反滲透系統
操作使用說明書
目錄第一部分反滲透系統基本常識
一． 反滲透基本原理
1.1 滲透與反滲透
1.1.1 滲透現象
1.1.2 反滲透
1.1.3 滲透壓
1.2 反滲透膜的種類及其結構特點
1.2.1 反滲透膜的效能
1.2.2 反滲透膜的分類
1.3 反滲透膜元件的構型及特點
1.3.1 膜元件的構型
1.3.2 渦卷式膜元件
1.3.3 中空纖維型膜元件
二． 反滲透系統的設計
2.1 反滲透系統常用術語
2.2 反滲透給水要求及預處理
2.2.1 反滲透給水要求
2.2.2 給水預處理
2.3 反滲透本體系統
2.3.1 反滲透系統組成
2.3.2 反滲透系統的儀表設定
三．反滲透系統的安裝及執行
3.1 反滲透膜元件的安裝
3.2 反滲透裝置的執行
3.2.1 反滲透裝置初次啟動前的檢查
3.2.2 反滲透裝置的執行
3.2.3 反滲透執行資料的記錄及處理
3.2.4 反滲透裝置執行維護注意事項
3.3 反滲透系統的一般故障原因分析
四．反滲透膜的化學清洗與停用保護
4.1 反滲透膜的化學清洗
4.1.1 化學清洗的必要性
4.1.2 化學清洗的條件
4.1.3 反滲透膜元件常見的汙染物
4.1.4 反滲透系統的清洗步驟
4.2 反滲透系統的停運保護
第二部分反滲透預脫鹽系統操作使用說明
一．反滲透系統工藝流程及裝置規範
1.1 反滲透預脫鹽系統流程
1.2 工藝說明
1.3 儀表設定
1.4 機務裝置規範
二．操作步驟
2.1 #1雙介質過濾器
2.1.1 投運步驟
2.1.2 反洗步驟
2.2 #1活性炭過濾器
2.2.1 投運步驟
2.2.2 反洗步驟
2.3 #1反滲透裝置
2.3.1 反滲透裝置的啟動
附錄一. sdi的定義及測量方法
附錄二. 反滲透標準化資料統計表
附錄三. lfc系列低汙染複合膜元件
附錄四. 捲式複合膜元件的結構示意圖
附錄五. 捲式複合膜元件與壓力容器（外殼）的組裝示意圖
附錄六. 80a30系列壓力容器結構與裝配示意圖
附錄七. 反滲透系統工藝流程及p&id圖
附錄八. 反滲透系統程式控制表
第一部分反滲透系統基本常識
一． 反滲透基本原理
1.1滲透與反滲透
1.1.1 滲透現象（o**osis）
當把兩種不同濃度的溶液分別置於半透膜（只允許溶劑能過，而溶質不能透過的膜叫做半透膜）的兩側時，溶劑自動地從低濃度的一側流向高濃度的一側，這種自然現象叫做滲透。滲透是自發進行的，無需外界的推動力。如果上述過程中溶劑是純水，溶質是鹽份，當用半透膜將它們分隔開時，溶劑水也會自發地從低濃度的一側流向高濃度的一側。
此過程如圖1（a）所示。
1.1.2 反滲透（reverse o**osis）
當在濃溶液上外加壓力（該壓力大於滲透壓）時，濃溶液中的溶劑就會通過半透膜流向稀溶液的一側，這種現象叫做反滲透，英文縮寫為「ro」。該過程如圖1（b）所示。1.
1.3 滲透壓（o**osis pressure）
在滲透過程中，溶劑不斷地低濃度的一側流向高濃度的一側，高濃度一側的液位不斷上公升，當上公升到一定程度後，溶劑通過膜的淨流量等於零，此時該過程達到平衡，與該液高度對應的壓力稱為滲透壓，此過程如圖1（c）所示。一般來說，滲透壓的大小取決於溶液的種類、濃度和溫度而與半透膜本身無關。通常可用下列公式計算滲透壓：
π=△crt
π—滲透壓，大氣壓；
△ c—濃度壓，摩爾/公升；
r—氣體常數，等於0.08206公升·大氣壓/（摩爾·k）；
t—絕對溫度，°k。滲壓透
力壓 稀溶液濃溶液稀溶液濃溶液稀溶液濃溶液
半透膜半透膜半透膜
abc）
（a）——滲透 （b）——反滲透 （c）——滲透壓
圖1 滲透及反滲透原理示意圖
1.2 反滲透膜的種類及其結構特點
1.2.1反滲透膜的效能
描述膜效能的主要指標有：產水量、透鹽率、膜材料種類、膜允許使用的最高壓力、溫度範圍、適用ph值範圍、對有機溶劑等化學藥品的抵抗性以及水中游離氯或氧化性物質的最高允許濃度等。其中產水量和脫鹽率是兩個最重要的指標，現分述如下：
（1）產水量：
qw=kw·（△p－△π）·a / t
式中： qw — 產水量kw — 與膜效能有關的係數
△p — 膜兩側的壓差滲透壓
a — 膜的面積t — 膜的厚度
kw與膜的效能和水溫有關，kw越大，說明膜的透水性越好。
水通量：單位時間內單位膜面積上的產水量，單位為加侖/平方英呎·天（gfd）或公升/平方公尺·分鐘（l/m2·h）。
（2）脫鹽率：
η=1－ks·△c·a / （qs ·t）
式中：脫鹽率qs — 進水鹽濃度
ks — 與膜效能有關的係數 △c — 膜兩側鹽濃度差
a — 膜的面積t — 膜的厚度
