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反滲透藥劑加藥詳解

2016/11/19

一、什么是反滲透藥劑？

首先要了解“滲透”的概念.滲透是一種物理現(xiàn)象.當兩種不同濃度鹽類的水,如用一張半滲透性的薄膜分開就會發(fā)現(xiàn),含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而其中的鹽分并不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止.然而,要完成這一過程需要很長時間,這一過程也稱為滲透.但如果在含鹽量高的水側(cè),施加一個壓力,其結(jié)果可以使上述滲透停止,.如果壓力再加大,可以使水向相反的方向滲透,而鹽分剩下.因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使?jié)B透向相反方向進行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中雜質(zhì)、鹽分的目的.

二、反滲透膜阻垢原理

1.1 反滲透膜的阻垢原理主要有三種：溶限效應(yīng)（絡(luò)合增溶）、晶格歪曲機理、分散作用（靜電斥力）。 不同的阻垢劑選用不同化學物質(zhì)組分或之間復配可以同時具備其中的一種或幾種阻垢機理，控制RO系統(tǒng)濃水側(cè)的結(jié)垢問題。然后通過原水水質(zhì)分析和對水質(zhì)結(jié)垢趨勢的計算，選擇最適合控制該水質(zhì)結(jié)垢特點的阻垢劑，達到全面有效的阻垢目的。

1.1.1、溶限效應(yīng)作用機理

阻垢劑溶入水后發(fā)生電離，生成帶負電性的分子鏈，它與Ca²⁺、Mg²⁺等致垢離子形成可溶于水的絡(luò)合物或螯合物，從而使無機鹽溶解度增加，起到阻垢作用。

1.1.2、晶格歪曲機理（以碳酸鈣晶體為例）

阻垢劑分子中的部分官能團在無機鹽晶核或微晶上，占據(jù)了一定位置，阻礙和破壞無機鹽晶體的正常生長，減慢了晶體的增長速率，從而減少鹽垢的形成；同時，由于分散、阻垢劑分子在晶體表面上的吸附，晶體即使增長，也只能是畸形增長，也就是晶格歪曲。歪曲后的晶格與金屬表面的粘附力減弱，因此，不易沉積于金屬表面上。晶格歪曲作用除與聚合物相對分子質(zhì)量大小有關(guān)外，同功能性基團的特性也有密切關(guān)系。因此，聚合物質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到阻垢效果。

1.1.3、分散機理

分散阻垢劑所吸附的微晶帶有相同電荷，使微粒間排斥力增加，阻礙它們的聚結(jié)，使它們處于良好的分散狀態(tài)，從而阻止或減少垢物的形成。有效控制鐵的氧化物沉積的阻垢劑，可通過阻垢劑配方中的有機聚羧酸/璜酸聚合物優(yōu)異的分散能力達到控制鐵氧化物沉積的問題。而阻垢劑中的聚羧酸聚合物還同時具有優(yōu)良的溶限效應(yīng)和晶格扭曲作用，因此，可全面有效控制RO 機組濃水側(cè)碳酸鈣、硅酸鹽、硫酸鹽等的結(jié)垢問題。

1.2 過飽和度的計算

1.2.1 對于過飽和溶液存在以下關(guān)系：

KSP(CaCO₃)<[Ca²⁺][CO₃^2-]    (1)

式中： [Ca²⁺]——鈣離子濃度，mol／L；

  [CO₃^2-]——碳酸根離子濃度，mol／L；

KSP(CaCO₃)——在某一溫度下碳酸鈣的溶度積常數(shù)。

自然環(huán)境下的水源中，物質(zhì)的結(jié)晶受多種因素的影響，通常存在一個過飽和度，只有在超過待定的過飽和度時才會產(chǎn)生沉淀。CaCO₃的過飽和度S可由式(2)計算：

       S＝  [Ca²⁺] [CO₃^2-]     (2)

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和上述計算公式可得25℃下碳酸鈣的過飽和度，計算過程如下：

       [Ca²⁺]=4．955×10-4 mol／L

       [CO₃^2-]=8．920×10-4 mol／L

       [Ca²⁺]×[CO₃^2-]=4．420×10-7

從物理化學手冊中可以查出25℃時CaCO₃的KSP為4．8×10-9。因此，CaCO₃在試驗條件下的過飽和度S0為92。

1.2.2 相對過飽和度的計算。

為了比較不同阻垢劑的阻垢效果，定義有某種阻垢劑存在時CaCO₃的過飽和度SP和相同條件下無阻垢劑時CaCO₃的過飽和度S0的比值為相對過飽和度Sr。Sr=SP/ S0

三、反滲透阻垢劑和循環(huán)水阻垢劑的區(qū)別

由于二者所面臨情況的不同，對于二者的要求是有差別的： 

 循環(huán)水的運行環(huán)境要求長效，耐菌，可以使用大量的聚合物分散劑，提供對懸浮物的分散作用來增加阻垢效果，循環(huán)水系統(tǒng)體積大，露天運行，對于藥劑的純度要求不高。 

