反渗透膜应用基础

• LMH(L/m2*h)升/平方米*小时
• 1GFD=1.698LMH 约为 1GFD=1.7LMH
膜面积
• 平方英尺表示：BW30-400，BW30-365
反渗透工程系统设计软件
• • • • • • • • 根据反渗透膜的要求进行设计 目的：如何有效保护反渗透膜 含盐量 膜的堵塞 膜的化学弱势 ...... 编制计算机程序供设计人员使用 要求：提供水质资料 水质分析 结垢计算 系统设计 确定流程
反渗透膜尺寸
型号 直径cm
20.32
长cm
101.60
8.0" x 40" 4.0" x 40"
8040
4040
4021 1810 1812 2012 2512 2612 2713
10.16
10.16 4.57 4.57 5.08 6.35 6.60 6.86
101.60
53.34 25.40 30.48 30.48 30.48 30.48 33.02
结垢倾向计算
设计极限（建议值）
•实际的饱和度极限可根据不同的化学添加剂而有所 变化 •溶度机： 难溶盐 加阻垢剂时的饱和度极限（%） CaSO4 230 % SrSO4 800 % BaSO4 6000 % SiO2 150-230%
设计极限（建议值）
•CaCO3 的饱和度极限取决于： LSI or SDSI •LSI & SDSI （不需要加阻垢剂） < -0.2 •LSI & SDSI （加SHMP，六偏磷酸钠） < 0.5 •LSI & SDSI （加有机阻垢剂） < 1.8 •*LSI 为朗格利尔（Langelier ）指数 用于表征低盐度的苦咸水 •*SDSI 为 Stiff & Davis 指数 用于表征高盐度的海水
初始界面
水质数据录入
阴阳离子平衡
• 典型溶解阴离子：碳酸氢根(HCO3-), 碳酸根 (CO32-), 氢氧根(OH-), 硫酸根(SO42-), 氯离子 (Cl-), 氟离子(F-), 硝酸根离子(NO3-), 硫离子 (S2-)， 磷酸根(PO43-) ...... • 典型溶解阳离子：钙离子(Ca2+), 镁离子 (Mg2+), 钠离子(Na+),钾离子(K+), 铁离子(Fe2+ 或Fe3+),锰离子(Mn2+), 铝离子(Al3+), 钡离子 (Ba2+), 锶离子(Sr2+), 铜离子(Cu2+)和 锌离子 (Zn2+) • 离子的毫克当量 • 平衡计算
废水比例器
进水 废 水 废 水
净化水
• 使用不同种类的膜，对水压需求量不同，膜对水的渗透压 力，耐压程度也不同，因此根据实际情况进行调节 • 工业反渗透装置采用阀门调节废水比：动态 • 家用反渗透净水器采用废水比例器：固化 • 条件：原水符合饮水水质标准：初始为２:１ • 温度：冬天要调控的废水要大于夏天 • pH，离子含量，消毒剂......
• 系统产水率=总产水量/(总的有效膜面积) • 484.33*60*24/(108*365)=17.7
设计导则
给水类型
产水率（GFD） 元件最大回收率（％） 2540膜元件
RO产水 SDI＜1
30 30 0.13
深井水 SDI＜3
25 20 0.11
自来水 SDI＜3
18 20 0.09
地表水 SDI＜5
2.5" x 40"
TW30-1812-24 TW30-1812-36 TW30-1812-50
TW30-1812-75 TW30-1812-100
2812
3012 3013
7.11
7.62 7.62
30.48
30.48 33.02
产水通量
• 单位表面的通量单位
• GFD(gallon/foot2*day)加仑/ 平方英尺*天
难溶盐的沉积
• CaSO4、 CaCO3 和 硅. 其他不常遇到的结垢有 CaF2、 BaSO4 和 SrSO4 • 硫酸盐在大多数原水中大量存在。 • Ba2+和Sr2+离子应该被分析并精确到ppb和ppm级 别，因为BaSO4和SrSO4的溶解度比CaSO4低，并且 它们结垢后很难再溶解 • 溶度积：难溶电解质尽管难溶，但还是有一部分 阴阳离子进入溶液，同时进入溶液的阴阳离子又 会在固体表面沉积下来。当这两个过程的速率相 等时，难溶电解质的溶解就达到平衡状态，固体 的量不再减少。这样的平衡状态叫溶解平衡，其 平衡常数叫溶度积常数（即沉淀平衡常数），简 称溶度积
Mpa 2.8 3.0 4.0 5.0 5.2 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0
PSI 398.2 426.7 568.9 711.2 739.6 768.0 782.3 796.5 810.7 824.9 839.2 853.4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
结垢指数
•“朗格里尔指数(LSI)”和“斯迪夫大卫饱和指数 (Stiff&Davis Index)”主要判断CaCO3是否结垢。 LSI用于TDS<10000mg/l的水源，SDSI用于 TDS≥10000mg/l，判断规则如下： 1. 当TDS<10000mg/l LSI≥0 CaCO3沉淀。 2. 当TDS≥10000mg/l 斯迪夫大卫饱和指数≥0 CaCO3沉淀。
0.19
0.87 0.95
0.19
0.87 0.95
污堵系数
• 为膜面被部分污堵后，尚未被堵的有效通水面积占 总有效面积的比例。 • 如：对自来水来讲，选用超低压膜时，其三年后的 污堵因子的推荐值为0.85，即：膜面被堵面积占15 ％，未堵面积占85％。平均每年的污堵面积约为5 ％，也就是产水量每年下降5％。 • 实际的应用过程中污堵系数不是一个固定的值，对 于某种具体水质而言，实际的污堵系数可能大于也 可能小于推荐值，因此污堵系数的推荐值只是一个 经验值。预处理越完善，给水SDI值越小，则污堵 面积越小，即实际的污堵因子的值越大。
Mpa 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PSI 199.12 213.35 227.57 241.79 256.01 270.24 284.46 298.7 312.9 327.1 341.4 355.6
kg/cm2 28 30 40 50 52 54 55 56 57 58 59 60
0.7
0.7 0.8 0.7 0.6 0.7 0.55
级与段的概念
•级：指原水的渗透次数，即产水透过反渗透膜元件 的次数。多级系统可以提高产水水质。 •段：指原水流经压力容器的次数，即浓缩水流经不 同压力容器的次数。多段系统可以提高系统的回收 率。 •怎样设置RO系统的级和段? 1.根据进水电导和需要达到的产水电导设置RO系统 的级数 2.然后用户输入每一级的纯水流量或进水流量及回 收率 3.根据回收率及膜元件数设置系统的段数.
