汇通源泉反渗透系统设计导则Word格式.docx
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首先测定开始通过滤膜的500（250毫升水所需要的时间TO;
在使水连续通过滤膜15分钟（T后,再次测得通过滤膜的500（250毫升水所需要的时间T1;
在取得以上3个时间数据之后,由此可以计算出该水源的SDI值:
即SDI=[1-TO/T1]*100/T
在实际工程中,当T1为TO的四倍时,SDI为5;
在SDI为6.7时,水会完全堵塞测试膜,而无法取得时间数据T1,在这种情况下需要对反渗透预处理系统进行调整,使其SDI指标降至5.0以下。
SDI数值测试方法的局限性在于该测试方法与反渗透膜系统的运行方式有所不同:
因为在测定SDI时,给水中的所有污染物均被测试滤膜过滤;
而反渗透系统在运行时,膜表面则有相当部分的污染物沿着膜表面被RO浓水一道流走。
但是,经过大量的工程实践证明,以该种测试方法而得到的SDI值还是能说明反渗透系统给水的污染程度:
一般说来,在RO系统给水SDI值低于3时,对膜系统的污染不重,设备运行基本不会出现膜系统的过快污染;
当SDI大于5时,则说明在反渗透系统运行时可能会引起较重的膜污染。
⑵有机物、生物污染物的综合监测
有机污染物、微生物和细菌普遍存在于地表水和废水之中。
反渗透系统在处理该类水源时,水中尚存的有机物在膜分离过程中非常容易被吸附在膜表面上,但是我们在设计及对原水取样分析时想得到准确的分析结果却十分不易。
一般情况下在设计使用该类水源的反渗透系统时,对有机物的全面分析只能从总有机碳含量（TOC,生物化学耗氧量（BOD和化学耗氧量（COD几方面对水源进行鉴定。
工程实践证明:
一般说来当原水TOC含量在2毫克/升以上时就应引起足够的重视;
在TOC含量高于3毫克/升时就应该对存在于原水中的有机物进行细致的分析才好:
这是因为水中有的有机物不仅会污染R/O膜,而且长期附在膜面上还会引起R/O膜的超薄屏障层的化学降解,进而引起膜性能的退化和降低。
但是,在有的水源下,虽然水中有机物含量很高,但是实践证明其对膜材料却无丝毫损害,所以工程设计时在对特殊水源的有机物分析十分重要。
原水的生物含量检测也是十分重要的,必须引起足够的重视,这是因为微生物在进入R/O系统后,虽然不会吞噬膜材料,但是其在膜元件表面及内部寻找到形成生物膜的理想环境,以致于对膜元件形成生物污堵。
由此而引起的生物污堵严重并增大到一定程度时,甚至会导致反渗透膜系统中的膜元件发生“望远镜现象”,造成膜元件的机械损坏,这一点对反渗透系统设计者来说很重要。
⑶氧化还原电位ORP
氧化还原电位ORP是表征水体中氧化性物质和还原性物质多少的一种参数。
当氧化还原电位呈正值时表示水体中含氧化性物质,当氧化还原电位呈负值时表示水体中含还原性物质。
水体中的氧化物质通常是游离性氯、臭氧等,聚酰胺复合膜的耐氯性都比较差,VONTRON系列膜元件要求的进水游离性氯含量不超过0.1ppm,所以反渗透进水的氧化还原电位较低,必须采用活性炭过滤器或投加还原剂的方法去除水体中的氧化性物质。
自然界的水体氧化还原电位通常为负值,这是因为这些水中含有H2S、SO32+、Fe2+等。
反渗透系统对H2S和Fe2+也很敏感,因为这两种物质可能会在系统内部造成胶体污染和微生物污染,可以采用活性炭吸附、絮凝过滤、离子交换等方法在系统预处理中去除。
3、反渗透污染物分类说明
⑴悬浮固体
普遍存在于地表水和废水中
直径>
1微米
水流处于未搅动状态时,可以沉积下来
很容易被反渗透系统设置的细砂过滤器和多介质过滤器滤出
预处理后,下列指标必须降低至:
浊度<
1NTU
15分钟SDI<
5
⑵胶体污染物
颗粒直径往往小于1微米
污染物主要存在于反渗透系统的前端
