反渗透系统预处理和设计综述

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反渗透系统预处理和设计综述

8 \' I) w' S3 V1 ? 1．预处理系统运行时可能遇到的污染物分类说明 * N8 b( @) V. n9 S% q 悬浮固体 , F, v5 Z& [/ n1 ]" i! c 我们说过，原水中的有机物的成份最为复杂，其对反渗透膜元件的污染及影响情况也非常难以预料。但是，该项指标是设计反渗透系统时需要认真考虑防护的主要污染物。有机污染物的来源一般分成两种：一类是由于动植物的腐烂物形成的天然腐殖有机物；另一类是工业废弃物污染所形成的有机物。有机物污染反渗透膜时，往往是有机物被较为牢固的吸附在膜表面上，清洗时较为困难。一般说来，有机物对膜系统的污染后果最难预测：水中的有一些有机物对反渗透膜几乎没有任何破坏作用；但却有个别的微量有机物一旦被吸附在膜面后不仅能污染反渗透膜，甚至还能引起膜的降解和退化。所以我们必须对原水中存在的有机物予以高度重视。所以从原则讲上，在我们设计一个反渗透系统时，当原水TOC含量达到3mg/l，就必须在系统内考虑相应的去除措施。一般说来，在处理地表水和废水的反渗透预处理系统中，应尽量在絮凝、澄清和氧化等预处理工艺过程中，将大部分有机污染物去除或分解转化。假如经过以上处理后仍无法满足进水要求，则可以考虑通过活性炭吸附过滤器、有机物清扫器或超滤设备的设置将其进一步去除，以最终满足反渗透系统的进水要求。 1-2．反渗透预处理系统的设计原则及综述 1)水中存在的难溶无机盐类成份的反渗透预处理系统设计 离子交换软化：此工艺在系统未选择投加有机阻垢剂时且原水硬度含量较低及有一定的钡、锶离子含量水源时，被经常采用。一般说来，目前此工艺在小型反渗透装置的预处理系统和用于饮用水净化的反渗透纯净水制备系统应用最多。 石灰软化辅助投加镁剂：此工艺在原水碳酸盐硬度和溶解二氧化硅含量较高的大型反渗透系统中往往被采用。一般说来，该方法可将原水碳酸盐硬度降低到100mg/l左右，与此同时原水中溶解的二氧化硅含量也可以去除50～60%左右。此工艺在处理水质较差的地表水和工业循环水时应用居多。 给水中计量投加阻垢剂：由于该工艺对原水和现场条件的适用性强，实现自动控制容易，装置运行可靠，故此在大型反渗透系统和原水难溶无机物含量较高的系统中被广泛采用。 2)针对原水溶解硅含量较高的反渗透预处理系统设计 对此种水源条件下运行的反渗透预处理系统设计一般有如下几种方法： * y! c7 r( |& T2 @+ |9 E2 m5 V5 V 在现场条件允许的情况下，通过系统内设置的换热器将给水温度调整至28～35℃左右，进而提高水中硅酸化合物的溶解度，并与控制系统水回收率的工艺设计相结合，来确保反渗透系统在运行过程中无硅胶垢形成.这是在工程中经常采用的方法。在此种条件下，一般应注意将反渗透浓水系统的二氧化硅的含量控制在150mg/l以下。 采用石灰预软化和投加镁剂(菱苦土)相结合的方法除硅。该方法可以将溶解在原水中的二氧化硅去除60%以上，另外,本工艺在用户实际操作时比较麻烦,故此本工艺在小型水处理系统中应用很少，而在大型反渗透系统中被广泛采用。 投加硅分散剂。目前,由于进口硅分散剂的优越性能而导致该方法在国内最近开工的大型反渗透工程中已被广泛采用。在此类系统中，常见的是投加美国ARGO公司提供的MSI-300和美国KING LEE公司提供的PTP-0100型号的药剂。从药剂供应商提交的技术文件和相关信息来看，在应用时，有的甚至允许反渗透浓水系统二氧化硅的含量达到240~290PPM左右。但对一个反渗透系统设计者来说，具体工程中反渗透浓水系统二氧化硅的所允许的最高含量，应根据具体投加药剂所允许的技术指标和符合现场条件的药剂投加计算软件的模拟结果而最终确定。 : ?: y" P6 S% ?! b; Q 3)针对原水含有金属氧化物的反渗透预处理系统设计 在预处理系统中设置对原水的预氧化工艺，然后通过混凝、沉降和砂滤或锰砂过滤等工艺，将原水中的铁、锰离子及其化合物去除。 % L4 m5 }) w& X6 ]- i! t 在预处理系统中，增设石灰预软化和混凝、澄清、沉降的组合处理工艺一般均可以将原水中的大部分金属氧化物去除。 采用电化学凝聚、沉降和多介质过滤的预处理组合工艺，也可将水中的绝大部分铁金属氧化物去除。 ( X5 [. B; R% S* z 投加化学分散剂。在可以有效地防止无机盐结垢的同时，还可以防止一定量的金属氧化物在反渗透膜系统中的沉积。如在系统中投加美国ARGO公司的MDC-200化学分散剂。 4)针对原水含有天然有机物的反渗透预处理系统设计 在预处理系统中，设置石灰预软化、混凝、澄清组合处理工艺， 1 ~& O4 p  U5 G2 u0 I8 K然后再通过多介质过滤和细砂过滤的工艺处理，以去除原水中的被吸附的天然腐殖质有机物。该工艺在地表水和循环水脱盐净化处理的大型反渗透预处理系统中被广泛采用。 . |$ U% |! i3 R- z$ [7 ^9 g 在预处理系统中设置活性炭吸附过滤工艺，去除原水中尚存的有机物。该工艺在中小型反渗透预处理被经常采用，尤其在纯净水生产和生活饮用水净化系统中应用最多。 3 p/ N# e$ e7 p 在预处理系统中增设有机物清扫器工艺，以便较为彻底地去除原水中的有机物。该工艺在电子行业的超纯水系统和原水为江、河、湖水，水中有机物含量相对较多或成分也较为复杂的反渗透预处理系统中多被采用。 将微滤器（0.2μm）和超滤器（截留分子量在6000～20000）作为清除有机物的预处理设备使用，该工艺在小型反渗透系统中被经常使用。 在预处理系统中以纳滤膜分离设备作为反渗透系统的预处理设备，可以将分子量在200以上的有机物和微生物、病毒、热源去除。在二级海水淡化系统中和以地表水为水源的超纯水制备系统及生活饮用水净化系统中应用较多。 : A* J/ w  S% u5 l& A' P7 Y) \ 5)针对原水是含有微粒和胶体的地表水的反渗透预处理设计 6 c4 W* C: N! h3 X. U2 O 在预处理系统中设置石灰预软化工艺，并在澄清器中辅助投少量的铝酸钠，以增加澄清效果。 7 e4 j' t' q1 `! |9 l$ _; Y 在多介质过滤或细砂过滤等预处理工艺环节之前，增设投加混凝剂/助凝剂、沉降、澄清等预处理组合工艺。 在反渗透膜分离系统之前，设置微滤或超滤预处理设备，以去除原水中该类污染物。 0 m! a3 Y* k! l/ |4 @ 反渗透膜系统不允许有大于5微米的颗粒物质进入，因为反渗透给水中的颗粒物质在系统运行过程中会把反渗透膜的超薄屏障层滑伤，进而导致膜系统盐透过率增加和系统脱盐率下降。 8 f. x' L4 j, I; ?8 S# c  l $ V" p% b2 `+ ~# X+ R

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