纯 净 水 设 备 生 产 工 艺

一、反渗透概述

RO（Reverse  Osmosis）反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宁航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。

RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10^{-9（10亿分之一米）}),在一定的压力下,H₂O分子可以通过RO膜,而原水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率可达到5μs/cm(RO膜过滤后出水电导=进水电导×(1-除盐率),一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上,5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的,可以采用两级反渗透,再经过简单的处理,出水电导能小于2μs/cm),符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤或EDI设备,出水电阻率可以达到18.2兆欧,超过国家实验室一级用水标准(GB6682-2008)。

太空水、纯净水、蒸馏水等制备:酒类酿造及降度用水;医药、电子等行业用水的前期制备;化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备:锅炉补给水除盐软水;海水、苦咸水淡化;造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理。

1、单级反渗透,

单级反渗透适合电导率小于500μs/Cm的水质,出水电阻率可达0.2-0.1兆欧(电导率10-5μs/cm),单级反渗透的脱盐率可达90%-99%）。

多介质进水压力表多介质出水压力表

2、双级反渗透

对于一些水质较差的地区则采用双级反渗透设备提高出水质,双级反渗透适合电导率大于500μs/cm的水质，出水电阻率可达05-0.2兆欧（电导率2-5μs/cm）。

双级反渗透中*级的产水作为原水进入第二级,并且有连续流量的浓水循环,使用这种工艺,二级的出水完全达到国家纯净水标准,双级系统常用于医药、医疗,、电子和纯净水行业。

二级反渗透的浓水循环回*级的原水箱,因为二级的浓水比原水好,可以降低前一级的进水含盐量，同时也降低了产水含盐量，提高了产水水质。

*级反渗透的回收率与普通反渗透系统相当,*大不超过75%,二级反渗透进水为一级反渗透的产水,只含有少量单价离子和气体,故可以采用高回收率(可达75%-90%)。

二、系统说明

完整的反渗透(RO)水处理系统一般由预处理部分、膜处理部分和后处理部分组成。根据用户的要求及当地水质进行工艺设计,有单级反渗透设备和双级反渗透设备,主要零配件选用*产品,性能优越、稳定可靠,单级反渗透设备脱盐率达97%以上。一级反渗透设备处理后的水进入二级反渗透进行再处理进一步脱盐,降低电导率,提高水的纯度确保产品水达到国家的纯水标准。

1、原水:可用市政自来水、江河水、地表水、地下水。

2、原水箱(池):城市自来水在一天当中供水的水量和水压是断变化的,而纯净水的生产基本上稳定,为此一般情况下根据净水站的大小需设原水箱或水池,使原水在此暂存、缓冲。

原水箱一般采用塑料水箱或不锈钢水箱,也可以采用钢筋水泥池。调节容量需考虑水处理系统的原水利用率、自来水供水的水量、水压变化情况,一般按设计水量的1.5-2.5倍即可。

3、原水泵：将原水加压送至预处理系统,压力一般控制在0.3-0.5MPa,确保水处理工艺要求的水压,流量以设备产水量为依据。

4、预处理系统

为了提高反渗透系统的效率,必须对原水进行有效的预处理。适宜的预处理取决于水源、原水组成和应用条件,而且主要取决于原水的水源,例如井水、地表水和市政自来水要区别对待。通常井水水质稳定,污染可能性低,仅需要简单的预处理,如多介质过滤器、活性炭过滤器或者阻垢剂和5um保安过滤器即可。而地表水有发生胶体和微生物高度污染的可能性,所需要的预处理系统比较复杂。需要其它的预处理步骤包括氯杀菌、絮凝/助凝、澄清、袋式过滤器、多介质过滤器、活性炭过滤、脱氯、加酸或加阻垢剂等。

预处理的目的如下:

A、防止膜表面污染,即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵膜元件水流通道,使反渗透透水率很快下降,电耗增大。

