反滲透和納濾的的工藝過程設(shè)計(jì)

天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院膜法水處理技術(shù)反滲透和納濾工藝過程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

濃差極化對反滲透和納濾過程的影響

反滲透和納濾過程的基本方程

反滲透和納濾工藝流程及其特征方程

反滲透和納濾裝置的組件配置和性能

反滲透和納濾基本設(shè)計(jì)內(nèi)容和過程

反滲透和納濾系統(tǒng)預(yù)處理及運(yùn)行反滲透和納濾工藝過程設(shè)計(jì)1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1.1進(jìn)水水質(zhì)

水樣是一定時(shí)間內(nèi)所要分析水源的水質(zhì)代表。對水質(zhì)要有一全面的把握，必須針對水源特點(diǎn)在不同時(shí)期收集水樣，進(jìn)行分析比較，了解其變化及變化原因。這對反滲透系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)（預(yù)處理、產(chǎn)水量、回收率、脫除性能、壓力、流速……），正當(dāng)?shù)牟僮?，診斷系統(tǒng)存在的問題和準(zhǔn)確評價(jià)系統(tǒng)性能等方面至關(guān)重要。工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采樣要求：取樣時(shí)要有代表性，要有足夠的量，選點(diǎn)要正確，容器要合適，水樣的采集要嚴(yán)格按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》中的要求進(jìn)行詳細(xì)的記錄。水質(zhì)分析內(nèi)容：水源水量、水質(zhì)調(diào)查的內(nèi)容要求非常詳細(xì)，包括CO2、pH、O2、Cl、SO2-3、離子濃度、硬度、堿度、溶解性固體、細(xì)菌數(shù)等，常見參數(shù)的要求見下頁的水樣分析報(bào)告。工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求常規(guī)水源的水質(zhì)特點(diǎn)：市政供水為了防止管網(wǎng)的腐蝕，一般pH偏高，含有游離氯和Fe離子等地表水的濁度、細(xì)菌及有機(jī)物是預(yù)處理設(shè)計(jì)要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容地下水成份一般相對穩(wěn)定，多數(shù)具有高硬度和堿度的特征海水要考慮懸浮固體、微生物和細(xì)菌，進(jìn)水pH值和水溫，金屬氧化物和微溶鹽的沉淀（不同海域水質(zhì)差異較大）其他特殊場合，如化工、生物行業(yè)物料的濃縮、分離等工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1.2產(chǎn)水水質(zhì)和水量根據(jù)用戶的要求或者用戶所處的行業(yè)，按照客戶的需求或者相關(guān)行業(yè)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定反滲透或納濾系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)和水量這些要求決定了系統(tǒng)的規(guī)模和所用工藝過程的選擇，如單位時(shí)間的產(chǎn)水量，膜組件種類、數(shù)量和排列方式，回收率以及具體的工藝流程等。

工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1.3膜和膜組件的選擇醋酸纖維素最早用于反滲透水處理工藝，具有價(jià)廉、耐游離氯、耐污染的特點(diǎn)，多用于飲用水凈化和污染密度指數(shù)（SDI）較高的地方。芳香族聚酰胺復(fù)合膜，通量高，脫鹽率高，操作壓力低，耐生物降解，操作pH范圍寬（2～11）不易水解，脫SiO2和NO-3及有機(jī)物都較好，但不耐游離氯，易受到Fe、Al和陽離子絮凝劑的污染，污染速度較快。

工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

目前大規(guī)模應(yīng)用的反滲透和納濾膜材料的組件形式主要是卷式和中空纖維式。選用膜組件時(shí)應(yīng)綜合考慮組器的制備難易、流動狀態(tài)、堆砌密度、清洗難易等諸方面，卷式元件用得最普遍。據(jù)進(jìn)水和出水水質(zhì)，可初步選定膜元件，由產(chǎn)水量可初步確定元件得個(gè)數(shù)。工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1.4回收率回收率的確定影響到膜組件的選擇和工藝的確定。根據(jù)產(chǎn)水水量和回收率確定膜元件的個(gè)數(shù)。一般海水淡化回收率在30～45％，純水制備在70～85％；而實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)預(yù)處理、進(jìn)水水質(zhì)等的條件確定。

工藝過程設(shè)計(jì)－系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1.5產(chǎn)水量量的衰衰減反滲透透膜在在使用用過程程中會會隨著著使用用時(shí)間間的延延長，，膜的的產(chǎn)水水量會會發(fā)生生衰減減。這這主要要是由由于膜膜長時(shí)時(shí)間在在高溫高高壓下運(yùn)行行，在在溫度度和壓壓力的的協(xié)同同作用用下，，會出出現(xiàn)膜膜的壓壓密化化現(xiàn)象象，其其結(jié)果果會造造成產(chǎn)產(chǎn)水量量下降降或系系統(tǒng)操操作壓壓力上上升。。壓密密化是是膜性性能的的不可可逆衰衰減，，事實(shí)實(shí)上，，復(fù)合合膜比比醋酸酸纖維維素膜膜更耐耐壓密密化。。膜污染染也是造造成膜膜產(chǎn)水水通量量的衰衰減的的主要要原因因。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)要求求通過下下式可可計(jì)算算出反反滲透透和納納濾膜膜的產(chǎn)產(chǎn)水量量下降降斜率率。式中，，m為產(chǎn)水水量下下降斜斜率；；t為運(yùn)行行時(shí)間間，h；Q0和Qt分別為為運(yùn)行行初期期和運(yùn)運(yùn)行t小時(shí)后后的產(chǎn)產(chǎn)水量量。通常CA類膜m＝-0.03～-0.05，復(fù)合合膜的的m=-0.01～-0.02。即CA類膜產(chǎn)產(chǎn)水量量年均均下降降10％左右右，復(fù)復(fù)合膜膜約為為5％左右右。當(dāng)當(dāng)然根根據(jù)進(jìn)進(jìn)料的的不同同也有有一定定的變變化。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)要求求1.6截留率率的衰衰減隨著反反滲透透和納納濾膜膜在使使用過過程中中會受受到生生物或或化學(xué)學(xué)因素素的作作用，，膜面面材質(zhì)質(zhì)會發(fā)發(fā)生疏疏松化化，導(dǎo)導(dǎo)致膜膜的截截留率率衰減減。通常CA類膜的的年透透鹽增增長率率為20％左右右，復(fù)復(fù)合膜膜約為為10％左右右。當(dāng)當(dāng)然系系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理理如果果不合合適或或者使使用過過程中中操作作不當(dāng)當(dāng)也會會使透透鹽增增長率率增大大。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)要求求1.7產(chǎn)水量量隨溫溫度的的變化化反滲透透和納納濾膜膜的透透水通通量隨隨過濾濾介質(zhì)質(zhì)的溫溫度發(fā)發(fā)生較較大的的變化化。