Принцип работы дозирования на каждом этапе работы обратного осмоса
Во время процесса обратного осмоса, когда нерастворимая соль превышает предел насыщения, она выпадает в осадок из концентрированной воды, образует накипь на поверхности мембраны, уменьшает поток обратноосмотической мембраны, увеличивает рабочее давление и падение давления, что приводит к выходу продукта из строя. качество воды ухудшится. Это явление образования слоя осадка на поверхности мембраны называется мембранным загрязнением, а результатом мембранного загрязнения является ухудшение производительности системы.
Необходимо предварительно обработать сырую воду перед ее поступлением в мембранную систему обратного осмоса для удаления взвешенных твердых частиц, растворимых органических веществ и избыточных нерастворимых солевых компонентов, которые могут вызвать загрязнение мембраны обратного осмоса и уменьшить тенденцию к загрязнению мембраны. Целью предварительной очистки поступающей воды является улучшение качества поступающей воды и обеспечение надежной работы мембраны обратного осмоса.
Эффект предварительной очистки сырой воды отражается в абсолютном снижении показателей качества воды, таких как TSS, TOC, ХПК, БПК, LSI и загрязняющих веществ, таких как железо, марганец, алюминий, кремний, барий и стронций.
Еще одним важным показателем качества воды, характеризующим склонность к мембранному загрязнению, является SDI. Помимо снижения вышеуказанных показателей до диапазона, необходимого для входной воды в мембранную систему обратного осмоса посредством предварительной очистки, важно также максимально снизить SDI. Идеальное значение SDI (15 минут) должно быть меньше 3.
Для улучшения эксплуатационных показателей системы обратного осмоса в входную воду можно добавлять следующие реагенты: кислоту, щелочь, бактерицид, ингибитор накипи и диспергатор.
В подаваемую воду можно добавлять соляную и серную кислоту для снижения pH. Серная кислота дешева, не дымит и не разъедает окружающие металлические компоненты, а мембрана имеет более высокую скорость удаления ионов сульфата, чем ионов хлорида, поэтому серная кислота используется чаще, чем соляная кислота.
Для обратного осмоса подходит техническая серная кислота без других добавок. Техническая серная кислота имеет две характеристики концентрации: 20% и 93%. 93% серную кислоту еще называют серной кислотой 66 градусов по Боме. Будьте осторожны при разбавлении 93% серной кислоты. При разбавлении до 66% тепло может поднять температуру раствора до 138 градусов. Кислоту следует добавлять в воду медленно при перемешивании, чтобы предотвратить локальное нагревание и закипание водного раствора.
Соляная кислота используется в первую очередь, когда вероятно образование отложений сульфата кальция или сульфата стронция. Использование серной кислоты увеличивает концентрацию сульфат-ионов в питательной воде обратного осмоса, что напрямую приводит к повышенной склонности к образованию отложений сульфата кальция. Соляную кислоту промышленного качества (без добавок) очень легко купить, а коммерческая соляная кислота обычно содержит 30-37%.
Основная цель снижения pH – уменьшить тенденцию к отложению карбоната кальция в концентрате обратного осмоса, то есть снизить индекс Ланжелье (LSI). LSI — это насыщенность карбоната кальция в солоноватой воде с низкой соленостью, что указывает на возможность образования отложений или коррозии карбоната кальция.
В химическом составе воды обратного осмоса LSI является важным индикатором, позволяющим определить, произойдет ли образование накипи карбоната кальция. Когда LSI отрицательный, вода разъедает металлические трубы, но накипь из карбоната кальция не образуется.
Если LSI положителен, вода не вызывает коррозию, но произойдет отложение карбоната кальция. LSI — это pH насыщения карбоната кальция минус фактический pH воды.
Растворимость карбоната кальция снижается с повышением температуры (именно так образуется накипь в чайниках), а также с увеличением pH и концентрации ионов кальция, т. е. щелочности.
Значение LSI можно снизить, впрыскивая кислоту (обычно серную или соляную кислоту) в питательную воду обратного осмоса, т.е. снижая pH. Рекомендуемое значение LSI для концентрата обратного осмоса составляет {{0}}.2 (что указывает на концентрацию на 0,2 единицы pH ниже концентрации насыщения карбоната кальция). Полимерные антинакипины также можно использовать для предотвращения осаждения карбоната кальция, и некоторые поставщики антинакипинов заявляют, что их продукция может достигать LSI до +2,5 для концентрата обратного осмоса (более консервативная конструкция - это LSI {{6}). }.8).
Щелочь редко используется в первичном RO, и щелочь вводится в питательную воду RO для повышения pH. Единственным обычно используемым щелочным агентом является гидроксид натрия, который легко приобрести и который легко растворяется в воде. Гидроксид натрия промышленного качества без других добавок, как правило, может удовлетворить потребности.
Коммерческий гидроксид натрия доступен в виде 100% хлопьев, 20% и 50% жидкостей. Добавляя щелочь для повышения pH, имейте в виду, что увеличение pH приведет к увеличению LSI и снижению растворимости карбоната кальция, железа и марганца.
Наиболее распространенным применением добавления щелочи является двухступенчатая система обратного осмоса. В двухступенчатой системе обратного осмоса исходная вода основного осмоса подается во вторичный осмос в виде сырой воды. Вторичный обратный осмос «полирует» воду, полученную первичным обратным осмосом, и качество воды вторичного продукта обратного осмоса может достигать 4 МОм.
