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反渗透膜应用中的常见问题

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1. RO膜适用范围?

RO主要用于去除离子等溶解性固体,去除率大致在96%~99%甚至更高,去除率大小主要取决于原水水质和选择的膜型号。

尽管RO对悬浮物去除很有效,但不推荐应用,因为会导致很高的操作压力、增加清洗频率以至于缩短RO膜的使用寿命。因此原水进入RO前务必进行去除悬浮物的预处理。

2. NF和RO的区别?

NF和RO所用的膜成分和结构都相同,都能用于去除离子等溶解性固体。NF过滤主要利用的是离子大小和电荷,而RO主要是溶质“扩散迁移(solution-diffusion transport)”,NF的孔径范围为0.001~0.01微米。由于NF和RO的很相似,但去除率不如RO,所以NF又被称为“loose RO”或“leaky RO”。NF主要用于饮用水软化,或作为RO的预处理,去除色度和有机物。

3. 什么是正向渗透(FO)?

FO驱动力为渗透压,RO为水力压。FO中,驱动液从原液(海水)中提取水,使驱动液得以稀释,再经过后续步骤从驱动液中提取水(膜法蒸馏等方法)

4. SDI和浊度有怎样关联?

淤积指数(SDI)与浊度只是弱相关。通常浊度越高,SDI越高,但反过来不一定成立。浊度小于1NTU的水质,SDI也有可能大于5。在以地表水为水源的饮用水中经常出现这种情况。因此,在以市政自来水为水源的RO系统中,通常也会设置多介质过滤器。

5. 原水经过RO处理后,pH值为什么会降低?

原水中含有碳氧化合物,CO2以气体存在不能被RO膜去除,而碳酸盐和重(chong)碳酸盐不能通过RO膜,产水中的CO2需重新建立平衡,生成碳酸盐,pH值下降。

6. 什么时候该清洗RO膜?

需参考标准化的流量和压降数据。与初始标准化数据比较,当标准产水流量下降10%~15%或标准压降增加10%~15%就需要清洗了。清洗不及时会造成膜无法恢复污染,但清洗频率过高会减短RO膜使用寿命。因此清洗频率因依据运行状况,不建议以定期进行清洗。

7. RO膜清洗一般需要多长时间?

典型的2级RO系统清洗一般需要10到12个小时,依据药剂加热时间的不同有增减。如需浸泡,则时间更长,甚至达到24小时。一级和二级系统必须单独清洗,以防止二级RO膜污染。

8. 清洗药剂不加热,延长浸泡时间,能达到和加热一样的清洗效果吗?

不推荐低温清洗。清洗药剂在环境温度下效果会降低,某些成分还可能发生低温沉淀。延长浸泡时间不能达到效果。实际应用中,为保持加热温度,推荐采用长时间低循环流量的清洗方式。

9. 清洗时,是先酸洗还是先碱洗?

强烈建议先碱洗,酸性清洗剂普遍会与膜表面的SiO2,有机物,微生物膜反应,加剧污染。只有当确定污染因素只是CaCO3或金属氧化物,没有生物污染的情况下才可以优先酸洗。

10. 药剂清洗后,RO膜性能无法恢复怎么办?

清洗后性能曲线偏离标准曲线线2~3%是可以接受的,一旦超过务必进行一次额外清洗。当额外清洗也无法恢复时就必须进行离线清洗了。离线清洗失败,那么说明膜已经遭到了不可逆污染了。

11. 在线清洗泵不能提供足够的清洗流量时,是否可以通过增大压力提高清洗效果?

在线清洗泵需提供10~11m3/h,3.5~4.0bar的流量与扬程。增大扬程会导致微粒污染物不可逆地进入膜材料中,因此操作压力不要超过6bar。清洗过程淡水侧无产水为佳。

12. 清洗完成后,为什么产水电导率会突然升高?

一般碱洗后会发生这种情况。主要是高ph值使膜结构变疏松,使透过膜的溶解性固体增多,但这只是暂时的,连续运行几个小时一般都会恢复。相反,酸洗后也会使电导率突然降低。

13. 预处理中为为什么需要加氯然后又在进RO前将它去除?

加氯能降低水中微生物污染风险,因为膜一旦被微生物污染就很难恢复。预处理系统中推荐余氯值为0.5~1.0ppm。另一方面,余氯有较强的氧化性,会氧化RO膜。因此进RO前需将余氯还原,一般采用亚硫酸氢钠。当原水有机负荷高时推荐采用活性炭过滤方式还原。焦亚硫酸氢钠有效浓度为33%,与余氯的反应比为1.8:1。但实际工程中需要乘以1.5的安全系数。

14. 用于RO杀菌消毒的化学药剂有哪些?

