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反滲透水處理設備設計與運行點滴體會 凈水技術WATER PURIFICATIONTECHNOLOGY V0124No4xx小型兩級反滲透水處理設備設計與運行點滴體會高隆緒1史磊2(1鄭州市老科學技術工作者協會，河南鄭州450052；2鄭州鐵路分局新鐵路水電段，河南新鄉(xiāng)453000)摘要介紹了小型兩級反滲透水處理設備怎樣去除水中鈣鎂硬度，正確使用軟化器；怎樣區(qū)分膜標準產水量與設計產水量，合理配置反滲透膜組件；怎樣將 一、二級純水混合使用，提高產水量。 關鍵詞小型兩級反滲透軟化器標準產水量設計產水量混合使用按照CJT119-2000行業(yè)標準規(guī)定，日產水量lOOm3d(以24h，25水溫計)，為小型反滲透水處理設備(相當于4m3h)。 對于4m3h及以下的小型兩級反滲透水處理設備，大都是用于飲用純凈水、制藥純水及工藝純水的生產，這類設備不僅用量大，而且涉及面廣。 但在實際應用中，遇到兩個問題一是有的用戶對反滲透水處理技術不夠了解或因投資不足，只追求低價位；二是有的生產廠設計不合理或因追求高利潤，盡量簡化配置。 為此，有相當多的小型兩級反滲透水處理設備，軟化效果不好，反滲透膜污染結垢，產水量及水質降低，設備不能正常運行。 針對上述問題，現將多年從事小型兩級反滲透水處理設備設計與運行點滴體會，介紹如下。 1正確使用軟化器的體會反滲透水處理設備的設計，首先要考慮進水水質，其中鈣鎂硬度是一項主要指標。 因為，鈣鎂離子會沉積于反滲透膜表面，影響膜通水量及脫鹽效果，所以原水硬度是決定反滲透設備壽命的重要條件。 小型兩級反滲透水處理設備，由于不宜采用加阻垢劑方法，所以都是采用鈉離子交換軟化器，去除水中鈣鎂硬度。 11全自動控制軟化器的問題全自動控制軟化器，雖然設備運行元需專人操作，按設定時間或流量，到時會自動完成再生各個過程。 但是，停電就不能自動再生。 如果停電后再運行，或因壓力、流量以及原水水質變化，均會使軟化過程終點的設定難以精確設置，因此再生周期變得不準確，不是過早再生，就是延遲再生。 為了保證出水質量，只能采用過早再生，這種“富”再生方式，大大增加了鹽耗，所以全自動控制軟化器，不是鹽耗較一72一低，而是較高。 再者，全自動軟化器也需要人工及時將食鹽倒入鹽液箱中。 有時停電，還需要人工手動再生。 送電后并要及時調整自動控制器的時間至當前時間，這樣才能保證設定再生周期不變，從上述可以看出“全自動”并非可以完全脫離人的控制，它只是簡化人的操作步驟。 而且全自動控制器本身的壓力損失較大，故要求進水壓力不低于02MPa，當進水壓力低于02MPa時，就不能正常吸鹽或吸鹽量不足，致使再生效果不好，軟水硬度超標。 全自動控制軟化器，在罐內中心設置有一根進出水中心管及配水帽，不僅占用了過水面積，而且配水容易產生偏流。 雖然目前已有手動控制頭可代替自動控制器，但還是存在有進出水中心管的問題。 因此認為，小型兩級反滲透水處理設備，不宜采用全自動控制軟化器，推薦采用不帶進出水中心管的手動不銹鋼軟化器。 12根據水量及水質設計選用軟化器有的廠商，搞所謂標準配置，例如產水量025m3h兩級反滲透水處理設備，無論原水硬度多少，軟水器與砂濾器、碳濾器的大小都是一樣，均為DN2501400mm。 當原水硬度為6mmolL時，DN2501400mm軟化器，裝鈉樹脂44L，每個再生周期可產水量73m3左右。 025m3h兩級反滲透，要求軟水量145m3h，軟化器運行5h，就要再生1次，中斷供水15h。 如果每天累計運行10h，就要再生2次，累計中斷供水3h，這種運行方式，是不正常的。 因此，軟化器應根據產水量及原水硬度，按每周期運行8-12h再生1次進行設計。 對上述原水硬度，應采用DN3001500毫米軟化器，裝鈉樹脂85L，運行10h再生1次。 萬方數據凈水技術V0124No4xx軟化器除了要選好，還要管好、用好。 