反渗透原理讲解.docx
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反渗透原理讲解
反渗透原理
反渗透是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般指水）通过反渗透（或称半透膜）而分离出来，因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透，根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透法达到进行分离、提取、纯化和浓缩的目的。
反渗透主要对象是分离溶液中的离子范围，反渗透法由于分离过程不需加热，没有相的变化，具有耗能少，操作简单适应性强，应用范围广等特点，在水处理中应用范围日益扩大，成为水处理技术的重要方法之一，卷式元件是根据反渗透原理，将半透膜、导流层、格网按一定的排列粘和在有派孔的中心管上形成元件。
原水从元件一端进入格网层，在经过格网时，在外界压力作用下，一部分水通过半透膜的孔，渗透到导流层内，在顺导流层的水道流到中心管的排孔，经中心管排出。
剩余部分（称为浓水）从格网另一端排出。
一、运行条件
1、设备进水温度10-35℃，适应最低进水温度10℃最高进水温度35℃.
2、原水供水压力范围1-3KG/㎡，供电电压为380V±5%
3、PH值运行最佳范围在5—8.
4、根据水质及水量，可做多级串联或并联，但最终出水膜元件浓水与淡水流量之比不大于5：
1，作为纯净水处理比例可作相应调整。
5、每只膜元件的最大压降为0.7KG/㎡。
6、新装RO膜元件设备运行开始，必须进行冲洗，将新膜元件内的保护液冲洗干净，新装RO膜元件开始运行时，膜元件运行压力控制5-10KG/㎡,水利用率在50%为最佳状态，当原水水温低于5℃，原水应加换热器，以提高原水温度，降低第一段膜元件的压力，来提高产水量。
最佳进水温度为25℃。
二、反渗透有关计算公式
1、脱盐率cf---cp
R=----------------100%
Cf
2回收率QP
Y=-----------
QP+QM
式中：
CF—给水电导（US/CM）
CP—产水电导率（US/CM）
QP---淡水流量（CM3/H）
QM—浓水流量（CM3/H）
三、运行操作
1、在任何条件下反渗透装置周围的环境温度不低于0℃，不得高于35℃，水温控制在20-25℃为宜。
2、检查管路是否按工艺要求接妥，电气线路是否完整，接线是否可靠。
3、检查高压泵及原水泵纯水泵转动是否灵活，如发现异常采取必要的措施予以处理，无水禁止空转运行。
4、检查无问题后方可运行。
5、机械过滤器：
该过滤器位系统中的一级过滤，目的是使出水浊度小于0.5；色度清，正常运行时首先启动原水泵，逐渐打开泵出口阀，排气阀和出水阀，排气阀出水后年将之关闭，调节出水阀适当打开，控制水量，该过滤器的工作压力≤4KG，此过滤器具有正反洗阀盘，可以定期清洗过滤器，该过滤器滤料更换周期为一年至一年半。
6、活性炭过滤器：
该过滤器位系统中的二级过滤，目的是进一步降低出水浊度，去除水中些杂味，降低色度，内装10—20目果壳活性炭，设有正反洗阀盘，操作方法根据现场情况定，该过滤器滤料更换周期为一年至一年半。
7、自动软化器：
此软化器是去除水中的钙镁离子，以降低水中的硬度，设备工作程序由软化出水时间控制方式来实现全自动工作程序控制，可根据水质条件将在生用盐和用水量定制最佳状态，可实现全自动和手动双重操作。
