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  反渗透系统设计
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反渗透系统 反渗透设备 超纯水设备:

   反渗透系统设计导则
  一套完整的反渗透系统由几部分组成,它包括预处理部分、反渗透主机(膜过滤部分)、后处理部分和系统清洗部分共同组成。通常表征反渗透系统采用产水量和产水水质两个参数,另外还需参考系统回收率、进水压力、污染速度等参数。因此系统设计的目的在于针对要求的产水量和产水水质,尽可能的降低系统运行压力提高系统回收率,降低系统污染速度从而延长系统清洗周期,降低清洗频率,提高系统的长期稳定性,降低清洗维护费用。

一般的设计步骤为:
1) 获取设计水源的水质分析报告;
2) 选择合理有效的预处理方案;
3) 选择合适的膜元件,并根据系统产水量计算膜元件使用数量;
4) 根据系统回收率设计合适的排列方式
5) 校验设计参数
  本章着重介绍的是反渗透系统中反渗透主机(膜过滤部分)的设计,包括膜元件、以一定方式排列的压力容器、给水管路的设计、高压泵、仪器仪表等。水质分析报告及预处理方案的选择请参阅前一章节;后处理指对反渗透出水的深度处理,包括杀菌消毒及深度脱盐等,这些内容请查看水处理的相关技术资料。
  化学清洗是反渗透系统中十分重要的部分,通常大中型系统均设计有专用的清洗系统,但是对于小型(产水量<5 吨/小时)反渗透系统,由于受到成本的限制,即使没有设计清洗部分,也必须考虑到将来对膜元件进行化学清洗时系统的扩展性及设备的可维护性。
6)横向流速
  由于进水中杂质被浓缩后必须由剩余的水带走,更高的横向流速能降低浓差极化和污染物在膜表面的沉积速度。但是过高的横向流速将导致进水流量增大,对提高经济效益不利,同时会造成膜元件进出水压力降增加,引起望远镜现象,所以我们规定了膜元件的最大进水流量和最小浓水流量(如下表)。另外,污染速度还受回收率、进水含盐量等参数影响。

表 2.5 寸、4 寸和8 寸膜元件的最大进水流量和最小浓水流量
8英寸膜元件
4英寸膜元件
2.5英寸膜元件

最大进水流量(m3/h)
11.8~17.0
3.6
1.0

最小浓水流量(m3/h)
3.6~4.1
0.95~1.36
0.25

排列方式的确定
1) 级和段的概念
  级:指原水的渗透次数,即产水透过反渗透膜元件的次数。一级反渗透的脱盐率可达98%-99%,因而多级反渗透可实现99.5 以上的脱盐率。
  段:指原水流经压力容器的次数,即浓缩水流经不同压力容器的次数。

采用多段系统可以提高系统回收率,但产水水质较差。段数的多少直接影响系统的回收率,段数越多,回收率越高,因此普通以脱盐为目的的反渗透系统采用2 段或3 段工艺居多,可以实现的最高回收率约为75%;以浓缩为目的的反渗透系统,可以采用3 段以上的排列方式,实现85%以上的系统回收率。
2) 排列方式的确定
  确定排列方式时,先根据要求计算所需脱盐率,如果超过99.5%,就必须考虑两级脱盐,第一级采用反渗透,第二级可采用反渗透、离子交换、EDI等多种深度除盐法。
3) 脱盐率的计算。脱盐率等于产水含盐量与进水含盐量的比值,即:
  脱盐率(%)=产水TDS/进水TDS×100%
  准确的脱盐率要通过对产水和进水进行化学分析,测定相应的TDS 含量才能计算出来,但是这样比较麻烦,一般采用电导率转换为TDS 来计算脱盐率。

具体的转换公式如下:
  TDS = K × EC25
  TDS 单位是mg/L 即ppm
  EC25 是经温度校正到25℃的电导率,单位μs/cm
  EC25 所有盐类都当成NaCl 且不考虑CO2 的透过性

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