【正文】 空纖維式l 污堵的可能性：中空纖維渦卷式平板式管式l 耗能：管式平板式中空纖維式渦卷式1．4 國內(nèi)常用的反滲透膜元件 DOW，海德能，流體，藍(lán)星，世韓，國產(chǎn)等。而傳統(tǒng)的過濾，水流式從濾層上面進(jìn)入，產(chǎn)品水從下排出，水中的顆粒物質(zhì)全部截留與濾層上。是給水流從膜的外側(cè)流過，在給水壓力下，是淡水通過膜進(jìn)入膜口袋后匯流入產(chǎn)品水中心管內(nèi)。渦卷式反滲透元件六十年代中期問世，無前述各形式的缺點，特別是1980年出現(xiàn)低壓復(fù)合膜后，膜的性能指標(biāo)各項均好，不易污染，且可低壓運行，投資少，耗電低，脫鹽率高（%），壽命長。由于纖維間是相互接觸的，故纖維開口端與管板的密封是以環(huán)氧樹脂用離心澆鑄的方式進(jìn)行的，其后，管板外側(cè)用激光切割以保證很細(xì)纖維也能是開口的。l 平板式膜元件 是由一定數(shù)量的承壓板組成，承壓板兩側(cè)覆蓋微孔支撐板，其表面覆以平面成為最基本的反滲透單元。管式和平板式兩種是反滲透最初始的產(chǎn)品形式，中空纖維式元件和渦卷式元件是管式和平板式膜元件的改進(jìn)和發(fā)展。（6） 復(fù)合膜由于Kw大，其工作壓力低，反滲透給水泵用電量與醋酸纖維膜相比幾乎減少一半。（2） 復(fù)合膜的生物穩(wěn)定性好，不易受微生物侵襲，而醋酸纖維素膜易受微生物侵襲。l 中空纖維膜 以熔融紡絲經(jīng)過中空纖維的紡絲、熱處理等工藝制成的很細(xì)很細(xì)的非對稱結(jié)構(gòu)的中空纖維膜。表皮層很薄，起鹽分離作用，～，因為阻力較小，膜的水通量較均質(zhì)膜高。由于給水TDS增加，ΔC增加，故Qs增加，即鹽透過量增加；而且，滲透壓也增加，在給水壓力不變的情況下，ΔPΔπ變小，故Qw減小。溫度升高，水的粘度減小，一般產(chǎn)水量可增大23%；但同時溫度升高，膜的鹽透過率系數(shù)Ks變大，因而鹽透過量有所增加。相同面積和厚度的膜，其產(chǎn)水量與凈驅(qū)動壓力成正比，鹽透過量至于膜兩側(cè)濃度差成正比，而與壓力無關(guān)。定量的描述反滲透過程中的產(chǎn)水量和鹽透過量是劑壓差（ΔP）和濃度差（ΔC）為擴(kuò)散傳質(zhì)作為推動力。膜的親水性決定了選擇吸附純水而排斥鹽分的特性，在固液表面上形成純水層（）。為了闡明其不同點，現(xiàn)簡要加以說明： 氫鍵理論是把醋酸纖維膜看作高度有序的矩陣結(jié)構(gòu)的聚合物，膜的活性集團(tuán)乙?；ā狢=O）具有與水分子形成氫鍵的能力，形成“結(jié)合水”，而水中溶解的其它粒子和分子則不能。即運行一年后產(chǎn)水流量與出水運行產(chǎn)水流量下降的比值（復(fù)合膜一般不超過3%）。l 膜材質(zhì)l 允許使用的最高壓力l 允許使用的溫度范圍l 允許的最大給水量l 適用的PH范圍l 耐O3和CL2等氧化性物質(zhì)的能力l 抗微生物、細(xì)菌的侵蝕能力l 耐膠體顆粒及有機(jī)物的污染能力1．3膜的分離透過特性指標(biāo)膜的分離透過特性指標(biāo)包括脫鹽率、回收率、水流通量及流量衰減系數(shù)（或膜通量保留系數(shù)）l 脫鹽率（Salt Rejection）指給水中總?cè)芙夤腆w物（TDS）中未透過膜部分的百分?jǐn)?shù)。反滲透系統(tǒng)流量和物料守衡 原水（Q1，C1） 產(chǎn)水（Q2，C2） 濃水（Q3，C3） Q1——原水流量 Q2——產(chǎn)水流量 Q3——濃水流量C1——原水中物質(zhì)濃度 C2——產(chǎn)水中物質(zhì)濃度 C3——濃水中物質(zhì)濃度在反滲透系統(tǒng)中，水體流量和水體中的各項物質(zhì)的量總是保持不變的，它存在著兩個平衡方程：Q1=Q2+Q3 （）Q1C1=Q2C2+Q3C3 （），在保持原水水量恒定的話，要提高產(chǎn)水，可以通過減少濃水來實現(xiàn)，反之亦然；同理，在流量不變的情況下，產(chǎn)水水質(zhì)越好，濃水的水質(zhì)就越差。