Arbetsprincipen för dosering i varje steg av operationen med omvänd osmos
Under den omvända osmosprocessen, när det olösliga saltet överskrider sin mättnadsgräns, kommer det att fällas ut från det koncentrerade vattnet, bilda avlagringar på membranytan, minska flödet av RO-membranet, öka driftstrycket och tryckfallet och orsaka produkten vattenkvaliteten försämras. Detta fenomen att bilda ett sedimentskikt på membranytan kallas membranförorening, och resultatet av membranförorening är försämring av systemets prestanda.
Det är nödvändigt att förbehandla råvattnet innan det kommer in i membransystemet för omvänd osmos för att avlägsna suspenderade fasta ämnen, lösligt organiskt material och överskott av olösliga saltkomponenter som kan orsaka förorening av membranet för omvänd osmos och minska tendensen till nedsmutsning av membranet. Syftet med att förbehandla det inkommande vattnet är att förbättra kvaliteten på det inkommande vattnet och säkerställa en tillförlitlig drift av RO-membranet.
Effekten av att förbehandla råvattnet återspeglas i den absoluta värdeminskningen av vattenkvalitetsindikatorer som TSS, TOC, COD, BOD, LSI och föroreningar som järn, mangan, aluminium, kisel, barium och strontium.
En annan viktig vattenkvalitetsindikator som kännetecknar tendensen till membrannedsmutsning är SDI. Förutom att reducera ovanstående indikatorer till det område som krävs av membransystemets inloppsvatten för omvänd osmos genom förbehandling, är det också viktigt att minska SDI så mycket som möjligt. Det ideala SDI-värdet (15 minuter) bör vara mindre än 3.
För att förbättra driftsprestandan för systemet med omvänd osmos kan följande medel tillsättas till inloppsvattnet: syra, alkali, bakteriedödande medel, avlagringsmedel och dispergeringsmedel.
Saltsyra och svavelsyra kan tillsättas till inloppsvattnet för att minska pH. Svavelsyra är billig, röker inte och korroderar de omgivande metallkomponenterna, och membranet har en högre avlägsningshastighet för sulfatjoner än kloridjoner, så svavelsyra används oftare än saltsyra.
Industriell svavelsyra utan andra tillsatser är lämplig för omvänd osmos. Kommersiell svavelsyra har två koncentrationsspecifikationer på 20 % och 93 %. 93% svavelsyra kallas även 66 grader Baume svavelsyra. Var försiktig när du späder 93 % svavelsyra. När den späds till 66% kan värmen höja temperaturen på lösningen till 138 grader. Syran måste tillsättas till vattnet långsamt under omrörning för att förhindra att vattenlösningen värms upp och kokar lokalt.
Saltsyra används främst när kalciumsulfat eller strontiumsulfat avlagring är sannolikt. Användningen av svavelsyra ökar sulfatjonkoncentrationen i RO-matarvattnet, vilket direkt leder till en ökad benägenhet att belägga kalciumsulfat. Industriell saltsyra (inga tillsatser) är mycket lätt att köpa, och kommersiell saltsyra innehåller vanligtvis 30-37%.
Det primära syftet med att sänka pH är att minska tendensen till kalciumkarbonatavlagring i RO-koncentrat, det vill säga att minska Langelier Index (LSI). LSI är mättnaden av kalciumkarbonat i bräckvatten med låg salthalt, vilket indikerar risken för kalciumkarbonatavlagring eller korrosion.
I vattenkemi med omvänd osmos är LSI en viktig indikator för att avgöra om kalciumkarbonatavlagring kommer att inträffa. När LSI är negativ kommer vattnet att korrodera metallrör, men kalciumkarbonatavlagringar bildas inte.
Om LSI är positivt är vattnet inte frätande, men kalciumkarbonatavlagring kommer att inträffa. LSI är pH för kalciumkarbonatmättnad minus vattnets faktiska pH.
Kalciumkarbonats löslighet minskar med stigande temperatur (så bildas kalkstenar i vattenkokare) och med ökande pH och kalciumjonkoncentration, dvs alkalinitet.
LSI-värdet kan sänkas genom att injicera syra (vanligen svavelsyra eller saltsyra) i RO-matarvattnet, dvs sänka pH. Det rekommenderade LSI-värdet för RO-koncentrat är {{0}},2 (indikerar en koncentration 0,2 pH-enheter under mättnadskoncentrationen av kalciumkarbonat). Polymera antiskaleringsmedel kan också användas för att förhindra utfällning av kalciumkarbonat, och vissa antiskaleringsleverantörer hävdar att deras produkter kan uppnå en LSI på upp till +2.5 för RO-koncentrat (en mer konservativ design är en LSI på {{6} }.8).
Alkali används sällan i primär RO, och alkali injiceras i RO-matarvattnet för att öka pH. Det enda alkaliska medlet som vanligtvis används är natriumhydroxid, som är lätt att köpa och lättlösligt i vatten. Natriumhydroxid av industriell kvalitet utan andra tillsatser kan i allmänhet tillgodose behoven.
Kommersiell natriumhydroxid finns i 100 % flingor, 20 % och 50 % vätskor. När du tillsätter alkali för att höja pH, var medveten om att en ökning av pH kommer att öka LSI och minska lösligheten av kalciumkarbonat, järn och mangan.
Den vanligaste applikationen för att tillsätta alkali är ett tvåstegs RO-system. I ett tvåstegssystem för omvänd osmos tillförs det primära RO-produktvattnet till den sekundära RO som råvatten. Den sekundära omvända osmosen "polerar" det primära omvända osmosproduktens vatten, och vattenkvaliteten för det sekundära RO-produktvattnet kan nå 4 megohm.