通通常根根據(jù)下下式進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算：：T為溫度度，單單位℃℃，即即每一度度變化化使產(chǎn)產(chǎn)水量量變化化3％左右右。也可可用溫溫度校校正因因子（（TCF）表示示。Kt為與膜膜材料料有關(guān)關(guān)的常常數(shù)。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)要求求溫度對對膜的的通量量影響響較大大，在在進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì)過程程中要要充分分考慮慮全年年水溫溫的變變化。。同時(shí)時(shí)采取取必要要的措措施（（進(jìn)出水水換熱熱等）減少少溫度度對系系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)水效效率的的的影影響。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)要求求溫度/℃校正因子CA膜TFC膜50.5900.534100.6850.630150.7860.739200.8900.861251.0001.000301.1151.155351.2351.328401.3661.5202濃差極極化對對反滲滲透和和納濾濾過程程的影影響2.1濃差極極化的的概念念在反滲滲透過過程中中，由由于膜膜的選選擇滲滲透性性，溶溶劑（（通常常為水水）從從高壓壓側(cè)透透過膜膜，而而溶質(zhì)質(zhì)則被被膜截截留，，其濃濃度在在膜表表面處處上升升高；；同時(shí)時(shí)發(fā)生生從膜膜表面面向本本體的的回?cái)U(kuò)擴(kuò)散，，當(dāng)這這兩種種傳質(zhì)質(zhì)過程程達(dá)到到動態(tài)態(tài)平衡衡時(shí)，，膜表表面處處的濃濃度c2高于主主體溶溶液濃濃度c1，這種種現(xiàn)象象稱為為濃差差極化化。上上述兩兩種濃濃度的的比率率c2/c1稱為濃濃差極極化度度。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化根據(jù)薄薄膜理理論模模型描描述濃濃差極極化現(xiàn)現(xiàn)象，，如下下圖所所示。。濃差極極化理理論模模型工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化2.1濃差極極化的的計(jì)算算濃差極極化度度可根根據(jù)膜膜－液液相界界面層層鄰近近膜－－面?zhèn)鱾髻|(zhì)的的質(zhì)量量平衡衡的微微分方方程加加以積積分，，然后后將邊邊界條條件代代入求求得。。主要要表達(dá)達(dá)式有有：質(zhì)量平平衡的的微分分方程程：根據(jù)邊邊界條條件積積分可可得：：或工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化由以上上推導(dǎo)導(dǎo)的結(jié)結(jié)果可可知當(dāng)當(dāng)流速速時(shí)時(shí)，幾幾乎不不存在在濃差差極化化。此此時(shí)膜膜高壓壓側(cè)的的濃度度才幾幾乎是是均一一的，，即c’=c2=c1或相應(yīng)應(yīng)的滲滲透壓壓π’=π2=π1，而在在通常常的反反滲透透過程程中，，流速速U不能太太高，，因?yàn)闉殡S著著流速速U的提高高，流流道的的阻力力升高高，能能耗增增加。。這樣樣，通通常取取適當(dāng)當(dāng)?shù)牧髁魉賃操作，，于是是存在在一定定的濃濃差極極化，，即c’=c2>c1或π’=π2>π1。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化2.3濃差極極化下下的傳傳質(zhì)方方程（1）水通通量（2）脫鹽鹽率工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化（3）真實(shí)實(shí)脫鹽鹽率r與表觀觀脫鹽鹽率robs的關(guān)系系由上述述的濃濃差極極化方方程可可以推推出：：在半對對數(shù)坐坐標(biāo)紙紙上作作圖圖。。在保保持Jw不變情情況下下，測測定不不同U時(shí)的robs，計(jì)算不不同U時(shí)的，并與與相應(yīng)應(yīng)的作作圖圖，其其所得得的圖圖線為為直線線。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化將直線線外推推之，其與與縱坐坐標(biāo)的的截距為，，從而而可得真真實(shí)的的脫鹽鹽率r；直線線的斜斜率為為，，其中中流速速指數(shù)數(shù)a=0.3（層流流）或或0.8（湍流流）。。這樣樣由直直線的的斜率率可求求出比例常常數(shù)b及傳質(zhì)系系數(shù)k。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－濃差差極化化可以求出反反滲透工程程上實(shí)際存存在的濃差極化度度通常由濃差差極化度與與能耗權(quán)衡衡，取濃差差極化度為為=1.2。這樣，若若實(shí)驗(yàn)測定定得到robs=0.950時(shí)r為多少？根根據(jù)上式可可知：工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－濃差差極化2.4濃差極化對對反滲透的的影響和緩緩解措施（1）濃差極化化對反滲透透的影響①降低水通通量根據(jù)存在或或幾乎不存存在濃差極極化的情況況下導(dǎo)出的的水通量方方程可知，，由于濃差差極化時(shí)的的溶液滲透透壓項(xiàng)由原原先的變?yōu)?，，而＞?，因而此時(shí)時(shí)的水通量量Jw’＜Jw（Jw為幾乎不存存在濃差極極化時(shí)的水水通量）。。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－濃差差極化②降低脫鹽率率比較上述相相應(yīng)情況下下的脫鹽率方程程可知，同樣樣因＞1，使脫鹽率率由r降為了robs。③導(dǎo)致膜上上沉淀污染染和增加流流道阻力由于膜表面面濃度增加加，使那些些水中的微溶鹽（CaCO3和CaSO4等）沉淀，，增加膜的透透水阻力和流道壓力降降，使膜的水水通量和脫脫鹽率進(jìn)一一步降低。。極化嚴(yán)重重的化，導(dǎo)導(dǎo)致反滲透透膜性能的的急劇惡化化。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－濃差差極化（2）降低濃差差極化的途途徑反滲透過程程中的濃差差極化不能消除只只能降低。其途徑如如下所述。。①合理設(shè)計(jì)計(jì)和精心制制作反滲透透基本單元元－膜元（（組）件，，使之流體體分布均勻勻，促進(jìn)湍湍流等。②適當(dāng)控制制操作流速速，改善流流動狀態(tài)，，使膜－溶溶液相界面面層的厚度度減至適當(dāng)當(dāng)?shù)某潭?，，以降低濃濃差極化度度。通常濃濃差極化度度有一個(gè)合合理的值，，約為1.2。③適當(dāng)提高高溫度，以以降低流體體粘度和提提高溶質(zhì)的的擴(kuò)散系數(shù)數(shù)。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－濃差差極化3溶度積和飽飽和度在后面的預(yù)預(yù)處理章節(jié)節(jié)中詳細(xì)講講述。4反滲透和納納濾過程的的基本方程程4.1滲透壓滲透壓π隨溶質(zhì)種類類、溶液濃濃度和溫度度而變，表表示方法和和表達(dá)式很很多。(1)式中cp為溶質(zhì)的摩爾爾濃度；xf為溶質(zhì)的摩爾爾分?jǐn)?shù)；Φ為滲透壓系數(shù)數(shù)；Mi為溶質(zhì)的摩爾爾濃度；對于稀溶液Φ可取0.93。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程(2)此式可以估估算π的近似值。。(3)查表得到溶溶液的滲透透壓(4)式中K0為系數(shù)2～4×10-5，T為溫度℃，，cf為進(jìn)料濃度度mg/L。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程(5)對NaCl水溶液，可可以根據(jù)下下式計(jì)算：：式中，c為NaCl溶液濃度，，mg/L4.2水通量JwA為水的滲透透性常數(shù)，，NDP為凈驅(qū)動壓壓力。