純水側(cè)的水流入鹽水側(cè)，鹽水側(cè)的液位上升，當(dāng)上升到一定程度后，水通過膜的凈流量等于零，此時該過程達(dá)到平衡，與該液位高度差對應(yīng)的壓力稱為滲透壓。二、反滲透的基本原理半透膜半透膜是廣泛存在于自然界動植物體器官上的一種選擇透過性膜。目前，采用反滲透除鹽方式占所有除鹽方式的85%，離子交換除鹽方式也在逐步為反滲透所代替，并且其投資會在較短時間回收。對鍋爐補(bǔ)給水處理，反滲透法也具有常規(guī)的離子交換處理方式難以比擬的優(yōu)異特色，如：l 產(chǎn)水中的二氧化硅少，%，有效的避免了發(fā)電機(jī)組隨壓力升高對SiO2的選擇性攜帶所引起的硅垢，以及天然水中硅對離子交換樹脂的污染，造成再生困難、運行周期短等問題，并影響除硅效果；l 產(chǎn)水中有機(jī)物、膠體等物質(zhì)，去除率可達(dá)到95%，避免了由于有機(jī)物分解所形成的有機(jī)酸對汽輪機(jī)尾部的酸性腐蝕的問題；l 反滲透水處理系統(tǒng)可連續(xù)產(chǎn)水，無運行中停止再生等操作，沒有產(chǎn)水水質(zhì)忽高忽低的波動，對發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運行，保證電廠的安全經(jīng)濟(jì)有著不可估量的作用。反滲透除在苦咸水、海水淡化中使用外，還廣泛應(yīng)用于純水制備、廢水處理以及飲用水、飲料和化工產(chǎn)品的濃縮、回收工藝等多種領(lǐng)域。但是，只有當(dāng)1960年LoebSourirajan用醋酸纖維素作材料、研制成第一張高分離效率和高透水量的反滲透膜以后，反滲透技術(shù)才從可能變?yōu)楝F(xiàn)實。它中心技術(shù)是反滲透膜，該膜是一種用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能夠在外加壓力的作用下使水溶液中的某些組分選擇性透過，從而達(dá)到水體淡化、凈化的目的。1960年世界第一張不對稱醋酸纖維膜的出現(xiàn)使反滲透膜應(yīng)用于工業(yè)上制水成為可能。反滲透水處理工藝基本上屬于物理方法，他在諸多方面具有傳統(tǒng)的水處理方法所沒有的優(yōu)異特點：l 反滲透是在室溫條件下，采用無相變的物理方法得以使水淡化、純化；l 依靠水的壓力作為動力，其能耗在眾多處理方法中最低；l 化學(xué)藥劑量少。因而，反滲透在發(fā)電廠的鍋爐補(bǔ)給水處理中的應(yīng)用受到廣泛的關(guān)注。特別是新膜品種的出現(xiàn)（1977年出現(xiàn)TFC復(fù)合膜，1980年出現(xiàn)低壓反滲透膜，1993年出現(xiàn)高脫鹽率膜，%），更有利于反滲透技術(shù)得發(fā)展。嚴(yán)格地說，是只能透過溶劑（通常指水）而不能透過溶質(zhì)的膜。壓力鹽水 膜 淡水鹽水 膜 淡水 （a）滲透 （b）反滲透 一般來說，滲透壓的大小取決也溶液的種類、濃度和溫度而與半透膜本身無關(guān)。三、反滲透膜1反滲透膜的性能要求和指標(biāo)，反滲透膜必須具有在應(yīng)用上的可靠性和形成工業(yè)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)性，其一般要求是：l 對水的滲透性要大，脫鹽率要高；l 具有一定的強(qiáng)度，不致因水的壓力和拉力影響而變形、破裂。脫鹽率=（1產(chǎn)品水總?cè)芙夤绦挝?給水總?cè)芙夤绦挝铮100%l 回收率（Recovery）指產(chǎn)水流量與給水流量之比，以百分?jǐn)?shù)表示。l 膜通量保留系數(shù) 指運行一段時間后產(chǎn)水流量與初始運行產(chǎn)水流量的比值（）。在水的壓力下第一個進(jìn)入膜的水分子由于第一個氫鍵斷裂下來，到下一個活性集團(tuán)形成新的氫鍵……如此不斷移位而使水及氫鍵傳遞通過膜層。在施加壓力下，純水層中的水分子不斷通過毛細(xì)管流過膜。