除盐水工艺中节能型反渗透技术的应用

Posted 2023-01-12 反渗透

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反渗透技术，是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。反渗透技术在除盐水工艺中有着广泛的应用。反渗透除盐工艺参数包括进出水水质、回收率与脱盐率等。在具体应用中，需要加强预处理系统、膜的类型等控制。
反渗透除盐是一种相对成熟的水处理工艺，在工业废水处理、锅炉补给水、海水淡化以及饮用水处理等方法发挥着重要的作用。反渗透除盐技术具有不需要再生、排废少、操作简单等优点，应用较为广泛。另一方面，反渗透技术对预处理配套设施和运行条件等的要求较高，以确保反渗透装置进水的水质能够达到工艺指标要求。
1.反渗透除盐工艺原理
渗透和反渗透原理是反渗透除盐装置工作的主要原理。通过渗透和反渗透分离水和有机物、溶解性盐等杂质。水的流动升高了盐水液面，产生一定的压力，如果压力升高到能够阻止水向盐水继续流入时，就实现了平衡的渗透状态。这时在盐水一侧加压，使盐水一侧的压力大于渗透压，就会使得盐水中的水分透过半透膜从盐水一侧反向渗透到淡水一侧，此过程即为反渗透，淡水一侧相对于盐水一侧可称为除盐水。简而言之，反渗透原理就是在外力的作用下使渗透反向进行，从而达到分离或浓缩的目的。通过反渗透技术除盐水，能够有效地除去水中大量的溶解性物质、有机物、微粒、微生物以及胶体等。
2.反渗透除盐工艺参数控制
2.1进出水水质
反渗透技术装置对进出水的水质有一定的要求。不同的膜有不同的要求，一般对进水水质的要求方面为，SDI的标准值小于4，最大值为5；游离氯的标准值为0mg/l，最大值为0.1mg/l；含铁量的标准值小于0.1mg/l，最大值为0.1mg/l；浊度的标准值小于0.2NTU，最大值为1NTU；水压的标准值在1.2-1.6Mpa之间，最大值为4.1；水温的标准值为20℃，最大值为45℃；PH值的标准值为2-11，最大值为11。反渗透除盐装置对各阶段的指标也有着较为明确的规定。工艺不同指标也有所差异，一般常用到的工艺对各阶段的指标控制为：滤池出水的浊度应当小于等于3NTU，污染指数SDI应当小于等于5。膜进水的游离氯应当小于等于0.1mg/l，操作压力应当小于等于1.6Mpa；膜出水的电导率应当小于等于20us/cm。多介质过滤器的进出水压差应当小于等于0.1Mpa。活性炭过滤器的进出水压差应当小于等于0.1Mpa。
2.2回收率与脱盐率
除盐水工艺中的反渗透技术产出淡水的过程，实际上就是反渗透装置对系统的给水浓缩过程。回收率和浓缩倍数之间具有一定的函数关系，具体而言浓缩倍数≈1/(1-回收率)。如，反渗透系统收率为0.5时，给水被浓缩的倍数就是2。高倍浓缩可以析出浓水中的难溶盐，系统的最高收率决定于给水中的难溶盐含量。将阻垢剂加入给水中，能够有效的缓解浓水结垢趋势，提高反渗透系统收率水平。此外，浓差极化度也影响着系统收率。在反渗透技术中，脱盐率=[(给水含盐量-产品水含盐量)/给水含盐量]×100%；回收率=(产品水流量/给水流量)×100%。
提高回收率能够降低浓水排放量，从而达到节约用水的目的。一般情况下，回收率由以下两个因素共同决定。一是，进水难溶盐的浓度。在反渗透过程中，进水不断被浓缩。如果回收率是50%，那么进水被浓缩的倍数为2。进水溶液中的硫酸钡、硫酸钙、碳酸钙等难溶性盐，将会沉积在膜表面。难溶盐的最大浓度对反渗透技术的回收率产生着决定性影响。二是，膜元件的最低浓水流速。控制膜元件的最低浓水流速，能够避免浓差极化，能够获得较为理想的膜元件性能。
2.3反渗透除盐工艺流程
现在比较流行的除盐工艺是超滤+反渗透+混床工艺。根据水质情况，本研究采用反渗透+二级混床工艺。此种反渗透除盐工艺能够提高除盐水水质，降低离子交换树脂的再生费用，具体流程见图1。

3.反渗透除盐水系统运行注意事项
预处理系统除盐水工艺中的反渗透技术应用的首要环节。为了确保反渗透系统具有理想的产水率与水通量，就应当合理配置预处理系统。本研究的采用成熟的多介质过滤器进行预处理，过滤器按照标准配级。为了加强反洗效果，将多介质过滤器底部改成拱形支撑板结构，对多介质过滤器进行衬胶，过滤器出口管线材质为UPVC。在预处理系统中，增设一套速凝加药和杀菌加药系统。从而使反渗透进水达到反渗透进水的各项指标。
在反渗透技术中，合理选用膜的类型是提高除盐水工艺水平的关键。通常，可以根据实际情况灵活选用芳香族聚酰胺系列或醋酸纤维系列的膜元件。芳香族聚酰胺系列膜元件表面相对粗糙，带有负电，带电有机物会吸附在膜表面，但是其耐久性较强，使用寿命长；而醋酸纤维系列膜元件表面光滑，没有电荷，微生物在其表面不易粘滞，带有电荷的有机物不易沉积。因此，对于废水或难处理的地表水，一般倾向于选用醋酸纤维系列膜元件。而对于生物活性较低、已近去除了有机污染物的地表水，可以选用芳香族聚酰胺系列膜元件。
4.结语
综上所诉，反渗透技术除盐效果好、自动化程度高，能够有效去除有机物、溶解性物质等，取得较佳效果。在实际应用中，需要做好制水比耗、膜的清洗频次等方面的控制工作，确保反渗透系统能够满足除盐水工艺生产的正常需要。