反滲透(RO)和納濾(NF)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果達(dá)不到用戶的預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果時，在很多情況下，常會導(dǎo)致最終用戶運(yùn)行費(fèi)用的增加、失望和對供應(yīng)商的不滿。這些未預(yù)料到的結(jié)果，有部分原因是有一些最終用戶對系統(tǒng)運(yùn)行條件正確管理的必要性不太了解或沒有引起足夠的重視，以致使系統(tǒng)達(dá)不到預(yù)期的運(yùn)行效果。更多的原因是對RO技術(shù)和設(shè)備理解的不全面，導(dǎo)致在項(xiàng)目準(zhǔn)備和計(jì)劃階段不完善的選擇。本文力圖為用戶闡述RO和NF系統(tǒng)的一些重要設(shè)計(jì)參數(shù)，以便使最終用戶在選購設(shè)備時根據(jù)RO和NF的特點(diǎn)和自身的需要，使RO和NF的運(yùn)行達(dá)到最佳的期望值。
2. 前 言
RO和NF的應(yīng)用技術(shù)日新月異。許多反滲透和納濾膜性能的不斷提高和新型反滲透和納濾膜的誕生令人振奮，用戶可針對不同用途作出相應(yīng)的選擇。更為周全、合理地RO和NF設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的運(yùn)行更佳、運(yùn)行費(fèi)用更低成為可能。然而，還會時常出現(xiàn)運(yùn)行并不能達(dá)到用戶的要求，引起用戶對系統(tǒng)供貨商的失望。只要用戶增加一些當(dāng)今RO和NF系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)的基本了解，這種情況是可以避免的，有了較好的理解，才可以作出更合理的購貨規(guī)劃和工程公司的選擇，使所需設(shè)備、控制以及運(yùn)行管理培訓(xùn)達(dá)到要求。
對于在系統(tǒng)擴(kuò)建或新建中的每一項(xiàng)必要的資金投入決擇，都應(yīng)經(jīng)過全面的經(jīng)濟(jì)分析，必須做到技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理。了解就近相似的成功的系統(tǒng)、咨詢系統(tǒng)供應(yīng)商，會有助于用戶完善系統(tǒng)的選擇，減少風(fēng)險和花費(fèi)。
迄今為止安裝的所有工業(yè)規(guī)模的RO和NF系統(tǒng)，幾乎都采用了卷式膜元件，本文將不討論各種膜元件本身的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，本文的著重點(diǎn)是為潛在的RO和NF用戶介紹在采購RO和NF設(shè)備時應(yīng)該注意的事項(xiàng)。
3. RO和NF基礎(chǔ)
為了優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，用戶必須考慮RO和NF設(shè)計(jì)中的一些概念。RO和NF是一種錯流過濾技術(shù)，可以去除水中雜質(zhì)，其分離能力達(dá)到去除離子的水平。毫無疑問，它可以去除較大的各類物質(zhì)。但由膠體、水垢及微生物(細(xì)菌、病毒和藻類)引起的污染，是RO和NF系統(tǒng)運(yùn)行面臨的最主要的問題。為避免發(fā)生這些問題而造成不必要的花費(fèi)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，對這一潛在的污染問題就應(yīng)采取考慮充分的預(yù)防措施。當(dāng)你明白細(xì)菌怎樣隨時間繁殖，你就會明白為什么生物污堵是RO和NF系統(tǒng)最應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的因素，地表水、廢水和海水等富含微生物活性的水源是極易污染膜系統(tǒng)的水源。