其擴(kuò)散方程是： QW =KW(ΔPΔπ)A/τ式中：Qw產(chǎn)水量 Kw系數(shù) ΔP膜兩側(cè)的壓差 Δπ滲透壓A膜的面積τ膜的厚度Kw與膜的性質(zhì)和水溫有關(guān)，Kw越大，說明膜的滲水性能越好。3 膜的運行條件的影響及濃差極化 膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程的關(guān)鍵的運行參數(shù)。 回收率增大回收率，產(chǎn)品水通量下降，是因為濃水鹽含量增大，導(dǎo)致滲透壓升高，在給水壓力不變的情況下，ΔPΔπ變小，因而Qw減小。 膜表面的濃差極化 反滲透過程中,水分子透過后,膜界面層中含鹽量增大,形成濃度較高的濃水層,此層與給水水流的濃度形成很大的濃度梯度,.l 由于界面層中的濃度很高,就要提高給水壓力,增加電能消耗.l 由于界面層的濃度升高,膜兩側(cè)的ΔC增大,使產(chǎn)品的鹽透過量增大.l 由于界面層的濃度升高,對易結(jié)垢的物質(zhì)增加了沉淀結(jié)垢傾向,要頻繁的清洗,并可能造成膜性能的下降.l 由于形成的濃度梯度,會以一定措施使鹽分的擴(kuò)散離開膜表面,但膠體物質(zhì)的擴(kuò)散要比鹽分的擴(kuò)散速度小數(shù)百數(shù)千倍,因而濃度極化是促成膜表面膠體污染的重要原因. 消除濃差極化的措施l 要嚴(yán)格控制膜的水通量l 嚴(yán)格控制回收率l 嚴(yán)格按照膜生產(chǎn)廠家的設(shè)計導(dǎo)則設(shè)計RO系統(tǒng)4 膜的種類及其結(jié)構(gòu)形態(tài)分類 反滲透膜的類別 按膜本身的結(jié)構(gòu)形態(tài)分類l 均質(zhì)膜 為同一種材質(zhì)、厚度均一的膜。l 復(fù)合膜 為不同材質(zhì)制成的幾層膜的復(fù)合體，如圖135。4．1．3 按膜的材質(zhì)分類l 醋酸纖維素膜 一般是用纖維素經(jīng)脂化生成三醋酸纖維素，再經(jīng)過兩次水解，成一、二、三醋酸纖維素的混合物制成的膜。（3） 復(fù)合膜的傳輸性好。（7） 醋酸纖維膜的壽命一般僅為三年，而復(fù)合膜可使用五年。l 管式膜元件 將管狀膜襯在耐壓微孔管上，并把許多單管以串聯(lián)或并聯(lián)方式連接裝配成管束。迭和一定數(shù)量的基本單元并裝入壓力容器中，構(gòu)成反滲透器。在給水壓力作用下，淡水透過每根纖維管壁進(jìn)入管內(nèi)，由開口端匯集流出壓力容器為產(chǎn)品水。因之渦卷式復(fù)合是當(dāng)前工業(yè)水處理首選的膜元件。為了便于產(chǎn)品水在膜袋內(nèi)流動，在信封狀的膜袋內(nèi)夾有一層產(chǎn)品水導(dǎo)流的織物支撐層；為了是給水均勻流過膜代表面并給水流以擾動，在膜袋與膜袋之間的給水通道上加有隔網(wǎng)層。渦卷式膜元件的工作則不然，給水中被膜截留下的鹽分和膠體顆粒物質(zhì)仍留在給水（逐步的成為濃水）中，并被橫向水流帶走。2. 壓力容器壓力容器用于裝填膜元件。 給水在壓力容器中每一個膜元件上均產(chǎn)生一個壓力降，如果不采取措施，這一壓力降足以使膜卷伸出而對膜元件造成損害。五、反滲透裝置給水的要求及預(yù)處理1 .渦卷式反滲透裝置給水和一般要求運行極限值膜的類型…………………………………………… 聚酰胺復(fù)合膜最高運行壓力……………………………………… 600psi (41Bar)最高運行溫度………………………………………………… 45186。l 地下水不與大氣接觸，水中溶解氧少，含二價Fe、Mn、H2S等還原性物質(zhì)多，有的也含有Sr、Ba等鹽類，不含微生物和菌類。2．2 促使膜性能降低的幾種膜污染l 使膜本身發(fā)生化學(xué)變化。3 給水預(yù)處理膜的污染、堵塞和侵蝕性因素：結(jié)垢物、金屬氧化物、懸浮物和膠體、有機(jī)物、生物污染等方面，所以主要針對這些因素采用相應(yīng)的預(yù)處理方式，通常是采用過濾的方式去除，當(dāng)采用多介質(zhì)過濾器時，必須在反滲透之前設(shè)置5微米保安過濾器等特殊的過濾措施；如果用超濾做預(yù)處理可以考慮不用5um過濾器，（見表51）?？