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淺析反滲透技術在水處理中的應用
發布時間:2014-11-20 11:16:27 新聞來源: 瀏覽次數:0
 傳統的離子交換設備雖然在一定程度上促進了水處理應用的發展,然而其設備操作過程繁瑣、維護的工作量較大,需要耗費大量的人力和物力,不利于節省資源與成本。而反滲透技術具有除鹽率高、自動化程度先進、廢液排放少、成本低、原水適應性強等優點,且能克服離子交換設備中的諸多局限,所以在水處理中越來越被廣泛應用。加強有關反滲透技術水處理中的應用,對于拓展反滲透技術的應用范圍及應用質量具有重要的理論和現實意義。

  一、反滲透技術概述

 ?。ㄒ唬┓礉B透原理

  將相同體積的鹽水等濃溶液與淡水等稀溶液分別放在同一容器的兩側,并用半透膜在中間進行阻隔,通常情況下稀溶液的溶劑會通過半透膜滲入到濃溶液中,濃溶液的液面會高于稀溶液液面,以此形成一個壓力差,進而達到一種平衡狀態,此種壓力差也就是滲透壓的大小由溶液的種類、溫度、濃度有關,與半透膜的性質沒有關系。如果在濃溶液端施加一個大于滲透壓的壓力,則濃溶液的溶劑會逐漸向稀溶液方向流動,此時溶劑的流動方向與之前的滲透方向正好相反,這一過程就稱為反滲透。滲透與反滲透的原理圖如圖1所示:

 ?。ǘ┓礉B透裝置構造

  反滲透裝置主要由自動控制系統、承壓容器、清洗系統、保安過濾器、儀表測試系統高壓泵、加藥系統、反滲透膜等組成,其中反滲透膜是關鍵部件。其具有無需加熱、無相變、適應性強、設備操作簡單方便、無污染、能耗小等優點。[1]

  二、反滲透技術在水處理中的應用

 ?。ㄒ唬┓礉B透系統在化工運行管理中的運行控制

1.壓差

  反滲透系統的壓差監控應根據恒定流量進行控制,在化學清洗完成后,其一段壓差應當返回到0.15MPa左右,在正常運行的過程中,一段壓差的值應當確保在0.01MPa以下,若提高到0.01MPa以上,應當及時檢查問題原因,并開展短時化學清洗以確保壓差恢復到正常值;保安過濾器的壓差應當控制在0.1MPa的范圍以內,一般情況下其壓差的增加會非常不明顯,而顯示壓差增長過快時通常就需要對保安過濾器的濾芯進行更換;隔網壓差通常保持在0.03MPa,若壓差出現異常上升則表明隔網出現堵塞,此時應當將隔網拆洗進行清理和檢查,并對堵塞物進行分析;

2.余氯量

  通常余氯量的水平會隨著有機物組分、進水的COD值和水溫等的變化而發生較大改變,要確保反滲透系統的入口處的余氯量在0.05mg/L以下,以保證滲入通過反滲透膜的水不含其它氯化性物質,當其值高于正常值時要在控制還原劑質量和濃度的基礎上增加還原劑的投入量。

3.PH

  當在保安過濾器入口處進行PH值檢測是,應當確保其在8.08.4的范圍以內,若PH值過低,可能造成微生物污染,因此應當重點觀察一段壓差的變化和保安過濾器的壓差,若PH值過高時,則應當注意二段壓差的具體變化,如果同時發現鋁鐵含量增加,則可能是組后繼降低了鋁鐵的分散程度,其可能造成一段的交替污染,因此應當加強對PH值的控制。

4.二段壓差

  通常二段壓差要控制在0.08MPa左右的范圍,二段壓差的突然變化的原因可能有:水溫降低;阻垢劑失效;進水的PH值過高;進水的導電率增加等。當二段結垢后通常采用檸檬酸清洗或HCI的方式清洗。[2]

 ?。ǘ┓礉B透膜表面濃差極化的控制

  在反滲透系統中,給水材料、膜體材料、系統工藝等都會對濃差極化系數造成影響,濃差極化發生時會增加膜兩側的滲透壓,在相同工作壓力條件下會降低系統的純驅動壓力,同時引起水通量的降低。另外,濃差極化還會增加膜兩側的鹽濃度差,從而引起鹽通量的增大。因此,根據濃差極化系數與沖洗恢復時間和系統性能惡化程度間的非線性數據關系,在反滲透系統的運行控制中,應當保證系統末端的濃差極化系數在1.2以下的范圍內,以避免產水量、脫鹽率等性能和膜壽命的下降;當濃差極化系數過低或過高引起性能指標出現不同程度的惡化時,可以利用沖洗過程進行恢復。

 ?。ㄈ┓礉B透膜的回收率控制

  反滲透膜的回收率越高其消耗的水量也就相對較少,但過高的回收率可能會造成以下問題:濃水的滲透壓增加,進而減少元件的產水量;引起微溶鹽出現沉淀;降低產品水脫鹽率。因此通常將苦咸水拖延系統回收率控制在75%左右的程度即可。[3]對于部分小型反滲透裝置其可能需要較高的回收率,以提高水資源的利用率,這時可以采用不同的方法對滲透裝置進行處理,最常用的方法是利用濃水部分循環的方式,即通過反滲透裝置的濃水只排放小部分,剩余部分則通過循環進入水泵入口,這樣可以確保膜元件表面能夠保持適當的橫向流速,且又能增加回收率,但避免通過調整濃水進出口閥門或給水閥門的方式來增加回收率,如此操作會加快膜元件的污染速度,造成不良后果。膜元件的回收率確定時要根據膜元件的串聯長度、循環流量的大小及是否采用濃水循環共同確定,對于大型的飯滲透裝置,其給水流量較長、元件數量眾多,因此回收率一般控制在80%以上。

  結束語:

  反滲透技術對于提高水處理的質量具有重要作用,因此,相關技術人員應當加強對反滲透技術的研究,注重新型膜材料的開發,盡可能將高性能優質的膜材料應用到反滲透技術中,以不斷提高反滲透技術的應用水平。

  參考文獻

[1]許駿,王志,王紀孝,王世昌.反滲透膜技術研究和應用進展[J].化學工業與工程.2010,1314):74-75

[2]余春燕,周華珍.反滲透在水處理技術中的應用[J].能源環境保護. 2010,0610):61-62

[3]王茹.反滲透在水處理中的應用研究[J].內蒙古石油化工. 2011,0535):57-58 

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