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一.反滲透技術(shù)簡介
反滲透簡稱RO,是六十年代發(fā)展起來的一種膜分離技術(shù),其原理是原水在高壓力的作用下通過反滲透膜,水中的溶劑由高濃度向低濃度擴(kuò)散從而達(dá)到分離、提純、濃縮的目的,由于它與自然界的滲透方向相反,因而稱它為反滲透。反滲透可以去除水中的細(xì)菌、病毒、膠體、有機(jī)物和98%以上的溶解性鹽類。該方法具有運(yùn)行成本低、操作簡單、自動化程度高、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),與其他傳統(tǒng)的水處理方法相比具有明顯的優(yōu)勝性,廣泛運(yùn)用于水處理相關(guān)行業(yè)。
滲透是一種物理現(xiàn)象,當(dāng)兩種含有不同根類濃度的溶液用一張半透膜隔開時會發(fā)現(xiàn),含根量少的一側(cè)的溶劑會自發(fā)地向含根量高的一側(cè)流動,這個過程叫做滲透。滲透直到兩側(cè)的液位差(即壓力差)達(dá)到平衡時,滲透停止,此時的壓力差叫滲透壓。滲透壓只與溶液的種類、根濃度和溫度有關(guān),而與半透膜無關(guān)。一般說來,根濃度越高,滲透壓越高。反之,如果在濃溶液側(cè)施加一個壓力超過滲透壓時,那么濃側(cè)的溶劑會在壓力作用下向淡水一側(cè)滲透,這個滲透由于與自然滲透相反,故叫做反滲透(Reverse Osmosis) 。反滲透膜分離技術(shù)就是利用反滲透原理分離溶質(zhì)和溶劑的方法。
膜片為復(fù)合結(jié)構(gòu),它由三層組成(參見上圖)
1. 聚酯材料增強(qiáng)無紡布,約120μm厚;
2. 聚砜材料多孔中間支撐層,約40μm厚;
3. 聚酰胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。
4. 復(fù)合膜的主要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是由無紡布提供的,它具有堅(jiān)硬、無松散纖維的光滑表面。
5. 設(shè)計(jì)多孔中間支撐結(jié)構(gòu)的原因是如超薄分離層直接復(fù)合在無紡布上時,表面太不規(guī)則,且孔隙太大,因此需要在無紡布上預(yù)先涂布一層高透水性微孔聚砜作為支撐層,其孔徑約為150埃左右。
6. 每一層均根據(jù)其功能要求分別優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造,超薄分離層是反滲透過程中真正具有分離作用的功能層。
反滲透水處理工藝基本上屬于物理脫鹽方法,它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(diǎn):
1)反滲透是在室溫條件下,采用無相變的物理方法將含鹽水進(jìn)行脫鹽、純化。目前,超薄復(fù)合膜元件的脫鹽率可達(dá)到99.5%以上,并可同時去除水中的膠體、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等。
2)水的處理僅依靠水的壓力作為推動力,其能耗在許多水處理方法中最低。
3)反滲透可以連續(xù)運(yùn)行制水,系統(tǒng)簡單,操作方便,產(chǎn)品水質(zhì)穩(wěn)定。
4)反滲透裝置自動化程度高,運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備維護(hù)工作量很少。
5)設(shè)備占地面積小,需要的空間小。
6)既適應(yīng)于苦咸水、海水的處理,又適應(yīng)于低含鹽量的淡水處理。我公司集多年工業(yè)水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、系統(tǒng)成套及膜應(yīng)用技術(shù)的經(jīng)驗(yàn),選取合理的工藝設(shè)置和設(shè)計(jì)參數(shù),確保設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。
二、設(shè)備工藝說明
1.原水泵
主要功能:恒定系統(tǒng)供水壓力,穩(wěn)定供水量。
2.多介質(zhì)過濾器
采用多次過濾層的過濾器,主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵銹、膠體物質(zhì)、懸浮物等顆粒在20um以上的物質(zhì),系統(tǒng)可以進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。
主要功能:保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量,延長設(shè)備的使用壽命。
3.活性炭過濾器
采用果殼活性炭過濾器,活性炭不但可吸附電解質(zhì)離子,還可進(jìn)行離子交換吸附。經(jīng)活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2~7mg/L(O2),此外由于吸附作用使表面被吸附復(fù)制的濃度增加,因而還起到催化作用,去除水中的色素、異味、大量生化有機(jī)物、降低水的余氯值及農(nóng)藥污染物和除去水中的三鹵化物(THM)以及其它的污染物。系統(tǒng)可以進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。同時,設(shè)備具有自我維護(hù)系統(tǒng),運(yùn)行費(fèi)用很低。