B、防止膜表面结垢,反渗透、电渗析装置运行中,由于水的浓缩,有一些难溶性盐类,如碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡等沉积在膜表面,因此必须预先软化或加阻垢剂防止这些难溶性盐生成。

C、防止膜受到机械和化学损伤,使膜保持良好的性能和足够长的使用寿命,要求去除机械杂质和有害气体。

4.1絮凝和絮凝剂

絮凝处理的对象是原水中的小颗粒悬浮物和胶体。絮凝的原理是通过添加化学药剂,使水中的

这些杂质形成大颗粒絮状物,然后在重力作用下沉淀,与水分离。絮凝过滤是指在水中加入絮凝剂,水与絮凝剂在流经砂滤器的过程中反复接触进行絮凝反应,当生成的絮状体达到一定体积后则被截留在砂柱空障之间,这些被截留的絮状体进一步吸附所流过水中的细小杂质,从而使水质得到澄清。絮凝过滤对胶体硅也有一定效果胶体和颗粒污堵可严重地影响反渗透及纳滤元件的性能,如大幅度降低产水量,有时也会降低系统脱盐率,胶体和颗粒污染的初期症状是系统压差的增加常用的累凝剂种类较多,一般多为铝盐、铁盐或有机絮凝剂,当单独使用一种絮凝剂不能取得较好效果时,还可添加助凝剂。投加助凝剂有两个目的,一是改善絮体结构,使其颗粒更大,利于沉淀,二是调整原水PH值,使其达到*佳絮凝效果。

絮凝过滤只能使用在进水浊度小于70度的原水中,这种进水一般多为自来水或地下水,对于高浊度水源(如地表水,废水等),需要跟其他水处理工艺联合处理,才能达到反渗透系统的进水要求。正确选择水体*适合的絮凝剂品种及其*佳投加量,*好通过一定的实验来确定。过量的投加絮凝剂也会造成膜元件污染,尤其是使用二价铁盐和铝盐时,在使用这两种絮凝剂时需定时检测出水的Fe²⁺“和Al³⁺离子浓度,防止膜元件的胶体污染。使用离子型聚合物絮凝剂时,也要防止阳离子型聚合物对普通带负电的膜元件和阴离子型聚合物对带正电膜元件的影响。

4.2杀菌消毒

自然界的水体均含有微生物,包括细菌、真菌、藻类、病毒、原生动物等。含有微生物的原水

若不经过杀菌处理直接进入反渗透膜元件,微生物会在反渗透浓缩作用下,富集在膜元件表面,形成微生物膜,严重影响膜元件的产水量和脱盐率,造成压力降增加,出现望远镜现象。而且膜元件出现微生物污染后,进行清洗的效果都不是很好,所以对含微生物的原水,尤其是地表水、海水废水,必须在预处理中采取杀菌措施。针对此类水源建议选用抗氧化反渗透膜元件,便于简化预处理并且不存在膜元件被氧化的风险。常用的杀菌工艺包括物理杀菌和化学杀菌。

1、物理杀菌主要是采用紫外线杀菌

波长为254纳米的紫外线杀菌效果*好。细菌受紫外线照射后,紫外光谱能量被细菌核酸所吸

其活力发生改变,菌体内的蛋白质和酶的合成发生障碍,导致微生物发生变异或死亡。

2.化学杀菌主要是采用投加杀菌剂达到杀菌的效果

化学杀菌剂分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。氧化杀菌剂包括C1₂、C1O₂、O₃等:非氧化

性杀菌剂主要是一些有机物,如DBNPA、异噻唑啉酮、甲醛等。使用氧化性杀菌剂时一定要注意,普通聚酰胺复合膜耐氧化性较差,以余氯计常规膜元件所能承受的*高进水余氧含量为0.1mg/L,因此在添加氧化杀菌剂的预处理中,还必须设置相应工艺

