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浅析反渗透技术在水处理中的应用
发布时间:2014-11-20 11:15 新闻来源: 浏览次数:
 传统的离子交换设备虽然在一定程度上促进了水处理应用的发展,然而其设备操作过程繁琐、维护的工作量较大,需要耗费大量的人力和物力,不利于节省资源与成本。而反渗透技术具有除盐率高、自动化程度先进、废液排放少、成本低、原水适应性强等优点,且能克服离子交换设备中的诸多局限,所以在水处理中越来越被广泛应用。加强有关反渗透技术水处理中的应用,对于拓展反渗透技术的应用范围及应用质量具有重要的理论和现实意义。

  一、反渗透技术概述

  (一)反渗透原理

  将相同体积的盐水等浓溶液与淡水等稀溶液分别放在同一容器的两侧,并用半透膜在中间进行阻隔,通常情况下稀溶液的溶剂会通过半透膜渗入到浓溶液中,浓溶液的液面会高于稀溶液液面,以此形成一个压力差,进而达到一种平衡状态,此种压力差也就是渗透压的大小由溶液的种类、温度、浓度有关,与半透膜的性质没有关系。如果在浓溶液端施加一个大于渗透压的压力,则浓溶液的溶剂会逐渐向稀溶液方向流动,此时溶剂的流动方向与之前的渗透方向正好相反,这一过程就称为反渗透。渗透与反渗透的原理图如图1所示:

  (二)反渗透装置构造

  反渗透装置主要由自动控制系统、承压容器、清洗系统、保安过滤器、仪表测试系统高压泵、加药系统、反渗透膜等组成,其中反渗透膜是关键部件。其具有无需加热、无相变、适应性强、设备操作简单方便、无污染、能耗小等优点。[1]

  二、反渗透技术在水处理中的应用

  (一)反渗透系统在化工运行管理中的运行控制

1.压差

  反渗透系统的压差监控应根据恒定流量进行控制,在化学清洗完成后,其一段压差应当返回到0.15MPa左右,在正常运行的过程中,一段压差的值应当确保在0.01MPa以下,若提高到0.01MPa以上,应当及时检查问题原因,并开展短时化学清洗以确保压差恢复到正常值;保安过滤器的压差应当控制在0.1MPa的范围以内,一般情况下其压差的增加会非常不明显,而显示压差增长过快时通常就需要对保安过滤器的滤芯进行更换;隔网压差通常保持在0.03MPa,若压差出现异常上升则表明隔网出现堵塞,此时应当将隔网拆洗进行清理和检查,并对堵塞物进行分析;

2.余氯量

  通常余氯量的水平会随着有机物组分、进水的COD值和水温等的变化而发生较大改变,要确保反渗透系统的入口处的余氯量在0.05mg/L以下,以保证渗入通过反渗透膜的水不含其它氯化性物质,当其值高于正常值时要在控制还原剂质量和浓度的基础上增加还原剂的投入量。

3.PH

  当在保安过滤器入口处进行PH值检测是,应当确保其在8.08.4的范围以内,若PH值过低,可能造成微生物污染,因此应当重点观察一段压差的变化和保安过滤器的压差,若PH值过高时,则应当注意二段压差的具体变化,如果同时发现铝铁含量增加,则可能是组后继降低了铝铁的分散程度,其可能造成一段的交替污染,因此应当加强对PH值的控制。

4.二段压差

  通常二段压差要控制在0.08MPa左右的范围,二段压差的突然变化的原因可能有:水温降低;阻垢剂失效;进水的PH值过高;进水的导电率增加等。当二段结垢后通常采用柠檬酸清洗或HCI的方式清洗。[2]

  (二)反渗透膜表面浓差极化的控制

  在反渗透系统中,给水材料、膜体材料、系统工艺等都会对浓差极化系数造成影响,浓差极化发生时会增加膜两侧的渗透压,在相同工作压力条件下会降低系统的纯驱动压力,同时引起水通量的降低。另外,浓差极化还会增加膜两侧的盐浓度差,从而引起盐通量的增大。因此,根据浓差极化系数与冲洗恢复时间和系统性能恶化程度间的非线性数据关系,在反渗透系统的运行控制中,应当保证系统末端的浓差极化系数在1.2以下的范围内,以避免产水量、脱盐率等性能和膜寿命的下降;当浓差极化系数过低或过高引起性能指标出现不同程度的恶化时,可以利用冲洗过程进行恢复。

  (三)反渗透膜的回收率控制

  反渗透膜的回收率越高其消耗的水量也就相对较少,但过高的回收率可能会造成以下问题:浓水的渗透压增加,进而减少元件的产水量;引起微溶盐出现沉淀;降低产品水脱盐率。因此通常将苦咸水拖延系统回收率控制在75%左右的程度即可。[3]对于部分小型反渗透装置其可能需要较高的回收率,以提高水资源的利用率,这时可以采用不同的方法对渗透装置进行处理,最常用的方法是利用浓水部分循环的方式,即通过反渗透装置的浓水只排放小部分,剩余部分则通过循环进入水泵入口,这样可以确保膜元件表面能够保持适当的横向流速,且又能增加回收率,但避免通过调整浓水进出口阀门或给水阀门的方式来增加回收率,如此操作会加快膜元件的污染速度,造成不良后果。膜元件的回收率确定时要根据膜元件的串联长度、循环流量的大小及是否采用浓水循环共同确定,对于大型的饭渗透装置,其给水流量较长、元件数量众多,因此回收率一般控制在80%以上。

  结束语:

  反渗透技术对于提高水处理的质量具有重要作用,因此,相关技术人员应当加强对反渗透技术的研究,注重新型膜材料的开发,尽可能将高性能优质的膜材料应用到反渗透技术中,以不断提高反渗透技术的应用水平。

  参考文献

[1]许骏,王志,王纪孝,王世昌.反渗透膜技术研究和应用进展[J].化学工业与工程.20101314):74-75

[2]余春燕,周华珍.反渗透在水处理技术中的应用[J].能源环境保护. 20100610):61-62

[3]王茹.反渗透在水处理中的应用研究[J].内蒙古石油化工. 20110535):57-58 

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