即使在未处于水流搅动时也不会自由沉降,始终保持悬浮状态
可能是有机或无机成分组成的单体或复合化合物
如硅酸化合物,铁铝氧化物,硫化物,单宁酸,腐殖质等
⑶有机污染物
污染物主要存在于反渗透系统的前端,被吸附在膜表面
来源:
动植物的腐烂物和工业废弃物污染
对膜系统的污染后果最难预测
进水TOC含量达到2ppm时应采取相应的去除措施
可采取如絮凝、澄清、氧化、活性炭吸附过滤器、有机物清扫器或超滤设备的设置等预处理工艺
具有电中性表面的FR膜可能更为适用
⑷生物污染
开始易形成于反渗透前端,随后扩展至整个反渗透系统。
该类污染物通常为细菌、生物膜、藻类和真菌
进行反渗透工艺系统设计时,必须控制生物活性
原水细菌含量在1000cfu/100mg以上时就必须考虑去除措施
4、针对特定污染物的预处理设计要点
⑴针对难溶无机盐的反渗透预处理系统设计
离子交换软化
给水中计量添加化学阻垢剂
弱酸型阳离子交换脱碱软化
石灰软化辅助投加镁剂
⑵针对胶体和微粒的反渗透预处理系统设计
石灰预软化工艺,并辅助投加少量铝酸钠。
采用微滤或超滤预处理设备
投加混凝剂、助凝剂或絮凝剂后进行多介质过滤或细砂过滤
⑶针对金属氧化物的反渗透预处理系统设计
石灰预软化和混凝、澄清、沉降的组合处理工艺
混凝、沉降和砂滤或锰砂过滤等工艺
添加化学分散剂
电化学凝聚、沉降和多介质过滤的组合处理工艺
⑷针对难溶性硅的反渗透预处理系统设计
投加硅分散剂
石灰预软化和投加镁剂（菱苦土相结合的方法
设置的热交换器
⑸针对原水含有微生物或系统已有微生物滋长的反渗透预处理系统设计
紫外线杀菌
投加非氧化性化学杀菌剂
增设微滤或超滤工艺
保持水流动,尽量减少水流死角
石灰软化或是投加硫酸铜（0.1PPM工艺
⑹针对含有天然有机物的反渗透预处理系统设计
活性炭吸附过滤工艺
石灰预软化、混凝、澄清组合处理工艺
微滤或超滤工艺
⑺针对原水处于还原状态（缺氧且含有锰、二价铁和硫化氢及氨盐的反渗透
预处理系统设计
混凝、沉降及介质过滤等组合工艺
对原水中铁离子含量的控制
采用脱气或气提的方法
采用加氯工艺需特别谨慎
⑻针对原水中微量油脂的反渗透预处理系统设计
油水分离
活性炭吸附过滤
超滤膜分离
化学凝聚
⑼针对原水是稍差的城市自来水或自备水源的反渗透预处理系统设计
还原剂（亚硫酸氢钠计量投加装置
活性炭吸附过滤器
投加阻垢剂,但应考虑所投加的阻垢剂与给水前期投加的絮凝剂和凝聚剂是否兼容
三、系统设计导则及应用指南
反渗透系统设计的最终目的是为了安全、有效地运行,因此反渗透系统或装置的设计必须综合考虑到其运行的技术经济合理性、安全、易于操作和设备空间限制、维护及环境保护等诸多方面的要求,设计时应首要考虑操作管理人身及设备安全两个方面。
反渗透膜分离系统的运行方式与传统的过滤系统完全不同。
传统的过滤系统在运行时,水体全部通过过滤器的滤层,在截污能力降低到一定程度时,依靠设备的反冲洗操作将截留下来的污物从滤层中除掉。
而反渗透系统在运行时则是原水中的一部分水流沿与膜表面垂直的方向透过膜,同时另外未透过的部分水流则沿着与膜表面平行的方向流过,因此在工艺上属横流过滤的范畴。
在反渗透系统产水过程中,水流垂直透过反渗透膜时,原水中的盐类和其它胶体污染物受给水的净压力作用被浓缩于膜表面,与此同时剩下的另外部分未透过的水流则沿与膜表面平行的方向被浓缩在膜表面的污染物质带走。
也就是说,一个设计优良的反渗透系统在运行过程中能够在正常运行的同时完成良好的自身清洗过程。
大量的工程实践表明,为有效地控制反渗透膜系统在使用过程中的污染速
度,选择适宜的水通量及分离过程中的横向流速是十分重要的。
但过高的水通量设计,会使其污染速度呈指数变化趋势上升,同时较高的横向流速设计则可增加膜系统运行时水流的湍流程度,从而减少已进入膜系统内的颗粒物质在膜表面的沉淀或在隔室空隙处的堆积。