去除残余的氧化剂,通常采用活性炭吸附或投加还原剂(NaHSO₃)。

4.2.1臭氧杀菌

臭氧的生成原理：

臭氧可通过高压放电、电化学、光化学、原子辐射等方法得到,原理是利用高压电力或化学反应,使空气中的部分氧气分解后聚合为臭氧,是氧的同素异形转变的一种过程。目前,臭氧已广泛用于水处理,空气净化、食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域,对这些行业的发展起到了极大的推动作用。臭氧的分子式为O₃。

O₃杀菌有以下3种形式：

1.臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶,使细菌灭活死亡。

2.直接与细菌、病毒作用,破坏它们的细胞器和DNA、RNA,使细菌的新陈代谢受到破坏,导致细菌死亡。

3.透过细胞膜组织,侵入细胞内,作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖,使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

臭氧杀菌的优点:臭氧杀菌为溶菌级方法,杀菌彻底,无残留,杀菌广谱,可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等,并可破坏肉毒杆菌毒素。另外, O₃对霉菌也有极强的杀灭作用。O₃由于稳定性差,很快会自行分解为氧气或单个氧原子,而单个氧原子能自行结合成氧分子,不存在任何有毒残留物,所以O₃是一种*的消毒剂。O₃为气体,能迅速弥漫到整个灭菌空间,灭菌无死角。

4.2.2二氧化氯杀菌

对饮用水的杀菌消毒,二氧化氯是净化饮用水的一种*有效的净水剂,其中包括良好的除臭与脱色能力、低浓度下高效杀菌和杀病毒能力。

二氧化氯杀菌的特点

1.广谱性:能杀死病毒、细菌、原生生物、藻类、真菌和各种孢子及孢子形成的菌体；

2.高效:0.1ppm下即可杀灭所有细菌繁殖体和许多致病菌,50ppm可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽孢;

3.受温度和氨影响小:在低温和较高温度下杀菌效力基本一致:

4.PH适用范围广:能在PH2-10范围内保持很高的杀菌效率;

5.安全无残留:不与有机物发生氯代反应,不产生三致物质和其它有毒物质:

6.对人体无刺激等优点:低于500pm时,其影响可以忽略,100m以下对人没任何影响。

4.2.3冲击式杀菌处理

冲击处理方式是在有限的时间段内以及水处理系统正常操作期间,向反渗透或纳滤的进水中加入杀菌剂,亚硫酸氢钠常常被用于这种处理目的,在一般情况下,500-1000ppm的NaHSO₃,加入30

分钟左右即可。

冲击处理可以按固定的时间间隔周期性的进行,例如每隔24小时一次,或怀疑出现生物滋生时处理一次。在这种冲击处理期间所产的产水会含有所加入的亚硫酸氢钠浓度的1-4%。根据产水的用途,可以决定应将冲击杀菌期间的产水回收还是排放掉,亚硫酸氢钠对需氧的的细菌比对需氧的

微生物更有效,因此采用杀菌冲击处理应事先经过仔细评估。

4.2.4周期性杀菌消毒

除了连续性的向原水加入杀菌剂外,也可以定期对系统消毒以控制生物污染。这种处理方法用

于存在中等生物污染危害的系统上,但在有高度生物污染危害的系统,周期性杀菌消毒仅是进行连续杀菌剂处理的辅助方法。

进行预防性的杀菌比进行纠正性的杀菌更为有效,因为孤立附着的细菌比厚实、老化的生物膜

更容易被杀死和清除掉。

一般的消毒间隔是每月一次,但有严格卫生要求的系统(如制药工艺用水)和高污染原水(例如废水)也许会每天一次,当然膜的寿命受到所用化学品种类、浓度的影响,经过强烈的消毒,可能会缩短膜寿命。

4.2.5其他方法

1)微滤或超滤(MF/LF)

它们具有除去微生物,转别是混类的优势,藻类有时是难以由标准介质过滤工艺过程除去的MF/UF必采用耐氯的材质制成,经受得起定期的杀毒。

2)硫酸铜

能够用于控制生物生长,一般情况下,连续加入CuSO₄,的浓度为0.1-0.5mg/L,但不推荐广泛的使用CUSO₄,原因如下：

·商品CuSO₄.可能含有杂质,它对RO膜有损坏可能;

