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必须掌握反渗透技术:RO系统如何运行,RO膜污染又怎么处理?
来源:水处理新视野 | 作者:hemeijiakeji | 发布时间: 2022-07-01 | 42 次浏览 | 分享到:

反渗透技术,又叫RO(Reverse Osmosis),主要是利用存在于膜两侧的压力差为动力从而实现膜的分离过滤,是一种非常先进且有效的节能膜分离技术。


RO基本原理和优势


反渗透膜是实现反渗透技术的核心元件,是具有一定特性人工半透膜,采用高分子材料,模拟生物半透膜材料制成。

反渗透又称逆渗透,是以压力差为推动力,从水溶液中分离出溶剂的膜分离操作,是实现水过滤杂质的过程。因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。

技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,对膜一侧施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会向反方向渗透,将这些物质和水分离开来。在膜的低压侧得到的溶剂称为渗透液;高压侧得到浓缩的溶液称为浓缩液。

若用反渗透技术处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。就可以使反渗透压力,达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

反渗透系统的工作原理视频

反渗透是采用膜分离的水处理技术,属于横流过滤的物理方法。其优点如下:

  • 在室温条件下,依靠水的压力作为推动力,运行费用较低;

  • 无大量废酸碱液排放,不污染环境;

  • 系统简单,操作方便,自动化程度高;

  • 对原水水质有较大的适应范围,出水水质稳定;

  • 设备占地面积小,检修维护工作量小。

 


RO水处理基本工艺

第一,一级一段处理工艺。液体进入膜组件后,将纯水与浓度液引出。相比于其他反渗透水处理工艺来说,该工艺的整体流程更加便捷、操作简单,但是有着较高的局限性,无法满足更高的水质要求。

第二,一级多段处理工艺。在一级一段处理工艺的基础上,对液体进行多步浓缩。相比于一级一段处理工艺来说,该工艺的复杂性更高,可以满足更高的水质要求,实现水资源的循环利用。 

第三,两级一段处理工艺。在使用一级方法难以达到实际水质要求的情况下,可以使用二级一段处理工艺。相比于上述两种一级工艺来说,二级一段处理工艺的使用可以延长反渗透膜的应用年限,且不需要过多的人力操作,相应处理成本也有所降低。

 


RO在水处理中的应用

 

城市污水深度处理

在城市水污染深度处理中,反渗透技术可以促使污水回收率增高,应用比较广泛。

不同材质的反渗透膜所产生的水污染深度处理效果存在差异。通常来说,在城市水污染深度处理中,在城市居民生活污水的处理达标后,对处理后水质的要求更高( 例如进行中水回用),此时,三醋酸纤维素中空纤维膜、螺旋卷式聚乙烯醇复合膜等能够发挥出更好地效果。

相比于其他材质的反渗透膜来说,上述两种材质的反渗透膜对粪便大肠菌类的截留率均达到100%、色度不高于1度 、渗透液在1mg/L~2mg/L 。同时,这两种材质的反渗透膜有着更高的水通量,抗污染能力更强。 

工业废水处理 

1)处理重金属离子

将反渗透水处理技术应用于工业废水处理中,效果也非常不错,符合工业经济合理的总体设计原理,可以降低能耗和运行成本以及操作管理难度。

用于工业废水处理的反渗透装置一般是内压管式或是卷式的组件,压强一般稳定在218MPa 左右,在重金属离子回收方面效果极佳。其中,基于内压管式组件的反渗透装置操作压力稳定在217MPa,此时,镍的回收率在99%以上、镍的分离率在97.12%~97.17%的范围内。 

2)处理含油废水

通常来说,含油废水中的油分主要以三种形式存在,包括乳化油、分散油、浮上油。相比较来说,分散油、浮上油的处理方法较为简单,依托机械分离、沉淀、活性炭吸附处理后,即可促使相应油分的含量大幅降低。但是,对于乳化油来说,其包含有机物,能够发挥出表面活性剂的作用,且油分普遍以微米数量级大小的粒子存在,因此具备极高的稳定性,难以有效、迅速实现水油分离。 

在反渗透水处理技术的支持下,可以在不破坏乳化液的情况下实现浓缩分离,随后,对浓缩液展开焚烧处理、对渗透液进行回收利用或排放。

现阶段,在含油废水的处理中,出于是对最终处理效果、出水水质的考量,普遍会将反渗透水处理技术与其他处理方法结合使用。例如,采用自配的DEMUL - B1作为破乳剂对高浓度的O/W型纺丝油剂废水进行破乳,然后以OSMONICS公司的SE反渗透膜对破乳后的水样进一步处理。结果表明:经“破乳-反渗透”处理净化后的水质,其COD的去除率达到99.96%,含油量几乎检测不出。

