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1、学习内容,绪论第一章 电厂用水概述第二章 水的预处理第三章 水的预脱盐（超滤、反渗透）第四章 锅炉补给水深度除盐第五章 凝结水精处理第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀第八章 超临界机组的水化学工况第九章 冷却水系统的腐蚀与防护第十章 热力设备的化学清洗,第三章 反渗透预脱盐,第一节 反渗透脱盐的基本原理 第二节 反渗透膜的选择性透过原理 第三节 反渗透膜及反渗透装置 第四节 反渗透装置的预处理 第五节 反渗透装置运行与维护 第六节 反渗透的后处理,第一节 反渗透脱盐的基本原理一、反渗透脱盐的原理,二、渗透压,为渗透压；R为气体常数；T为水的绝对温度；ci为溶质
2、的摩尔浓度之和,Ko为系数，一般为(2-4)X10-5，具体数值可咨询膜供应商；t为水温，；TDS为总溶解固形物含量，mg/L。,溶剂自动地从低浓度的一侧经过半透膜流向高浓度的一侧，这种自然现象叫做渗透（Osmosis）。当在浓溶液上外加压力（该压力大于渗透压）时，浓溶液中的溶剂就会通过半透膜流向稀溶液的一侧，这种现象叫做反渗透（Reverse Osmosis）。,三、操作压力,操作压力是指反渗透装置的实际运行压力，它由渗透压、反渗透装置的水流阻力、维持膜足够的透水速度的所必需的推动压力所决定。实际操作压力大致是渗透压的520倍甚至更高一些。,第二节 反渗透膜的选择性透过原理,一、选择性透过模
3、型1氢键结合水空穴有序扩散模型,2优先吸附毛细管流模型,二、反渗透方程,Js盐的透过速度；B 为比例系数；c2 为盐水侧膜表面处盐的浓度；c3 为淡水侧膜表面处盐的浓度；jv 为溶液(主要为水)的透过速度；A 为纯水透过系数。,三、无机物的分离,盐水和细孔中的离子浓度公式 C2盐水中离子浓度；C孔膜孔中离子浓度；I和 分别是盐水和膜的介电常数；q 离子电荷；与DebyeHuckel模型中的离子半径(1/kp)和膜孔径有关的常数，=(1+kp2r2)-1/2；a 离子半径；k Boltzmann常数；r 膜孔半径。,以上公式表明：(1)孔径小的膜对离子除去率高，不过由于纯水透过速度大致与r1.5
4、成正比，所以孔径变小，膜透水能力下降。(2)降低膜的介电常数或增加溶液的介电常数，可提高离子除去率。(3)半径大的离子除去率低。因为水溶液中离子都是水化的，半径小的离子水化半径大，所以水化半径大的离子分离度高。例如，醋酸纤维素反渗透膜对离子除去率由高到低的顺序是：Li+Na+K+，Cl-Br-I-。(4)电荷高的离子分离度高。例如，某些离子除去率由高到低的顺序为：PO34-SO42-Cl-，Fe3+Ca2+Na+。(5)离子浓度增加，进入膜孔中的离子增多，离子除去率下降。因此，应尽量避免浓差极化，防止膜表面浓度过度增加。(6)温度升高，离子进入膜孔中的量增加，但是由于溶剂透过速度增加更快，故透
5、过液中离子浓度减少，离子除去率提高。(7)上式中不含膜厚度这一物理量，说明离子除去率与膜厚度无关。但尽量降低膜的厚度，以减少透水阻力。,四、有机物的分离,1电离特性2酸碱性3空间障碍4取代基的极性5溶解度6分子刚度,第三节 反渗透膜及反渗透装置一、半透膜,1、反渗透膜的性能（1）产水量：QW=KW（P）A/T 式中：QW产水量 KW与膜性能有关的系数 P膜两侧的压差 渗透压 A膜的面积 T膜的厚度 水通量：单位时间内单位膜面积上的产水量，单位为加仑/平方英尺天（GFD）或升/平方米分钟（L/m2min）。（2）脱盐率：=1KSCA/（QS T）式中：脱盐率 QS进水盐浓度 Ks与膜性能有关的系
6、数 C膜两侧盐浓度差 A膜的面积 T膜的厚度 温度的影响：进水温度越高，水通量增加，但同时脱盐率会下降。pH值的影响：膜的脱盐率和水通量都随pH值变化而变化。约在接近中性条件下时，膜的脱盐率最高。压力的影响：压力越高，产水量越大。膜的脱盐率与运行压力无直接关系。（3）反渗透膜的其它性能指标,二、反渗透膜按结构分类,1醋酸纤维素(CA)PH值范围在56 2，聚酰胺(PA)pH值范围在211，但对水中游离氯比较敏感。3复合膜 机械强度高；高脱盐率；高透过性兼备；抗压密能力强良好的化学稳定性和耐热性；可干膜存放；推动压力低；抗污染能力强。,三、反渗透系统常用术语,（1）淡水：又称渗透水、产品水，是反
