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  • 常见问题

    什么是水的硬度? 

      水中有些金属阳离子,同一些阴离子结合在一起,在水被加热的过程中,由于蒸发浓缩,容易形成水垢,附着在受热面上而影响热传导,我们抒水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+),它与水中的阴离子如碳酸根离子(CO32-)、碳酸氢根离子(HCO3-)、硫酸根离子(SO42-)、氯离子(CL-)、以及硝酸根离子(NO3-)等结合在一起,形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度。水中的铁、锰、钭等金属离子也会形成硬度,但由于它们在天然水中的含量很少,可以略去不计。因此,通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看作水的硬度。水的硬度对锅炉用水的影响很大,因此,应根据各种不同参数的锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。 

     

  • 解决方案

    一、反渗透设备系统给水的一般要求

    反渗透给水的水质要求如表6-1所示


    给水水质

    醋酸纤维素膜

    芳香聚酰胺复合膜

    PH值

    4~6

    2~11

    温度(℃)

    5~30

    1~45

    浊度(NTU)

    <1.0

    <1.0

    淤泥密度指数(SDI)

    <5

    <5

    总有机碳(TOC)(mg/L)

    <3

    <3

    氯(mg/L)

    <1

    <0.1

    铁含量(mg/L)

    给水中溶氧>5 mg/L时,Fe<0.05

    SiO2(mg/L)

    浓水中SiO2<100

    Ca,Sr,Ba

    硫酸盐离子积<0.8Ksp

    LSI

    PHb-pHs为负值

     

    二、 反渗透给水预处理的必要性

    为了保持膜组件良好的设计性能和安全的运行,保证膜的使用寿命,必须对原水进行适当的预处理。必须根据水质条件、膜组件的特性和对给水的质量要求,选择合适的预处理方式。

    (一)不同原水水源的水源对象

    不同原水水源由于组成与杂质成分的不同其预处理对象区别如下:
    (1)地下水是从井中公元前出的地下砂层的水,水中的混浊物质、有机物含量少,因此深井水的污染指数几乎少于1.0,一般少于2.0,故预处理系统相对比较简单。
    (2)地表水溶量氧大,在阳光下具有生物生存的条件,因而水中往往有微生物存在,且很少存在还原性物质。一般地表水含有以硅、铝为主的悬浮物、胶体物及有机物形成的胶体物质。
    (3)海水中则可能含有微生物、有机物、胶体和悬浮物颗粒。
     

    (二)促使膜性能降低的膜污染因素
    (1)使膜本身发生化学变化。包括使芳香聚酰胺膜的胺基受氯和其他氧化性因素的作用而破坏;醋酸纤维素膜的酯基受温度和pH值影响而水解;膜受强酸、强碱的溶解等。
    (2)使膜表面或膜内受水中悬浮物、胶体颗粒的覆盖和污堵。
    (3)膜表面微溶盐的结垢。
    (4)膜受水中微生物、菌藻类的黏附、污堵、侵蚀和生物降解。
    (5)水中有机大分子对膜的污堵或小分子有机物对膜的吸附污染。
     

    三、反渗透设备给水处理方法概要
    膜的污染、堵塞和侵蚀性因素包括结垢物、金属氧化物、悬浮物和胶体、有机物、生物污染等,所采取的措施主要是经典常规的水处理方式,但要求比较严格。反渗透给水预处理方法概要如表6-2所示。

    表6-3为膜的污染因素的处理方法汇总,亦可组合数种方法一起使用。


    被处理的有害物质

    预处理方法提要

    CaCO3、CaSO4、BaSO4、
    SrSO4结垢物质

    CaCO3结垢可通过浓水LSI的计算,LSI为负值时水质稳定,否则应处理。CaSO4、BaSO4、SrSO4可通过IPb的计算,其值小于0.8Ksp时稳定,否则应处理。可根据情况选择合理的处理措施,如:①钠离子交换软化,加六偏磷酸钠或有机阻垢剂;②氢离子交换后脱CO2;③加酸稳定,加石灰进行沉淀处理。

    水中颗粒物质

    砂、黏泥、SiO2、等粒径大于2um可通过过滤方式处理,小于2um可通过凝聚、双滤料过滤(由于胶体带有与膜表面相反的电荷,水中小于0.1um的真正的胶体并不一定易于引起膜的污染,令人担心的却可能是于其聚集后所形成的0.3~0.5um的颗粒)。在进入给水泵前设置5um保安过滤器。在保安过滤器前必须设置机械过滤器。

