反渗透系统的设计运行和维护

流程长度与系统回收率对应表
流程长度
进水
浓水
产水
回收率 产水/总进水 系统累计
X=1
1
0.85
0.15
15%
15%
X=2
0.85
0.722
0.128
12.8%
27.8%
X=3
0.722
0.614
0.108
10.8%
38.6%
X=4
0.614
0.522
0.092
9.2%
47.8%
X=5
0.522
0.444
(2000)
8-17
78% 膜污染
机械损坏 膜降解 膜污染
15% 有机物吸附
18% 无机胶体 13% 氧化 5% 混凝剂
43% 生物污染
Coagulants Biofouling Silica scale or silica fouling
Inorganic colloids Adsorbed organics Others
间隙，防止膜元件运行时在膜壳内来回撞击，必要时加装垫片调整； • 注意：禁止使用凡士林、有机溶剂或阳离子表面活性剂！！！
系统初次启动
• 确认预处理水质符合设计导则要求，按设计方案添加化学 药剂，自控、仪表、管路系统均满足运行条件；
• 在低压力、小流量状态下排除系统内的空气，防止水锤； • 启动给水泵，在低于给水压力50%的压力下冲洗，直至排
为了避免严重的损坏, 在故障早期发现系统问题征兆非常重要。 保存完整的运行数据记录，并对其进行标准化整理，有助于尽早
发现系统故障。 RO系统装置整体现场检查
RO子系统现场检查
在
线
评
单套RO装置现场检查
估
压力容器内部检查
离
RO膜元件离线检查
线
检
反渗透膜元件的设计、运行和维护
美国海德能公司 2009年4月7日
错流过滤和回收率
切向流速
进水
浓水 产水
进水
浓水
全量过滤
错流过滤
• 首先，切向流速能使原水中的污染物随浓水排出; • 其次，切向流速能产生紊流破坏膜表面的浓差极化层; • 因此，我们需要保证单只膜元件回收率不超过15%; • 浓水/产水的比例最小不低于5:1。
可能原因
故障现象一览
可能发生位置
压降
金属氧化物
第一段
通常会增大
胶体污堵
第一段
通常会增大
结垢
最后一段
增大
生物污堵
任何一段
通常会增大
有机物污垢 氧化剂 ( 如：Cl2 ) 表面磨损 ( 碳粒、铁锈 ) O形环或胶合处裂缝
所有各段 第一段最严重 第一段最严重
随机
正常 通常会下降
减少 通常会减少
回收率过高
最小浓水流量(m3/h)
4040
8040
4040
8040
3.6
17.0
0.7
2.7
3.6
17.0
0.7
2.7
3.6
17.0
0.5
1.8
3.6
17.0
0.7
2.7
3.6
17.0
0.7
2.7
3.6
17.0
0.7
2.7
流量 流速 浓差极化 污染
进水
浓水 产水
进水
浓水
压力差与膜并、串联
单只8040膜元件
4040膜元件
0.078
7.8%
55.6%
X=6
0.444
0.377
0.067
6.7%
62.3%
X=7
0.377
0.32
0.057
5.7%
68.0%
X=8
0.32
0.272
0.048
4.8%
72.8%
X=9
0.272
0.232
0.041
4.1%
76.9%
X=10
0.232
0.197
0.035
3.5%
80.4%
X=11
发生波动，那么最明智和合理的做法是判断反渗透系统的真实状态。
运行中注意事项
• 容易导致膜元件性能的因素： • 1、污堵 • A机械性颗粒B胶体C有机物D药剂E金属氧化物 • 2、结垢 • A碳酸盐垢B硫酸盐垢C硅垢D磷酸盐垢 • 3、微生物污染 • 4、机械性损伤 • A划伤B破裂C剥离 • 5、化学性侵害 • A氧化剂B阳离子型药剂C过高或过低的pH
膜元件的安装
• 确认预处理、RO系统管路完整，并已经过冲洗； • 检查膜壳内的洁净程度，不得存有异物； • 检查膜元件的浓水密封，并使用甘油润滑； • 由给水端向浓水端插入1只膜元件的2/3； • 记录元件编号，膜壳在系统的位置，膜在膜壳的位置； • 检查产水连接件的O型密封，并使用甘油润滑； • 将产水连接件的一端插入产品水管内； • 在膜壳外将产水连接件另一端插入另1只膜元件产水管； • 将膜元件向浓水方向推入膜壳内； • 全部膜元件装入膜壳后，需测量膜元件两侧与膜壳端板之间是否存在
