反滲透純水設備技術故障解析
反滲透純水設備的反滲透(RO)系統是一種十分有效的膜分離單元操作,是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質進行分離的過程。反滲透技術能使離子交換樹脂的負荷減輕90%以上,樹脂的再生劑用量也可減少90%,除了除鹽,還可除去水中的微粒、有機物質、膠體物質,對減輕離子交換樹脂的污染,延長使用壽命都有著良好的作用。
但是長期以來,對于水中含有的游離CO2的去除,反滲透技術似乎無能為力,因為傳統的反滲透技術中必須控制進水中LSI(即朗格利爾飽和指數)值,以防止反滲透膜結垢。而LSI值控制的一個重要參數是進水PH值,如果PH值為酸性,則不容易結垢,如果PH為堿性,則結垢傾向十分明顯。所以傳統的工藝中在反滲透系統前添加HCl溶液,能很好地防止CaCO3、MgCO3等沉淀物結垢;而很少在反滲透系統前添加NaOH溶液。
2去除CO2的常用方法及反應機理
2.1脫CO2塔
目前使用最廣泛的是二氧化碳脫氣塔,由于水中含有大量的碳酸氫鹽堿度,經過H型離子交換器(即陽離子交換床)處理后,樹脂上所帶的H被置換到水中而成為碳酸,所以脫CO2塔一般放在陽離子交換床的后面,陰離子交換床的前面。當水的PH值小于4.3時,水中碳酸幾乎完全以二氧化碳的形式存在,如下式的變化:
HHCO3-=H2CO3=CO2H2O
當H增加,即PH越低時,上述反應就向右進行,此時,用一個裝置水從上噴淋而下,空氣從下鼓風而上,使空氣流與水滴充分接觸,由于空氣中的二氧化碳量很小,分壓很低,只占大氣壓力的0.03%,根據亨利定律,經過H型離子交換器處理的水,由于二氧化碳分壓高,逸入分壓低的空氣流中而被帶走,從而除去了水中的二氧化碳,也即除去了水中大量的陰離子HCO3-,這樣可以大大減輕陰床的負擔,提高陰床的周期制水量,減少再生劑的消耗。
但是,二氧化碳脫氣塔由于吸入的是生產環境中的空氣,難免會帶入空氣中的雜質,通過與水源接觸從而污染水源,引起陰床周期制水率的下降。
2.2真空脫氣塔
真空脫氣塔也是一種去除CO2的方法,此外還能去除水中的O2等物質,去除效率比脫CO2塔高的多。它的工作原理是用一個裝置將水從上噴淋而下,經過濾料分散后,水中的CO2及O2逸出,而真空泵在塔的中部抽真空,CO2及O2被真空泵吸走,脫氣后的純水流至塔底,經混床供給泵增壓后進入后處理混床。如果真空脫氣塔進水呈弱酸性,水中的碳酸鹽也能被大量去除,因為當水的PH值小于4.3時,水中碳酸幾乎完全以二氧化碳的形式存在,由于未脫氣的反滲透產水一般為弱酸性,所以真空脫氣塔一般放在反滲透的后級。
真空脫氣塔結構比較復雜,大的單元有脫氣塔、真空泵等,為了保證進水分散均勻,濾料層高度需設置得很高,導致脫氣塔高度達十幾米,設備占用空間龐大,另外,由于脫氣塔液位控制很嚴格,液位過高,容易使脫氣效率下降,過低,容易導致水泵吸空,引起生產事故,所以使用的液位計必須十分靈敏。雖然真空脫氣塔不會帶入外界新的雜質,但是由于設備結構復雜,占地空間大,運行費用高,所以在實際生產應用方面受到一定限制。