    铁、锰、硫化物

    水中溶有的铁、锰或硫化物,遇到空气或Cl2可能氧化或沉淀。
    膜所允许的铁浓度,由于pH值、溶氧的不同而变化很大,一般为0.1~0.05mg/L,加酸至pH=5.5,对膜无污染。给水中最大允许含铁量与含氧量和pH值的关系大致是:
    O2(mg/L) Ph 允许Fe2+( mg/L)
    <0.5 <6.0 4.0
    0.5~10 6~7 0.5
    5~10 >7 0.05
    降低原水中大量铁、可采用曝气-锰砂过滤器
    井水中存在H2S时,如被氧化成硫磺,会污染膜表面。可采用阳光曝气氧化、过滤脱硫。
    重金属经氧化或空气氧化后,通过过滤或直流混凝过滤除去

    管道、泵等设备锈蚀产物

    采用耐腐蚀材料的管道和设备,低压部分采用塑料,高压部分部分采用316S.S,或内衬耐蚀聚合材料,
    注意管道系统的严密性,以防止空气进入系统使铁氧化。
    采取过滤方式,过滤前须加凝聚剂。
    为了防垢的加酸系统及加酸后的水系统都要采用防腐材料。

    胶体物质

    地面水含胶体物较多,主要是铝类的黏土,这类胶体颗粒大小在0.3~1.0um范围,带负电荷,单用过滤无法除去,故采用凝聚、过滤、直流混凝方法,使胶体颗粒增大至10~20um过滤除去。
    当悬浮物、胶体含量过多时,还需凝聚、澄清、过滤。
    凝聚剂的使用要注意膜的性质,聚酰胺复合膜带负电荷,因此不可采用阳离子型的聚合物。
    有效的混凝-过滤配合采用聚合铝和双滤料(0.6mm石英砂1.2mm无烟煤)及加凝聚剂混凝后再经细砂(0.3~0.5mm滤层800mm)过滤。

    有机物

    有机物对膜污染是复杂的,凝聚澄清和活性碳炭过滤都仅能除去部分有机物。
    也可采用超滤除去有机物。

    细菌

    细菌会以醋酸纤维为食物,因而醋酸膜易受细菌的侵蚀;对于复合膜,虽不易被细菌侵害,但细菌黏膜会造成膜的污堵。杀菌一般采用氯:
    Cl2+H2O=HClO+H++Cl-
    加入水中的氯只有1/2变成HClO,另外的1/2在水中产生Cl-,不起杀菌作用(反应产物的比例取决水的pH值和温度)。
    采用NaClO时:
    NaClO+ H2O= HClO+NaCl
    从以上两式的比较中可以看出一个NaClO相当于一个Cl2。

    醋酸纤维膜要求给水含有残余氯,以防细菌滋生,而氯含量过高又会破坏膜,最大允许连续余氯的含量为1mg/L。复合膜抗氯性差,不允许含有余氯。采取加氯杀菌后需加亚硫酸钠或经活性炭过滤来消除余氯。

    油和脂

    进入膜组件的水不允许含有油和脂。处理油和脂一般采用活性炭过滤,也可采用超滤。

    SiO2

    膜元件在运行中浓水不允许析出SiO2,过饱和SiO2­可能聚合而形成不溶解的胶体硅,硅胶会引结垢。
    防止SiO2结垢的措施:
    控制回收率,这是一种容易的防硅垢的方法,靠降低系统回收率使水中的浓度降低到符合溶解度(对给定的ph值和温度)的要求。
    可采用石灰软化,一般可降低给水中50%的硅,或在澄清时加入氧化镁、氯化铁和铝酸钠。
    无定形硅的溶解度取决于温度,提高水的温度可以防止结垢,也可以将提高温度与降低系统回收率结合使用。
    发现硅的浓度过高时,必须立即清洗,硅垢一旦形成,就非常难于去除。

     

     

    表6-3 对膜的污染因素的处理方法汇总表


    前处理

    CaCO3

    CaSO4

    BaSO4

    SrSO4

    SiO2

    CaF2

    SDI

    Fe

    Al

    细菌

    氧化物

    有机物

    加酸法

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    加阻垢剂

     

     

     

     

     

     

    离子交换软化

     

     

     

     

     

     

     

    离子交换脱碱

     

     

     

     

     

     

     

    石灰软化法

     

     

     

    预防性清洗

     

     

     

     

     

    调整回收率

     

     

     

     

     

     

    介质过滤

     

     

     

     

     

     

     

    氧化过滤

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    直流过滤

     

     

     

     

     

     

     

    混凝

     

     

     

     

     

     

    微/超过滤

     

     

     

     

     

     

    滤芯过滤

     

     

     

     

     

     

     

     

    氯化

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    脱氯

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    冲击处理

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    预防性杀菌

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    GAC过滤

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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