pf和pp分別為進(jìn)料料和產(chǎn)水壓壓力，Δp為進(jìn)出口降降，πavg為平均滲透透壓。Qp為產(chǎn)水量，，S為膜面積工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程4.3鹽通量JsB為鹽的透過過性常數(shù)，，Δcs為膜兩側(cè)鹽鹽濃度差。。鹽透量QsS為膜面積。。4.4產(chǎn)水鹽濃度度cp4.5鹽透過率SPcfm為平均進(jìn)料料濃度。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程4.6脫鹽率SR或r4.7回收率R和流量平衡衡Qp為產(chǎn)水流速速，Qf為進(jìn)料流速速，Qr為濃縮液流流速4.8濃縮因子CF工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程4.9濃差極化因因子CPFca為膜表面鹽鹽濃度，Kp為與元件構(gòu)構(gòu)型有關(guān)的的常數(shù)，Ri為膜元件回回收率。對對于1m長的元件，，18％的回收率率時(shí)，CPF取1.2。4.10膜元件產(chǎn)水水量QpQps為標(biāo)準(zhǔn)條件件下的產(chǎn)水水量，TCF為溫度校正正因子，NDPf為現(xiàn)場條件件下的凈驅(qū)驅(qū)動力，S為膜面積。。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－過程程基本方程程4.11產(chǎn)水鹽度cpSPs為標(biāo)準(zhǔn)條件件下的SPc4.12系統(tǒng)平均滲滲透壓5工藝流程及及其特征方方程反滲透系統(tǒng)統(tǒng)是由基本本單元－膜膜組件以一一定配置方方式組裝而而成。裝置置的流程根根據(jù)應(yīng)用對對象和規(guī)模模大小，通通常課采用用連續(xù)式、部分循環(huán)式式和循環(huán)式三種。由反滲透的的物料平衡衡和透（產(chǎn)產(chǎn)）水、濃濃水的濃度度與進(jìn)水濃濃度的關(guān)系系式，可導(dǎo)導(dǎo)出各種流流程的特征征方程。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程段和級概念的區(qū)分分在膜分離工工藝流程中中常常會遇遇到“段”與“級”的概念。段：指膜組件件的濃縮液（濃濃水）流入到下一一組膜組件件進(jìn)行處理理。流經(jīng)n組膜組件，，即稱為n段；級：指膜組件件的產(chǎn)水進(jìn)進(jìn)入到下一一組膜組件件處理，透過液（產(chǎn)產(chǎn)品水）經(jīng)過n組膜組件處處理，稱為為n級。可以將“段”和“級”分別理解為為對“濃水分級”（分段）和對“產(chǎn)水分級”（分級）。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程分段式工藝藝流程分級式工藝藝流程5.1連續(xù)式－分分段式（濃濃水分段））(1)流程說明將前一段的濃濃水作為下下一段的進(jìn)進(jìn)水，最后一段的濃水排放廢棄，而各段產(chǎn)產(chǎn)水匯集利利用。這一一流程適合合用于處理理量大、回收收率高的應(yīng)用場合合。通常用用于苦咸水的淡淡化和低鹽度水水或自來水的凈化。。工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程Q和c分別表示示流量和和濃度；；下標(biāo)f、p和r分別指進(jìn)進(jìn)水、產(chǎn)產(chǎn)水和濃濃水；下下標(biāo)1，2，…，n為段號。。工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程(2)特征方程程①裝置及及其各段段的進(jìn)水水流量Qf、Qfi通式：工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程通常采用用兩段式式的流程程，于是是：式中，和和分分別為裝裝置和第第j段的回收收率。工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程②裝置及其其各段的的濃水流流量Qr，Qri通式：二段式：：工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程③裝置的回回收率R與各段回回收率Ri、Rj的關(guān)系通式：二段式：：工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程④裝置及其其各段的的產(chǎn)水濃濃度cp，cpj通式：式中Ri、Rj分別為i段和j段組件以以進(jìn)、出出口積分分平均進(jìn)進(jìn)水濃度度計(jì)的脫脫鹽率。。二段式：：工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程通式：二段式：：工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程⑤裝置及及其各段段的濃水水濃度cri、crj通式：二段式：：工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程5.2連續(xù)式－－分級式式（產(chǎn)水水分級））(1)流程說明明分級式流流程通常常為二級級。主要要是為了了提高系系統(tǒng)的回回收率和和產(chǎn)水水水質(zhì)，將濃度低低于或等等于裝置置進(jìn)水的的第二級級濃水返返回到第第一級進(jìn)進(jìn)口處，，第一級級產(chǎn)水作作為第二二級進(jìn)水水；第二級級產(chǎn)水就就是裝置置的產(chǎn)水水；第一一級濃水水排放。。工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程Q和c分別表示示流量和和濃度；；下標(biāo)f、p和r分別指進(jìn)進(jìn)水、產(chǎn)產(chǎn)水和濃濃水；下下標(biāo)1，2分別指第第一段和和第二段段。進(jìn)水第一級第二級濃水QfcfQr(Qr1)cr(cr1)Qr2cr2Qf1cf1Qf2cf2Qp(Qp2)Cp(cp2)產(chǎn)水Qp1cp1工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程該流程常常用于下下列情況況：①原水含鹽量特特別高，一級反反滲透難難以得到到穩(wěn)定的的產(chǎn)水水水質(zhì)。如如特別高高濃度的的海水淡化等；；②水源水質(zhì)經(jīng)常常發(fā)生較較大變化化時(shí)（如沿沿海地區(qū)區(qū)地下水水不時(shí)受受到海水水倒灌的的影響，，含鹽量量波動較較大），，僅以常常規(guī)的一一級分段段式反滲滲透不適適應(yīng)這種種情況，，需要考考慮其臨臨時(shí)變換換應(yīng)急的的二級反反滲透的的多功能能流程。。工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程③當(dāng)一級反滲滲透達(dá)不不到最終終產(chǎn)水的的水質(zhì)（如電導(dǎo)導(dǎo)或電阻阻率）的的指標(biāo)時(shí)時(shí)，二級級反滲透透可以省省略通常常的離子子交換而而能達(dá)到到上述水水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)，且簡化了水處理理系統(tǒng)的的流程和和操作（（如中高高壓鍋爐爐的用水水等）。。工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程（2）特征方程程①裝置的的進(jìn)水流流量Qf②裝置（第第一級））的濃水水流量Qr（Qr1）工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程③第二級濃濃（循環(huán)環(huán)）水的的流量Qr2④裝置的回回收率R與第一、、二級的的回收率率R1、R2的關(guān)系工藝過程程設(shè)計(jì)－－工藝流流程及特特征方程程⑤裝置的進(jìn)進(jìn)水濃度度cf式中，r1和r2分別為以第一一、二級組件件的進(jìn)、出口口平均濃度計(jì)計(jì)的第一級和和第二級組件件的脫鹽率。。