Det finns fyra anledningar till att tillsätta alkali till det sekundära RO-matarvattnet:
a. Över pH 8,2 omvandlas all koldioxid till karbonatjoner, som kan avlägsnas genom omvänd osmos. Koldioxid i sig är en gas och kommer fritt att komma in i RO-produktvattnet med permeatet, vilket orsakar onödig belastning på den nedströms belägna jonbytarbäddens poleringsbehandling.
b. Vissa TOC-komponenter avlägsnas lättare vid högt pH.
c. Lösligheten och avlägsningshastigheten för kiseldioxid är högre vid högt pH (särskilt över 9).
d. Borttagningshastigheten är också högre vid högt pH (särskilt över 9). Det finns ett speciellt fall av alkaliapplikation, vanligtvis kallad HERO-process (High Efficiency Reverse Osmosis System), som justerar inloppsvattnets pH-värde till 9 eller 10. Primär omvänd osmos används för att behandla bräckvatten, som har föroreningsproblem (som hårdhet) , alkalinitet, järn, mangan, etc.) vid högt pH. Förbehandling använder vanligtvis svagt surt katjonhartssystem och avgasningsanordning för att avlägsna dessa föroreningar.
Fritt klor i RO- och NF-inloppsvatten måste reduceras till under 0.05 ppm för att uppfylla kraven för polyamidkompositmembran. Det finns två förbehandlingsmetoder för borttagning av klor, granulär adsorption av aktivt kol och användning av reduktionsmedel som natriumsulfit.
I små system (50-100gpm) används vanligtvis aktivt kolfilter och investeringskostnaden är rimligare. Det rekommenderas att använda högkvalitativt aktivt kol som har syratvättats för att ta bort hårdhet och metalljoner, och innehållet av fina partiklar måste vara mycket lågt, annars kommer det att orsaka membrankontamination.
Nyinstallerade kolfiltermedier måste sköljas helt tills kolpartiklarna är helt avlägsnade, vilket vanligtvis tar flera timmar eller till och med dagar. Det går inte att lita på 5 μm säkerhetsfilter för att skydda det omvända osmosmembranet från förorening av koldamm.
Natriumbisulfit (SBS) är ett typiskt reduktionsmedel valt för större RO-enheter. Fast natriummetabisulfit löses i vatten för att framställa en lösning. Renheten hos kommersiell natriummetabisulfit är 97,5-99 % och den torra lagringsperioden är 6 månader.
SBS-lösningen är instabil i luften och kommer att reagera med syre, så den rekommenderade livslängden för 2 % lösning är 3-7 dagar, och livslängden för mindre än 10 % lösning är {{3} } dagar. Teoretiskt sett kan 1,47 ppm SBS (eller 0,70 ppm natriummetabisulfit) minska 1,0 ppm klor.
Säkerhetsfaktorn för industriella bräckvattensystem tas med i beräkningen under konstruktionen, och mängden SBS som tillsätts sätts till 1.8-3.0ppm för varje 1.0ppm klor. Insprutningsporten för SBS bör vara uppströms om membranelementet, och avståndet bör ställas in för att säkerställa en reaktionstid på 29 sekunder innan det går in i membranelementet. Det rekommenderas att använda en lämplig in-line omrörare (statisk mixer).
De flesta beläggningshämmare är några speciella organiska syntetiska polymerer (såsom polyakrylsyra, karboxylsyra, polymaleinsyra, organometalliska fosfater, polyfosfonater, fosfonater, anjoniska polymerer, etc.), och molekylvikten för dessa polymerer sträcker sig från 2000 till 10000 Dalton.
Var särskilt försiktig när du använder polyakrylsyraavlagringshämmare. När järnhalten är hög kan det orsaka membrannedsmutsning. Denna nedsmutsning kommer att öka membranets driftstryck. Syratvätt krävs för att effektivt ta bort denna typ av nedsmutsning.
Om katjoniska koagulanter eller filterhjälpmedel används vid förbehandling, bör särskild uppmärksamhet ägnas vid användning av anjoniska avlagringshämmare. En trögflytande och klibbig förorening kommer att produceras, vilket ökar driftstrycket och är mycket svårt att rengöra.
Natriumhexametafosfat (SHMP) är en vanlig beläggningshämmare som användes vid omvänd osmos i början, men med uppkomsten av speciella beläggningshämmare har dosen reducerats kraftigt och det finns vissa begränsningar för användningen av SHMP. Lösningen bör beredas var 2-3 dag eftersom den kommer att hydrolysera när den utsätts för luft. Hydrolys kommer inte bara att minska den anti-skalningseffekt, utan också orsaka risken för kalciumfosfatavlagring.
Att använda SHMP kan minska kalciumkarbonatavlagringen och LSI kan nå {{0}}.0. Antiskaleringsmedel hindrar tillväxten av saltkristaller i RO-matarvatten och koncentrat, vilket gör att svårlösliga salter överskrider den mättade lösligheten i koncentratet. Antiskaleringsmedel kan användas istället för syraaddition eller i samband med syraaddition. Det finns många faktorer som påverkar bildandet av mineralskala. Lägre temperatur kommer att minska lösligheten av avlagringsmineraler (förutom kalciumkarbonat, som, i motsats till de flesta ämnen, minskar med ökande temperatur), och högre TDS kommer att öka lösligheten av svårlösliga salter (detta beror på att hög jonstyrka stör bildningen av frökristaller).