讓我們分析一下，當(dāng)水流通過串聯(lián)在一起的膜元件時產(chǎn)品水和濃縮水流量的變化趨勢：全部進(jìn)水被高壓泵泵入膜元件內(nèi)時，經(jīng)過膜的過濾成為產(chǎn)水，余下的水對于該元件來講成為它的濃水，該濃水繼續(xù)進(jìn)入后續(xù)元件內(nèi)，成為后續(xù)元件的進(jìn)水，由于水量減少，水流流速降低，而水中的雜質(zhì)濃度卻不斷升高，這一狀況在所有的壓力容器內(nèi)沿水流方向連續(xù)變化，直至流速減慢至剛好維持渦流狀態(tài)流過膜表面。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時，應(yīng)確保最后一段最末一支膜元件內(nèi)的流速和濃度保持在最低極限之內(nèi)，不致于在膜系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生因膜面流速過低，降低了元件錯流自凈的能力而產(chǎn)生雜質(zhì)沉淀污染膜表面的問題。這就是為什么RO和NF系統(tǒng)必須在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行操作，任何變化如進(jìn)水溫度、進(jìn)水化學(xué)特性或進(jìn)水流速變化、水流分布不均勻和不平衡都將導(dǎo)致RO和NF系統(tǒng)操作超過設(shè)定的參數(shù)范圍，引發(fā)膜系統(tǒng)污染。
4. 進(jìn) 水
接下來需要考慮的是進(jìn)水，諸如預(yù)期的水量、水質(zhì)以及水源及其可能存在的問題。有時目前的原水流量可以滿足要求，但請你確定在預(yù)估原水量當(dāng)中還應(yīng)包括將來的用水量增加的計(jì)劃，并且目前所需要水量的變化也應(yīng)在設(shè)計(jì)時予以考慮。
產(chǎn)水的水質(zhì)要求由最終的用水工藝所決定。產(chǎn)水的制造成本隨最終產(chǎn)水的純度增加而增加。如果用水的要求并非需要達(dá)到RO出水的高質(zhì)量，就應(yīng)慎重考慮采取其他處理方法，在設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮這一因素。
水源的化學(xué)組成和特性必須深入了解。任何系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能夠應(yīng)付最好或最壞的條件，井水的溫度和化學(xué)成份通常比較穩(wěn)定，懸浮固體(SS)較低，但每一眼井應(yīng)視為不同的水源。地表水的變化很大，一般溶解固體(TDS)較低，但懸浮固體(SS)、有機(jī)物和微生物含量很高，通常市政自來水的取水水源為地表水，系統(tǒng)運(yùn)行工況常常變化，因而市政供水水質(zhì)也會有很大變化。
保存水源水質(zhì)的原始數(shù)據(jù)非常重要，只有妥善取樣和分析方法正確的數(shù)據(jù)才可以信賴。水樣瓶應(yīng)經(jīng)過酸洗，瓶蓋應(yīng)配塑膠襯墊，取水點(diǎn)應(yīng)在自由流動水域而不能在死角，僅一個取水點(diǎn)是絕對不行的，必須獲得一系列水樣，覆蓋所有季節(jié)和條件，例如雨后或干旱期，任何一個未來可能會取水的潛在的水源都必須作仔細(xì)的水質(zhì)分析。
5. 預(yù)處理
現(xiàn)在在我們已完全掌握了水源的特性基礎(chǔ)上，對原水進(jìn)行合理的預(yù)處理成為系統(tǒng)運(yùn)行成功與否的關(guān)鍵。一般的預(yù)處理過程包括：澄清或石灰軟化，多級過濾器如多介質(zhì)過濾器、軟化器、活性炭過濾器、保安過濾器及微孔過濾器，保安過濾器后還會設(shè)置紫外線殺菌器(UV)以消除細(xì)菌的滋生。正確的分析和認(rèn)真的中試將可避免許多因預(yù)處理不合格而引起的麻煩。預(yù)處理階段的所有過濾器或軟化器的容器須作襯膠處理或采用耐腐蝕的材質(zhì)，以減少RO和NF進(jìn)水中的鐵離子含量。
實(shí)踐證明，較保守的設(shè)計(jì)通常使系統(tǒng)運(yùn)行更好，且能增強(qiáng)對水質(zhì)波動的適應(yīng)性。盡管保守的設(shè)計(jì)帶來初期投資費(fèi)較高但其長年累月的總運(yùn)行成本減低，成功的經(jīng)驗(yàn)表明，投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)應(yīng)綜合考慮，合理的保守設(shè)計(jì)所造成的較高的投資費(fèi)是有價值的
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