精美纖維球濾料廠家反滲透運(yùn)行無機(jī)結(jié)垢的控制策略，都在這里了

　　精美纖維球濾料生產(chǎn)廠家反滲透運(yùn)行無機(jī)結(jié)垢的控制策略，都在這里了。當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時，它們就會在反滲透或納濾膜膜面上發(fā)生結(jié)垢，回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險性就越大。目前出于水源短缺或?qū)Νh(huán)境影響的考慮，設(shè)置反滲透濃水回收系統(tǒng)以提高回收率成為一種習(xí)慣做法，在這種情況下，采取精心設(shè)計、考慮周全的結(jié)垢控制措施和防止微溶性鹽類超過其溶解度而引發(fā)沉淀與結(jié)垢尤為重要。

　　當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時，它們就會在反滲透或納濾膜膜面上發(fā)生結(jié)垢，回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險性就越大。

　　目前出于水源短缺或?qū)Νh(huán)境影響的考慮，設(shè)置反滲透濃水回收系統(tǒng)以提高回收率成為一種習(xí)慣做法，在這種情況下，采取精心設(shè)計、考慮周全的結(jié)垢控制措施和防止微溶性鹽類超過其溶解度而引發(fā)沉淀與結(jié)垢尤為重要。

　　RO/NF系統(tǒng)中，常見的難溶鹽為CaSO4、CaCO3和SiO2，其它可能會產(chǎn)生結(jié)垢的化合物為CaF2、BaSO4、SrSO4和Ca3(PO4)2，下表列舉了難溶無機(jī)鹽的溶度積數(shù)據(jù)。

　　為了防止膜面上發(fā)生無機(jī)鹽結(jié)垢，可采用如下措施：

　　(1)加酸

　　大多數(shù)地表水和地下水中的CaCO3幾乎呈飽和狀態(tài)，由下式可知CaCO3的溶解度取決于pH值：

　　Ca2+ + HCO3– → H+ + CaCO3

　　因此，通過加入酸中的H+，化學(xué)平衡可以向左側(cè)轉(zhuǎn)移，使碳酸鈣維持溶解狀態(tài)，所用酸的品質(zhì)必須是食品級。

　　在大多數(shù)地區(qū)，硫酸比鹽酸更易于使用，但是另一方面，進(jìn)水中硫酸根的含量增加了，就硫酸鹽垢而言，問題會嚴(yán)重。

　　CaCO3在濃水中更具有溶解的傾向，而不是沉淀，對于苦咸水而言，可根據(jù)朗格利爾指數(shù)(LSI)，對于海水可根據(jù)斯蒂夫和大衛(wèi)飽和指數(shù)(S&DSI)，表示這種趨于溶解的傾向。

　　在飽和pHs的條件下，水中CaCO3處于溶解與沉淀之間的平衡狀態(tài)。LSI和S&DSI的定為：

　　LSI = pH - pHs (TDS≤10000mg/L)

　　S&DSI = pH - pHs (TDS>10000mg/L)

　　僅采用加酸控制碳酸鈣結(jié)垢時，要求濃水中的LSI或S&DSI指數(shù)必須為負(fù)數(shù)，加酸僅對控制碳酸鹽垢有效。

　　(2)加阻垢劑

　　阻垢劑可以用于控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，通常有三類阻垢劑：六偏磷酸鈉(SHMP)、有機(jī)磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。

　　由于SHMP 在計量箱中容易發(fā)生水解，一旦水解，不僅會降低阻垢效率，同時也有產(chǎn)生磷酸鈣沉淀的危險。

　　因此，目前極少使用SHMP，有機(jī)磷酸鹽效果更好也更穩(wěn)定，適應(yīng)于防止不溶性的鋁和鐵的結(jié)垢，高分子量的多聚丙烯酸鹽通過分散作用可以減少SiO2結(jié)垢的形成。

　　但是聚合有機(jī)阻垢劑遇到陽離子聚電解質(zhì)或多價陽離子時，可能會發(fā)生沉淀反應(yīng)，例如鋁或鐵，所產(chǎn)生的膠狀反應(yīng)物，非常難以從膜面上除去。

　　對于阻垢劑的加入量，需要咨詢阻垢劑供應(yīng)商。必須避免過量加入，因為過量的阻垢劑對膜而言也是污染物。

　　陽離子聚電介質(zhì)可能會與負(fù)電性的阻垢劑發(fā)生協(xié)同沉淀反應(yīng)并污染膜表面，必須保證當(dāng)添加陰離子阻垢劑時，水中不存在明顯的陽離子聚合物。

　　(3)強(qiáng)酸樹脂軟化

　　可以使用Na+離子置換和除去水中結(jié)垢陽離子如Ca2+、Ba2+和Sr2+。

　　交換飽和后的離子交換樹脂用NaCl再生。在這種處理過程中，進(jìn)水pH不會改變。

　　因此，不需要采取脫氣操作，但原水中的溶解氣體CO2 能透過膜進(jìn)入產(chǎn)品側(cè)，引起電導(dǎo)率的增加。

　　可以在軟化后的水中加入一定量NaOH(直到pH8.2)以便將水中殘留CO2轉(zhuǎn)化成重碳酸根，重碳酸根能被膜所脫除，使反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率降低。

　　強(qiáng)酸樹脂對Ca2+、Ba2+和Sr2+的脫除效率大于99.5%，可消除各種碳酸鹽或硫酸鹽垢的危險。

　　如果及時進(jìn)行再生的話，采用強(qiáng)酸陽離子交換樹指進(jìn)行軟化是非常有效和保險的阻垢方法，但主要用于中小型苦咸水系統(tǒng)中，而海水淡化中不會使用軟化法。