另外,由于系统采用了较高的横向流速,因此提高了膜表面的高浓度盐分向主体水流的扩散速度,进而减少了难溶物沉淀在膜表面上的危险。
但是,较高的横向流态设计往往会使系统水回收率降低或循环水量过大,这样在具体工程设计时,适宜的水通量及横向流速的设计与选择至关重要。
我们把这种在膜分离过中,由于料液的浓缩导致了膜表面处的物料浓度与膜水流道间的主体水流物料浓度不同的现象称之为浓差极化,若设计或运行管理不适,往往会使反渗透膜系统浓差极化现象加剧。
反渗透系统产生这种浓差极化现象后会产生如下不良后果:
（1膜表面的盐量浓度高,从而增加了整个膜系统的渗透压,这就需要提高
反渗透膜系统给水的压力以达到所需的出力,继而增加了系统对能源的
消耗。
（2由于增大了膜两侧的盐量,使膜的盐透过率增大,会使系统脱盐率下降。
（3反渗透膜系统的浓差极化最大危害是会导致膜表面的胶体物质及难溶无
机盐浓聚与沉积,导致已运行的反渗透膜系统必须进行频繁的化学清洗。
同时由于各种污染物在膜表面的逐渐沉积,也可能导致不可恢复的膜性
能下降。
汇通源泉环境科技有限公司做为国内首家反渗透膜生产厂商,对公司提供的反渗透膜元件应用提出了详细的设计导则供设计者遵循,导则中对于不同的给水水源和SDI值规定了膜元件的最大渗透液通量和系统设计时建议采纳的FLUX值,给定了膜元件使用时的最大回收率、最大给水流量（防止膜卷被冲出和变形和最小浓水流量（防止浓差极化现象发生。
表8040和4040膜元件的最大进水流量和最小浓水流量
8040膜元件4040膜元件最大进水流量11.8~16.5m3/h3.6
m3/h最小浓水流量3.6~4.1m3/h0.95~1.36m3/h
1、反渗透膜系统设计导则
测试产水量
RO/UF
渗透液
井水
软化水
地表水海水
废水三级
处理回用水
淤泥密度指
数SDI
<
2<
3<
5<
5元件最大水
回收率（%
30%15%15%10%8%汇通源泉环境科技有限公司建议按水源特征选用并乘以0.85~0.9系数设计
ULP11-40402600（9.82470（9.311950（7.351690（6.371300（4.9
ULP11-804011300（42.910735（40.768475（32.167345（27.895650（21.45
ULP11-2540750（2.84712.5（2.70562.5（2.13487.5（1.85375（1.42
ULP21-40402400（9.12280（8.651800（6.831560（5.921200（4.55
ULP21-804011000（41.610450（39.528250（31.27150（27.045500（20.8
ULP21-2540740（2.8703（2.66555（2.10481（1.82370（1.4
ULP31-40401900（7.21805（6.841425（5.401235（4.68950（3.60
ULP31-804010000（37.99500（36.017500（28.436500（24.645000（18.95
ULP41-40401900（7.21805（6.841425（5.401235（4.68950（3.60
ULP41-804010000（37.99500（36.017500（28.436500（24.645000（18.95
LP11-40402200（8.32090（7.891650（6.231430（5.401100（4.15
LP11-80409600（36.39120（34.497200（27.235760（23.404800（18.15
LP21-40402100（7.91995（7.511575（5.931365（5.141050（3.95
LP21-804011000（41.610450（39.528250（31.27150（27.045500（20.8