·CUSO₄,和CU(OH)₂在一定PH范围之外会产生沉淀,导致RO的污染,使得CuSO₄效果不佳;

·CU²⁺离子对环境有害;

·CuSO₄仅对有限的微生物有效(如藻类),但对大多类细菌效果甚微;

·某些国家的环保法规限制对铜盐的排放总量,如果某一特定反渗透水厂需用它控制生物时,就

难以更换成其它的化学品。

4.3袋式过滤器

液体袋式过滤器是一种新型的过滤系统,内部由冲孔板制作的网篮支撑着液体过滤袋,液体由

进水口流入,经液体过滤袋过滤后流出,杂质则被拦截在液体过滤袋当中液体过滤袋可更换或清洗。

液体袋式过滤器系统优势：结构紧凑、尺寸合理，安装及操作简单、方便，占地面积小。过滤精度高。适用于任何细微颗粒或悬浮物，过滤范围可从5-200um。单位过滤面积的处理流量较大，过滤阻力较小，过滤效率高。一个液体过滤袋过滤功能相当于滤芯5-10倍，可大大降低成本；设计流量可以满足1-500m³/h要求，成本造价低。用途广泛，可用于粗滤、中滤或精滤;在达到同样过滤效果的情况下,比较起板框精滤机、滤芯式过滤器等设备具有投成本较低、使用寿命长和过滤成本低等优点。过滤精度高,过滤处理量大,具有成本低、效率高特点。液体袋式过滤器免清洗,更换液体过滤袋可在30秒内完成,方便快捷,省工省时。液体袋式过滤器规格齐全,有低压式、侧入式、顶入式、多袋式、卧式等。

4多介质过滤器

多介质过滤器:也称压力过滤器,如只装一种石英砂滤料,则称为砂滤器,内部装有两种或两种以上(石英砂和无烟煤等)过滤介质,也称多介质过滤器。其主要作用是去除粒度大于20um的机械杂质，经过混凝的小分子有机物和部分胶体，使出水浊度小于0.5NTU,COD_Mn小于1.5mg/L，含铁量小于0.05mg/,SDl≤5。

石英砂过滤器是利用石英砂滤料去除原水中的悬浮物属于普通快滤设备。

当悬浮物颗粒流过机械过滤的滤料层时,滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用,使悬浮物易于截留在

滤料表面。当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜,随时间推移过滤器的产水量将会逐渐下降。此时需要利用逆向水流反洗滤料,使过滤器内石英砂层悬浮松动,从而使粘附于石英砂表面的截留物剥离并被水流带走,恢复过滤功能。反洗一般需要*钟以上,大直径的过滤器还需要设置辅助气源擦洗。必须避免频繁的开机和停机,因为每次流速的急剧变化会将原先以沉积在介质上的物质又释放出来。过滤器内装石英砂填料,石英砂滤层高度120mm,这样可以充分发挥整个滤层的效率、提高截污能力保证良好的过滤效果。

过滤是一种净化水的有效而主要的处理工艺过程,在纯净水制备中,是一种不可缺少的工序。在以自来水(或井水)为水源的预处理系统中,多采用多介质过滤器。

    一般的地下水水源呈还原态,此类原水中二价铁离子和锰离子含量较高,易造成反渗透膜的胶体氢氧化物污堵。因为铁氧化发生的PH值更低,使得铁出现污堵的机会比锰污堵要高的多,对反渗透来讲,在控制住铁的污堵时锰同样去除。反渗透对进水中铁的要求为在溶氧>5mg/L时,铁锰含量高时,应防止整个系统与空气或任何氧化剂接触,防止铁氧化后生成难溶性的胶体氢氧化物颗粒。去除铁、锰的常用方法有:先氧化后介质过滤(曝气加过滤除铁)、同步氧化过滤(锰砂过滤器除铁)等。