Существует четыре причины добавления щелочи в питательную воду вторичного осмоса:
а. При pH выше 8,2 весь углекислый газ превращается в ионы карбоната, которые можно удалить обратным осмосом. Углекислый газ сам по себе является газом и свободно попадает в воду, полученную методом обратного осмоса, вместе с пермеатом, вызывая чрезмерную нагрузку на последующую очистку ионообменного слоя.
б. Некоторые компоненты TOC легче удаляются при высоком pH.
в. Растворимость и скорость удаления кремнезема выше при высоком pH (особенно выше 9).
д. Скорость удаления бора также выше при высоком pH (особенно выше 9). Существует особый случай применения щелочи, обычно называемый процессом HERO (высокоэффективная система обратного осмоса), который регулирует pH воды на входе до 9 или 10. Первичный обратный осмос используется для очистки солоноватой воды, которая имеет проблемы с загрязнением (например, жесткость). , щелочность, железо, марганец и т. д.) при высоком pH. Для предварительной обработки обычно используется слабокислотная катионная смола и устройство дегазации для удаления этих загрязнений.
Содержание свободного хлора в воде на входе RO и NF должно быть снижено до уровня ниже 0,05 ppm, чтобы соответствовать требованиям к полиамидной композитной мембране. Существует два метода предварительной обработки для удаления хлора: адсорбция гранулированным активированным углем и использование восстановителей, таких как сульфит натрия.
В небольших системах (50-100 галлонов в минуту обычно используются фильтры с активированным углем, и инвестиционные затраты более разумны. Рекомендуется использовать высококачественный активированный уголь, промытый кислотой для удаления жесткости и ионов металлов, а содержание мелких частиц должно быть очень низким, иначе это приведет к загрязнению мембраны.
Недавно установленный угольный фильтрующий материал необходимо полностью промыть до полного удаления частиц углерода, что обычно занимает несколько часов или даже дней. Нельзя полагаться на защитные фильтры с размером пор 5 мкм для защиты мембраны обратного осмоса от загрязнения углеродной пылью.
Бисульфит натрия (SBS) является типичным восстановителем, выбранным для более крупных установок обратного осмоса. Твердый метабисульфит натрия растворяют в воде для приготовления раствора. Чистота технического метабисульфита натрия составляет 97,5-99%, срок хранения в сухом виде - 6 месяцев.
Раствор СБС неустойчив на воздухе и вступает в реакцию с кислородом, поэтому рекомендуемый срок службы 2%-ного раствора составляет 3-7 дней, а срок службы менее 10%-го раствора — {{3} } дней. Теоретически SBS в концентрации 1,47 ppm (или метабисульфит натрия 0,70 ppm) может снизить содержание хлора на 1,0 ppm.
При проектировании учитывается коэффициент безопасности промышленной системы соленой воды, и количество добавляемого SBS устанавливается равным 1,8-3.0ppm на каждые 1,0ppm хлора. Порт для впрыска SBS должен находиться перед мембранным элементом, а расстояние должно быть установлено так, чтобы обеспечить время реакции 29 секунд перед входом в мембранный элемент. Рекомендуется использовать подходящее поточное перемешивающее устройство (статический смеситель).
Большинство ингибиторов отложений представляют собой некоторые специальные органические синтетические полимеры (такие как полиакриловая кислота, карбоновая кислота, полималеиновая кислота, металлофосфаты, полифосфонаты, фосфонаты, анионные полимеры и др.), а молекулярная масса этих полимеров колеблется от 2000 до 10000 Дальтон.
Будьте особенно осторожны при использовании ингибиторов накипи на основе полиакриловой кислоты. Высокое содержание железа может привести к засорению мембраны. Это загрязнение приведет к увеличению рабочего давления мембраны. Для эффективного удаления этого типа загрязнений необходима промывка кислотой.
Если при предварительной очистке используются катионные коагулянты или фильтрующие добавки, особое внимание следует уделять использованию анионных ингибиторов отложений. Образуется вязкое и липкое загрязнение, которое увеличивает рабочее давление и его очень трудно очистить.
Гексаметафосфат натрия (SHMP) является распространенным ингибитором накипи, который использовался в обратном осмосе на заре, но с появлением специальных ингибиторов накипи дозировка была значительно снижена, и существуют некоторые ограничения на использование SHMP. Раствор следует готовить каждые 2-3 дней, поскольку на воздухе он гидролизуется. Гидролиз не только уменьшит эффект против накипи, но и вызовет возможность образования накипи фосфата кальция.
Использование SHMP может уменьшить отложения карбоната кальция, а LSI может достичь {{0}},0. Антискаланты препятствуют росту кристаллов солей в питательной воде и концентрате обратного осмоса, что позволяет труднорастворимым солям превышать растворимость в насыщенных растворах в концентрате. Антискаланты можно использовать вместо добавления кислоты или в сочетании с добавлением кислоты. Существует множество факторов, влияющих на образование минеральных отложений. Более низкая температура снизит растворимость отложений минералов (за исключением карбоната кальция, который, в отличие от большинства веществ, снижается с повышением температуры), а более высокая TDS увеличит растворимость труднорастворимых солей (это связано с тем, что высокая ионная сила препятствует образованию зародышевые кристаллы).