筛鶕?jù)具體情況選擇合適的處理措施：l 鈉離子交換軟化l 加無機(jī)或有機(jī)阻垢劑l 氫離子交換后脫CO2l 加酸l 加石灰進(jìn)行沉淀處理水中顆粒物質(zhì)l 砂、粘泥及SiO2等粒徑大于2μm的顆粒，可通過過濾的方式處理；l 粒徑小于2μm的顆粒，可通過凝聚、雙濾料過濾，粒徑為210μm的顆粒以形成膠體，采取凝聚過濾方式處理。鐵、錳、硫化物水中溶有的鐵、錳或硫化氫，遇到空氣或氯氣可能被氧化。l 井水中存在H2S時，如被氧化成硫磺會污染膜表面。l 注意管道系統(tǒng)嚴(yán)密性，以防空氣進(jìn)入使鐵氧化。l 選用合適的凝聚劑，注意陽離子性聚合物會導(dǎo)致膜的不可逆污堵。l 反滲透膜也可采用超濾去處有機(jī)物、膠體等雜質(zhì)。采取加氯殺菌后，需加亞硫酸氫鈉除余氯，反應(yīng)如下：Na2S2O5+H2O—2NaHSO3NaHSO3+HCLO—HCL+NaHSO4理論上，然而一般在有溶解氧的情況下，對苦堿水去除1kg余氯投加3kg的Na2S2O5。對于不同水源的原水，由于選用的通量不同要求SDI值也不同，一般要求SDI5，它體現(xiàn)水中膠體等顆粒物質(zhì)的多少，因而越小越好。SiO2膜元件運行中濃水不允許析出SiO2，過飽和的SiO2可能聚合而形成不溶解的膠體硅、硅膠而引起結(jié)垢。1．2確定膜的型式和型號對于容量較大的反滲透系統(tǒng)，均選用渦卷型反滲透膜，對于大型電站水處理系統(tǒng)，反滲透之后要進(jìn)行精處理，經(jīng)詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，往往會得出宜選用復(fù)合膜元件的結(jié)論，然后確定采用哪個廠家的膜元件及其型號。RO系統(tǒng)回收率的定義是RO產(chǎn)水量與給水量之比，回收率越高消耗的水量越少，但回收率過高會存在以下問題。一般苦堿水脫鹽系統(tǒng)回收率多采用75%，即濃水濃縮了四倍，當(dāng)原水含鹽量較低時，有時也可采用80%，如原水中某種微溶鹽含量高，有時也采用較低的系統(tǒng)回收率以防結(jié)垢。對比相應(yīng)膜元件的設(shè)計通量、系統(tǒng)溫度、系統(tǒng)壓力、各報警參數(shù)等就可以確定膜元件的數(shù)量和膜組件的排列方式。RO裝置的管路、閥門、儀表的布置應(yīng)便于操作和調(diào)節(jié)。粘接線的破裂是由于膜口袋兩側(cè)的壓差而非流量。當(dāng)膜發(fā)生污染和結(jié)垢，往往使膜表面粗糙，是滯流層增厚而導(dǎo)致極化嚴(yán)重。以上情況應(yīng)避免發(fā)生。5u過濾器進(jìn)口壓力表、出口壓力表（也可裝設(shè)壓差表），當(dāng)壓降達(dá)到一定值時（2kg/cm2）就需要更換濾芯。產(chǎn)品水流量應(yīng)有指示、累計和記錄。（4）導(dǎo)電度表給水導(dǎo)電度表、產(chǎn)品導(dǎo)電度表，配有指示、記錄、設(shè)高限報警功能。 操作日期、時間及系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時數(shù)； 超濾和每一段壓力容器（膜組件）前后的壓降； 每一段進(jìn)水、產(chǎn)水與濃水壓力； 每一段產(chǎn)水與濃水的流量； 每一段進(jìn)水、產(chǎn)水與濃水的電導(dǎo)度，每周測量一次每支壓力容器的產(chǎn)水電導(dǎo)率； 每一段進(jìn)水、產(chǎn)水和濃水的含鹽量TDS。一般出現(xiàn)以下情況，應(yīng)進(jìn)行清洗：l 產(chǎn)水量降低1015%l 壓降增高1015%l 產(chǎn)品水水質(zhì)降低1015%，脫鹽率降低1015%l 其他異?，F(xiàn)象，經(jīng)過分析需要清洗清洗應(yīng)該設(shè)置專門的清洗系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：l 清洗藥液溶解箱(寒冷地區(qū)應(yīng)帶有加熱裝置)l 清洗泵l 5181。計算循