7、渗透系统的净化水。（2）供水：又称给水，是进入反渗透膜系统的供给水源。（3）浓水：又称盐水，是反渗透系统的浓缩废液。（4）半透膜：允许溶液中溶剂透过而溶质却不能透过的膜。（5）产水量：膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。（6）膜元件：组成反渗透膜组件的单个反渗透膜滤元。（7）膜组件：含有一个或多个反渗透膜元件的压力容器。（8）段：膜组件的浓水流经下一组膜组件处理，流经几组膜组件即称为几段。（9）级：膜组件的产品水再经下一组膜组件处理，产品水经几次膜组件处理即称为几级。（10）水通量：单位时间内透过膜元件（组件）单位膜表面的水量。（11）回收率：淡水与供水之比，以百分比表示。回收率(%
8、)=（12）脱盐率：反渗透装置或膜元件对盐分（或特定物质）的脱除能力。脱盐率(%)=（13）浓差极化：反渗透装置在运行过程中，淡水透过后，膜界面层浓缩水中含盐量和水之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度的现象，称为浓差极化。（14）污染指数（SDI）：在一定压力和标准间隔时间内，一定体积的水样通过微孔滤（0.45m）的阻塞率。,四、反渗透装置的结构,1、中空纤维式,2、涡卷式膜元件,第四节 反渗透的预处理,预处理的目的是：防止悬浮物、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵；防止膜表面上结垢；防止膜受到机械损伤和化学损伤。1、温度调整2、pH值调整3、除去悬浮物和胶体4、可溶性硅酸的控
9、制5、防止结垢 6、防止铁锰沉积7、杀菌处理 8、除去溶解性有机物 9、防止形成硅垢（SiO2）,1、温度调整 设置自动加热系统。温度范围：0402、pH值调整 原水加酸的目的不仅是为了防止结垢，而且是为了防止膜的水解。(CA)使用的PH范围为56；聚酰胺(PA)膜使用的PH范围为3103、除去悬浮物和胶体 悬浮物和胶体颗粒除去，使进水的浊度和淤塞指数SDI(又称污染 指数FI)达到定值。用压力调节阀调节给水压力为30psi（0.21MPa）,用秒表和 500mL量筒测出开始通 水时，水连续通过0.45m滤膜，流出500mL水所需要的时间t0，通水15min后，再次测定其流出 500mL水所需
10、要的时间t15。,4、可溶性硅酸的控制 在pH=7的条件下，水温25和40时SiO2的溶解度分别为120mg/L和160mg/L；提高水温、提高pH值、石灰软化原水、降低水的回收率和超滤等5、防止结垢 产生结垢的物质一般为CaCO3、CaSO4、BaSO4、SiO2和CaF2等。加阻垢剂、降低回收率等 采用离子交换软化除去钙离子等。加酸去除碳酸或重碳酸根离子6、防止铁锰沉积 曝气除去铁锰的措施，使铁生成Fe(OH)3沉淀；加Na2SO3除去溶解氧，可阻止铁锰氧化，使其保持溶解状态。7、杀菌处理 杀菌剂为氯化物，如Cl2，此外还有H2O2、O3和KMnO4等。消除余氯的方法主要有两种：(1)还原
11、法：Na2SO3HClOHClNa2SO4(2)吸附法：活性炭C2Cl2H2O4HClCO2,一、反渗透进水水质,二、预处理工艺,1以地下水为水源的预处理工艺 2以地表水为水源的预处理工艺,3以海水为水源的预处理工艺4以废水为水源的预处理工艺,三、除去悬浮固体,1、在预处理系统中设置：多层滤料过滤器、活性碳过滤器、软化器、细砂过滤器、微滤器和超滤器等深度过滤装置。多层滤料过滤器又称多介质过滤器，常用无烟煤和石英砂所组成的双层滤料过滤器；细砂过滤器常用粒径为0.30.5mm石英砂，层高为8001000mm，滤速约为5m/h；微滤器又称精密过滤器，孔径范围0.01-350 m。,四、阻垢剂投加系统
12、,五、保安过滤系统,反渗透系统中一般在两处设置着精密过滤器：一是高压泵进水管，二是清洗泵出水管。为了区分，前者称为保安过滤器，后者称为清洗过滤器。主要作用是除去水中粒径大于20 m的杂质。,保安过滤器外型,第五节 反渗透的运行和维护,一、反渗透系统,工业用小型反渗透工艺流程,火电厂反渗透,二、反渗透装置启动前的检查,三、反渗透装置的运行,1、启动、冲洗、投运的操作 检查完毕，开启浓水排放气动门，开启淡水排放气动门，开启冲洗入口门，启动冲洗水泵，冲洗反渗透装置20分钟。停洗水泵，关闭冲洗入口门，启动高压泵，缓慢开启高压泵出口电动门，关闭淡水排放气动门、浓水排放气动门，同时启动阻垢剂加药装置，开始