軟化器樹脂的再生是關鍵，實際操作應做到兩不能、一接近、一認真(就是加食鹽數量按規(guī)定不能少、進鹽液及置換的時間共50min不能少，樹脂清洗排水中的氯根要接近原水，水質硬度要認真化驗)，保證再生清洗質量。 13軟化器使用效果實例2000年7月設計投產的鐵路某純凈水廠，一級反滲透產水量025m3h，采用陶氏低壓膜原水電導率1000tlscm、原水硬度8mmolL，選用DN3001500mm軟化器，裝鈉樹脂85L，軟水量10m3h，運行10h再生1次。 由于配置合理，操作管理認真，還有硬度化驗記錄。 使用四年來，反滲透膜的水通量及脫鹽率除了正常衰減外，膜表面未發(fā)生結垢和污染，出水電導率，投產初期為78生scm，現為911zscm，可見軟化的效果是大的。 2合理配置反滲透膜的體會合理配置反滲透膜，首先要了解什么是膜元件標準產水量及設計產水量，膜元件標準產水量是膜元件生產廠家在標準測試條件下測得的產水量(即產品手冊的產水量)，而膜元件設計產水量是在設計時所賦于每支膜的實際產水量。 由于生產廠家配制標準測試液的水質為反滲透產水，因而幾乎不帶雜質，不存在膜元件被污染的問題，而且測試時間短。 但在實際使用時，除了二級反滲透系統(tǒng)的進水是以一級反滲透的產水作為原水外，其他反滲透系統(tǒng)的進水幾乎都是經普通預處理后的原水，盡管對原水進行過預處理，去除了一部分雜質，但與標準測試條件所用水源相比，其進水水質仍然很差，此時如仍按標準產水量作為設計產水量，則反滲透膜元件很快會受到污染，造成膜元件損壞。 所以，不能把膜元件標準產水量作為設計產水量，也可以說，膜元件設計產水量與標準產水量無關，它只與有效膜面積、進水水質及水通量等有關。 21膜設計產水量的的計算方法膜設計產水量快捷簡便的計算方法是單支膜設計產水量(m3h)=00929有效膜面積(ft2)X17水通量(gfd)式中有效膜面積ft2(英尺2)=00929m2水通量gfd(加侖英尺2時)=17Lm2h例如兩級反滲透水處理設備進水水源為軟化水，采用4040膜，一級膜有效膜面積82ft2(76m2)；二級膜有效膜面積87ft2(81m2)，根據膜生產廠家設計導則，結合設計實踐，一級膜水通量選用199fd(323Lm2h)；二級膜的進水是一級反滲透產水，所以二級膜水通量選用259fd(425Lm2h)。 則單支一級膜設計產水量=76m2323Lm2h1000025m3h單支二級膜設計產水量=81m2x425Lm2h1000034m3h按照單支一級膜設計產水量，一級反滲透水處理設備產水量05m3h，應采用2支膜；產水量10m3h，應采用4支膜，如此累加配置。 有的市售10m3h一級反滲透設備只采用3支或2支膜，而不考慮進水水源等多種因素的影響，這種設計是不合理的，同時也會造成膜生產廠家對其提供的三年質量擔保失效。 22兩級反滲透膜的配置問題如果是帶中間水箱的兩級反滲透，膜的配置可能出現的問題，就是有的廠家借設中間水箱，有意把一級膜配少，例如lm3h(20m3d)的兩級反滲透水處理設備，一級反滲透只配45支4040膜，二級反滲透配3支4040膜。 運行后，二級反滲透產水量可達lm3h，但一級反滲透產水量，不能滿足二級反滲透連續(xù)運行，時運時停，每天只能累計運行1216h，日產水量達到設計的6080。 因此，選用兩級反滲透水處理設備時，應特別注意一級膜的配置數量，必須保證兩級反滲透的第二級能夠連續(xù)運行。 實踐表明，小型兩級反滲透一級膜及二級膜，采用4040膜的優(yōu)化配置為產水量O25m3h，一級膜2支、二級膜1支；產水量05m3h，一級膜4支、二級膜2支；產水量10m3h，一級膜6支、二級膜3支；產水量20m3h，一級膜12支、二級膜6支。 23小型兩級反滲透清洗膜系統(tǒng)反滲透水處理設備的預處理，是為盡可能多地去除引起膜污染的物質而專門設計的。 但在運行過程中，可能存在一些不可預測因素，如不正常工況，濃差極化及誤操作等原因，反滲透膜運行一段時間后，還是有可能被無機物垢及金屬氧化物等污染。 為了去除污染，小型兩級反滲透水處理設備，也應配備化學清洗膜系統(tǒng)。 作為膜的FI常維護保養(yǎng)，一般半年左右應洗膜一次。 