⑥第一級進(jìn)水水濃度cf1工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程⑦第一級產(chǎn)水濃濃度cp1（第二級進(jìn)水水濃度cr2）⑧裝置（第一一級）的濃水水濃度cr（cr1）⑨第二級（循循環(huán)）水的濃濃度cr2工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程5.3部分循環(huán)式－－部分透過水水循環(huán)(1)流程說明部分透過水循環(huán)至裝置進(jìn)口處與其原始的進(jìn)進(jìn)水相混合作作為裝置的進(jìn)進(jìn)水，濃水連連續(xù)排放廢棄棄，部分透過過水作為產(chǎn)水水收集。這一流程便于于控制產(chǎn)水的的水質(zhì)和水量量，適用于水水源水質(zhì)經(jīng)常常波動、在反反滲透濃水中中有可能出現(xiàn)現(xiàn)微溶鹽（如如CaCO3和CaSO4等）沉淀和在在無加溫條件件下要求連續(xù)續(xù)額定產(chǎn)水量等小規(guī)模應(yīng)用用的情況。工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程Q和c分別表示流量量和濃度；下下標(biāo)f、p和r分別指進(jìn)水、、產(chǎn)水和濃水水；下標(biāo)fm、pc和pp分別指混合進(jìn)進(jìn)水、循環(huán)透透過水和產(chǎn)水水。進(jìn)水濃水QfcfQpccpQfmcfm產(chǎn)水QrcrQpcpQppcp工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程（2）特征方程①裝置的原（進(jìn)）水流量量QfR為以混合進(jìn)水水流量計(jì)算的的回收率，其其值為式式中，Kf為透過水循環(huán)環(huán)率，其值為為②裝置的進(jìn)（（混合）水流流量Qfm工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程③裝置的透過水水循環(huán)量Qpc④裝置的透過水水流量Qp⑤裝置的濃水流流量Qr工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程⑥裝置的回收率率Rf式中，Rf為以原（進(jìn)））水流量計(jì)算算的回收率，，其值為。。⑦裝置的進(jìn)（（混合）水濃濃度cfm式中，r為以組件進(jìn)水水的平均濃度度計(jì)的脫鹽率率。工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程⑧裝置的透過（（產(chǎn)）水濃度度cp⑨裝置的濃水濃濃度cr工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程5.4部分循環(huán)式－－部分濃縮液液循環(huán)(1)流程說明在反滲透過程程中，將連續(xù)續(xù)加入的原料液與反滲透部分濃縮液相混合作為反滲透進(jìn)料液，其余的濃縮縮液作為產(chǎn)品品液連續(xù)收集集；其透過液液連續(xù)排放或或重復(fù)利用。。這一流程用于于某些料液連續(xù)除溶溶劑（水）濃濃縮的應(yīng)用場合，，如廢液的濃濃縮處理等。。工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程Qr＝Qpr＋Qrp工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程（2）特征方程①裝置的原料料液流量Qf式中，Kr為濃縮液的循循環(huán)率，其值值為。。②裝置的進(jìn)料液液流量Qfm工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程③裝置的透過液液流量Qp④裝置的濃縮循循環(huán)液流量Qrp⑤裝置的濃縮液液流量Qr工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程⑥裝置的混合進(jìn)進(jìn)料液濃度cfm⑦裝置的濃縮液液濃度cr⑧裝置的透過液液濃度cp工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程5.5循環(huán)式－補(bǔ)加加稀釋劑的濃濃縮液循環(huán)(1)流程說明在運(yùn)行過程中中，連續(xù)向原料液中補(bǔ)加相當(dāng)于透透過液流量的的稀釋劑，濃縮液全部循環(huán)，透過液連續(xù)排放，直直至反滲透料料液的濃度達(dá)達(dá)到預(yù)定的值值時(shí)，作為成成品收集，透透過液排放或或重復(fù)利用。。這一流程用于于溶液中物質(zhì)質(zhì)的分離，使使產(chǎn)品有較高高的收率和純純度。工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程Q0和cf0分別表示原料料液的體積和和濃度；Qw、Qfw、Qp和Qr分別為稀釋劑劑、進(jìn)料液、、透過液和濃濃縮液的流量量；cw、cf0、cp和cr分別為與上述述料液相應(yīng)的的濃度。工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程（2）特征方程①進(jìn)料（成品））液與原料液液的濃度比率率式中R為裝置的回收收率，R＝，，S為處理單位體體積原料液所所需稀釋劑的的消耗量，即即稀釋劑比耗耗，其值為S＝，，t為運(yùn)行時(shí)間。。工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程②濃縮液的濃濃度cr③透過液的濃度度cp工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程④進(jìn)料液流量Qfm⑤濃縮（循環(huán)））液流量Qr⑥稀釋液、透過過液的流量Qw、Qp工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程5.6循環(huán)式－濃縮縮液循環(huán)(1)流程說明該流程與“補(bǔ)補(bǔ)加稀釋劑的的濃縮液循環(huán)環(huán)”流程相同同，所不同的的時(shí)補(bǔ)加的不是稀稀釋劑而是原原料液。其流量和濃濃度分別為Qf和cf0操作過程液與與上述流程相相同。這一流程用于于溶質(zhì)的濃縮和和分離。（2）特征方程①進(jìn)料（成品品）液與原料料液的濃度比比率工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程根據(jù)不同的運(yùn)運(yùn)行時(shí)間反滲滲透的質(zhì)量平平衡可得下列列微分式：（1）反滲透的透過過液、濃縮液液的濃度與進(jìn)進(jìn)料濃度的關(guān)關(guān)系：（2）（3）將式（2）代入式（1）經(jīng)變換整理理得：（4）工藝過程設(shè)計(jì)計(jì)－工藝流程程及特征方程程將積分邊界條條件帶入式（（4）：t=0時(shí)，cfm=cf0t=t時(shí)，cfm=cfm整理后得：②濃縮液的的濃度cr由式（3）和式（5）得工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程③透過液得濃濃度cp由式（2）和（5）得：④原料液（（透過液））得流量Qr（Qp）由式（5）得：工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程⑤進(jìn)料液流量量Qfm⑥濃縮液流量量Qr裝置的組件件配置和性性能6.1膜元（組））件的操作作性能（脫鹽率和水通量）（1）膜元（組組）件的脫脫鹽率元（組）件件在使用過過程中膜的的進(jìn)水側(cè)和和產(chǎn)水側(cè)的的濃度沿流流道變化情情況見下圖圖。