常见的处理工艺为:原水一曝气池曝气一多介质过滤器(锰砂滤料)一多介质过滤器(石英砂

滤料)一产水。

4.5活性炭过滤器

活性炭是用木质、煤质、果壳(核)等含碳物质通过化学法或物理法活化制成的。它有非常多

的微孔和巨大的表面积,因而具有很强的物理吸附能力,能有效地吸附水中的有机污染物。

此外在活化过程中活性炭表面的非结品部位上形成一些含氧官能团,这些官能团使活性炭具有化学吸附和催化氧化,还原的性能,能有效地去除水中一些金属离子。活性炭过滤器主要去除水中的部分有机物和游离余氯。原水为自来水公司自来水,且投加氧化剂杀菌,含有一定的余氯,余氯

如果直接进入RO系统,则会氧化RO膜,对RO膜造成不可逆的破坏。过多的有机物非常容易滋生

细菌,产生对膜的微生物污染。活性炭可以吸附余氯和部分有机物,保护RO膜。

活性炭过滤器出水余氯≤0.1ppm,SDI≤4。

连续运行时间：

系统的设计运行时间24小时,随后应对活性炭过滤器进行反洗:并应依据季节不同、水质的变化等调整反洗周期,确保出水水质SDl≤4。

反洗流量

反洗的目的在于使活性炭反向松动,并将滤层上所截留的杂质冲走,达到清洁滤层的作用,通常控制反洗8.0L/m²·S左右,以活性炭不被冲跑为宜。

反洗时间的长短和填料层的截污量有关。反洗时间可根据反洗排水浊度而定。一般情况下反冲洗浊度应小于1NTU,即I度,且时间不少于10分钟,可根据运行情况进行适当调整。

正洗时间:

按正洗出水浊度在度左右,通常正洗10-20分钟左右。

市售活性炭有粉末活性炭、不定形活性炭、圆柱形活性炭和球形活性炭4种。在纯净水生产中常用的是果壳(核)不定形颗粒活性炭。

5、结垢控制

当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时,它们就会在反渗透膜膜面上发生结垢,如果反渗透系统采用50%回收操作时,其浓水中的盐度会增加到进水浓度的两倍,回收率越高,产生结垢的风险性就越大。在这种情况下,采取考虑周全的结垢控制措施尤为重要。为了防止膜面上发生无机盐结垢,在预处理过程中应采取如下措施

5.1强酸阳树脂软化

为了防止在膜处理中产生水垢,特别是北方地下水硬度较大,在制备纯水的预处理过程中,需要使用离子交换树脂将水软水,即采用阳离子交换树脂将水中钙镁离子置换为钠离子。软水器分为手动软水器与全自动软水器。

全自动软水器代替传统的手工操作已成为软化水处理行业的发展趋势。通常一个全自动软水器的循环过程由下列具体步骤组成:A、运行,B、反洗:C、再生:D.置换:E、正洗:F、盐箱补水,全自动软水器引进美国*新技术,控制方式采用美国Fleck及Autotrol多路阀及控制器,控制方式有时间控制和流量控制两种。时间控制是根据小时产水量和周期制水量来设定再生周期般适合于用水量比较稳定的场合。流量型控制是根据周期制水量来启动再生程序,设备运行时由专用流量计统计总产水量。当总产水量达到设定的周期制水量时,控制器启动再生程序进行自动再生,设备的再生与运行时间无关。全自动软水器选用优质树脂交换罐及盐箱,结合国内各地区水质的特点及水处理设备实际运行经验设计而成。

工作原理

水的硬度主要是钙(Ca²⁺)、镁(Mg²⁺)离子构成的。当含有硬度离子的原水通过软水器内树脂层时,水中的钙镁离子被树脂交换吸附,同时等物质量释放出钠(Na⁺)离子。从软水器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水当树脂吸收一定量的钙、镁离子之后,就必须进行再生。再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层,把树脂上的硬度离子再置换出来,随再生废液排出罐外,树脂就又恢复了软化交换的能力。