此设备按现场培训为主。
8、精密过滤器：
此过滤器为预处理最后一级过滤，该过滤器精度为5微米，保证进入反渗透膜元件的水杂质颗粒＜10微米以避免划伤膜面，运行时先排气，排气阀出水后关闭此阀，运行压力差＞0.05MPA时滤芯进行更换。
9、反渗透设备：
首先开动预处理系统使之正常运行，即可开动反渗透装置，反渗透运行，首先开启高压出口阀浓水排放阀，利用预处理压力低压冲洗膜元件数分钟，排出膜元件里的空气，然后开启高压泵电源开关，逐渐打开高压泵出口阀，是压力缓慢上升，到0.5—0.8MPA时运行5分钟，以便冲洗膜元件，在逐渐调整浓水阀和高压泵出口阀，使产水量达到要求，带水质合格后向水箱供水，自动运行时只要把按钮拨到自动运行位置。
此设备冬季禁止冰冻，停运时，逐渐打开浓水阀使压力降低，关机时禁止突然降压，以免使反渗透膜元件受到大的冲击而损坏，运行压力＜0.5MPA以下关闭高压泵，最后关闭电源。
四、装置的停运与保养
短期保养，短期保存方法适于停运5天以上30天以下的反渗透系统，此时反渗透膜元件扔安装在系统压力容器内，保存步骤如下：
1、用给谁冲洗反渗透系统，同时注意将气体从系统中完全排除。
2、将压力容器及相关的管路充满水后，关闭相关阀门，防止气体进入系统。
3、每隔一天按上述方法冲洗一次，时间一小时。
长期停运保护：
长期停运保护方法适用于停止30天以上，膜元件仍安装在压力容器中的反渗透系统，保护操作步骤如下：
1、清洗系统中的膜元件。
2、用反渗透出水配置杀菌液冲洗反渗透系统，杀菌液及杀菌液的配置与我公司联系，已获得有关技术建议。
3、用杀菌也充满反渗透系统中，此时应确保系统安全充满。
4、如果系统温度低于27℃应每隔30天用新的杀菌液进行第二、第三部操作，如果系统温度高于27℃，应每隔15天更换一次杀菌液。
5、如反渗透重新投入使用前，用低压给水冲洗系统1小时，然后再用给水冲洗系统5-10分钟，无论低压冲洗还是高压冲洗时，系统的产水排放阀均应全部打开，在恢复系统正常操作前，应检查并确认产水中不含任何杀菌剂。
反渗透原理：
反渗透是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般指水）通过反渗透（或称半透膜）而分离出来，因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透，根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透法达到进行分离、提取、纯化和浓缩的目的。
反渗透主要对象是分离溶液中的离子范围，反渗透法由于分离过程不需加热，没有相的变化，具有耗能少，操作简单适应性强，应用范围广等特点，在水处理中应用范围日益扩大，成为水处理技术的重要方法之一，卷式元件是根据反渗透原理，将半透膜、导流层、格网按一定的排列粘和在有排孔的中心管上形成元件。
原水从元件一端进入格网层，在经过格网时，在外界压力作用下，一部分水通过半透膜的孔，渗透到导流层内，在顺导流层的水道流到中心管的排孔，经中心管排出。
剩余部分（称为浓水）从格网另一端排出。
五、运行条件
1、设备进水温度10-35℃，适应最低进水温度10℃最高进水温度35℃.
2、原水供水压力范围1-3KG/㎡，供电电压为380V±5%
3、PH值运行最佳范围在5—8.