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程計(jì)算脫鹽率率的流道模模型根據(jù)產(chǎn)水的的質(zhì)量平衡衡可得元（（組）件總總產(chǎn)水的濃濃度為：欲得到元（（組）件真真實(shí)得脫鹽鹽率r，必須知道道整個(gè)流道道的積分平平均濃度。。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能另外，組件件的脫鹽率率與膜常數(shù)數(shù)和平均有有效壓力的的關(guān)系：（2）膜元（組組）件的水水通量工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能若元（組））件的膜面面積為S（m2），則其產(chǎn)產(chǎn)水流量：：Kw為元（組））件產(chǎn)水流流速的壓力力系數(shù)。6.2裝置中元（（組）件的的配置裝置內(nèi)組件件的配置原則是保持裝置內(nèi)內(nèi)各組件的的平均流速速（流量））大于或等等于規(guī)格元元（組）件件在標(biāo)準(zhǔn)測測試條件下下的值，從而使裝置置的濃差極極化度不大大于其元（（組）件的的濃差極化化度。因此，無論論是分段式式還是分級級式流程的的裝置均應(yīng)應(yīng)逐段或逐逐級減少并并聯(lián)組件數(shù)數(shù)，即所謂謂錐形排列。分段式（（兩段）和和分級式（（兩級）的的裝置內(nèi)各各段或各級級組件的分配比為2：1的流程。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－工藝藝流程及特特征方程分段式工藝藝流程分級式工藝藝流程6.3裝置的性能能鑒于分段式式流程應(yīng)用用較為普遍遍，在此簡簡述其裝置置的性能。。（1）產(chǎn)水量裝裝置的產(chǎn)產(chǎn)水性能通通常為產(chǎn)水水量Qp工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能Qp－裝置的產(chǎn)產(chǎn)水量，m3/h；Qpi－第i段元（組））件的產(chǎn)水水量，m3/h；S―元（組）件件的有效膜膜面積，m2；A―元（組）件件的透水性性常數(shù)，m3/(h·m2·MPa)；Kw―元（組）件件的產(chǎn)水量量的壓力系系數(shù)，m3/(h·m2·MPa)；Nmj―第i段元（組））件數(shù)；―第i段元（組））件的平均均操作壓力力差，MPa；―第i段元（組））件膜兩側(cè)側(cè)溶液的平平均滲透壓壓，MPa；工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能（2）脫鹽率將描述元（（組）件脫脫鹽性能的的式中的A以Kw/S帶之，可得得裝置的脫脫鹽率方程程：裝置的產(chǎn)水水量Qp取決于元（（組）件的的膜常數(shù)Kw和各段的元元（組）件件數(shù)Nmj與相應(yīng)的平平均有效壓壓力乘積的的加和。就就特定規(guī)格格的元（組組）件數(shù)以以一定的配配置方式組組裝的裝置置而言，其其產(chǎn)水量與與施加在各各段元（組組）件的平平均有效壓壓力成正比比。B―元（組）件件的透水量量常數(shù)，m/h；―裝置的元（（組）件總總數(shù)。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能7基本設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)容和過程程7.1給出設(shè)計(jì)限限制范圍這包括不同同進(jìn)水時(shí)的的平均水通量量，水通量年下降百分分率，不同膜類類型的鹽透過率，鹽透過的年年增長率，濃水中難溶鹽的飽飽和極限，飽和指數(shù)數(shù)的限度，元件最大進(jìn)水和最低濃水水流速……7.2設(shè)計(jì)的具體體要求設(shè)計(jì)目的是是給定系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)，得得到最有效效的成本設(shè)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)濟(jì)操作。主要系統(tǒng)參參數(shù)：操作作壓力、回回收率、產(chǎn)產(chǎn)水水質(zhì)、、產(chǎn)水水量量、平均水水通量、反反滲透單元元（膜元件件數(shù)、排列列方式和操操作模式））等。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能7.3基本設(shè)計(jì)過過程（1）設(shè)定計(jì)量量單位包括壓力、、流速、通通量、濃度度、溫度。。（2）建立新的的進(jìn)水記錄錄（工程名名稱、代號號等）輸入設(shè)計(jì)參參數(shù)：進(jìn)水水水質(zhì)、水水源類型、、組成、離離子濃度、、pH、溫度、濁濁度、SDI、H2S、Fe、SiO2、TOC、TDS、電導(dǎo)率、、滲透壓。。（3）數(shù)據(jù)計(jì)算算和轉(zhuǎn)換計(jì)算滲透壓壓、離子強(qiáng)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)鹽的飽和和值，比較較進(jìn)水陰、、陽離子當(dāng)當(dāng)量平衡，，誤差在10％以內(nèi)。（4）根據(jù)進(jìn)水水設(shè)置預(yù)處處理，達(dá)到到所要求的的SDI。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能（5）輸入回收收率，確立立難溶鹽的的濃度限制制（濃水pH、LSI、離子強(qiáng)度度，HCO3-、CO32-、CO2、總堿度）），確定調(diào)調(diào)pH或加防垢劑劑。（6）選擇膜元元件類型，，結(jié)合進(jìn)水水，確立鹽鹽透過率的的年增長率率、水通量量，水通量量的年下降降百分率等等。（7）輸入產(chǎn)水水流速，根根據(jù)膜元件件的面積和和水通量可可知膜的元元件數(shù)，壓壓力容器數(shù)數(shù)等；根據(jù)據(jù)回收率等等可初步給給出壓力容容器排列和和段（級））數(shù)工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能（8）總計(jì)算程程序－重復(fù)復(fù)計(jì)算原則是進(jìn)水水壓力滿足足回收率，，先計(jì)算第第一個(gè)元件件的性能，，其濃水為為第二個(gè)元元件的進(jìn)水水，計(jì)算第第二個(gè)元件件性能……，將所有滲滲透水相加加，與目標(biāo)標(biāo)值比較，，據(jù)此調(diào)節(jié)節(jié)進(jìn)水壓力力，直到收收斂為所要要求的壓力力和回收率率，同時(shí)滿滿足各限制制范圍要求求。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能（9）計(jì)算結(jié)果果①顯示流量量、壓力、、水通量、、β系數(shù)、產(chǎn)水水水質(zhì)、濃濃水飽和度度；②超出設(shè)計(jì)計(jì)限制時(shí)報(bào)報(bào)警顯示；；③結(jié)果輸出出成計(jì)算書書；④圖形顯示示系統(tǒng)流程程；操作壓壓力、產(chǎn)水水水質(zhì)、回回收率、溫溫度等曲線線；⑤給出能耗耗和系統(tǒng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)成本，，據(jù)泵的壓壓力、流量量、回收率率、效率和和電機(jī)效率率，得出電電機(jī)功率；；據(jù)輸入的的投資、材材料、勞務(wù)務(wù)費(fèi)用，再再根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)部分的有有關(guān)資料（（產(chǎn)水量、、功耗、膜膜元件、試試劑用量等等），可計(jì)計(jì)算產(chǎn)水的的成本。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－裝置置的組件配配置和性能能設(shè)計(jì)優(yōu)化和和設(shè)計(jì)選擇擇①基本設(shè)計(jì)計(jì)；②滲透水與與部分進(jìn)水水混合；③滲透水節(jié)節(jié)流；④設(shè)置級間間泵；⑤部分濃水水循環(huán)；⑥二級（或或二段）RO系統(tǒng)；⑦后處理：：pH調(diào)節(jié)和脫氣氣等。