LP31-40401900（7.21805（6.841425（5.401235（4.68950（3.60
LP31-80408000（30.37600（28.796000（22.735200（19.704000（15.15
FR11-40402200（8.32090（7.891650（6.231430（5.401100（4.15
FR11-804011000（41.610450（39.528250（31.27150（27.045500（20.8
FR21-40401800（6.81710（6.461350（5.101170（4.42900（3.40
FR21-804010000（37.99500（36.017500（28.436500（24.645000（18.95
HR11-40401600（6.061520（54.541200（4.551040（3.94800（3.03
HR11-80406000（22.75700（21.574500（17.033900（14.763000（11.35
HR21-40402000（7.61900（7.221500（5.701300（4.941000（3.80
HR21-80408000（30.37600（28.796000（22.735200（19.704000（15.15
SW11-40401400（5.3840（3.18
SW11-80405000（18.93000（11.34
SW21-40401200（4.5720（2.70
SW21-80404800（18.22880（10.92
SW31-40401200（4.5720（2.70
SW31-80404600（17.42760（10.44
2、系统设计资料登记表
登记序号:
记录日期:
用户名称:
联系人:
E-mail:
电话及传真:
工程所在地:
最终用户:
用户
信息
地址:
邮编:
系统产水量:
期望水回收率（%或最大供水量（m3
/h:
高峰用水量（m3
高峰时间:
水源特性:
□地下水/深井水□地表水□软化水□自备水源□海水□微滤超滤产水□市政废水□工业废水□反渗透产水
水源资料
水温情况:
最低℃最高℃平均℃设计℃药剂投加:
□还原剂□絮凝剂□杀菌剂□助凝剂□酸化剂□阻垢剂□其他现有预处理:
□有□无□SDI15值（如有预处理现有预处理设备名称及现场综合状况:
系统用途:
□医药工艺用水□医用精致水□电力行业□制取纯净水□生活饮用水□化工行业□锅炉用水（高压.中压.低压□电子行业□冶金行业□废水回用处理□其它行业用水系统运行方式:
□24小时连续□8小时连续□24小时断续□8小时断续预处理概况
后处理设备及流程:
备注
3、原水分析报表
原水水样分析单位:
日期:
水源概况:
分析人:
电导率:
pH值:
水样温度:
原水组成分析项目（请在各项目后标注单位:
钾离子K+碳酸根CO32-
铵离子NH4+二氧化碳CO2
钠离子Na+碳酸氢根HCO3-
钙离子Ca2+硝酸根NO3-
镁离子Mg2+氯离子CI-
钡离子Ba2+氟离子F_
锶离子Sr2+硫酸根SO42-
铁离子Fe2+磷酸根PO43-
总铁Fe2+/Fe3+硫化氢H2S活性二氧化硅SiO2锰离子Mn2+
胶体二氧化硅SiO2铜离子Cu2+
锌离子Zn2+铝离子Al3+
其他离子:
总固体含量TDS总有机碳TOC
生物耗氧量BOD化学耗氧量COD
总碱度:
碱度（M-值:
碱度（P-值:
总硬度:
碳酸盐硬度:
永久硬度:
浊度:
色度:
淤泥密度指数SDI:
细菌总数:
自由氯:
嗅与味:
颜色:
生物活性:
备注:
4、系统设计步骤
第一步:
考虑进水水质、产水流量以及所需的产水水质。
膜系统设计取决于将要处理的原水和处理后的产水用途,因此必须按照