4、根据水质及水量，可做多级串联或并联，但最终出水膜元件浓水与淡水流量之比不大于5：
1，作为纯净水处理比例可作相应调整。
5、每只膜元件的最大压降为0.7KG/㎡。
6、新装RO膜元件设备运行开始，必须进行冲洗，将新膜元件内的保护液冲洗干净，新装RO膜元件开始运行时，膜元件运行压力控制5-10KG/㎡,水利用率在50%为最佳状态，当原水水温低于5℃，原水应加换热器，以提高原水温度，降低第一段膜元件的压力，来提高产水量。
最佳进水温度为25℃。
六、反渗透有关计算公式
1、脱盐率cf---cp
R=----------------100%
Cf
2回收率QP
Y=-----------
QP+QM
式中：
CF—给水电导（US/cm）
CP—产水电导率（US/cm）
QP---淡水流量（cm3/H）
QM—浓水流量（cm3/H）
反渗透进水条件
项目
单位
卷式复合膜
浊度
度
≤0.5
色度
度
清
PH值
4-11
水温
℃
15-35
COD（以O2）
㎎/L
﹤1.5
游离氯
㎎/L
﹤0.1
铁
㎎/L
﹤0.05
锰
㎎/L
铝
㎎/L
﹤0.05
表面活性剂
检不出
洗涤剂油份H2S
检不出
朗格利尔指数
负数
硫酸钙溶度积
浓水﹤19*10-5
SDI值
﹤4微米
杂志颗粒直径
﹤10微米
沉淀离子SIO2BA
浓水不发生沉淀
三、运行操作
1、在任何情况下反渗透装置周围的环境温度不低于0℃；不得高于35℃；水温控制在20-25℃为宜。
2、检查管路阀门是否按操作规程要求放置，电气线路是否完整接线是否可靠。
电压是否符合标准查看有无缺相。
3、检查高压泵及原水输送泵，纯水泵转动是否灵活，水泵长时间不用时，重新启动时必须先排净泵中空气，避免损坏机械密封。
如发现异常采取必要的措施予以处理，无水禁止空转运行。
4、检查无问题后方可运行。
5、机械过滤器：
该过滤器为系统中的第一级过滤，目的是使出水浊度小于0.5；色度—清。
正常运行时首先启动输送泵，逐渐打开泵出口阀，排气阀和出水阀，排气阀出水后将之关闭，调节出水阀适当打开，控制水量，该过滤器的工作压力≤4KG，此过滤器具有正反洗阀盘，可以定期正反洗过滤器，该过滤器操作以现场培训情况为准，滤料更换周期为一年到一年半。
清洗周期一般看原水清澈度。
6、活性炭过滤器：
该过滤器位系统中的第二级过滤，目的是进一步降低出水浊度，去除水中邪杂味，降低色度，内装10-20目果壳活性炭，设有正反洗阀盘，操作方法根据现场培训情况定。
该过滤器滤料更换周期为一年到一年半。
清洗时间同机械过滤器。
7、自动加药系统：
加药主要是为去除水中的硫酸钙、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锶。
一般加药量为2.5-3.5PPM的标准加药，配置药量按1：
10比例进行配比。
8、精密过滤器：
此过滤器为预处理最后一级过滤，该过滤器精度为5微米，保证进入反渗透膜元件的水杂质颗粒﹤10微米，以免划伤膜面。
运行时先排气，排气阀出水后即可关闭此阀门，运行压差﹥0.05MPA是进行滤芯更换。
9、反渗透设备开启：
反渗透装置的操作方式选择开关“手动—停止—自动”应位于手动位置。
将各种仪表按需要投入运行。
各加药泵投入运行（初始以手动方式调节）打开冲洗排放阀，打开高压泵出口手动调节阀，在预处理中提供的低压小流量下给水进入反渗透，以便将系统中的空气排出，此时膜中的保护液一并冲出。
检察系统无泄漏，至此排气和低压冲洗结束，关闭冲洗阀，打开浓水排放阀，启动高压泵，如果没有电动慢开阀，手动调节好高压泵出口调节阀，膜的进水压力每秒升高率小于10PSI，使给水在低于50%给水压力冲洗反渗透装置，直到排水不含保护液为止，缓慢打开高压泵出口阀，同时调节好浓水调节阀的开度，直至满足设计的进水流量和回收率，系统运行稳定后，检查各段压力、流量，记录好运行参数。