• 启动高压泵前应将入口电动慢开门及浓水排放门关闭，高 压泵启动后方可打开入口电动慢开门，产水排放门到产水 合格回收时关闭；
• 停机时应先关闭电动慢开门再关闭高压泵，停泵方可打开 浓水排放门；
• 停机后用使用反渗透产水进行低压冲洗10~15分钟，以将 反渗透压力容器内浓水排出，防止结垢；
系统停机保护与再运行
• 再次启动系统时，排尽系统内气体，在低于正常给水压力 50%的压力下进行低压冲洗，将保护液冲洗干净方可启动。
系统冲洗
• 系统停机时膜浓水侧长时间聚集着大量浓水，停机前使用 RO产水冲洗系统能有效防止结垢产生；
• 在阻垢剂阻垢正常的情况下，系统可以长期连续运行，无 需专门停机冲洗，更不要进行高压冲洗（容易导致末端膜 元件损坏）。
进水=1
第1只
产水=0.15
流程长度与系统回收率
浓水=0.85
第2只
产水=0.85×0.15
2
浓水=0.85
第3只
2
产水=0.85 ×0.15
3
浓水=0.85 X-1 第X只
进水=0.85
X-1
产水=0.85 ×0.15
X
浓水=0.85
进水
X-1
0.85
浓水
X
0.85
产水
X-1
0.85 ×0.15
洗方案制定、药剂选择、清洗参数选择提供依据。
故障类型
细菌
难溶盐浓度 给水方向
SS 氧化硅, CaCO3
吸附有机物 聚合物
饱和度 结垢
吸附
凝胶
膜
浓度极化层
产水侧
二次污染
颗粒物 滤饼
RO系统性能下降的原因分析
4% 膜损坏
18%
Khedr, 膜降解
Desalination
&
Water
Reuse,
10/3
• 给水流量越大，膜元件的压力差越大，应采用并联方式； • 为了提高系统的水利用率，采用多级串联方式。
碳酸盐平衡与产水电导率
100%
90%
80%
CO
HCO -
CO 2-
2
3
3
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0
2
4
6
8
10
12
14
当pH值达到8.4-8.5之间时，水中的碳酸氢盐含量最大。
标准测试条件下透盐率与pH
SP
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ห้องสมุดไป่ตู้pH
进水类型
地下水 地表水 RO产水
单只膜元件的透水量与SDI
SDI15
设计通量
GFD
L/m2h
400ft2 m3/h/支
365ft2 m3/h/支
85ft2 m3/h/支
1-3
14-18 23.8-30.6 0.88-1.14 0.81-1.04 0.19-0.24
3-5
10-14 17.0-23.8 0.63-0.88 0.58-0.81 0.13-0.19
＜1
22-28 37.4-47.6 1.39-1.76 1.27-1.61 0.29-0.38
• 手册内的透水量数值是在标准测试条件下得到的，不应该直 接采用该数值用于系统设计，系统设计的透水量应根据实际 情况来确定。
0.197
0.167
0.030
3.0%
83.4%
X=12
0.167
0.142
0.025
2.5%
85.9%
单只膜回收率15%，以上计算为允许的最大值，系统回收率还会受到其它因素影响。
系统回收率其它影响因素
• 1米长单只膜元件的最大回收率不能超过18%，否则Beta系数大于1.2。 • 最小浓水流量的限制，防止膜元件的快速污染。 • 原水的含盐量及易结垢类离子的含量。 • 是否添加阻垢分散类药剂。 • 是否采用浓水回流来提高系统的回收率。
所有各段
减少
产水流量 下降 下降 下降 下降 下降 增加 增加
通常会减少 通常会减少
盐透过率 通常会增大 通常会增大
增大 增大 通常会增大 部分会减小 增大 增大 增大 增大
系统故障判断补充
• 通过探针法了解系统内每只膜的产水状况； • 通过挂片实验来获取系统潜在的污染物； • 通过旁路平膜测试器，获取更详细膜污染状况； • 对获取的污染物进行理化分析(电镜图片、元素分析)； • 实验(气味、气泡、溶解性、溶解残留物、灼烧减量)； • 使用各种药剂，观察药剂对污染物去除效果； • 通过以上分析，可以对系统污染物作定量判断，为系统清
浓差极化的危害