软化水设备

软水器由树脂罐(主罐和辅罐)、水力控制阀和盐箱三个主要部分组成。其基本原理是:水力控制阀内的两个涡轮在水流的推动下,分别带动两组齿轮,巧妙地根据累积流量的变化,驱动不同通道的阀门开闭,自动完成软水器的运行、再生、清洗、排污以及盐箱补水的循环过程,并在两个罐之间自动切换,一用一备,确保不间断地供应。

5.2加酸

大多数地表水和地下水中的CaCO₃几乎成饱和状态,由下式可知CaCO₃的溶解度取决于PH值：Ca²⁺+HCO_3-←→H⁺+CACO₃。

因此，通过加入酸中的H⁺,化学平衡可以向左侧转移，使碳酸钙维持溶解状态，所用酸的品质必须是食品级。在大多数国家和地区，硫酸比盐酸更易于使用，但是另一方面，进水中硫酸根的含量增加了，就硫酸盐垢而言，问题会严重。

CACO₃在浓水中更具有溶解的倾向,而不是沉淀,对于苦咸水而言,可根据朗格利尔指数(LSI),对于海水可根据斯蒂夫和大卫饱和指数(S&DSI)，表示这种趋于溶解的倾向。在饱和PHS的条件下,水中CaCO₃处于溶解与沉淀之间的平衡状态。

LSI和S&DSI的定为：

LSI=pH-pH_s (TDS≤10,000mg/L)

s&Dsl=pH-pH_s(TDS>10,000mg/L)

仅采用加酸控制碳酸钙结垢时,要求浓水中的LSI或S&DSI指数必须为负数,加酸仅对控制碳酸钙盐垢有效。

5.3弱酸阳树脂脱碱度

采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度主要是大型苦咸水处理系统,它能够实现部分软化以达到节约再生剂的目的,在这一过程中,仅仅与重碳酸根相同量的暂时硬度中的Ca²⁺、Ba²⁺和Sr²⁺等为H⁺所取代面被除去,这样原水的PH值会降低到4-5,由于树脂的酸性基团为羟基,当PH达到4.2时羟基不再解离,离子交换过程也就停止了。因此,仅能实现部分软化,即与重碳酸根相结合的结垢阳离子可以被除去。因此这一过程对于重碳酸根含量高的水源较为理想,重碳酸根也可转化为CO₂

HCO₃^-,+H⁺←→H₂0+CO₂

在大多数情况下,并不希望产水中出现CO₂,这时可对原水或产水进行脱气来实现,但当存在生物污染嫌疑时(地表水,高T0C或高菌落总数),对产水脱气更为合适。在膜系统中高CO₂浓度可以抑制细菌的生长,当希望系统运行在较高的脱盐率时,采用原水脱气较合适,脱除CO₂将会引起PH的增高,井水PH>6时,膜系统的脱除率比进水PH<5时要高。

采用弱酸脱碱度的优点如下：

·再生所需的酸量不大于105%的理论耗酸量,这样会降低操作费用和对环境的影响

·通过脱除重碳酸根,水中的TDS减低,这样产水TDS也较低

本法的缺点：

·残余硬度·处理过程中水会发生PH变化

5.4石灰软化

通过水中加入氢氧化钙可除去碳酸盐硬度

Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂→2CaCO₃,+2H₂0

Mg(HCO₃)₂,+2Ca(0H)_2→Mg(OH)₂,+2CaC0₃,+2H₂0

非碳酸钙度可以通过加入碳酸钠(纯碱)得到进一步地降低。

CaCl₂+Na₂CO₃→2NaC1+CaCO₃

石灰一纯碱处理也可以降低二氧化硅的浓度,当加入铝酸钠和三氯化铁时,将会形成CaCO₃以及硅酸、氧化铝和铁的复合物。通过加入石灰和多孔氧化镁的混合物,采用60-70c热石灰硅酸脱除工艺,可将硅酸浓度降低到1mg/L以下。