13、向淡水箱进水。调节反渗透装置浓水排放手动门，控制产水流量60t/h，浓水流量20t/h。,2、反渗透装置的运行监控 正常运行时，每2小时记录总进水流量、浓水流量、淡水流量、一段进水压力、二段进水压力、浓水压力、淡水压力、浓水PH、淡水电导率。在正常运行时，入口水质应符合下列要求：温度45，SDI3，余氯0.1mg/L，PH：310。反渗透正常运行时，每段压差应小于0.25MPa。阻垢剂加药系统出现故障无法加药时，反渗透必须停运。3、反渗透装置的停运 停阻垢剂加药装置，停高压泵，关闭高压泵出口电动门。开启浓水排放气动门、淡水排放气动门，开启冲洗入口门，启动冲洗水泵，冲洗反渗透装置20分钟。停反渗
14、透冲洗水泵，关闭冲洗入口门，关闭浓水排放气动门、淡水排放气动门。注：反渗透装置如短期退出运行时（不超过七天），膜元件必须浸泡在水温530的合格水（即反渗透出水）中，每天启动12小时，或每天低压冲洗半小时。反渗透装置如长期退出运行时，应先对膜进行化学清洗，然后采用1%的甲醛溶液加以保护。,四、反渗透装置反洗及投运程序,方格内有阴影的表示对应阀门/设备开启，无阴影表示对应阀门/设备关停。,五、反渗透设备的清洗,1、清洗的一般原则：a)在正常压力下，如产品水流量比正常值下降1015%。b)为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了1015%。c)产品水的盐透过率增加1015%。d)反渗透
15、各段间压差增加明显，增加约10%。2、清洗药剂的选择 建议使用的常见清洗液：清洗液1：柠檬酸 2%用氢氧化钠调至清洗液2：三聚磷酸钠 2%EDTA四钠盐 0.8%用硫酸调至 PH=10.0清洗液3：三聚磷酸钠 2%十二烷基苯磺酸钠0.25%用硫酸 调至PH=10.0 清洗液的最高使用温度为40，在清洗碳酸钙水垢时可不必加热。,3、清洗系统,4、反渗透的化学清洗程序,膜的清洗方法是：使清洗液以低压高流速状态在膜的浓水侧进行循环。步骤如下：1）首先开启清洗箱充水门，在反渗透清洗溶液箱中注入反渗透产水，启动清洗泵对膜进行冲洗并排放几分钟。2）然后在溶液箱中注入清洗液，开启清洗泵入口门，清洗箱循环门，
16、启动泵打循环配制清洗液。3）开启清洗过滤器入口门，用配制好的清洗液清洗反渗透装置：低速循环清洗：对于8的压力容器，采用2.883.38t/h的清洗液流量，低速循环清洗515分钟，这可以去除松散附着的污染物。中速循环清洗：对于8的压力容器，采用5.626.75t/h的清洗液流量，中速循环清洗515分钟。高速循环清洗：对于8的压力容器约为8.010.0t/h的清洗液流量，循环清洗3060分钟。4）在清洗后段时，应使前段浸泡在清洗液中。有利于污染物的去除。5）全部清洗完毕后，开启清洗箱排污门，排净箱中的清洗液，并冲洗溶液箱，然后在溶液箱中注满洁净的反渗透产水，启动泵冲洗膜元件，并排放几分钟。6）用清
17、水洗膜之后，恢复系统、启动反渗透装置，在淡水排放门开启状态下运行，直到产水洁净、无清洗剂泡沫为止。7）清洗过程中，当清洗过滤器的压降超过0.07MPa时，则需更换滤芯，更换清洗剂时也应更换清洗过滤器的滤芯。,六、反渗透的故障与原因,(1)给水压力低的原因可能是：给水流速不适当；系统泄漏；高压泵入口水压力不足或泵部漏气、漏 水；保安过滤器滤芯污堵；高压泵故障。(2)给水压力高的原因可能是：高压泵出口门调节不当；从高压泵到反渗透器之间的管道堵塞；浓水调节门关的太紧或堵塞，浓水排放 流量小；回收率太高。(3)回收率太低的原因可能是：给水流速过高；给水压力或浓度低。(4)回收率高的原因可能是：给水压力
18、过高；给水流速不足。(5)反渗透器两端压降高的原因可能：浓水流速高；膜元件污染。(6)高压泵停止运转的原因可能是：泵出口水压力过高（高限报警）；泵入口水压力过低（低限报警）。(7)产品水流量降低的原因可能是：给水温度低；给水压力低；浓水浓度太高引起高的渗透压。,(8)产品水流量增大的原因可能是：给水压力高；给水温度高。(9)产品水电导和浓水电导同时升高的原因 可能是：浓水管道或浓水调节阀污堵；回收率过高。(10)产品水电导率高，浓水电导率也高，每 段压力降也高的原因可能是：膜元件污染，限制了浓水流速。(11)产品水电导率高，每段压力容器两端压降增大，产品水流量低的原因可能是：膜元件污染。(12)段压力容器两端压降大，产品水流量低，产品水电导有所增加的原因可能是：膜元件通道污染、堵塞。(13)反渗透产水质量下降的原因可能是：原水的总含盐量增加；膜组件的破损；膜组件“浓水密封”的短路；“O”环泄漏（在内接头内）；回收率升高；膜组件安装时插入方向相反；进水中余氯的浓度过高。,第七节 反渗透的后处理,谢 谢 大 家！穆顺勇2008/8/14,