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－基本本設(shè)計(jì)過程程7.4基本設(shè)計(jì)過過程在無設(shè)計(jì)軟軟件的情況況下，或?yàn)闉榱讼葘?xiàng)項(xiàng)目有益簡簡要的把握握，可根據(jù)據(jù)上一小節(jié)節(jié)的過程簡簡要進(jìn)行如如下的處理理：水源類型、、水質(zhì)、所所需的預(yù)處處理產(chǎn)水量、回回收率、進(jìn)進(jìn)水預(yù)處理理選擇膜元件件類型，計(jì)計(jì)算所需元元件的數(shù)量量（安全系系數(shù)或污染染因子0.8）Ne為元件數(shù)目目，Qp為產(chǎn)水量，，qmax為元件最大大產(chǎn)水量。。確定壓力容容器數(shù)，據(jù)據(jù)回收率等等，確定排排列方式Nr為壓力容器器數(shù)目，n為每個(gè)容器器中元件數(shù)數(shù)通常其二段段排列容器器比為2：1，三段排列列容器比為為4：2：1。工藝過程設(shè)設(shè)計(jì)－基本本設(shè)計(jì)過程程檢驗(yàn)進(jìn)水和和最后濃水水是否符合合最高進(jìn)水水和最低排排水量的要要求。例1：設(shè)計(jì)產(chǎn)水水量2160m3/d，水回收率率75％，進(jìn)水500mg/L，25℃，選用FilmtecBW30－8040型元件，1.6Mpa，30m3/d，脫鹽98％，選用壓壓力容器長長可容6個(gè)元件，初初步估算元件數(shù)Ne＝2160÷÷0.8÷÷30≈90壓力容器數(shù)數(shù)Nh=90÷6=15按二段回收收率達(dá)75％，以2：1排列壓力容容器，即第第一段10根，含60個(gè)元件，第第二段5根，含30個(gè)元件。用用所要求的的最大進(jìn)、、最低出口口水量來驗(yàn)驗(yàn)證排列是是否合適，，以產(chǎn)水水水質(zhì)和水量量進(jìn)一步看看設(shè)計(jì)是否否達(dá)到目的的。工藝藝過過程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)－－基基本本設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過過程程例2：設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)產(chǎn)產(chǎn)水水量量270m3/d，水水回回收收率率75％，，進(jìn)進(jìn)水水500mg/L，25℃℃，選選用用BW30－4040型元元件件，，1.6MPa，7.5m3/d，脫脫鹽鹽98％，，選選用用壓壓力力容容器器長長可可容容納納4個(gè)元元件件，，最最低低元元件件濃濃水水/淡水水比比為為6：1。設(shè)：：污污染染因因子子為為0.85，驅(qū)驅(qū)動動力力1.5MPa，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)壓壓力力為為1.5MPa；單元元件件產(chǎn)產(chǎn)水水率率＝＝0.85××1.5MPa××7.5m3/d÷÷1.6MPa≈≈6.5m3/d所需需元元件件數(shù)數(shù)＝＝270÷÷6.5＝40壓力力容容器器數(shù)數(shù)＝＝40÷÷4＝10最低低元元件件濃濃水水流流速速＝＝6.5××6＝39m3/d單個(gè)個(gè)壓壓力力容容器器產(chǎn)產(chǎn)水水率率＝＝6.5××4＝26m3/d系統(tǒng)統(tǒng)濃濃水水流流速速＝＝總總產(chǎn)產(chǎn)水水率率÷回收收率率－－總總產(chǎn)產(chǎn)水水率率＝＝270÷÷75％－－270＝90m3/d工藝藝過過程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)－－基基本本設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過過程程最后后一一級級進(jìn)進(jìn)水水流流速速＝＝單單個(gè)個(gè)壓壓力力容容器器產(chǎn)產(chǎn)水水率率×壓力力容容器器數(shù)數(shù)＋＋濃濃水水流流速速＝＝26××2＋90＝142m3/d倒數(shù)數(shù)第第二二級級壓壓力力容容器器數(shù)數(shù)＝＝142m3/d÷÷39m3/d＝3.6≈≈3或4，這這里里取取3倒數(shù)數(shù)第第二二級級的的進(jìn)進(jìn)水水流流速速＝＝26××3＋142＝220m3/d倒數(shù)數(shù)第第三三級級壓壓力力容容器器數(shù)數(shù)＝＝220m3/d÷÷39m3/d＝5.6≈≈5或6，這這里里取取5，這這樣樣初初步步壓壓力力容容器器排排列列為為5－3－2。同樣樣根根據(jù)據(jù)所所要要求求的的元元件件最最大大進(jìn)進(jìn)、、最最低低進(jìn)進(jìn)口口水水量量驗(yàn)驗(yàn)證證排排列列是是否否合合理理，，以以產(chǎn)產(chǎn)水水水水質(zhì)質(zhì)和和水水量量進(jìn)進(jìn)一一步步看看設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)是是否否達(dá)達(dá)到到目目的的。。工藝藝過過程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)－－基基本本設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過過程程工藝藝過過程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)－－反反滲滲透透和和納納濾濾系系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)預(yù)處處理理及及運(yùn)運(yùn)行行8反滲滲透透和和納納濾濾系系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)預(yù)處處理理及及運(yùn)運(yùn)行行8.1預(yù)處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)反滲滲透透和和納納濾濾進(jìn)進(jìn)水水種種類類多多、、成成分分復(fù)復(fù)雜雜，，為為了了確確保保反反滲滲透透和和納納濾濾過過程程的的正正常常進(jìn)進(jìn)行行，，必必須須對對進(jìn)進(jìn)水水進(jìn)進(jìn)行行預(yù)預(yù)處處理理。。預(yù)預(yù)處處理理的的目目的的通通常常為為：：除去去懸懸浮浮固固體體，，降降低低濁濁度度；；抑制制和和控控制制微微溶溶鹽鹽的的沉沉淀淀；；調(diào)節(jié)節(jié)和和控控制制進(jìn)進(jìn)水水的的溫溫度度和和pH；殺死和抑抑制微生生物的生生長；去除各種種有機(jī)物物；防止鐵、、錳等金金屬氧化化物和二二氧化硅硅的沉淀淀等。8.1.1除去懸浮浮固體和和膠體，，降低濁濁度懸浮固體體包括淤淤泥、鐵鐵的氧化化物和腐腐蝕產(chǎn)物物、MnO2、與硬度度有關(guān)的的沉淀物物、Al（OH）3絮凝物、、SiO2、微細(xì)沙沙石、硅硅藻、細(xì)細(xì)菌、有有機(jī)膠體體等。其其中膠體最難難處理，大多數(shù)數(shù)膠體是是荷電的的，其同同號電荷荷排斥而而穩(wěn)定地地懸浮于于水中，，穩(wěn)定地地膠體其其Zeta電位多大大于-30mv，當(dāng)這類類膠體凝凝結(jié)在膜膜表面上上時(shí)，則則引起膜膜地污染染，其凝凝結(jié)速率率方程為為：式中，K2為凝結(jié)速速度常數(shù)數(shù)；n為膠體的的濃度。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行反滲透處處理中采采用污染染密度指指數(shù)SDI(SiltDensityIndex)來判斷進(jìn)進(jìn)水的好好壞，是是膠體荷荷微粒濃濃度的一一種量度度。