DBNPA是一种良好的非氧化型杀菌剂,可以作为清洗剂,以30~50ppm的浓度,每周清洗2~3次,每次30min。如果污染比较严重,推荐以100ppm的浓度,每周清洗2~3次,每次60min。DBNPA也可以选择以2~3ppm的浓度连续投加。需要注意的是,但污染严重到一定程度时,DBNPA清洗就会失效,因为其非氧化特性,并且无法透过RO膜。因此最好作为预防性预处理药剂。

异噻唑酮(isothiazolone)也可作为清洗剂,相对DBNPA,异噻唑酮需要更多的接触反应时间,至少4个小时。以连续投加法抑菌,异噻唑酮以下两种方式:

1.直接法

步骤一:以100ppm的浓度连续投加一星期

步骤二:降低浓度至10ppm连续投加一星期

步骤三:继续降低投加浓度至3~5ppm。此时应对微生物群落数进行监测以确保投加剂量足够。

2.后处理法

步骤一:采用标准清洗方式,用DBNPA对RO膜进行全面清洗

步骤二:以5ppm的浓度连续投加异噻唑酮一星期

步骤三:降低投加浓度至1~3ppm。此时应对微生物群落数进行监测以确保投加剂量足够。

15. RO原水必须加热吗?

原水加热尤其是在冬季地表水水温低的时候,能够大大降低进水压力从而降低能耗。但另一方面,加热会造成微生物大量繁殖造成膜污堵。因此设计时需综合考虑这两方面的因素。对于水温变化问题,推荐采用驱动力可调的增压设备。

16. RO回收率的限制因素有那些?

Ø 原水首要离子的浓度,确保在末端RO膜段不会发生饱和析出,因此设计时需验证饱和指数LSI小于要求值。可在原水中加入阻垢剂提高回收率。

Ø RO膜的排列方式。排列方式不同,进水流量及浓差极化值不同(BETA)。设计时需注意在设计参考值范围内,若不是需重新调整排列方式。

17. 如何启动RO系统?

动RO系统时特别是新系统,需特别注意。防止因误操作引起“水锤”对RO膜造成损伤。启动时应确保RO浓水和产水阀打开,然后缓慢升压至回收率为设定值。高压泵启动时需缓慢升压,升压速度不要超过0.7bar/s。如采用变频控制高压泵,因提前设定好加频速度。如果采用离心泵控制,浓水阀启动前需全开,启动后缓慢调节至设定值。

另外,安装膜原件时需以正确方式安装端盖垫圈(shimmed/thrust ring)。防止RO膜元件在系统启动和停止时在膜壳内移位造成损伤。

18. 使用过的RO膜如何保存

首先因用产水或低浓度的原水清洗膜元件,置换出残留在元件内的浓水。

Ø 短期停机(不超过48小时),每隔24小时冲洗一次即可。在室温高的情况下,需提高冲洗频率。

Ø 短期保存(不超过2星期),冲洗后需排除膜管里的空气,大流量冲洗并在系统最高点排气。当膜管被充满时,关闭所有阀门。每隔5~7天重复以上步骤

Ø 长期保存。首先应进行一次化学清洗。向膜管里加入1~1.5%浓度的亚硫酸钠至充满膜管。关闭所有阀门。

膜管内的保护液pH值需要每周检查一次,如果低于3需更换保护液。水温低于27℃时,每月更换一次保护液。气温高时需2周更换一次。理想状况下,保护业能保持6个月左右。

应注意保持RO膜处于湿润状态。保存温度控制在5℃~45℃。建议低温保存,能防止微生物污染。

19. RO系统中不同型号的膜元件可以混用吗?

可以,但不推荐。在低压系统中单支膜管中最后几只膜元件进水流量急剧降低,进水压力逐渐接近渗透压力。大型市政水处理一般会用到7支膜元件以上的膜管,对RO产水TDS要求并不高。因此经常将膜管最后两支膜替换为低压膜元件。通过损失一部分除盐率,使系统更加均衡稳定。延缓污堵。

20. 折叠、绕线、熔喷滤芯应用上有什么区别?

3种都能应用在RO预处理中。折叠滤芯主要应用于超纯水系统,如医药和微电子行业。绕线滤芯在高压力降时也不容易在滤芯表面形成污堵,但通量较低,一般10寸滤芯通量为0.45~0.68m3/h,而折叠和熔喷为1.36m3/h。熔喷滤芯由于外疏内密的结构,能更好地截留更多颗粒。

21. 安装垫圈和止推环的作用是什么?

垫圈和止推环的作用是防止RO系统启动和停止过程中,膜元件在膜管中移动造成损伤。止推环安装在膜管出水末端。垫圈安装在RO进水端,弥补膜壳厂家在制造过程中产生的误差。

22. RO清洗泵一般如何选型?

一段RO中每支8英寸膜元件需要清洗流量为12.3~13.6m3/h,清洗压力不超过0.34~0.41MPa。


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