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反滲透設(shè)備的綜合評價指標(biāo)及故障分析,下面將詳細(xì)介紹反滲透設(shè)備信息:
一、評價指標(biāo)
一般說來,反滲透膜應(yīng)具備以下性能:
①單位面積上透水量大,脫鹽率高;
②機械強度好,多孔支撐層的壓實作用小;
③化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕;
④結(jié)構(gòu)均勻,使用壽命長,性能衰降慢;
⑤制膜容易,價格便宜,原料充足。
因此對反滲透膜的評價指標(biāo)可以從以下幾個方面分析:
1、脫鹽率和透鹽率
脫鹽率――通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。
透鹽率――進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比。
脫鹽率=(1-產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×100%
透鹽率=100%-脫鹽率
膜元件的脫鹽率在其制造成形時就已確定,脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度,脫鹽層越致密脫鹽率越高,同時產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫除率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定,對高價離子及復(fù)雜單價離子的脫除率可以超過99%,對單價離子如:鈉離子、鉀離子、氯離子的脫除率稍低,但也超過了98%;對分子量大于100的有機物脫除率也可達(dá)到98%,但對分子量小于100的有機物脫除率較低。
2、產(chǎn)水量(水通量)
產(chǎn)水量(水通量)――指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能,即單位時間內(nèi)透過膜水量,通常用噸/小時或加侖/天來表示。
滲透流率――滲透流率也是表示反滲透膜元件產(chǎn)水量的重要指標(biāo)。指單位膜面積上透過液的流率,通常用加侖每平方英尺每天(GFD)表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快,加劇膜污染。
3、回收率
回收率——指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分比。膜系統(tǒng)的回收率在設(shè)計時就已經(jīng)確定,是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的。回收率通常希望較大化以便提高經(jīng)濟效益,但是應(yīng)該以膜系統(tǒng)內(nèi)不會因鹽類等雜質(zhì)的過飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。
回收率=(產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×100%
二、反滲透的影響因素
膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關(guān)鍵的運行參數(shù),這兩個參數(shù)將受到壓力、溫度、回收率、給水含鹽量、給水PH值因素的影響。
1、進(jìn)水壓力
進(jìn)水壓力本身并不會影響鹽透過量,但是進(jìn)水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高,使得產(chǎn)水量加大,同時鹽透過量幾乎不變,增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分,降低了透鹽率,提高脫鹽率。當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時,由于過高的回收率,加大了濃差極化,又會導(dǎo)致鹽透過量增加,抵消了增加的產(chǎn)水量,使得脫鹽率不再增加。
2.、進(jìn)水溫度
溫度對反滲透的運行壓力、脫鹽率、壓降影響較為明顯。溫度上升,滲透性能增加,在一定水通量下要求的凈推動力減少,因此實際運行壓力降低。同時溶質(zhì)透過速率也隨溫度的升高而增加,鹽透過量增加,直接表現(xiàn)為產(chǎn)品水電導(dǎo)率升高。
溫度對反滲透各段的壓降也有一定的影響,溫度升高,水的粘度降低,壓降減少,對于膜的通道由于污堵而使湍流程度增強的裝置,粘度對壓降的影響更為明顯。
反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感,隨著水溫的增加,水通量也線性的增加,進(jìn)水水溫每升高1℃,產(chǎn)水通量就增加2.5%~3.0%;其原因在于透過膜的水分子粘度下降、擴散性能增強。進(jìn)水水溫的升高同樣會導(dǎo)致透鹽率的增加和脫鹽率的下降,這主要是因為鹽分透過膜的擴散速度會因溫度的提高而加快。
3、進(jìn)水pH值
各種膜組件都有一個允許的pH值范圍,進(jìn)水pH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響;但是即使在允許范圍內(nèi),對脫鹽率有較大影響,一方面pH值對產(chǎn)品水的電導(dǎo)率也有一定的影響,這是因為反滲透膜本身大都帶有一些活性基團(tuán),pH值可以影響膜表面的電場進(jìn)而影響到離子的遷移,pH值對進(jìn)水中雜質(zhì)的形態(tài)有直接影響,如對可離解的有機物,其截留率隨pH值的降低而下降;另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影響較大,pH值低時以氣態(tài)CO2形式存在,容易透過反滲透膜,所以pH低時脫鹽率也較低,隨pH升高,氣態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為HCO-3和CO2-3離子,脫鹽率也逐漸上升,在pH7.5~8.5間,脫鹽率達(dá)到較高。
4、進(jìn)水鹽濃度
滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù),含鹽量越高滲透壓也增加,進(jìn)水壓力不變的情況下,凈壓力將減小,產(chǎn)水量降低。透鹽率正比于膜正反兩側(cè)鹽濃度差,進(jìn)水含鹽量越高,濃度差也越大,透鹽率上升,從而導(dǎo)致脫鹽率下降。對同一系統(tǒng)來說,給水含鹽量不同,其運行壓力和產(chǎn)品水電導(dǎo)率也有差別,給水含鹽量每增加l00ppm,進(jìn)水壓力需增加約0.007MPa,同時由于濃度的增加,產(chǎn)品水電導(dǎo)率也相應(yīng)的增加。
5、懸浮物
水中的懸浮物就是指在水濾過的同時,在過濾材料表面殘留下的物質(zhì),以粒子成分為主體。懸浮物含量高會導(dǎo)致反滲透和納濾系統(tǒng)很快阿發(fā)生嚴(yán)重堵塞,影響系統(tǒng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)。
6、回收率
回收率對各段壓降有很大的影響,在進(jìn)水總流量保持一定的條件下,回收率增加,由于流經(jīng)反滲透高壓側(cè)的濃水流量減少,總壓降降低,回收率減少,總壓降增大,實際運行表明,回收率即使變化很小,如1%,也會使總壓差產(chǎn)生0.02MPa左右的變化。回收率對產(chǎn)品水電導(dǎo)率的影響取決于鹽透過量和產(chǎn)品水量,一般說來,系統(tǒng)回收率增大,會增加濃水中的含鹽量,并相應(yīng)增加產(chǎn)品水的電導(dǎo)率。
【反滲透系統(tǒng)故障分析與清洗】
首先,應(yīng)確認(rèn)RO系統(tǒng)的確出現(xiàn)了問題。當(dāng)給水TDS(總?cè)芙夤绦挝铮┐罅吭黾訒r,由于滲透壓的增大,會使系統(tǒng)對進(jìn)水壓力的要求隨之增加——TDS每增加100ppm,進(jìn)水壓力需增大1psig(磅/平方英寸):同時,由于反滲透對鹽份按比例脫除。因而產(chǎn)水電導(dǎo)率也會相應(yīng)增加。另外,進(jìn)水溫度每降低10華氏度,給水泵壓力需增大15%。系統(tǒng)回收率增大,會增加濃水中的含鹽量,并相應(yīng)增加產(chǎn)品水的導(dǎo)電度?;厥章蕿?0%時,進(jìn)水中TDS的濃度是平時的兩倍;回收率為75%時,TDS濃度是平時的四倍;回收率為90%時,TDS濃度達(dá)到平時的十倍。若回收率不變,降低產(chǎn)品水流量時,會導(dǎo)致產(chǎn)水電導(dǎo)率增加,因為鹽的透過量與水的透過量無關(guān),產(chǎn)水量減少時也就意味著用以稀釋鹽份的水量減少。
我們建議您對所記錄的運行數(shù)據(jù)運行“標(biāo)準(zhǔn)化”,以確定系統(tǒng)污堵的規(guī)律,使你能夠訂出洗滌的時間表,并確認(rèn)系統(tǒng)有無故障。膜元件供應(yīng)商開發(fā)出一種“標(biāo)準(zhǔn)化”電腦軟件,能夠計算出標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水量、鹽透過量及給水-濃水壓降。這些標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)是通過將每日的主要運行數(shù)據(jù),如溫度,進(jìn)水TDS、回收率和壓力等與首天的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。并根據(jù)變化作相應(yīng)調(diào)整而得到的。舉一個例子,如果第100天的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量是80gpm(加侖/分鐘),而首天的產(chǎn)水量是100gpm(加侖/分鐘),說明膜元件受到了污堵并損失了20%的產(chǎn)水量,因而建議進(jìn)行清洗。如果RO系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)發(fā)生波動,那么較明智和合理的做法是判斷反滲透系統(tǒng)的真實狀態(tài)。
1.RO系統(tǒng)停運是否正確?系統(tǒng)運行時,應(yīng)將系統(tǒng)中的濃水沖洗出來,否則污染物會沉積在反滲透膜表面。沖洗時建議采用RO產(chǎn)品水作為沖洗水源。
2.RO系統(tǒng)停運時間是否太長?如果水長時間不流動(特別是在溫暖的氣候條件下),會造成嚴(yán)重的微生物污染問題。
3.如果為了控制碳酸鈣(石灰)結(jié)垢而加酸以調(diào)低pH值,你是否調(diào)到了所要求的pH值?
確認(rèn)給水與濃水間的壓降增加值不超過15%。反之,也就意味著給水通道受到污染,膜表面水流量受到限制,系統(tǒng)需要清洗了。監(jiān)測段間壓降會有助于判斷哪段發(fā)生污堵,從而可判斷出可能的污染物。
確認(rèn)給水和產(chǎn)水間的壓降不超過15%,反之則表明反滲透膜表面已受到污染需及時進(jìn)行清洗。
確認(rèn)產(chǎn)水導(dǎo)電度增加值不超過15%,反之則表明反滲透膜表面已受到污染需及時進(jìn)行清洗。確認(rèn)各儀表已經(jīng)過校準(zhǔn)。
有可能的話,測量每段產(chǎn)水水質(zhì)及每支壓力容器產(chǎn)水水質(zhì)。有些污染物會污染系統(tǒng)前半部分;另一些污染物會污染系統(tǒng)后半部分。使用RO系統(tǒng)故障分析表(附后)可以幫助確認(rèn)污染物的種類。
從產(chǎn)品水管取樣并測定產(chǎn)水導(dǎo)電度以檢查O型圈有無損壞,取樣時采用向取樣管插入1/4英寸塑料管的方法并測量插入深度。檢查RO前保安過濾器中有無污染物,因為相對來說為比較容易做到。在RO膜元件中有無污染物或是否受到損傷。取樣并分析RO給水、濃水和產(chǎn)品水水質(zhì),并將分析結(jié)果與膜元件制造廠家提供的設(shè)計值比較。
在RO出現(xiàn)故障時,如能排除因外部損傷而引起的原因,那么,就需要推測污染物的類型,并據(jù)此進(jìn)行一次或一系列的清洗工作。采集清洗液并對所去除的污染物、顔色變化或pH值變化情況進(jìn)行分析,清洗效果可在RO系統(tǒng)重新投運時得到證實;如果你并不知道污染物是什么,并且不想親自在現(xiàn)場做實驗以選擇合造的清洗液及清洗方法,那么,會有供應(yīng)專用清洗劑和提供RO膜元件非現(xiàn)場評估服務(wù)公司可以為您進(jìn)行服務(wù),尤其是在初次清理RO時,這樣的服務(wù)將十分有價值;如果以上所有檢查RO膜元件中污染物的方法均未奏效,那么只能進(jìn)行膜元件解剖分析,此時拆開膜元件并對膜表面和污染物進(jìn)行分析測試以確定問題所在。
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