主要功能:保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量,延長設(shè)備的使用壽命。
4.阻垢劑加藥裝置
為了保證反滲透系統(tǒng)在高回收率下長期、穩(wěn)定的運(yùn)行,必須防止膜的結(jié)垢和污染。對本系統(tǒng)水質(zhì)而言,主要防止CaCO3、CaCO4、BaSO4、SiO2及氧化鐵的結(jié)銹和污染。當(dāng)反滲透裝置在回收率50%條件下運(yùn)行時,由于膜對離子的截留率大于98%,在反滲透膜的濃水側(cè)濃水濃度幾乎接近進(jìn)水濃度的2倍,此時必須做防垢處理,通常在預(yù)處理水中加阻垢分散劑。
5.保安過濾器
精密過濾器用來截留預(yù)處理系統(tǒng)漏過的少量機(jī)械雜質(zhì)。過濾器筒體采用工程塑料或SUS304材質(zhì);內(nèi)裝PPF濾芯。聚丙烯濾芯是一種效率高、阻力小的深層過濾元件。適用于含懸浮雜質(zhì)較低(濁度小于2-5度)的水進(jìn)一步凈化。聚丙烯濾芯由聚丙烯纖維按一定規(guī)律纏繞在注塑聚丙烯多孔管上形成。
主要功能:保證進(jìn)入反滲透膜的水顆粒度小于0.1um。
6.高壓泵
因?yàn)榉礉B透膜在工作過程中需要較高的壓力,高壓泵是反滲透系統(tǒng)的主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備,為反滲透裝置的運(yùn)行提供動力來源。本系統(tǒng)選用多級立式離心泵,材質(zhì)為SUS304,具有外觀美觀、占地面積小、噪音小、免維護(hù)、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)。
高壓泵進(jìn)水口設(shè)置低壓保護(hù)開關(guān)保護(hù),當(dāng)進(jìn)水壓力低于設(shè)置值(0.05Mpa)時, 停止高壓泵,防止高壓泵抽空損壞。
高壓泵進(jìn)水口設(shè)置高壓保護(hù)開關(guān)保護(hù),當(dāng)進(jìn)水壓力高于設(shè)置值(2.0Mpa)時,停止高壓泵,保護(hù)高壓泵、膜組件不受到損壞。
7.反滲透系統(tǒng)
反滲透裝置是用足夠的壓力使溶液中的溶劑(一般是水)通過反滲透膜(或稱半透膜)而分離出來,因?yàn)檫@個過程和自然滲透的方向相反,因此稱為反滲透。經(jīng)過反滲透處理,使水中雜質(zhì)的含量降低,提高水質(zhì)的純度,其脫鹽率可達(dá)到97%以上,并能將水中大部分的細(xì)菌,膠體及大分子量的有機(jī)物去除。
反滲透法能適應(yīng)各類含鹽量的原水,尤其是在高含鹽量的水處理工程中能獲得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。反滲透法的脫鹽率提高,回收率高,運(yùn)行穩(wěn)定,占地面積小,操作簡便,過去由于反滲透設(shè)施價(jià)格較高。阻礙了反滲透設(shè)備的推廣使用,但近兩年以來,反滲透設(shè)施的價(jià)格不斷下降,使得反滲透設(shè)備廣泛使用在各類除鹽水處理工程中,由于反滲透設(shè)備在除鹽的同時,也將大部分細(xì)菌、膠體及大分子量的有機(jī)物去除,因此在純水的制取工程中,反滲透設(shè)備更是不可缺少的。
三.設(shè)備控制系統(tǒng)說明
1.操作簡單,“傻瓜式”一鍵即通
安裝調(diào)試完畢后,無需再次調(diào)試,排除掉復(fù)雜的按鈕開關(guān)等的操作,開關(guān)機(jī)可以僅通過面板上的一個鍵來完成。
2.反滲透部分全自動運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)無人職守運(yùn)行
設(shè)備設(shè)定自動液位控制,當(dāng)純水箱滿水時,自動停機(jī),缺水時自動啟動設(shè)備。純水箱缺水時自動停機(jī),滿水時自動啟動。
3.自我保護(hù)功能
高壓泵入口處裝設(shè)低壓壓力開關(guān),當(dāng)泵入口壓力低于0.05時,壓力控制器動作,使設(shè)備停止工作,保證高壓泵的安全。
每組高壓泵出口處裝設(shè)慢開電動閥、高壓壓力開關(guān),當(dāng)出口壓力高于2.0Mpa時,壓力控制器動作,使設(shè)備停止工作,保證高壓泵、膜組件及膜殼的安全。
4.實(shí)時監(jiān)控各種運(yùn)行參數(shù),一目了然
反滲透裝置上設(shè)置一臺淡水流量計(jì)和一臺濃水流量計(jì),根據(jù)兩個流量值觀察反滲透的運(yùn)行狀況,調(diào)節(jié)系統(tǒng)回收率;
反滲透裝置進(jìn)水、濃水均裝有壓力表,監(jiān)測反滲透運(yùn)行是否正常;
保安過濾器出口設(shè)置一臺壓力表,便于檢測濾芯更換;
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