“系统设计资料登记表”及“原水分析报表”的要求详细收集资料。
第二步:
选择系统排列和级数
根据不同水处理系统排列结构采用进水一次通过式或浓水循环排列结
构。
RO/NF系统通常采用连续运行方式,系统中每一支膜元件的运行
条件不随时间变化。
在供水量较小或供水不连续时,选用分批处理操作
系统。
制药、医药用水的生产常选用产水多级处理工艺。
第三步:
膜元件的选择
根据进水水质、所需系统脱盐率、能耗和产水量要求来选择膜元件,系
统产水量较大时,可选用8040型膜元件,反之则选用小型元件。
特定
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第四步:
膜平均通量的确定
平均通量设计值f的选择可以基于现场实验数据、以往经验或参照设计
导则推荐的典型设计通量值综合考虑选取。
第五步:
计算所需元件数量
将产水量设计值QP除设计通量f,再除所选元件的膜面积SE,就得出
元件数量NE。
QP
NE=——————
f·
SE
第六步:
计算所需压力容器数
将膜元件数NE除每支压力容器可安装的元件数量NEPV,得数圆整后就
得出压力容器数量NV。
NE
NV=——————
NEPV
第七步:
段数的确定
串联的压力容器数决定了段数,而每一段都有一定数量的压力容器并联
组成,段的数量是系统设计回收率、每一支压力容器所含元件数量和进
水水质的函数。
一般说来,串联元件数量与系统回收率和段数有如下关系:
系统回收率（%串联元件数量含6元件压力容器的段数
40~6061
70~80122
85~90183第八步:
确定排列比
相邻段压力容器的数量比称为排列比。
第九步:
分析和优化膜系统
5、系统设计要点
⑴大型反渗透装置的反渗透压力容器组件应单独布置在滑架上,压力容器布
置的最高高度应方便于装卸膜元件。
⑵在单元产水量大于30吨/时的大型反渗透装置中,一般选用装有6只8040
型膜元件的压力容器较多。
在设计时应考虑到在反渗透装置运行受压时,
压力容器将根据具体压力情况有所伸长（装有6只8040膜元件的反渗透
压力容器伸长距离一般在10~15mm左右,同时压力容器的直径也会稍微
有所增大（一般在0.3~0.5mm左右。
所以在固定反渗透装置组件和管道
时,应注意不能限制反渗透压力容器的正常膨胀,否则将引起压力容器的
翘曲。
一旦压力容器翘曲,可能会引起内置膜元件的U型密封圈的泄漏,
从而产生沟流和连接膜元件的连接件内置O型圈的密封泄漏。
⑶反渗透装置运行时,对于系统产水量和水回收率的控制十分重要,这些都
需要依靠系统安装的流量表计量,所以在进行装置设计时,首先要优先选
择性能可靠的流量仪表,流量仪表在安装使用前一定要校准。
另外,在运
行时应注意防止膜元件端头上安装的U型密封圈与R/O压力容器内壁之
间发生泄漏。
如果发生泄漏会有一部分给水没有经过反渗透膜元件而是旁路流过,不仅降低了效率,而且实际运行的水回收率已高于依据于产品水流量表和浓水排放流量表而计算出的水回收率。
这种情况必须避免发生。
⑷反渗透装置的管路、阀门、仪表的布置应便于操作和调节。
⑸大型反渗透装置设计时,必须考虑防止或降低反渗透高压泵启动时对膜元
件产生的水力冲击负荷。
因为反渗透系统启动时水锤的产生可能会导致反渗透膜元件膜袋及其连接件破损。
因此,大型反渗透装置设计时,建议在反渗透高压泵出口安装电动慢开阀,以避免由于不合适的设备启动程序而产生水锤和过分的水流冲击。
⑹反渗透装置设计时,反渗透膜在任何时候都不允许承受背压,因为背压的
产生可能会使膜元件的膜袋粘合线破裂,造成膜元件的永久性损坏。
汇通源泉环境科技有限公司允许的静背压必须小于5PSI。
另外,由于膜袋粘合线
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