SDI值是進(jìn)水水質(zhì)量的的相對值值，從這個(gè)個(gè)數(shù)值中中，并不不能明確確看出膜膜污染速速度或?qū)δば阅苣茉斐傻牡挠绊懙鹊惹闆r。。通常該該值是對對進(jìn)水質(zhì)質(zhì)量和系系統(tǒng)預(yù)處處理工序序的效果果進(jìn)行檢檢測的一一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。它是是進(jìn)水在207Kpa的壓力下，通過過0.45μmMillipore濾膜的污污染速率率推算出出來的。。通常反反滲透要要求進(jìn)水水的SDI＜3。井水的的SDI＜1，顧不必必對其進(jìn)進(jìn)行膠體體的預(yù)處處理，地地表水的的SDI在10～175，需要認(rèn)認(rèn)真進(jìn)行行針對性性的預(yù)處處理。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行（1）SDI的測定工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行測試步驟驟1．記錄測測試溫度度。在試試驗(yàn)開始始至結(jié)束束的測試試時(shí)間內(nèi)內(nèi)，系統(tǒng)統(tǒng)溫度變變化不應(yīng)應(yīng)超過1℃。2．排除過過濾池中中的空氣氣壓力。。3．用帶有有刻度的的500ml量筒接取取濾過水水以測量量透過濾濾膜的水水量。4．全開球球閥，測測量從球球閥全開開到接滿滿100ml和500ml[注1]水樣的所所需時(shí)間間并記錄錄。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行5．五分鐘鐘后，再再次測量量收集100ml和500ml水樣的所所需時(shí)間間，十分分鐘及十十五分鐘鐘后再分分別進(jìn)行行同樣測測量。6．如果接接取100ml水樣所需需的時(shí)間間超過60秒，則意意味著約約90%的濾膜面面積被堵堵塞，此此時(shí)已無無需再進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。7．再次測測量水溫溫以確保保與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)開始時(shí)時(shí)的水溫溫變化不不超過1℃。8．實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)束并打打開濾池池后，最最好將實(shí)實(shí)驗(yàn)后的的濾膜保保存好，，以備以以后參考考。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行計(jì)算公式式式中：SDI——污染密度度指數(shù)Ti——第一次取取樣所需需時(shí)間Tf——15分鐘（或或更短時(shí)時(shí)間）以以后取樣樣所需時(shí)時(shí)間工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行（2）除去懸懸浮物膠膠體的方方法①在在線混凝凝－多介介質(zhì)過濾濾在原水中中投加混混凝劑，，經(jīng)有效效的混合合，再通通過壓力力式多介介質(zhì)濾器器除去形形成的微微絮凝體體，其效效果取決決于絮凝凝劑的種種類、濃濃度、合合適的混混合和停停留時(shí)間間等，這這些都需需要經(jīng)現(xiàn)現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)最終優(yōu)優(yōu)化。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行壓力式在在線凝結(jié)結(jié)－絮凝凝－過濾濾體統(tǒng)工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行絮凝劑：：有FeCl3、明礬、、聚合氯氯化鋁和和聚陽離離子型絮絮凝劑。。使用鋁鋁劑應(yīng)注注意，其其絮凝物物在pH6.5～6.7有最小的的溶解度度；聚陽陽離子絮絮凝劑優(yōu)優(yōu)點(diǎn)在于于形成的的絮凝物物少，在在過濾時(shí)時(shí)不會破破碎，對對pH的要求不不太嚴(yán)格格等，但但應(yīng)該嚴(yán)嚴(yán)格控制制劑量，，若過量量會對膜膜造成不不可逆的的損傷。。過濾介質(zhì)質(zhì)：的選選擇也是是很關(guān)鍵鍵的，AGR（一種無無水硅酸酸鋁）、、海綠砂砂、砂－－無煙煤煤（雙介介質(zhì)）和和多介質(zhì)質(zhì)（可多多達(dá)5種）等是是效果良良好的過過濾介質(zhì)質(zhì)。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行②微濾（MF）和超濾濾（UF）預(yù)處理理MF和UF預(yù)處理方方法具有有以下優(yōu)點(diǎn)：去除范圍圍寬，包包括膠體體在內(nèi)；；可連續(xù)操操作、性性能優(yōu)良良、出水水水質(zhì)好好，對高高壓泵和和反滲透透的保護(hù)護(hù)性好；；少用或不不用藥劑劑，物理理消毒安安全；投資、占占地少、、人工省省等。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行8.1.2微生物污污染及防防治微生物污污染的來源：在物質(zhì)質(zhì)傳遞過過程中，，微生物物也向膜膜面遷移移并吸附附在膜上上繁殖；；過量的的絮凝劑劑，如SHMP是營養(yǎng)物物質(zhì)，會會促進(jìn)微微生物繁繁殖；氯氯會使腐腐質(zhì)酸分分解，也也成為營營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)；油和和烴類也也容易引引起微生生物的生生長。微生物污污染對膜膜性能的的影響：會形成成致密凝凝膠層，，吸附高高濃度的的離子，，使?jié)獠畈顦O化更更嚴(yán)重，，降低流流動混合合效果，，同時(shí)由由于酶的的作用也也會促進(jìn)進(jìn)膜的降降解和水水解。工藝過程程設(shè)計(jì)－－反滲透透和納濾濾系統(tǒng)預(yù)預(yù)處理及及運(yùn)行微生物污污染的特征及監(jiān)監(jiān)測：濃水中中總細(xì)菌菌數(shù)的迅迅速增加加是微生生物污染染的特征征之一，，對完全全失效膜膜進(jìn)行剖剖析，分分析細(xì)菌菌數(shù)量、、品種以以及TOC、蛋白、、ATP和糖等可可證實(shí)微微生物污污染的存存在。引起微生生物污染染的主要原因因：進(jìn)水預(yù)預(yù)處理不不足，溫溫度高，，SDI高，有機(jī)機(jī)和無機(jī)機(jī)營養(yǎng)物物濃度高高和殘存存大量細(xì)細(xì)菌等；；管路過過長，透透光，有有死角，，有裂縫縫，有非非消毒部部分等；；操作中中不經(jīng)常常檢測，，低流速速，長期期存放和和使用已已污染的的試劑等等。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行8.1.2微溶鹽鹽沉淀淀的控控制結(jié)垢發(fā)發(fā)生的的原因：由于水水不斷斷透過過膜，，使膜膜的進(jìn)進(jìn)水中中的那那些微微溶鹽鹽在膜膜面附附近的的濃水水中超過其其溶度度積而而沉淀淀析出出導(dǎo)致水水垢的的產(chǎn)生生。水水垢是是反滲滲透和和納濾濾過程程中最最普遍遍的膜膜污染染。當(dāng)苦咸水水為水源源時(shí)，，碳酸鈣鈣和硫酸鈣鈣是最普普遍存存在的的沉淀淀析出出，而而以海水為水源源時(shí)，，通常常只考考慮碳酸鈣鈣的沉淀淀析出出。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行若微溶溶鹽的的濃度度超過過其溶溶度積積時(shí)，，可采采取下下列方方法處處理：：（1）降降低回回收率率，避避免濃濃水中中的微微溶鹽鹽濃度度超過過其溶溶度積積；（2）調(diào)調(diào)節(jié)原原水pH值（加加酸））大多數(shù)數(shù)地表表水和和地下下水中中的CaCO3幾乎呈呈飽和和狀態(tài)態(tài)，由由下式式可知知CaCO3的溶解解度取取決于于pH值：因此，，通過過加入入酸中中的H+，化學(xué)學(xué)平衡衡可以以向左左側(cè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，，使碳碳酸鈣鈣維持持溶解解狀態(tài)態(tài)。