　　這一過程的主要缺點是相當(dāng)高的NaCl消耗，存在環(huán)境問題，也不經(jīng)濟(jì)。

　　(4)弱酸樹脂軟化

　　采用弱酸陽離子交換樹脂脫堿度主要是大型苦咸水處理系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)部分軟化以達(dá)到節(jié)約再生劑的目的。

　　在這一過程中，僅僅與重碳酸根相同量的暫時硬度中的Ca2+、Ba2+和Sr2+等為H+所取代而被除去，這樣原水的pH 值會降低到4-5。

　　由于樹脂的酸性基團(tuán)為羧基，當(dāng)pH 達(dá)到4.2時，羧基不再解離，離子交換過程也就停止了。因此，僅能實現(xiàn)部分軟化，即與重碳酸根相結(jié)合的結(jié)垢陽離子可以被除去。

　　因此這一過程對于重碳酸根含量高的水源較為理想，重碳酸根也可轉(zhuǎn)化為CO2。

　　在大多數(shù)情況下，并不希望產(chǎn)水中出現(xiàn)CO2，這時可以對原水或產(chǎn)水進(jìn)行脫氣來實現(xiàn)，但當(dāng)存在生物污染嫌疑時(地表水，高TOC 或高菌落總數(shù))，對產(chǎn)水脫氣更為合適。

　　在膜系統(tǒng)中高CO2濃度可以抑制細(xì)菌的生長，當(dāng)希望系統(tǒng)運(yùn)行在較高的脫鹽率時，采用原水脫氣較合適，脫除CO2將會引起pH的增高，進(jìn)水pH>6 時，膜系統(tǒng)的脫除率比進(jìn)水pH<5 時要高。

　　采用弱酸脫堿度的優(yōu)點如下：

　　再生所需要的酸量不大于105%的理論耗酸量，這樣會降低操作費(fèi)用和對環(huán)境的影響;

　　通過脫除重碳酸根，水中的TDS減低，這樣產(chǎn)水TDS 也較低;

　　本法的缺點是：水中會有殘余硬度，如果需要完全軟化，可以增設(shè)強(qiáng)酸陽樹脂的鈉交換過程。

　　(5)石灰軟化

　　通過水中加入氫氧化鈣可除去碳酸鹽硬度。

　　Ca(HCO3)2+ Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O

　　Mg(HCO3)2+ 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O

　　非碳酸鈣度可以能過加入碳酸鈉(純堿)得到進(jìn)一步地降低。

　　CaCl2+ Na2CO3 → 2NaCl + CaCO3

　　石灰-純堿處理也可以降低二氧化硅的濃度，當(dāng)加入鋁酸鈉和三氯化鐵時，將會形成CaCO3 以及硅酸、氧化鋁和鐵的復(fù)合物。

　　通過加入石灰和多孔氧化鎂的混合物，采用60-70℃熱石灰硅酸脫除工藝，可將硅酸濃度降低到1mg/L以下。

　　采用石灰軟化，也可以顯著地降低鋇、鍶和有機(jī)物，但是石灰軟化處理需要使用反應(yīng)器，以便形成高濃度作晶核的可沉淀顆粒，通常需要采用上升流動方式的固體接觸澄清器。

　　本過程的出水還需設(shè)置多介質(zhì)過濾器，并在進(jìn)入RO/NF之前應(yīng)調(diào)節(jié)pH值，使用含鐵絮凝劑，不論是否同時使用或不使用高分子助凝劑(陰離子或非離子型)，均可提高石灰軟化的固-液分離作用。

　　(6)預(yù)防性清洗

　　在某些場合下，可以通過對膜進(jìn)行預(yù)防性清洗來控制結(jié)垢問題，此時系統(tǒng)可不需要進(jìn)行軟化或加化學(xué)品阻垢。

　　通常這類系統(tǒng)的運(yùn)行回收率很低，約25%左右，而且1-2年左右就考慮更換膜元件。

　　這些系統(tǒng)通常是以自來水或海水作水源，制造飲用水的單元件不重要的小型系統(tǒng)。

　　其最簡單的清洗方式是打開濃水閥門作低壓沖洗，設(shè)置清洗間隔短的模式要比長的模式有效，例如常用每運(yùn)行30分鐘低壓沖洗30秒。

　　也可以采用類似于廢水處理中的批操作模式，即在每批操作之后清洗一次膜元件。清洗步驟、清洗化學(xué)品和清洗頻率等需要作個案處理和優(yōu)化。

　　特別要注意采取措施不讓結(jié)垢層隨運(yùn)行時間的延長進(jìn)一步的加劇。

　　(7)調(diào)整操作參數(shù)

　　當(dāng)其它結(jié)垢控制措施不起作用時，必須調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以防止產(chǎn)生結(jié)垢問題，因為保證濃水中難溶鹽濃度低于溶度積，就不會出現(xiàn)沉淀，這需要通過降低系統(tǒng)回收率來降低濃水中的濃度。

　　溶解度還取決于溫度和pH值，水中含硅時，提高溫度和pH可以增加其溶解度，二氧化硅常常是唯一考慮需要調(diào)節(jié)這些運(yùn)行參數(shù)以防止結(jié)垢的原因，因為這些參數(shù)的調(diào)節(jié)存在一些缺點，如能耗高或其它結(jié)垢的風(fēng)險(如高pH下易發(fā)生CaCO3沉淀)。

　　對于小型系統(tǒng)，選擇低回收率并結(jié)合預(yù)防性清洗操作模式是控制結(jié)垢最簡便的手段之一。

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