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反渗透设计-膜元件选择及导则

发布于:2024-04-22 16:33:22 来自:给排水工程/给排水资料库 [复制转发]
鉴于实际情况的差异,各种水处理工艺对原水水质了解的侧重面不同。目前,RO装置的原水多样化,尤其是中水回用,要求对水质成分以及含量有一个准确全面的了解。


针对RO装置而言,所掌握的水质指标内容应该包括:   污染指数SDI 15 值、pH、NH 4 、水中各种阴、阳离子组合成分H 2 S、SiO 2 、TDS、浊度、色度、细菌(个数/mL)、TOC、COD (BOD)、游离氯(Cl 2 )等。

目前,各生产厂家均有多种不同类型的膜元件,根据进水类型、脱盐率、操作压力、设计能力等要求,从中可以选择合适的膜元件。

以东丽公司膜产品为例:

东丽内接式膜元件(通用)型号:TM (1-1) (2-2) (3-3) —(4-4)。

(1-1)膜元件类型:7:低压RO膜,8:高压RO膜,G:超低压RO膜,H:极超低压RO膜,L:低污染RO膜,N:纳滤膜。

(2-2)膜元件直径:10:4英寸(10.16cm),20:8英寸(20.32cm)。

(3-3)主要功能特征:-:标准型,H:高压型,L:高产水量型,R:高脱盐率型。

(4-4)膜元件有效面积:-370:370 平方英尺,-400:400 平方英尺,-430:430平方英尺。

注:TM系列直径10.16cm (4 英寸)膜元件均为外接式膜元件东丽外接式膜元件型号:SU (5-5) (6-6) (7-7)

(5-5)膜元件类型:6:纳滤膜,7:低压RO膜,8:高压RO膜。

(6-6)膜元件直径:10:4英寸(10.16cm),20:8英寸(20.32em)。

(7-7)主要功能特征:-:标准型,F:高膜面积,L:高产水量型,LF:高膜面积高产水量,R:高脱盐率型,P:低溶出型,FA:高膜面积。


针对选定的膜元件,在RO装置设计时,应严格遵循RO膜的设计导则。表1所列有关参数和运行的数值,是基于膜的性能以及运行经验而确定的,主要包括:进水性质、污染指数SDI 15 值、平均水通量、最高回收率、最大水通量、最高进水量、最低浓水量等。
表1 膜设计导则


RO设计主要关注的是,   进水水质对膜的潜在污染的问题   。水中颗粒、胶体、有机物以及细菌等,会随着水的逐渐浓缩而累积在膜表面,造成这些杂质的浓差极化程度远高于无机盐,极易引起膜污染与污堵。

进水的污染指数SDI 15 值,又称淤泥密度指数,与水中这些杂质的含量有相当好的对应关系。SDI 15 值高,指明这些杂质含量高,表明RO膜受污染的风险高。表1列出了不同进水水质的SDI 15 值, 上限值为5

RO预处理的目的,是保证SDI 15 值满足规定要求,并力求降低。然而,SDI 15 值的高低,与预处理工艺的完善程度和投资以及运行成本有直接关系。 在获得适当的SDI 15 值和尽量减少膜污染的情况下,应从整体考虑RO系统的优选优化问题,以取得较佳的经济性

膜元件平均通量,与膜总有效膜面积有直接关系,是RO装置的设计特征参数。与SDI 15 值不同,水通量取值范围变化幅度较大,水质较好(SDI 15 值较小)、较差分别采用较高、较低的设计水通量,采用较高的水通量意味着膜元件数量较少,装置投资较少。

对于同一水质,根据取值范围与预处理的完善程度,关注初期投资,可以选择较高的设计水通量值,而关注长期运行和维护成本,应选择较低值。

操作压力 取决于水通量值的大小,选取通量值越大,操作压力就越高。海水膜与苦咸水膜不同,在最大的操作压力下,通量值相对还是较小;对于苦咸水膜,在最高操作压力4.10MPa下,通量值将会成倍增加,而实际的操作压力不可能接近此值。

在实际装置中, 操作压力沿流程逐渐降低,会造成水通量也逐渐减小,因此平均水通量值选取不当,则会使前部膜元件的通量值超限。 在SDI 15 较高的情况下,前部膜元件极易发生污堵,造成操作压力和压差升高,恶化装置性能,也造成化学清洗极为困难。

表1所列的水通量取值范围,是经过实践的典型取值界限, 但并不代表不能突破 。根据RO膜的脱除物质的性能,对于同一种合格的进水,不同的水通量,则膜表面上拦截与累积的杂质量就不同,换句话讲,高通量意味着膜表面上杂质就较多,潜在的污染程度也较大。因此,正确选取水通量的大小是RO装置设计的重要内容。

回收率是RO装置设计的另一个特征参数。表1所示为单个膜元件的上限值。回收率与水通量有直接的关系。水质较好,单个膜元件回收率较高,水通量较大。

对于同一水质,相对较高的回收率,会增大膜污染的风险。值得注意的是,装置表观回收率、段表观回收率与装置内单个膜元件的真实回收率有着本质的区别,应该保证单个真实的回收率不应超过所规定的上限值。

表1对不同膜元件规定了 最小浓水流量 ,是保证膜表面上应有一定的横扫流速,以减轻浓差极化程度、降低污染、排泄浓缩成份。

膜元件最大进水流量, 主要是保证膜元件压降符合规定 即单个膜元件的最大允许压降为0.1MPa,组件的最大允许压降为0.35MPa ,以避免膜元件损害。在设有循环回流的RO装置中,这点应尤其注意。总之,设计正确的RO装置应该保证每个膜元件均处于导则规定的运行条件范围内。

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