反渗透膜应用 基 础
内 容
• • • • 常用单位换算 工业反渗透系统设计 卫生评价与RO膜技术参数 去除率（结合实际情况）
压力单位换算
•PSI压力单位。磅/平方英寸 Pounds per square inch P：磅pound，S：平方square，I：英寸inch。 •1公斤力/平方厘米=14.223磅/平方英寸=0.1MPa
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
美制加仑与升换算表
• 1美制加仑(us gal)=3.7854118升(l) • 1英制加仑(uk gal)=4.5460919升(l)
加仑（G） 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 24 升（L） 加仑（G） 28 7.570 30 11.355 32 15.140 35 18.925 40 22.710 42 26.495 45 30.28 48 37.85 50 45.42 60 52.99 65 60.56 70 68.13 80 75.70 90 90.84 升（L） 加仑（G） 升（L） 加仑（G） 升（L） 106.0 100 378.5 250 946 113.6 115 435.3 270 1022 121.1 120 454.2 300 1136 132.5 125 473.1 325 1230 151.4 130 492.1 400 1514 159.0 140 529.9 500 1893 170.3 150 567.8 600 2271 181.7 160 605.6 800 3028 189.3 170 643.5 1000 3785 227.1 175 662.4 1340 5072 246.0 180 681.3 2000 7570 265.0 200 757.0 5000 18925 302.8 230 870.6 8000 30280 340.7 240 908.4 10000 37850
kg/cm2
Mpa 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
PSI 14.223 28.446 42.669 56.892 71.115 85.338 99.561 113.78 128.00 142.23 156.45 170.68
kg/cm
2
水质数据注意的几点
1.水质全分析数据与粗略水质计算的差别
只输入TDS值，没有结垢计算 2.选择水源类型 不同的水源类型对应不同的报警值 3.TDS与电导的换算：温度，pH范围
4.硬度（Ca、Mg），碱度（HCO3）
结垢倾向计算
计算结果
结垢
• 在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到给水中可能 存在的悬浮物或难溶盐的污染 • 这些污染中最常见的是碳酸钙沉淀、硫酸钙沉淀、金属 (铁、锰、铜、镍、铝等)氧化物沉淀、硅沉积物、无机或 有机沉积混合物、NOM天然有机物质、合成有机物、微生 物 (藻类、霉菌、真菌)等污染。 • 污染性质和污染速度取决于各种因素，如给水水质和系统 回收率。通常污染是渐进发展的，如不尽早控制，污染将 会在相对较短的时间内损坏膜元件。 • 当膜元件确证已被污染，或是在长期停机之前，或是作为 定期日常维护，对膜元件进行清洗
英寸与厘米换算
• 1英寸(in)=2.54厘米(cm)
英寸in 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 厘米cm 5.08 7.62 10.16 12.70 15.24 17.78 20.32 22.86 25.40 27.94 30.48 33.02 35.56 38.10 英寸in 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 厘米cm 40.64 43.18 45.72 48.26 50.80 53.34 55.88 58.42 60.96 63.50 66.04 68.58 71.12 73.66 英寸in 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 100 厘米cm 76.2 88.90 101.6 114.3 127.0 139.7 152.4 165.1 177.8 190.5 203.2 215.9 228.6 254.0
英尺与平方米换算
一平方英尺=0.0929平方米
平方英尺 1 50 100 150 平方米 0.0929 4.645 9.3 13.9
200
250 300
18.6
23.2 27.9
350
400 450 500
32.5
37.2 41.8 46.5
工业反渗透纯水机
废水比例器
• 作用就是控制流量、保证恒 定的系统压力 • 使浓缩水排走，经小孔限流 憋压，保证RO膜的工作压力。 浓缩水与纯水比例1:3—1:5
污堵系数推荐值
运行年数（年）
RO产水SDI<1
1年
0.95
3年
0.9
5年
0.9
自来水SDI<3
地表水（传统过滤） 地表水（微滤或超滤） 海水(深井取水/微滤) 海水（常规处理） 废水（微滤或超滤） 废水（常规处理）
0.9
0.85 0.9 0.85 0.75 0.8 0.75
0.85
0.8 0.85 0.8 0.7 0.75 0.65
16 15 0.08
海水SDI ＜3
12 10 0.066
废水SDI ＜3
12 10 0.066
最大 产水 量 m3/h
4040膜元件
8040膜元件 （365ft2） 8040膜元件 （400ft2）
0.38
1.73 1.90
0.32
1.44 1.58
0.25
1.14 1.26
0.23
1.04 1.14