反渗透开始正常制水。
设备装置手动停止运行时，首先缓慢打开浓水排放阀，使压力降到最低，然后停止高压泵运行。
反渗透装置的自动启动是通过中央控制器盘上的操作开关来实现的，在启动前的准备工作全部完成并初次成功后，预处理系统已在运行供水，反渗透装置可以进行自动的操作，将反渗透装置的操作方式选择开关全部置于“自动位置”检查连锁报警分析仪表，计量泵加药应正常，设备冬季禁止冰冻，所有运行的泵类设备尽止无水空转运行。
四、设备的停运与保养
短期保养：
短期保存方法适应于那些停止运行5天以上30天以下的反渗透系统，此时反渗透设备膜元件仍安装在系统压力容器内，保存步骤如下：
1、用给水冲洗反渗透系统，同时注意将气体从系统中完全排除。
2、将压力容器及相关的管路充满水后，关闭相关阀门，防止气体进入系统。
3、每隔一天按上述方法冲洗一次，时间一小时，
长期停运保护：
长期停运保护方法适应于停运30天以上，膜元件仍安装在压力容器内，保护操作步骤如下：
4、清洗系统中的膜元件。
5、用反渗透出水配置杀菌液并用杀菌液冲洗反渗透系统，杀菌液配置方法与我公司联系，以获得有关技术建议。
6、用杀菌液充满反渗透后，关闭相关阀门，使杀菌液保留在系统中，此时应确保系统安全充满。
7、如果系统温度低于27℃，应每隔30天用新的杀菌液进行第二、第三步的操作，如果系统温度高于27℃，则应每隔15天更换一次杀菌液。
8、如反渗透重新投入使用前，用低压给水冲洗一小时，然后再用给水冲洗系统5-10分钟，无论低压冲洗还是高压冲洗，系统的产水排放阀均应全部打开，在恢复系统至正常操作前，应确认并检查产品水中不含任何杀菌液。
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反渗透系统故障和排除
反渗透系统故障通常至少出现下列情况之一：
1、标准化后产水量下降，通常需要提高运行压力来维持额定的产水量。
2、标准化后脱盐率降低，在反渗透系统中表现为产水电导率升高。
3、压降增加，在维持进水流量不变的情况下，进水与浓水间的压差增大。
下面将详细的讨论上述三种主要故障：
一、标准化后产水量下降：
RO系统出现标准化后产水量降低，可根据下面三种情况寻找原因：
1、RO系统的第一级产水量降低，则存在颗粒类污染物的沉积；
2、RO系统的最后一级产水量降低，则存在结垢污染。
3、RO系统的所有段的产水量都降低，则存在污堵。
根据上述症状，出现问题的位置，确定故障的原因，并采取相应的措施，依照“清洗导则”进行清洗等。
另外反渗透系统出现产生水量下降的同时还会伴有脱盐率降低、升高等特点。
1、标准化后产水量下降脱盐率降低；
标准化后产水量下降脱盐率降低是最常见的系统故障，其可能的原因是：
1）胶体污堵，为了辨别胶体污堵，需要：
1、测定原水的SDI值；
2、分析SDI测试膜膜表面的截留物；
3、检查和分析第一段第一支膜元件断面上的沉积物；
2）金属氧化物污堵金属氧化物污堵主要发生在第一段，通常的故障原因是；
1、进水中含铁和铝
2、进水中含H2S并有空气进入，产生硫化盐；
3、管道、压力容器等部件的腐蚀产物
3）结垢
结垢是微溶或难溶盐粒类沉积在膜表面，一般出现在预处理较差且回收率较高的苦咸水系统中，常常发生在RO系统的最后一段，然后逐渐向前一段扩散，含钙、重碳酸根或硫酸根的原水可能会在数小时之内出现结垢堵塞膜系统，含钡和含氟的结垢一般形成较慢。
辨别是否结垢的方法
1、查看系统的浓水侧是否有结垢‘
2、取出最后一只膜元件称重，存在严重结垢的膜元件一般较重；