反滲透阻垢劑由于作用時間短，要求阻垢劑快速與結(jié)垢離子作用，所以要求快速高效；另外由于膜內(nèi)部通道狹窄，如果采用聚合物分散劑會引起更大的問題；同時阻垢劑過程是在膜表面的濃縮過程，如果雜質(zhì)含量高也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

三、反滲透膜水處理劑加藥方案

3.1 阻垢劑

3.1.1反滲透系統(tǒng)推薦阻垢劑：

依據(jù)現(xiàn)場取水樣后做的水質(zhì)分析結(jié)果和計算分析，推薦選用對鐵、鈣、鎂離子阻垢分散性能優(yōu)異的阻垢劑代號為XT-0100。通過國際飲用水安全、衛(wèi)生認證（ANSI/NSF60 認證）標準，阻垢劑XT-0100有效控制CaCO₃、CaSO₄、SrSO₄結(jié)垢，綜合阻垢效果很好，對金屬氧化物具有優(yōu)異的分散阻垢效果。結(jié)合了分散性高分子聚合物、聚羧酸聚合物的優(yōu)點，可控制結(jié)垢和分散堵塞微粒，維持反滲透膜表面干凈，是一種高效的反滲透專用阻垢劑。以下為阻垢劑XT0100藥劑的計算說明和控制能力分析。

3.1.2 阻垢劑加藥指導建議：

⑴ 阻垢劑投加量及年總用量計算：

a.根據(jù)反滲透阻垢劑專用計算分析，一般投加劑量為：3-5 mg/l  (按進水計算) 建議量4mg/l  (按進水計算)；

b.阻垢劑XT0100用量為：

日用量：4g/m³×680m³×24h＝65.28kg/d

月用量：65.28kg/d×30d＝19058kg

月費用：19058kg×15元/ kg＝29376元

年費用：29376元/月×12個月＝352512元

⑵ 加藥投加方式：

保安過濾器前在線連續(xù)投加。

3.1.3阻垢劑配藥指導

1）先將加藥箱用純水沖洗干凈，并向其中灌滿一半水（注意：一定是反滲透產(chǎn)水，即除鹽水）。

2）將阻垢劑XT0100緩慢加入到加藥箱中，并不斷攪拌。

3）繼續(xù)向加藥箱中加純水，加入時也要不斷攪拌，直到加至所需的刻度，充分攪拌15-20分鐘使其充分均勻混合。

4）稀釋的阻垢劑使用期限不宜超過一周。

3.1.4阻垢劑使用注意事項

1）須選擇適合阻垢劑計量的加藥計量泵型號，以免出口壓力低于預處理管道產(chǎn)水壓力，使得加藥不足引起反滲透結(jié)垢；

2）正確安裝加藥計量泵，投入運行前一定要校準加藥計量泵的實際出力，確保實際投入的阻垢劑能按照預期進入系統(tǒng)；投運后，每月校驗計量泵出力一次；

3）阻垢劑過度稀釋易使其受到細菌、微生物的污染，導致反滲透系統(tǒng)污堵、結(jié)垢，建議藥劑稀釋濃度小于10倍；

4）根據(jù)實際反滲透進水水質(zhì)變化、進水量及回收率變化，須及時調(diào)整阻垢劑的實際加藥量；

5）加藥計量泵的開度經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場調(diào)試確定后，嚴禁隨意改動；

6）保持加藥箱的清潔，定期清洗加藥配藥箱，以防微生物滋生，成為二次污染源；

7）加藥前務(wù)必確認所加藥劑和加藥桶型號相一致，嚴禁混加不同藥劑，不同藥劑的加藥器材不得混用；

8）加藥運行前需確保加藥吸入口的清潔無污堵，吸入管內(nèi)無空氣，避免吸入量與預計量不符，及空排、內(nèi)循環(huán)等失誤狀況的發(fā)生。

3.2殺菌劑

反滲透系統(tǒng)在經(jīng)過一段時間的正常運行后，RO系統(tǒng)由于各種原因（二次污染）會遭受微生物污染，因此需要及時向反滲透系統(tǒng)投加非氧化性殺菌劑進行殺菌處理，來保證反滲透系統(tǒng)的正常運行。殺菌劑選用與阻垢劑XT0100相兼容的非氧化型殺菌劑推薦殺菌劑。

3.2.1殺菌劑加藥指導建議：

①殺菌劑，投加方式為在線間歇性投加；

②投加位置：保安過濾器之前投加。

運行過程中通過計量泵連續(xù)加入進水，對該系統(tǒng)進行投加反滲透專用殺菌劑，加入量為500ppm；每二周加入1次，每次60分鐘。

每次殺菌劑用量：680m³/h×500×1h /1000=340kg/次

殺菌劑年用量為：340 kg/次×24次/年=8160公斤

殺菌劑年費用 ：8160kg×12元/kg＝97920元

以上內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)。

 

參考閱讀：反滲透藥劑 反滲透阻垢劑    阻垢劑    殺菌劑 緩蝕阻垢劑     反滲透加藥量    阻垢原理

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