在整个反渗透海水淡化处理的过程中,加药系统是一个非常关键的环节,在各个部分都涉及到相应的加药系统。例如,预处理过滤罐前杀菌加药系统;预处理过滤罐前絮凝剂加药系统;保安过滤器前盐酸加药系统;保安过滤器前亚硫酸氢钠加药系统;保安过滤器前阻垢剂加药系统;淡水碳酸氢钠加药系统;次氯酸钠加药系统等。自动加药装置原理图如图6-58所示。
图6-58 自动加药装置原理图
1.预处理加药
海水预处理常用药剂有混凝剂、助凝剂、消毒剂、杀藻剂、水质软化剂、阻垢分散剂、除氧剂、除臭剂等。
常用混凝剂:硫酸铝、聚合氧化铝、三氯化铁、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺等。
常用的助凝剂:硫酸、盐酸、石灰、活性硅酸等。
常用灭菌消毒剂:液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧及紫外线。
常用水质软化剂:硫酸、盐酸、磷酸、石灰、纯碱、烧碱、磷酸三钠等。
常用除垢、阻垢剂:聚磷酸盐、有机磷酸盐、聚羧酸类。
常用除臭除味剂:臭氧、高锰酸钾、活性炭吸附剂等,或用生物活性炭滤池生化降解剂。
各种水质药剂处理方法汇总见表6-6。
表6-6 预处理加药处理方法
2.超滤加药
在预处理与超滤系统之间需要有调节pH值的盐酸加药点和去除水中有机物的次氯酸钠加药点。
在超滤反冲洗过滤时需要加入氧化剂进行进一步的杀菌消毒,同时需要加酸加碱来调节其出水的pH值。
3.反渗透结垢和膜冲洗加药
由于反渗透膜仅允许水分子通过,其他盐类或杂质将很容易导致反渗透膜的结垢污染。导致反渗透组件污染堵塞的因素有三个,它们是结垢物、金属氧化物、粒状悬浮物。(https://www.daowen.com)
(1)碳酸钙、硫酸钙、钡、锶等盐类及硅酸盐结垢的污染
溶解在给水中的难溶盐在反渗透过程中,在浓水侧浓缩而使浓度剧增,超过溶解度即产生沉淀。主要是碳酸钙和硫酸钙引起的结垢物,由于结垢对膜的污染,渗透液流很快下降,设备压降增加,反渗透设备的效率降低。这种现象可通过相应的水处理方式和用低压或高压水冲洗膜组件来防止。在实际过程中可采用以下措施防止结垢。
加入阻垢剂:加磷酸盐或其他种类的阻垢剂主要防止硫酸钙结垢,它能起到稳定钙离子的作用,使其不从溶液中析出,可提高原水的利用率。
加酸:加酸后可以降低碳酸盐硬度和游离的碳酸。加酸量应控制在使水的饱和指数达到零或负数,一般情况下要调整加酸量使溶液的pH值控制在5.5~5.6左右。
(2)金属氧化物的污染
海水中溶解性物质铁、锰或硫化氢,遇到空气或氯可能氧化和沉淀。如氢氧化亚铁、氧化锰等,形成不溶解性胶体或微细状态时,会导致膜部分或全部地被堵塞。膜允许的铁浓度,由于pH值、溶解氧的不同而变化很大,如果水中根本不含有溶解氧,可允许铁浓度达4mg/L,如果溶解氧含量在5mg/L以上,铁浓度应保持在0.05mg/L以下;一般可允许铁浓度在0.05~0.1mg/L左右。如果水中铁浓度小于0.5mg/L,在加酸至pH值为5.5时,一般对膜无污染。因为较低的pH可防止铁氧化成不易溶解的三价铁氧化物。
通常为了防止渗透器膜结垢而加酸将pH调至小于6,为此,加酸以后的设备和管道均应耐腐蚀,低压部分的管道大多采用硬聚氯乙烯,高压部分的泵和管道可采用不锈钢或特种不锈钢,或者采用PVC衬里、橡胶衬里的钢管。
进水中存在的硫化氢,如被氧化成硫磺就会污染膜表面,为此,可用强烈的阳光强制地使硫磺单独分开,过滤除去。
(3)粒状悬浮物
有些不溶性的物质如微米级以上的砂、粘泥、二氧化硅等,一般可以过滤出去。但水中多数的悬浮物直径小于2μm,当水中有2~10μm的悬浮颗粒存在时,常被较小的悬浮物完全包围而形成胶态,因此需加凝聚剂使之聚合。石灰处理也能将胶体和不溶性物质絮凝。
在絮凝后,为了保证无石灰沉淀物或凝聚剂漏过,可采用双滤料过滤器以除去不溶物。大于10μm的颗粒不允许进入反渗透组件,特别对于中空纤维的反渗透器,其平均间距约为25μm,因此要求5μm以上的粒子全部被除去。为此,在反渗透组件前,均设置5μm的保安过滤器。
预处理和膜的清洗密切相关。预处理越完善,反冲洗和化学清洗就越少;预处理越简单,冲洗和清洗频率就越高。
然而无论采取什么方法,膜污染总是难以避免的,因此,需要时不得不停车进行膜清洗,通常膜的洁净可采用三个途径来维持:
1)采用较完善的预处理措施,使膜很少或不必清洗。预处理系统可采用凝聚、澄清、过滤或活性炭吸附后进行pH调整,最后通过5μm或10μm的过滤器进行净化;
2)采用一种或几种预处理措施,并定期进行反冲洗或化学清洗;
3)采用简单过滤设施,并根据水质情况和压降、出水量等进行膜的反冲洗和化学清洗。
在膜系统的工作过程中,高浓度的难溶盐会在膜表面形成一浓度层,在正常工作条件下,由于浓缩盐水的不断冲刷,同时阻垢剂延缓了难溶盐的结晶,使其在形成沉淀之前流出膜表面。如果系统停机超过2h,为了防止在膜表面形成沉淀,应及时用产品淡水自动冲洗、排挤膜内和不锈钢管道中的浓盐水,使膜和管道完全浸泡在淡水中。可防止膜自然渗透造成的膜损坏,冲洗还可以带走部分污垢,形成对膜和装置的有效保养。
当系统运行的性能明显下降,通过冲洗已经不能够恢复或接近原来的性能,必须进行化学清洗,按照合适的化学药剂配方和相应的运行程序进行。
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