3、分析原水水质数据，
4、标准化后产水量下降脱盐率升高其可能的原因是；
1、膜压密化
当膜压密化之后通常会表现为产水量下降脱盐率升高，在下列情况下容易发生膜的压密化；
1、进水压力过高
2、进水高温
3、水锤
2、有机物污染
进水中的有机物吸附在膜元件表面，造成通量的损失，多出现在第一段，辨别有机物污染的方法：
1、分析保安过滤器滤芯上的截留物；
2、检查预处理的絮凝剂，特别是阳离子聚合物；
3、分析近水中的油和有机污染物；
4、检查清洗剂和表面活性剂
二、标准化后脱盐率下降
1、标准化后脱盐率下降正常产水量
2、产生这种症状的原因有；
（1）O型圈泄漏
当与某些化学品接触或受到机械应力时，如由于水锤作用引起膜元件的运动,O型圈就会出现泄漏显现，有时会出现O型圈未装，或安装不正确等。
（2）望远镜显现
产生望远镜现象的原因是进水和浓水间的压差过大；较严重的望远镜现象会造成膜元件的机械损坏。
（3）膜表面磨损
这种情况常常是因为RO系统前端的膜元件受到水中结晶体或尖锐外缘的金属悬浮物的磨损造成的。
（4）产水被压
任何时刻，产水压力高于进水压力0.3bar，复合膜就可能发生复合层间的剥离，从而损坏膜元件。
3、标准化后产水量升高脱盐率下降产生这种原因有；
（1）膜氧化
当膜接触到水中的氧化性物质后，膜被氧化损坏，这是不可逆转的化学损伤，一旦出现这种情况，只能更换所有膜元件。
（2）泄漏
膜元件或中心管严重的机械损坏将导致进水或浓水渗入产水中，特别是当运行压力较高时，问题就越严重。
三、压降增加
进水与浓水间的压差成为压降，每一只含多只膜元件的压力容器压降上限为3.5bar，每一只玻璃钢外包皮膜元件的压降上限为1bar，当今水流量恒定时，压降的增加常常是由于元件进水网格流道内存在污染物或结垢物，一旦进水流道被堵塞，常常会伴有产水量的下降，下面为引起压降增加的常见原因；
1、结垢
结构常常会引起最后一段膜元件压降增加，必须保证采取了控制结垢的适当措施，并采用合适的化学药剂清洗膜元件，同时保证不超过系统的设计回收率。
2.生物污堵
生物污堵常常会引起RO系统前端压降的显著增加，并会对进水水流产生极高的阻力。
四、反渗透系统故障的症状、原因、解决方法
症状1：
盐透过率升高，产水量却下降，每段之间压力差增大，膜组件质量显著增加
引发问题可能原因
所在位置及鉴别手段
解决方法
金属氧化物污染
分析日常SDI测试膜截留物质
通过分析清洗液中金属离子
解剖分析被污染膜元件
进行对金属氧化物污染物清洗
改善与处理工艺和运行条件
胶体污染
分析日常SDI测试膜截留物质
解剖分析被污染膜元件
采用含有脂类洗涤剂清洗
改善与处理工艺和运行条件
无机盐垢污染
校核浓水系统LSI指数和可能生成的难容物浓度及测试
解剖分析被污染的典型膜元件
针对具体情况选择合适的清洗剂
选择更有效的阻垢剂分散药剂投加
改善预处理系统
淤泥污染
检测预处理系统后的进水NTU
解剖分析被污染典型膜元件
改善预处理系统
利用HF和胶体清洗液清洗
症状2：
盐透过率和产水量增加，但进水和浓水之间的压力差正常
引发问题的可能原因
所在位置及鉴别手段
解决方法
有机物污染
拆开膜组件查看反渗透膜元件进水段污染症状
对原水及浓水进行水质分析
选择碱性清洗液对系统进行清洗
改善系统与处理工艺
症状3；开始盐透过率不变，甚至还会有所降低，在运行一段时间后系统盐透过率开始持续增加，并伴随着进水和浓水之间的压差增大和系统产水量降低。
引发问题的可能原因
所在的位置及鉴别手段
解决方法
生物污染
拆开膜组件查看膜元件近水污染症状
分析反渗透系统浓水和产品水生物及细菌指标
首先用碱性清洗液进行第一次清洗，然后再用被允许使用的杀菌液清洗
