反渗透设备预处理系统的重要性




无论是实验室超纯水机还是工程纯水、超纯水系统,只要是以反渗透工艺作为主要脱盐工艺,都离不开预处理系统,反渗透系统对给水水质要求较严格,一般最常用的聚酰胺复合膜的给水水质条件为:最大给水浊度1NTU、最大给水SDI(15)为5、游离氯容忍量<0.1ppm、此外,为防止原水经过反渗透膜浓缩时结垢,还必须对原水进行软化或阻垢处理。自来水出厂时浊度及淤泥污染指数(SDI)通常都可达标,但经过自来水管网及中间水箱到达客户用水点时,水质就得不到保证了;自来水厂通常用氯消毒,为保证消毒效果,游离氯含量通常较高,不能满足反渗透膜给水要求;至于导致原水结垢的钙、镁等硬度离子,自来水一般不处理,必须在原水进入反渗透膜之前,通过预处理处理掉或阻止其结垢晶体的生成。

 

    一套反渗透系统运行的好坏,预处理效果起到了很大的作用。选择优质的预处理滤料,科学的设计预处理运行压力、流量、流速等运行参数,对反渗透系统显得尤为重要。以下是反渗透系统最常用滤料的技术指标及建议运行参数。

 

石英砂

    采用天然的石英矿石,经粉碎、筛选、水洗等工艺加工而成。外观呈多棱形、球状,白色,具有较高机械强度、截污能力强、耐酸。含硅量95%左右、比重2.5g/cm3左右、容重1.8g/cm3左右、有效直径小型过滤器选用0.35~0.5mm(大中型过滤器选用0.5~1.5mm)。石英砂可对原水中悬浮物、颗粒物及胶体等物质进行去除,同时对原水中的浊度、色度起到降低作用,还可滤掉原水带来的颗粒、藻类等可见物。石英砂过滤器设计流速通常小于10~20m/h,反洗流速40~50m/h。对高污染倾向的原水(如地表水、受污染的井水等),过滤流速必须小于10m/h(一般为5m/h)或采用二级介质过滤器。当压力式滤器进出口间压差增加0.3~0.6bar,重力式滤器压差增加1.4mH2O时,先反洗和然后正洗滤器以除去沉积物,反洗一般需要10分钟以上,大直径的滤器还须设置辅助气源擦洗。

石英砂

国内产石英砂技术规格表

 

锰砂滤料

    当以铁、锰含量较高的地下水作为反渗透系统原水时,可用锰砂对原水进行预处理。锰砂滤料是采用天然锰矿石加工而成,外观呈褐色,对于生活饮用水、地下水除铁、除锰有独特的效果。锰砂规格有:0.6-1.2 0.6-2 1-2 2-4 4-8 8-16 16-32mm等粒径。

锰砂滤料

国内产锰砂技术规格表

 

活性炭

    活性炭工艺在水处理领域中占有相当重要的地位,是水深度处理中不可缺少的工艺,它所具有的某些特殊功效是其它水处理工艺所无法替代的。其作用主要有:

    去色:可去除由铁、锰及植物分解生成物或有机污染物等所形成的色度。

    脱氯:可去除因余氯所造成的嗅味。

    去除有机物:可去除由于水源污染而常规工艺又无法去除的水中微量污染物,如农药,杀虫剂,氯化烃,芳香族化合物,以及BOD与COD等。

    去除有机氯:可去除在原水净化过程中及自来水出厂前投加预氧化剂和消毒剂(如氯气)所产的THMS等“三致”物质。有分析表明,自来水中“三致物质THMS占去大半,有效的去除对于提高水质量十分关键。

    去除氨氮和亚硝酸盐:活性炭可有效去除氨氮和亚硝酸盐。

    去除剩余氯或氧化剂:保护超滤、反渗透的滤膜(作为反渗透工艺的预处理)。

活性炭

    纯水、超纯水处理系统中,活性炭一般装填到活性炭过滤器内进行压力过滤,活性炭过滤器的运行流速在10m/h左右,反冲洗强度10L/ m2.s左右,运行过程中需要定期进行反洗(反洗周期视原水情况而定,如果进水浊度<2FTU,可每1~2天反洗一次,或按进出口压差达50~100KPa进行反洗。)。用于水处理的活性炭应选择椰子壳、核桃壳等果壳活性炭,这种活性炭比表面积不低于500m2/g,微孔总容积可达0.9cm3/g以上,粒度为0.59(28目)~1.65(10目)mm,容重0.4~0.5g/cm3。

 

国内产椰壳活性炭技术规格表

 

软化树脂

    对于中小型反渗透纯水系统,可选用软水器作为预处理,软水器内部装填有离子交换树脂(通常是磺酸基聚苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂,也称001×7或732树脂。),当水中的Ca2+ 、Mg2+流过树脂层时,Ca2+ 、Mg2+被吸附并置换,反应方程式:2RNa + Ca2+ → R2Ca + 2Na+,树脂的吸附交换容量是一定的,当树脂饱和以后需要用工业盐将树脂上的Ca2+ 、Mg2+置换出来,使其从新具有吸附能力,这个过程叫再生,反应方程式:R2Ca + 2Na+ → 2RNa + Ca2+,再生出来Ca2+ 、Mg2+废液经冲洗排掉。

软化树脂国内产树脂性能规格表

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