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1、反渗透技术培训,反渗透历程简述,反渗透应用开发源于70年代的美国，最早问世的商品，应该是杜邦公司的B-9，B-10中空纤维反渗透膜组件，用于海水淡化。目前早已经退出市场，被卷式反渗透取代。后者的最终完成，来自美国北极星研究所，获得美国军方资金支持。80年代，课题组的一名成员创办了美国海德能公司，随后课题组负责人创办了Filmtec公司。海德能随后被罗蒙哈斯收购，陶氏紧接被陶氏收购。90年代，海德能再次被转卖给日东电工。经过10年的市场推广期，反渗透技术逐步被接受，在国外主要用于取代热法海水淡化，同期在中国被大量用于发电锅炉的除盐水系统。,反渗透工作原理,渗透：是指稀溶液侧中的水分子自发地透过半
2、渗透膜进入浓溶液侧的水分子流动现象,浓溶液,稀溶液,半渗透膜,压力,施加超过渗透压的压力反向水分子的流动方向，因而定义为反渗透,模拟反渗透机组,6,膜排列构造图,Feed water原 水,7,单级设备排列方式,8,两级设备,1st Pass RO,Booster Pump,HP Pump,Cartridge Filter,NaOH,2nd Pass RO,9,设备外观,全膜法水处理系统,Booster Pump,HP Pump,Cartridge Filter,NaHSO3,antiscalant,UF Tank,UF System,Automatic Rinse Filter,Feed P
3、ump,NaClO,Heat exchanger,Municipal WW.市政再生水,Multi-MediaFilter,RO concentrate,Boiler Makeup,1st Pass RO,Booster Pump,HP Pump,Cartridge Filter,NaOH,2nd Pass RO,EDI,RO recovery:75%,反渗透/纳滤膜元件截面层,复合反渗透膜制造工艺-界面聚合,无纺布,溶液槽,凝胶槽,冲洗槽,拉紧轴,复合膜制造工艺-膜制造,得到什么膜？,拉紧轴进,mPDA等,TMC等,漂洗,烘干,复合膜制造工艺-界面聚合,得到什么膜？,复合膜制造工艺 手工卷膜
4、,复合膜制造工艺 全自动卷膜,18,卷式膜解剖图,Tricot导 布,Reverse Osmosis membrane RO 膜,Permeate渗透液,Concentrate浓缩液,膜元件剖视,反渗透预处理系统,悬浮物质：泥土、砂、胶体、三价铁等；结垢倾向因素：pH、碱度、钙、镁、锶、钡、铁、锰、铝、硅、氟等；生物污染：细菌,热原体,藻类等有机物：COD、TOC氧化倾向：ORP250mV、余氯,进入反渗透设备之前需要对以下因素进行研究和拿出对策,悬浮物去除,絮凝沉淀多介质过滤超滤,氯去除,活性炭过滤化学品杀菌剂等,防止结垢,软化器阻垢剂,河水,海水,井水,预处理系统,细菌藻类,预处理一：过滤
5、工艺,目的:去除总悬浮物(TSS)，降低RO设备进水SDI值。典型过滤设备：双/多介质过滤器:去除总悬浮物(TSS)的能力达到20微米.每星期反冲洗一次或压差达10psi进行反冲洗.微滤/超滤膜:用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质.5微米保安过滤器:过滤能力为每支透过量为80m3/h 压差达1.2bar时进行更换过滤芯.,预处理一：多介质过滤器,多介质过滤器,预处理一：卧式细砂过滤器,卧式过滤器,预处理一：超滤,超滤膜过滤原理：利用膜孔径超滤膜应用目的：用以代替多砂滤器，提高RO系统的进水水质。去除细菌、染料、大分子有机物、蛋白质、悬浮物、胶体物质超滤膜的分类：中空纤维式-外压式,内