改善系统与处理工艺
症状4；盐透过率高，产水量满意，甚至稍高，每段压力差较大
引发问题的可能原因
所在位置及鉴别手段
解决方法
设计或运行不合理，引起反渗透系统的过分浓度差极化
校核反渗透系统浓淡水比例和运行回收率
检查反渗透装置上压力容器
及压力管道固定是否合适，压力容器是否发生翘曲或变形检查膜元件的U型浓水密封圈
加大反渗透浓水的运行流量，降低反渗透系统水回收率，更换已坏的膜元件上的U型密封圈，改善配管固定方式
症状5；盐透过率增大，产水量增大，压力差降低
引发问题的可能原因
所在位置及鉴别手段
解决方法
膜表面被给水的颗粒物或系统产生浓差极化而生成的无机盐结垢晶体划伤
颗粒物污染
分析最后一段无机盐垢污校核浓水LSI值，测试难溶物的溶度积数值
改善预处理系统
调整系统回收率
选择使用更有效地阻垢分散剂
RO系统的第一段产水量降低，则存在颗粒物污染物的沉积
症状6；盐透过率高产水量满意或稍高，每段之间的压力差基本不变
引发问题的可能原因
所在位置及鉴别手段
膜元件或压力容器上O圈漏水
对压力容器的取样管取样实验分析确认具体发生位置
膜元件膜袋粘和线破裂膜中心管破裂或膜元件机械损坏
压力容器取样式样判定发生具体位置
对膜元件进行真空实验判定发生具体位置
膜元件卷伸出解剖分析原因
对破损的膜元件进行替换
检查给水压力产品水压力及膜元件在运行的压力降是否合适并调整之
系统运行有水吹产生
检查设备驱动程序是否合理找出产生水锤原因
修改设计和运行条件和系统驱动程序
症状7；盐透过率和产水量增加，进水和浓水之间的压力降低或正常
引发问题的可能原因
所在的位置及鉴别手段
解决方法
反渗透膜被给水中的氧化性物质氧化而引起膜性能退化
重点对第一段反渗透膜组件进行水质水量检测并对测试值进行标准化与试机报告数据进行比较
对于情况较严重者，必须有所选择地对已退化的膜元件进行更换改善预处理系统工艺增设氧化还原电位的检测（ORP）
海德能公司推荐的化学清洗剂
污染物
清洗液配方
弱洗时
强洗时
碳酸钙垢
1
4
硫酸钙够、硫酸钡、硫酸锶垢
2
4
金属氧化物氢氧化物（铁、锰、铜、镍铝
1
5
无机胶体污染物
1
4
无机有机胶体污染物
2
6
二氧化硅沉积物
无
7
微生物
2
3或6
天然有机物
2
3或6
海德能公司清洗液配方（以100加仑，即379升为基准）
清洗液
主要成分
药剂量
PH调节
最高温度℃
1
柠檬酸100%粉末
17磅（7.7公斤）
用氢氧化铵调节PH=4
40
2
STPP三聚磷酸钠100%粉末
NA-EDTA（VERSENE220或相当）100%粉末
17磅（7.7公斤）
17磅（3.18公斤）
用硫酸或盐酸调节PH=10
40
3
STPP三聚磷酸钠100%粉末
NA-DDBS（十二烷基苯磺酸钠
17磅（7.7公斤）
2.13磅（0.97公斤）
用硫酸或盐酸调节PH=10
40
4
HCL盐酸（22波美度或36%HCL）
0.47加仑（1.8升）
先用盐酸缓慢调低PH再加氢氧化钠调PH=2.5
35
5
亚硫酸氢钠100%粉末
8.5磅（3.86公斤）
先用氢氧化钠调高PH再加盐酸回调PH=11.5
35
6
NAOH氢氧化钠100%粉末或50%液体氢氧化钠SDS十二烷基磺酸钠
0.83磅（0.38公斤）
0.13加仑（0..5升）
0.25磅（0.11公斤）
先用氢氧化钠缓慢调高PH再加盐酸回调PH=11.5
30
7
NAOH氢氧化钠100%粉末或50%液体氢氧化钠
0.83磅（0.38公斤）
0.13加仑（0.5升）
先用氢氧化钠缓慢调高PH再加盐酸回调PH=11.5
30
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