采用石灰软化,也可以显著地降低钡、锶和有机物,但是石灰软化处理需要使用反应器,以便形成高浓度作晶核的可沉淀颗粒,通常需要采用上升流动方式的固体接触澄清器,本过程的出水还需设置多介质过滤器,并在进入RONF之前应调节PH值,使用含铁累凝剂,不论是否同时使用或不使用高分子助凝剂(阴离子或非离子型),均可提高石灰软化的固一液分离作用。仅当产水量大于200m³/hr的苦咸水系统才会考虑选择石灰软化预处理工艺。

5.5预防碳酸钙结垢

苦咸水水源

对于浓水含盐量TDS≤10000mg/L的苦咸水,朗格利尔指数作为表示CaCO₃结垢可能性的指标。

LSIc=pHC-pHs

式中pHc为浓水PH值

PH为CaCO₃饱和时的PH值

当LSIc≥0,就会出现CaCO₃结垢。

【LSlc的调节】

大多数天然水未经过处理时,LSlC将会是正值,为了防止CaCO₃结垢,除非在膜系统进水中投加阻垢剂或采取前面介绍的预防性清洗措施,否则必须确保LSlc为负值。

控制CaCO₃结垢的条件为：

LSlc<0.不需要投加阻垢剂

LSlc≤18-2.0,单独投加阻垢剂或完全采用化学软化

LSlc＞18-2.0，加酸至LSlc达1.8-2.0，然后再投加阻垢剂;或完全采用化学软化。

海水水源

当浓水含盐量TDS>10000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源,斯蒂夫和大卫饱和指数作为表示CaCO-₃结垢可能性指标。

S&DSlc=pHc-pHs

式中pHc为浓水PH值

pHs为饱和时的PH值

当S&DSlc≥0,就会出现CaCO₃结垢

S&DSlc的调节

大多数天然高含盐量水源未经过处理时,S&DSlc一般是正值,为了防止CaCO₃结垢,必须通过加酸使S&DSc变为负值,如果通过投加阻垢剂防止CaCO₃沉淀的话,S&DSlc值可以为正值,*大允许值所需要的阻垢剂投加量,请参考阻垢剂制造商的技术资料。如果上述条件不能满足,就必须采取以下措施:

降低回收率,直到S&DSlc值满足上述任一条件的规定;

采用石灰或石灰一纯碱软化方法,脱除进水中的钙硬和碱度,直到S&DSlc值满足上述任一条件的规定;

在进水中加酸,直到S&DSlc值满足上述任一条件的规定。

针对海水淡化系统,通常投加硫酸,其加入量为10mg/L,以达到PH7,使浓水S&DSlc保证负值。

5.6添加阻垢剂

阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化垢,通常有三类阻垢剂:六偏磷酸钠(SHMP)、有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐。

加药泵

阻垢剂加药装置的作用是在经过预处理后的原水进入反渗透系统之前,加入高效率的阻垢剂

以防止反渗透浓水侧产生结垢。

反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端,水分子透过膜表面,从原水侧到达另

一侧,而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长,水分子不断从原水取走,留在原水中的含盐量逐步增大,即原水逐步得到浓缩,而*终成为浓水,从装置中排出。浓水受浓缩各种离子浓度将成倍增加。自然水中Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、HCO₃^-、SO₄^2-、SiO₂等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数,所以不会有结垢出现,但经浓缩后,各种离子的浓度积都可能大大超过平衡常数,因此会产生严重的结垢现象。

判断水结垢的标准是:a)对于碳酸盐以朗格利尔为基准，通当LSI<0时不结垢, LSI>O时结垢:b)对于硫酸盐垢,是以饱和指数*来确定的,水中阳、阴离子的浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。当饱和指数小于1时不结垢,反之就会出现结垢。

加药泵为原装进口计量泵,其特点:(1)计量准确,管理简单(2)运行经济,可靠(3维护方便,故障率低。

加药箱

盛装阻垢剂,阻垢剂为合成化学药剂,可根据原水水质进行合理配制,能有效去除水中钙镁等金属离子,防止产生结垢。