6、压式 卷式 管式在作为RO系统的预处理时，使用较多为中空纤维超滤膜,超滤工作过程,预处理一：5u微孔过滤,预处理二：去氯工艺基础,目的:去除水中的余氯,以避免余氯对反渗透 膜造成不可恢复的损害.氯和活性炭(C*)的反应：C*+HOCl-CO+H+Cl-C*+2Cl2+2H2O-4HCl+CO2氯和亚硫酸氢钠的反应：Na2S2O5+H2O 2Na+2HSO3-Na+HSO3-+2H+Cl-+OCl-Na+SO4-2+3H+2Cl-,预处理二：活性炭过滤器,水通过活性炭过滤器的过程类似砂滤器桶体可采用：碳钢衬胶，不锈钢活性炭应进行周期性杀菌，一般采用蒸气或热水活性炭所能去除物质：颜色和气味 三氯甲
7、烷(THM)低分子量有机物,预处理二：活性炭过滤器,预处理二：亚硫酸氢钠加药法,加注点应位于以下设备前面：保安过滤器、静态混合器、高压泵加注量：4-6倍进水氯浓度10-16倍进水氯胺浓度同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物通过ORP仪表或余氯仪表来检测水中氯含量,预处理三：软化器,软化器特点：阳离子树脂交换床Na+交换Mg2+&Ca2+树脂的交换能力一般为20K 格令硬度/立方英尺树脂桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定一般采用气动阀门或多路控制阀来控制再生:控制开采用时间型或流量型或PLC控制启动一般采用顺流再生,预处理三：阻垢剂加药法,优质的膜元件合理的配置精良的装配精心的启动认真
8、的操作用心的监控定期的保养,反渗透设备长期良好运行的条件,预处理到位、水质合格（SDI）管道、保安滤器、膜壳清洗动设备单机试转ORP、余氯、电导、流量计等仪表标定,认真记录并保存运行记录的重要性,可以看出变化的趋势经过为判断故障提供依据当申请质保时必须提供的数据新装膜稳定运行后的原始数据至关重要“数据会说话”，离散的数据不能发现问题，要经过整理形成图表,2/40,宏观数据变化与膜内变化的关系,给水压力：反渗透入口压力表读数一段压差：给水压力-段间压力二段压差：段间压力-浓水压力产水产水量：产水流量计读数透盐率：产水电导/进水电导x100%;1-脱盐率=透盐率回收率：产水量/进水量x100%温度
9、：生水加热器出口，电导率表,主要沉积污染物分布位置情况,泥砂颗粒及无机胶体污染,DOW RESTRICTED-For internal use only,泥砂颗粒及无机胶体污染,保安过滤芯被无机颗粒污染，并且有一部分透过滤芯进入反渗透系统中,泥砂颗粒及无机胶体污染,现象和症状：泥砂颗粒堆积在第一段的前几支膜元件的进水端系统压力将偏大，系统脱盐率偏低膜元件解剖后，膜表面和进水流道附着可见污染物原因：预处理失效或设计存在缺陷多介质过滤器/活性炭床反冲洗和快洗不充分进水的SDI值偏高硬砂颗粒机械擦伤膜片清洗或解决方案：难以化学清洗恢复，可以尝试采用酸碱清洗加强介质过滤器/活性炭床反冲洗加强SDI值监