關于清洗泵，也可用原加壓泵或用軟化再生泵代替，采用低壓清洗。 3 一、二級純水混合使用提高產水量的體會兩級反滲透水處理設備，用于飲用純凈水的一一73萬方數據小型兩級反滲透水處理設備設計與運行點滴體會V0124No4xx級純水電導率，一般為1525pscm，二級純水電導率，一般為46lscm。 現將一級純水與二級純水按比例混合使用，混合后純凈水電導率控制在810pscm，仍然符合飲用純凈水電導率10btsem的國家標準。 例如1m3h的兩級反滲透，一級純水產水量15m3h、電導率17lsem，二級純水產水量10m3h、電導率5lscm，欲配混合水電導率9tlscm。 采用十字交叉法計算一級與二級純水混合比例，可按一級純水電導弋7級純水混合份數17二級純水電導率欲配混合水電導X_級純水混合份數八98二級純水電導率一級純水混合份數g下法計算以對角線的方向將兩數相減。 從上述計算結果可知，取4份(折合1份)一級純水與8份(折合2份)二級純水混合，混合使用后平均產水量為(15X1+102)(1+2)=117m3h混合后的純水量比不混合時的二級純水產量10m3h，增加017m3h，等于兩級反滲透產水量提高17，每小時多灌裝5加侖桶裝純凈水8桶，每天工作12h，可多灌裝96桶，每月增加利潤近萬元。 xx727第一作者簡介高隆緒，鄭州市老科協，教授級高級工程師，主要從事水處理設計與應用。 (上接第17頁)由表2可知，磁種一磁分離法產生污泥的含水率明顯比常規(guī)混凝沉淀法產生的污泥低，因此不需要再進行污泥濃縮處理，這樣可以減少處理工藝的占地面積。 試驗結果表明，經過磁場作用過的磁性絮凝體，其顆粒之間的吸引力增大，有利于將顆粒間的空隙水排走。 27影響去除率因素的理論探討磁性凝聚體在磁場中的受力包括磁力FM、重力FG、黏滯曳力Fv和慣性力E等。 FM(FG+Fv+FI)可作為預測去除率大小的定性判據，其中磁力和滯曳力為主要的作用力，所以一般將FMFv作為預測去降率大小的定性判據，其比值越大，去除率越高。 黏滯曳力Fv的計算公式為Fv=37tTvd (2)式中Fv一黏滯曳力；叼一水的黏度系數；v一顆粒速度；d一顆粒粒度。 將式 (1)和式 (2)代入FMFv可得FMFv=(xVH dHdx)3trlvd=(xd2H dHdx)181v (3)由式 (3)可知，磁種用量、磁性凝聚體粒徑、磁場強度和磁場梯度與FMFv成正比，這與磁種用量、磁場強度對去除率影響的試驗結果相符合，顆粒速度與FMFv成反比，這與過濾速度對去降率影響的試驗結果吻合。 3結論 (1)洗車廢水經過磁種一磁分離法處理后，出水的水質可達到洗車回用水的要求； (2)磁種一磁分離法產生污泥的含水率明顯比常規(guī)混凝沉淀法產生的污泥低，不需要設置污泥濃縮設備； (3)磁種一磁分離法與傳統(tǒng)的處理工藝比較，具有占地面積少、設備結構簡單、投資和運行費用低等優(yōu)點，因此將其用于洗車廢水的回用處理，具有廣闊的市場前景。 參考文獻1楊宗政，孫永軍，龐金釗普通活性污泥膜生物反應器處理洗車廢水的應用研究口環(huán)境污染與防治，xx，25 (2)1041062雷國元磁種和磁處理技術在廢水處理中的應用J上海環(huán)境科學，1997，16 (11)2427l污泥處理工程學FM上海z華東化工學院出版社，19903國家環(huán)保局水和廢水監(jiān)網分析方法編委會水和廢水監(jiān)測分析方法(第三版)M北京中國環(huán)境科學出版社19974傅大放，蔡明元，華建良等污水廠污泥微波處理試驗研究J中國給水排水，1999，15 (6)56575張朝，張可方，宋金璞等大梯度磁濾器處理微污染株江源水J中國給水排水，xx，17 (4)7072xx8-25第一作者簡介潘涌璋，男，1964年3月出生，1993年華南理工大學環(huán)境化工專業(yè)博士研究生畢業(yè)，工學博士，高級工程師，從事環(huán)境科學和工程的教學、科研、技術開發(fā)及應用等工作。 Tel02085228390Emailtpyzjnu，edu，Cll。 -74-萬方數據小型兩級反滲透水處