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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。
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。
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。
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
KSP(CaCO3)<[Ca2+][CO32-] (1)
式中: [Ca2+]——鈣離子濃度,mol/L;
[CO32-]——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+] [CO32-] (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
[CO32-]=8.920×10-4 mol/L
[Ca2+]×[CO32-]=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。
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
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。
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。
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。
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。
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
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