10、控加强保安过滤器的监控和更换。,泥砂颗粒及无机胶体污染,预处理活性炭破碎泄漏,第一段的前几支膜元件的进水端面附着黑色颗粒，膜元件解剖后，膜表面和进水流道附着活性炭颗粒,现象和症状：黑色物质堆积在第一段的前几支膜元件的进水端系统压力将偏大，产水量偏少，系统脱盐率偏低膜元件解剖后，膜表面和进水流道附着活性炭颗粒原因：不正确或不充分的活性炭床反冲洗和快洗长时间运行后，活性炭由于和氯或臭氧反应消耗导致破碎机械强度下降而破碎。炭粒机械擦伤膜片清洗或解决方案：难以化学清洗恢复更换新活性炭；充分的炭床反冲洗；加强保安过滤器的监控和更换。,预处理活性炭破碎泄漏,无机结垢-碳酸盐钙垢(CaCO3),结垢常常发生
11、在最后一段，然后逐渐向前一段扩散，含钙、重碳酸根或硫酸根的原水可能会在数小时之内即因结垢堵塞膜系统,清洗恢复效果更差,清洗恢复效果更好,酸性清洗的pH范围,酸洗pH值对去除碳酸钙垢的影响,现象和症状：系统产水量低，脱盐率下降，压降增加。膜元件变重原因：RO进水三高(高硬度;高pH;高碱度)RO系统高回收率清洗或解决方案：系统可用酸进行清洗恢复。应降低进水的三高(高硬度;高pH;高碱度)和RO系统回收率调整阻垢剂的加入量,无机结垢-碳酸钙垢(CaCO3),无机结垢-硫酸钙垢(CaSO4),图片引用Genesys International,硫酸钙垢(CaSO4),无机结垢硫酸钡/硫酸锶垢(BaS
12、O4/SrSO4),硫酸钡/硫酸锶垢(BaSO4/SrSO4),图片引用Genesys International,现象和症状：系统产水量低，脱盐率下降，压降增加。膜元件变重原因：RO进水钙、钡、锶、硫酸根含量高RO系统高回收率导致超过溶解限制阻垢剂失效清洗或解决方案：系统很难进行清洗恢复。应降RO系统回收率调整阻垢剂的加入量或 更换阻垢剂,无机结垢-硫酸盐垢,微生物污染,膜元件解剖后，膜表面和进水流道附着粘稠状物质，并伴有臭味。,碱洗pH值对去除生物污染的影响,清洗恢复效果较差,清洗恢复效果较好,碱性清洗的pH范围,现象和症状：系统产水量低，脱盐率下降，压降增加。压力容器开启或膜元件解剖后，
13、有臭味。原因：进水中富含营养物质,例如TOC和COD偏高进水或阻垢剂中含有微生物。清洗或解决方案：清洗并消毒整个系统，包括预处理和膜本体部分，同时应注意如果清洗和消毒不彻底，会出现迅速的重新污染系统可用强碱进行清洗恢复，例如采用PH=12-13的碱液清洗。安装或优化预处理以应对原水的微生物污染消除微生物的来源使用抗污染膜元件（FR系列）。采用非氧化性杀菌剂，例如：DBNPA进行定期冲击式杀菌。,微生物污染,铁污染,被铁污染的膜元件，膜表面为红褐色，进水流道呈浅红色,铁污染,被铁污染的膜元件的膜表面为红褐色，滴加酸后露出膜片的真面目。,现象和症状：系统脱盐率低，产水量降低压力容器开启后，膜元件端
14、面呈红褐色膜元件解剖后，膜表面呈红褐色原因：RO进水中含有过量的铁预处理系统中的管道或压力容器腐蚀清洗或解决方案：膜系统可以采用酸性NaHSO3(PH5)或H3PO4以及柠檬酸清洗恢复。有时候铁会加速膜的氧化导致膜元件不可恢复性的损伤,铁污染,压降(P)过大,玻璃钢外壳沿轴向破裂,进水端污染严重,出水端抗压力器(ATD)冲掉，浓水流道网格冲出,压降(P)过大,对膜元件破坏性分析发现：黑色粘稠液体流出。整个膜元件内部完全被污染，膜叶之间(进水流道)布满黑色粘稠物质。无臭味，排除生物污染，确认为无机污染物严重污堵进水流道导致的高压降所致。,压降(P)过大,产水背压,产水管道上安装截止阀，操作人员在
