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小型反渗透设备回收率如何保障——你的05TH纯水设备突然堵膜了

  在我们日常设计反渗透纯水设备时,系统的回收率是一个重要的指标。按照一般常识一级反渗透的回收率在50-75%,二级反渗透的回收率在80-90%。在不考虑浓水回流的状态下,我们一般遵循以下回收率限值

小型反渗透设备回收率如何保障——你的05TH纯水设备突然堵膜了(图1)

  我们今天重点讨论的是2-4支膜元件的小型反渗透设备,受限于最大回收率的限制全套小型纯净水设备,基本可以忽略浓差极化状态下难溶盐的结垢风险。通过表格,我们发现当反渗透设备的膜元件数量过少时,即使采用全串联模式系统的回收率也有极大的限制。

  常见的小型设备有0.5T/H、1.0T/H的一级反渗透设备,0.5T/H的二级反渗透和超纯水设备,其膜元件分别2、4、(3+2)支4040反渗透(RO)膜。当3T/H以下产水量纯水设备选用8040膜元件时,上限同上(前文有类似介绍,小设备尽量选用4040膜元件)。

小型反渗透设备回收率如何保障——你的05TH纯水设备突然堵膜了(图2)

  对于小型设备而言,完全串联状态已经是所能达到的最高回收率。不管是单膜壳串联亦或是多段式串联,本质上都无法突破限制,此法显然不可行。

  浓水回流,就是将RO系统产生的一部分浓水回流到高压泵前(期间是否经过额外净化处理区别很大),同进水混合后再次进入膜组件,进行反渗透处理。这也是一种提高RO系统回收率的有效手段,尤其是对于系统产水量不大,水流无法流经12m长的膜组件时,十分合适。常见的回流方式有一级RO浓水部分回流到原水箱,二级RO浓水全部回流到原水箱,EDI浓水回流到二级RO纯水箱或者二级RO装置前等。

  浓水回流在一定程度上确实可以提高系统回收率,如果一级RO系统的回收率要求在50%左右,基本能达到预期要求。

  备注:浓水回流会造成进水处的污染物浓度提高,RO系统结垢的风险也进一步增大,因此,必须加强反渗透系统的运行控制和管理。基于原水的水质分析数据,考虑前处理和产水的回收率、运行温度等相关的反渗透系统设计方式,设定运行条件是非常必要的。切不可为了提高系统回收率,而通过直接调整给水/浓水进出口阀门开关及比例,如果这样操作,就会造成膜元件的污染速度加快,导致严重后果。

  区别于②经过一定处理以后回流到主流程,浓水收集以后经过独立的反渗透装置(俗称ROR装置)。常选用更高脱盐率的反渗透膜,以更好的应对浓水水质。适合于小设备但是客户对回收率有更高的要求时,常见于中水回用中的反渗透装置,减少综合浓水的排放比例。

  缺点:需要额外配置设备,增加成本,经济可行性低。而且由于总体水量有限,ROR装置的使用效率也得不到保障。在以自来水为原水的小型设备中几乎不可见。

  我不管你膜元件数量是2是3还是4,一律设定回收率为50%,60%(70%的还是少有,拍着胸脯说自己能75%胆大包天者毕竟少数)。可想而知,其潜在的膜污染(含结垢)是相当巨大。一般不建议单独使用,可配合方法②综合使用。

  有人说无知是可怕的,比一方无知更可怕的是设计和客户都无知。如果我说设计者在无可奈何(抱着善意,无知者也有)之下只能凭着经验尽量满足客户要求,并且叮嘱客户不可随意调节浓水比例调节阀。仍有客户看着那清澈无比的浓水觉得浪费而改动。至此时,堵膜也就是早晚的事了。

  此法虽然属于经验主义,但是生产商在实际运用过程当中也出现了各种实用发明,比例缩短短时低压冲洗的频率(不单纯为了小型设备而发明,但是在小型设备上效果更明显)而时间,以减少浓差极化和污染的风险。或者配合②使用,亦可适当降低风险。

  备注:④是一种经验方式,广泛存在于1T/H以下的小型设备中,本人少见小型设备的回流设计,而④确实广泛存在于市场。因为④的存在,而且往往小型设备受限于成本原因和恶劣的市场竞争关系,生产商常采用国产膜,甚至是国产中更廉价者(廉价不完全等同于低质量),这些综合因素进一步导致了小型设备堵膜现象高发,售后服务质量堪忧,行业口碑差等现象。

  吐槽写在最后:小型设备的系统回收率低是膜元件的基本属性和系统结构决定的,属于设计局限而不是设计错误。良好的沟通需要双方都有一定的水处理知识基础,足够耐心而不是单纯的比价格可能还有很远的路要走。反正我发布的跟设备价格相关的文章,比我这种讲理论知识的阅读量和咨询量都高多了=。=

小型反渗透设备回收率如何保障——你的05TH纯水设备突然堵膜了(图3)

  只要不超过反渗透膜元件允许进水压力范围(对于陶氏膜BW系列元件,41bar),整个系统可以只设置一台高压泵,而不需要每一级单独设泵,此时,二级由一级RO的产水压力来推动,但是在任何时间和条件下,同一段的产水压力与同一段的进水或浓水压力的差值(即背压)不得大于0.3bar。也可以设置一个中间过渡水箱以收集一级RO反渗透膜的产水,然后再利用高压泵向二级反渗透膜装置供水。

  产水电导率在多数情况下是产水品质较重要的参数,由于二氧化碳无法被反渗透膜所脱除,它会存在于成品水中,形成碳酸引起电导率的上升,通过将进水pH加碱调节到8.2左右,就可以阻止CO2透过反渗透膜,在此pH条件下,所有的二氧化碳会转化成碳酸,而碳酸能被膜很好地除去。

  在一级RO的进水或产水中均可以加入NaOH,在产水中加NaOH时,加入量非常小,这是因为一级RO产水几乎不存在缓冲能力,但在一级RO的进水中加碱要千万小心,防止碳酸钙沉淀,在pH8.2左右容易发生碳酸钙沉淀。采用加碱处理方法,一般情况下,原水含盐量不高时采用二级反渗透膜工艺,系统产水电导率可达1µs/cm(25℃)。

  备注:当一级RO进水呈中性或弱碱性时,鉴于其结构风险一般不建议调节pH值至更高的8.2。水质明显偏酸或者碱性过高时需要进行适当调节,建议保守调节至7.5左右。

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