜结合

生成一种难以清洗的高分子膜。如果不重视上述情况,轻则减短膜寿命,重则部分膜元件报废。同时药剂之间的兼容性也不容忽视,如选用了ＳＴ高分子絮凝剂应配合ＡｒｇｏＡＦ１５０ｕｌ同时使用。

ＲＯ系统的探讨

（1）保安过滤器的重要性

保安过滤器主要目的是为了保证ＲＯ进水不损坏膜组件,一般选用过滤孔径为５μｍ,根据前后压差来确定调换滤芯,压差控制在５８.８ｋＰａ以内。

滤芯使用时间也不宜过长,因为滤芯易滋长细菌,建议采用１４～１５ｔ／（ｈ·ｍ２）（ｍ２为滤芯过滤面积。）

（2）阻垢剂的使用

反渗透膜污染可分为:生物污染、悬浮物污染、化学污染、胶体污染、细菌污染等。目前反渗透系统中阻垢剂使用最多的为六偏磷酸钠,但六偏磷酸钠易分解成磷酸根,而磷酸根又是细菌的营养源,所以使用不当易造成生物污染。另外六偏磷酸钠不易溶解,本身的结垢也影响系统的运行。阻垢剂同时具有：

①可抑制细菌生长而延长清洗周期;

②可防止原水中溶解和不溶解的铁形成铁胶而影响系统运行和造成膜不可逆污染;

③提高了饱和临界值（ＬＳＩ值可达２.５）,对绝大部分原水可以不加酸,对小部分原水也可大量减少酸的投加,从而降低了反渗透出水中ＣＯ２;

④药剂的成份稳定,可以长时间存放及开盖使用。为了保证ＲＯ系统的正常运行,除了选用

适宜的阻垢剂品种之外,还应根据原水水质对加药量进行计算。

（3）大流量冲洗的配置

反渗透在水质分离过程中,膜表面含有许多污染物,由于水分离方向与水流方向呈９０°关系,所以膜表面污染物部分可通过大量冲洗来去除,实际上原来国产组装设备均忽视了该清洗装

置,而进口设备上均配备了清洗装置。目前笔者接触的一些水处理设备工程公司,均已开发ＰＬＣ自控大流量冲洗系统,该套装置有利于ＲＯ膜使用寿命的延长。

（4）化学清洗液的选择

ＲＯ系统在正常运行情况下,每年只需清洗３－４次,不同的污染应选用不同的药剂。国内一般选用柠檬酸及ＥＤＴＡ为主要成份,但往往清洗效果不佳,而进口清洗液清洗效果明显。

（5）反渗透装置的设计

ＲＯ装置设计计算有一套复杂的计算方式,目前国外各膜元件商均已开发了专用软件,只要设计人员根据原水水质报告及各膜元件性能初步确定方案,然后将原水水质输入电脑,由程序软件来验证初步方案的可行性,若不行则发出警告,并告之哪一部分设计不合理。另外设计者应根据膜元件使用手册中的要求,注意设计应配备的各种保护措施。