• 首先，浓差极化会导致膜界面层的浓度上升，其渗透压也 同时提高，从而使膜元件的运行压力上升。
• 其次，浓差极化会使膜两侧的ΔC增加，使产品水的盐透 过量增加。
• 再次，界面层的浓度增加，会使易结垢的物质增加沉沉淀 的倾向，最终导致膜的结垢性污染。
• 最后，胶体物质的扩散速度较盐分小数百至数千倍，因此 浓差极化能加剧膜元件的胶体污染，同时也是膜元件胶体 污染的主要原因之一。
• 浓水回流提高了系统回收率； • 膜元件回收率仍然维持15%，符合设计要求； • 浓差极化得到了有效控制； • 冲洗流速得到保证； • 浓水浓缩倍数是(1-系统回收率)的倒数。
最大进水水流量与最小浓水流量
原水类型
SDI
15
地下水
2
地表水
4
RO产水
1
表面海水
4
深井海水
3
三级废水
4
流量 阻力 △Ｐ
最大进水流量(m3/h)
律，使你能够订出清洗的时间表，并确认系统有无故障。我公司提供
的“标准化”电脑软件，能够计算出标准化后的产水量、盐透过量及给 水-浓水压降。这些标准化的参数是通过将每日的主要运行数据，如 温度，进水TDS、回收率和压力等与第一天的运行数据进行比较。并 根据变化作相应调整而得到的。举一个例子，如果第100天的标准化 产水量是80t/h，而第一天的产水量是100t/h，说明膜元件受到了污堵 并损失了20%的产水量，因而建议进行清洗。如果RO系统进行参数
• 短期停机应定期使用RO产品水低压冲洗，每天至少冲洗一 次，再启动时需先进行低压冲洗；
• 长期停机前应进行彻底的化学清洗，再将保护液打入系统 内并封闭系统，27℃以下每30天冲洗一次并更换保护液， 27℃以上每15天1次，再启动时需先进行低压冲洗；
• 杀菌液可使用：1%甲醛溶液、20PPm的异噻唑啉酮或1%的 亚硫酸氢钠溶液，以上杀菌液需采用RO产水配置；
• 定期使用清洗系统进行低压大流量分段冲洗，可有效降低 污染速度，延长化学清洗周期；
运行数据记录及标准化
• 完整的反渗透运行记录应包括以下参数：
日期 时间 设备编 进水压 段间压 浓水压 产水流 浓水流 进水电 产水电 水温
号
力
力
力
量
量
导
导
• 我们建议您对所记录的运行数据运行“标准化”，以确定系统污堵的规
故障类型
No.
造成性能衰减的原因
1 膜损坏 (水锤, 望远镜，等.)
2 膜降解 (氧化/水解）
3 膜污染
a
无机胶体
b
有机物吸附
c
混凝剂
d
生物污染
e
硅垢和硅污染
f
处理废水时的其他无机和有机污染或结垢
发生机率 (%)
4.1 18.2
13.8 11.4 4.0 33.5 10.0 5.0
RO系统诊断步骤
给水流量
3
17m /h
3
15m /h
3
13m /h
3
11m /h
3
10m /h
3
7m /h
进、浓水压力差 0.7bar 0.6bar 0.5bar 0.4bar 0.3bar 0.2bar
给水流量
3
3.6m /h
3
3.2m /h
3
2.9m /h
3
2.5m /h
3
2.2m /h
3
1.6m /h
进、浓水压力差 0.7bar 0.6bar 0.5bar 0.4bar 0.3bar 0.2bar
• 单只膜元件的产水量应根据膜面积和进水水质条件来确定。
变频调节给水压力
• RO膜的给水压力与给水温度成反比； • RO膜的给水压力与系统运行时间呈正比； • 变频调节可以满足不同温度和运行时间状态下的
系统给水压力要求； • 变频调节可以有效节约电耗，降低运行费用； • 变频调节能使膜元件受到的启停冲击降至最低；
串联膜
1
2
4
6
回收率 ≤18 ≤32 ≤50 ≤58
以上数据是在没有浓水回流的状态下最大值。
8 ≤68
12 ≤80
18 ≤90
浓水回流与回收率
回收率=15% 提升系统回收率 膜回收率=15%
进水=0.3 进泵=1
进膜=1
系统回收率=50% 产水=0.15
回流=0.70
浓水=0.85 排放=0.15
水中不再含有保护液（可能需要1小时或更长时间），注 意：冲洗时不可投加阻垢剂等药剂，但若原水中游离氯超 标时可投加还原剂！ • 缓慢增加给水压力并调节浓水阀，至回收率符合设计值； • 系统稳定运行0.5-1h后，记录全部运行参数作为初始值；
系统启动及停止操作
• 启动时，应先使用反渗透进水进行低压冲洗5分钟左右， 将压力容器内空气排出；