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行CaCO3在濃水水中更更具有有溶解解的傾傾向，，而不不是沉沉淀，，天然然水源源作為為反滲滲透進(jìn)進(jìn)水時(shí)時(shí)，在在濃水水中多多半發(fā)發(fā)生碳碳酸鈣鈣沉淀淀的問問題，，需要要加以以判斷斷和防防止。。通常有有兩種種判斷碳碳酸鈣鈣沉淀淀的方法法。對苦咸水水和城市自自來水水為反滲滲透水水源時(shí)時(shí)，采采用朗朗格利利爾（（Langelier）飽和和指數(shù)數(shù)法（（LSI）法；；對海水，采用用斯蒂蒂夫和和大衛(wèi)衛(wèi)飽和和指數(shù)數(shù)（S&DSI）法，，表示示這種種趨于于溶解解的傾傾向。。在飽和和pHs的條件件下，，水中中CaCO3處于溶溶解與與沉淀淀之間間的平平衡狀狀態(tài)。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行LSI和S&DSI的定義義為：：當(dāng)僅采采用加加酸控控制碳碳酸鈣鈣結(jié)垢垢時(shí)，，要求求濃水水中的的LSI或S&DSI指數(shù)必必須為為負(fù)數(shù)數(shù)，加酸僅僅對控控制碳碳酸鹽鹽垢有有效。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行（3）加加阻阻垢劑劑阻垢劑劑可以以用于于控制制碳酸酸鹽垢垢、硫硫酸鹽鹽垢以以及氟氟化鈣鈣垢，，通常常有三三類阻阻垢劑劑：六六偏磷磷酸鈉鈉(SHMP)、有機(jī)機(jī)磷酸酸鹽和和多聚聚丙烯烯酸鹽鹽。六偏磷磷酸鈉鈉：能少少量的的吸附附于微微晶體體的表表面，，阻止止結(jié)垢垢晶體體的進(jìn)進(jìn)一步步生長長和沉沉淀。。價(jià)格格便宜宜，但但化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)不太太穩(wěn)定定，容容易發(fā)發(fā)生水水解降降低阻阻垢效效率，，同時(shí)時(shí)也有有產(chǎn)生生磷酸酸鈣沉沉淀的的危險(xiǎn)險(xiǎn)。有機(jī)磷磷酸鹽鹽：足夠夠效果果好，，化學(xué)學(xué)性能能穩(wěn)定定，適適應(yīng)于于防止止不溶溶性的的鋁和和鐵的的結(jié)垢垢多聚丙丙烯酸酸鹽：通過過分散散作用用可以以減少少SiO2結(jié)垢的的形成成。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行阻垢劑劑投加加需要要注意意的問問題：：聚合有有機(jī)阻阻垢劑劑遇到陽離子子聚電電解質(zhì)質(zhì)或多價(jià)陽陽離子子時(shí)，可可能會會發(fā)生生沉淀淀反應(yīng)應(yīng)，例例如鋁鋁或鐵鐵，所所產(chǎn)生生的膠膠狀反反應(yīng)物物，非非常難難以從從膜面面上除除去。。在含鹽鹽量為為35,000mg/L的海水反滲透透系統(tǒng)統(tǒng)中，，結(jié)垢垢問題題沒有有苦咸咸水中中那樣樣突出出，當(dāng)當(dāng)運(yùn)行行回收收率高高于35%時(shí)，推推薦使使用阻阻垢劑劑。陽離子子聚電電介質(zhì)質(zhì)可能會會與負(fù)電性性的阻阻垢劑劑發(fā)生協(xié)協(xié)同沉沉淀反反應(yīng)并并污染染膜表表面，，必須須保證證當(dāng)添添加陰陰離子子阻垢垢劑時(shí)時(shí)，水水中不不存在在明顯顯的陽陽離子子聚合合物。。對于阻阻垢劑劑的投加必須避免過過量，過量量的阻阻垢劑劑對膜膜而言言也是是污染染物。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行（4）強(qiáng)酸酸陽離離子樹樹脂軟軟化使用Na+離子置置換和和除去去水中中結(jié)垢垢陽離離子如如Ca2+、Ba2+和Sr2+。交換換飽和和后的的離子子交換換樹脂脂用NaCl再生，，這一一過程程稱為為原水水軟化化處理理。在在軟化化處理理過程程中，，進(jìn)水水pH不會改改變。。但原原水中中的溶溶解氣氣體CO2能透過過膜進(jìn)進(jìn)入產(chǎn)產(chǎn)品側(cè)側(cè)，引引起電電導(dǎo)率率的增增加，，需在在軟化化后的的水中中加入入一定定量NaOH（pH8.2）以便便將水水中殘殘留CO2轉(zhuǎn)化成成重碳碳酸根根。離子交交換法法軟化化去除除鈣（（鎂））離子子，但但對高高堿度度的水水和大大水量量工程程，此此法不不經(jīng)濟(jì)濟(jì)。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行（5）弱弱酸陽陽離子子樹脂脂脫堿堿度該工藝藝能夠夠?qū)υ畬?shí)實(shí)現(xiàn)部部分軟軟化。。離子子交換換過程程中，，與重碳酸酸根相相同量量的暫暫時(shí)硬硬度中的Ca2+、Ba2+和Sr2+等為H+所取代代而被被除去去，這這樣原原水的的pH值會降降低到到4~5。由于于樹脂脂的酸酸性基基團(tuán)為為羧基基，當(dāng)當(dāng)pH達(dá)到4.2時(shí)，羧羧基不不再解解離，，離子子交換換過程程也就就停止止了。。采用弱弱酸陽陽離子子交換換樹脂脂脫堿堿度主主要是是大型型苦咸咸水處處理系系統(tǒng)，，對于于重碳碳酸根根含量量高的的水源源較為為理想想，重重碳酸酸根也也可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為CO2。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行多數(shù)情情況下下，不不希望望產(chǎn)水水中出出現(xiàn)CO2，這時(shí)時(shí)可以以對原原水或或產(chǎn)水水進(jìn)行行脫氣氣處理理。當(dāng)原水水存在在生物物污染染可能能時(shí)（（如：：地表表水，，高TOC或高菌菌落總總數(shù)）），對對產(chǎn)水水脫氣氣更為為合適適。在在膜系系統(tǒng)中中高CO2濃度可可以抑抑制細(xì)細(xì)菌的的生長長；當(dāng)希望望系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行行在較較高的的脫鹽鹽率時(shí)時(shí)，采采用原原水脫脫氣較較合適適，脫脫除CO2將會引引起pH的增高高，進(jìn)進(jìn)水pH＞6時(shí)，膜膜系統(tǒng)統(tǒng)的脫脫除率率比進(jìn)進(jìn)水pH＜5時(shí)要高高。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行采用弱弱酸脫脫堿度度的優(yōu)點(diǎn)如下：：再生所所需要要的酸酸量不不大于于105%的理論論耗酸酸量，，這樣樣會降降低操操作費(fèi)費(fèi)用和和對環(huán)環(huán)境的的影響響；通過脫脫除重重碳酸酸根，，水中中的TDS減低，，這樣樣產(chǎn)水水TDS也較低低；本法的的缺點(diǎn)是：殘余硬硬度處理過過程中中水的的會發(fā)發(fā)生pH變化工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行（6）石石灰軟軟化通過水水中加加入氫氫氧化化鈣可可除去去碳酸酸鹽硬硬度。。非碳酸酸鈣度度可以以通過過加入入碳酸酸鈉（（純堿堿）得得到進(jìn)進(jìn)一步步地降降低。。工藝過過程設(shè)設(shè)計(jì)－－反滲滲透和和納濾濾系統(tǒng)統(tǒng)預(yù)處處理及及運(yùn)行行石灰－－純堿堿處理理也可可以降降低二二氧化化硅的的濃度度，當(dāng)當(dāng)加入入鋁酸酸鈉和和三氯氯化鐵鐵時(shí)，，將會會形成成CaCO3以及硅硅酸、、氧化化鋁和和鐵的的復(fù)合合物。。通過過加入入石灰灰和多多孔氧氧化鎂鎂的混混合物物，采采用60~70oC熱石灰灰硅酸酸脫除除工藝藝，可可將硅硅酸濃