15、系统清洗过程中关闭此截止阀，清洗关闭完毕后忘记开启，随后停机后重新启动系统，发现系统脱盐率下降。,进水,产水,浓水,产水,浓水,进水,产水背压,产水背压损坏的膜元件,产水背压,产水背压损坏的膜表面通常看到平行于产水管的膜最外边出现拆痕，常常靠近最外侧的膜袋粘接线处。膜的破裂最有可能出现在进水侧、最外侧和浓水侧这三处粘接密封线附近，其他位置受到进水网络地支撑，很多网格的小格内就会出现很多气泡状剥离和分层,产水背压,为了预防产水背压，可以采用以上两种措施：在产水管道的合理安装止回阀，或三向阀。,现象和症状：系统脱盐率大幅下降，有时候伴随产水量增加。膜元件解剖后，膜表面出现气泡和分层原因：系统设计缺
16、陷，例如产水管道上的止回阀安装位置不合理。不正确的操作，例如清洗完毕后忘记开启产水阀门。不可预测的机械故障清洗或解决方案：膜元件被不可恢复性的损伤，难以修复，只能更换膜元件。,产水背压,遭氧化伤害的膜元件采用真空试验等机械的方法是检测不出来的，这类化学性的伤害，可通过对膜元件或其中的小片膜样品经过Fujiwara试验评测显示出来，如Fujiwara实验中实验溶液变成粉红色,证明膜片已被氧化,膜氧化,原子光谱化学分析法(ESCA):,膜氧化（由余氯导致）,未经污染或氧化的新膜片应该仅由C,O,N 和H组成，没有其它元素。对于使用过的膜片，可以通过分析膜材料中的增加的元素种类和含量，来确定膜片是否
17、被氧化或污染。原子光谱化学分析法(ESCA)证明膜片被氯氧化,现象和症状：系统脱盐率大幅下降，同时伴随产水量增加。膜元件解剖后，Fujiwara实验中实验溶液变成粉红色，原子光谱化学分析法(ESCA)发现氯元素。原因：RO系统前的脱氯措施出现问题，例如，活性炭失效或NaHSO3量不足。膜元件接触到强氧化剂。超滤系统清洗残留氧化剂（共有清洗水箱、保安滤器、管路死水区）超滤作为预处理的系统增加ORP/余氯监控和还原剂投加非常有必要清洗或解决方案：膜元件被不可恢复性的损伤，难以修复，只能更换膜元件。,膜氧化,细节决定成败！,膜元件清洗,清洗操作的判定：1、压力增加15%2、压差增加15%3、产水量下
18、降15%4、脱盐率下降2%满足其一，其它因素排除，应该启动清洗,清洗操作的注意事项：1、切忌一到现场下手就干，“望闻问切”不能少2、清洗是仔细活，切忌着急，先慢后快，先轻后重。,清洗操作的要领：1、如果不是单一的无机盐结垢，第一遍要碱洗2、压差越大，开始越要低流量，压差不大上手也不能满负荷3、在线不使用浸泡方法，改为低流量循环4、密切关注pH变化，及时补充药剂5、密切关注回水情况，脏是好事，太脏了，要换液体，保安滤芯也要考虑更换6、尤其碱洗温度必须保证，但是不能超温,离线清洗的注意事项：1、取膜时要做好序列号记录，记录每一支对应的位置2、分部位取样检测3、单支试洗4、反向清洗效果好5、用除盐水（软化水）清洗效果好,接下来我们准备要做哪些,开拓膜服务市场：阻垢剂、在线/离线清洗、膜更换、运行托管完善产品线：阻垢剂、清洗剂（重度有机污染清洗恢复、氧化损伤修复）组织必要的人力：知识储备、经验储备完善硬件：大型离线设备修整、软化设备修整、增加检测/试洗设备形成检测手段：外观检测性能检测重量、压力、压差、产水量、脱盐率、探针实验清洗评价解剖检验膜片完整性、垢样、染色实验、Fujiwara实验,市场有多大？200万多支8寸膜，每年换1/4,3500/支，20亿人民币约每小时产水150万吨，每年阻垢剂4万吨，离线清洗两年一次，每支500元，每年5亿人民币,