ks與膜的性質、鹽的種類以及水溫有關，ks越小，說明膜的脫鹽效能越好。
相同面積和厚度的膜，其產水量與淨驅動壓力成正比，透鹽率只與膜兩側濃度差成正比，而與壓力無關。影響反滲透膜產水量和透鹽率的幾個主要因素是溫度、ph值和壓力。
● 溫度的影響：進水溫度越高，水通量增加，但同時脫鹽率會下降。
● ph值的影響：膜的脫鹽率和水通量都隨ph值變化而變化。約在接近中性條件下時，膜的脫鹽率最高。
● 壓力的影響：壓力越高，產水量越大。膜鹽率與執行壓力無直接關係。
反滲透膜的其它效能指標：
序號效能要求
（1） 耐壓密性通水效能隨時間衰減越小越好
（2） 耐氧化性耐溶解氧、餘氯等的氧化
（3） 耐酸鹼性適合於廣泛的ph範圍
（4） 耐溫性適合於較寬的溫度範圍
（5） 耐細菌侵蝕性抗微生物能力強
（6） 耐汙染效能吸附汙染物少、脫除容易
1.2.2 反滲透膜的分類
反滲透膜的種類很多，分類方法也很多。但大體上可按膜材料的化學組成和膜材料的物理結構來分類。
按膜材料的化學組成大致可分為：醋酸纖維素膜和芳香族聚醯胺膜（複合膜）。
（1） 醋酸纖維素膜：
醋酸纖維素膜（cellulose acetate，簡稱ca）是一種羥基聚合物，它一般是用纖維素經脂化生成的三醋酸纖維，再經過二次水解生成
一、二、三醋酸纖維的混合物。這種膜的厚度約100um，具有非對稱結構和較高的水透過性。
醋酸纖維素膜的效能與其乙醯基含量有著密切的關係。乙醯基含量愈高，則脫鹽效能愈好，但產水量愈小。為了均衡脫鹽效能和透水性能，一般選擇乙醯基含量為37.
5~40.1%的醋酸纖維。
醋酸纖維是一種脂類，會發生水解，水解的結果將降低乙醯基的含量，使膜的效能受到損害，同時膜也更容易受到生物的侵襲。醋酸纖維素的水解與溫度和ph值有關。溫度越高，水解速度越快。
在酸性和鹼性條件下，水解速度都較快。所以通常控制ph值範圍在5~6之間。
（2） 芳香族聚醯胺膜（複合膜）：有一層薄的脫鹽表層和細孔眾多的襯底，具有不對稱結構。這種膜的最大優點是抗壓實性較高、透水率較大和鹽透過性較小。
複合膜的化學穩定性好，醋酸纖維素膜相比，其效能上的差異主要有：
1 複合膜的化學穩定性好，醋酸纖維素膜不可避免地會發生水解。例如醋酸纖維素膜連續執行允許ph範圍為5~6，清洗時允許的ph範圍為3~7，ph5.7時水解速度最慢，這就導致預處理加酸量大，清洗時可選用的藥品範圍窄，不易獲得滿意的清洗效果，而複合膜連續執行允許的ph範圍為3~10，清洗時允許的ph範圍為2~11。
2 複合膜的生物穩定性好，不易受微生物侵襲，而醋酸纖維素膜則易受微生物侵襲。
3 複合膜的傳輸效能好，即kw大而ks小。
4 複合膜在執行中不易被壓實，因此產水量不隨使用時間的增長而有明顯的改變，而醋酸纖維膜在執行中會被壓緊，因而產水量不斷下降。
5 複合膜由於kw大，其工作壓力低，反滲透給水幫浦用電量與醋酸纖維膜相比幾乎減少一半。
6 醋酸纖維素膜的壽命一般較短，而複合膜則相對較長。
7 複合膜的缺點是抗氯及其它氧化性物質較差，且**較貴。
按膜材料的物理結構大致可分為：
① 均態膜：厚度均一，緻密層厚，透水量小。
② 非對稱膜：厚度不均一，緻密層薄，透水量大，強度好。複合膜屬於非對稱膜。
按膜元件的構型可分為：平板膜、管式膜、捲式膜和中空纖維式膜。下節從膜元件的構型方面來談談工業用膜元件的構造及特點。
1.3反滲透膜元件的構型及特點
1.3.1 膜元件的構型
目前反滲透膜元件的構型主要有四種：平板式、管式、渦卷式和中空纖維式，但常用於水處理中的是渦卷式和中空纖維式兩種。四種構型的膜元件各有其優缺點，它們之間各個方面的差異如下：
系統投資費用：管式、平板式＞中空纖維式、渦卷式
設計靈活性：渦卷式＞中空纖維式＞平板式＞管式
清洗方便性：平板式＞管式＞渦卷式＞中空纖維式
系統占地面積：管式＞平板式＞渦卷式＞中空纖維式
汙堵的可能性：中空纖維式＞渦卷式＞平板式＞管式
耗能：管式＞平板式＞中空纖維式＞渦卷式
下面就兩種最常見的膜元件——渦卷式和中空纖維式膜元件的構型作簡要介紹。
1.3.2 渦卷式膜元件
渦卷式膜元件是一張平的半透膜按固定尺寸切割對開摺疊，中間夾入一層織物支撐材料，然後將平膜摺疊好，兩邊用膠水粘住，形成乙個口袋，依次在每個口袋下面鋪上一層隔網。口袋的開口端貼在中心多孔管上，沿著中心管捲繞依次迭好的多層口袋與隔網，將卷好的膜刷上環氧玻璃鋼，經在防腐劑中浸過，上端裝上擋板和濃水密封支撐，即成完整的膜元件，將該膜元件逐個在試驗台上按給定條件進行產水量、脫鹽率試驗。
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