淡化苦咸水

在淡化苦咸水的过程中,通过引入反渗透水处理技术,能够有效地抑制咸水中包含的镁离子、钙离子等无机盐离子,实现纯净水质量的增强。 

现阶段,人们对纯净水的质量要求提升,原有的处理方式(在咸水中加人阻垢剂)难以满足人们的现实要求,引人反渗透水处理技术为必然选择。 

在使用反渗透装置展开苦咸水淡化操作中,需要定期测试SDI指数、严格控制回收率、关注膜组件之间的压差、并实时测定产水量与脱盐率的变化。实践中,反渗透装置的脱盐率稳定在96%以上,淡化后的水质符合我国生活饮用水标准。



如何处理RO膜污染

膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜发生物理、化学作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜通量与分离特性明显下降的不可逆变化现象。

微生物污染 

1)形成原因 

微生物污染是指微生物在膜-水界面上积累,从而影响系统性能的现象。

这些微生物以反渗透膜为载体借助反渗透浓水段的营养盐而繁殖生长,在反渗透膜表面形成生物膜层,导致反渗透系统进出水间压差迅速增大,产水量与脱盐率快速下降,同时污染产品水。

微生物组成的生物膜可直接(通过酶作用)或间接(通过局部pH或还原电势作用)降解膜聚合物或其他反渗透单元组件,造成膜寿命缩短,使膜结构的完整性遭到破坏,甚至造成重大系统故障。 

2)控制方法 

生物污染可通过对进水进行连续或间歇的杀菌消毒来控制。对采自地表和浅层地下的原水应设置杀菌加药装置,投加氯类杀菌剂,投加量一般以进水余氯含量>1mg/L为准。 

化学污染 

1)形成原因

常见的化学污染是膜元件内沉积碳酸盐垢,多数情况下是误操作,阻垢剂加药系统不完善,运行过程中阻垢剂加药中断等。若没有及时发现,在几天的时间内就会出现运行压力增高、压差增大、产水率下降的现象,若所选用的阻垢剂与水质不匹配或加药量不足也会发生膜元件内结垢的现象,较轻的膜元件内结垢可通过化学清洗恢复其功能,严重时也会造成部分污染严重的膜元件报废。

2)控制方法

防止膜元件内结垢,首先选好适合系统水源水质的反渗透阻垢剂,并确定最佳加药量。其次加强对加药系统的监控,密切关注运行参数的细微变,发现异常及时查找原因。另外,水中Fe3+含量高的原因多数是管路系统带来,因此,系统管路包括水源管路尽可能采用钢衬塑管路,以减少Fe3+含量。

悬浮颗粒物和胶体污染 

1)形成原因 

悬浮颗粒和胶体是污堵反渗透膜的主要物质,也是造成出水SDI(污泥密度指数)超标的主要原因。

由于水源及地域的不同,悬浮颗粒和胶体的成分也有较大的差异。通常没有受污染的地表水和浅层地下水的主要成分为:细菌、粘土、胶体硅、铁氧化物、腐殖酸产物以及预处理系统中人为过量投入的絮凝剂、助凝剂(如铁盐、铝盐等)等。

另外,原水中带正电荷的聚合物与反渗透系统中带负电的阻垢剂结合而形成沉淀,也是此类污染的成因之一。 

2)控制方法 

原水中悬浮物含量>70mg/L时,通常采用混凝、澄清、过滤的预处理方法;原水中悬浮物含量<70mg/L时,通常采用混凝过滤的预处理方法;原水中悬浮物含量<10mg/L时,通常采用直接过滤的预处理方法。

此外,微滤或超滤是近期兴起的膜处理浊度及非溶解有机物的有效方式,能去除全部的悬浮物、细菌、大部分胶体和非溶解有机物,是较为理想的反渗透系统预处理工艺。 

 


RO应用时注意事项


反渗透技术在水处理应用过程中,应对污水进行必要的过滤。过滤工作是反渗透技术发挥作用的基础,要对过滤过程进行严格控制,避免杂质混在水中进入反渗透系统,以保护好渗透膜和设备,提高出水量,降低腐蚀的可能性。

要对反渗透装置进行定期的冲洗,特别是对于垢质进行清洁,维持半透膜的良好性能,延长装置的使用年限。

反渗透装置在不使用时,会受围积污水的影响,从而滋生微生物,因此,在装置的停运期间,需要对其进行冲洗和消毒,并且对停运期间的温度进行良好的设置,以保护反渗透膜。

操作人员应严格遵守操作程序和操作规范,不断提高自身的专业素质,在装置使用前应认真检查,避免因为操作人员的失误给装置带来损害,保证装置能够正常运营,顺利开展污水处理工作。


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