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海德能反渗透和纳滤系统设计(二)

来源:海德能膜公司作者:海德能膜发表时间:2013-02-26 10:44:21

  多级系统

  在一些应用中,单级反渗透的产水水质无法满足用水的要求,为了尽可能的降低产水含盐量,前一级反渗透的产水作为下一级反渗透的进水被称谓多级反渗透系统。设计多级反渗透系统时,根据产水水质的要求可以考虑第一级的产水全部进入第二级或部分进入第二级反渗透系统。如图5.5 所示的海水淡化系统中,第一级中采用海水淡化反渗透膜元件SWC.系列,后端高浓度的产水作为第二级低压型ESPA.膜的进水,经过二级处理的产水和第一级前段低浓度的产水进行混合。第二级反渗透的浓水可以循环回第一级反渗透系统进水中。第二级反渗透浓水中的含盐量通常比第一级进水的含盐量还要低,所以将第二级浓水返回到第一级进水会降低进水含盐量,增加整体的回收率。这就是分裂式部分二级设计11(分裂式部分二级的设计依据和方法请参见第四部分第十章10.9)。

 

  与第一级不同,在第二级反渗透系统的设计中,还应该注意以下几点:

  1、选择大通量的超低压反渗透膜元件,如:ESPA2 和ESPA2+;

  2、 第二级反渗透在设计时可以选择更高的水通量,一般一支8 英寸的膜元件可

  以设计产水1.5 – 2.0 m3/h,即:40 – 54 LMH;

  1、在第二级反渗透中,浓差极化指数(β)较高可以达到1.70;

  2、 第二级反渗透系统的排列较好接近3:1;

  3、较好选择4 – 5 芯的压力容器;

  4、回收率应大于等于85 %,较好能达到90 %。

   采用批式操作的浓缩循环系统

  茶叶、果汁和制药等工业,常以浓缩为目的。在设计反渗透和纳滤系统时,要考虑处理量和处理时间问题。如图5.6 所示,以浓缩为目的的系统,批式处理比连续处理要多。采用批式处理时,被处理液的浓水以一定的流量循环回原液槽中,循环一定时间后,原液中的浓度会上升,随着浓缩倍率的增大,渗透压也会显著的上升。所以要掌握压力的调整和膜污染的情况。设计时要考虑原液温度的控制、腐蚀以及清洗杀菌的方法等。

 

  膜元件的选则

  根据原水的含盐量、进水水质的情况和对产水水质的要求,一般将膜元件分为五大类。苦咸水脱盐、超低压、低污染、纳滤和海水淡化。

  平均水通量和回收率的确定

  根据进水水质和对产水水质的不同要求,决定单位面积的产水通量J(单位:GFD 或LMH)和回收率(Rec.)。产水通量可以参照美国海德能公司设计导则。回收率的设定要考虑原水中含有的难溶盐的析出极限值通常,单位面积产水量J 和回收率Rec.设计的过高,发生膜污染的可能性会大大增加,造成产水量下降,清洗膜系统的频率增多,维护系统正常运行的费用增加。所以,进行设计系统时,在能的条件下,希望采用有余量的产水通量和回收率。

  理论膜元件数量

  当确定了设计产水通量J 和产水量Qp 值时,所需理论膜元件数量Ne 可以按公式计算。 

  压力容器的数量

  决定了每支压力容器可装填膜元件的数量(Ve)后,通过膜元件的数量Ne 除以Ve 就可以得到所需压力容器的数量(Nv)。 

  膜元件的排列——理论段数

  根据设计的回收率按前节中介绍的内容(请参见5.1.3 和5.1.4)设定理论段数和每段的压力容器排列。通常反渗透系统排列方式以2:1 的近似比例为多。让我们通过下面的例子来熟悉一下计算的方式。

  例:产水水量为100 m3/h,设计通量为22 LMH,膜元件面积为37.2 m2,问需要如何排列反渗透系统。

  解:按公式(5.1)计算理论膜元件数量理论膜元件数量, 122.2 123 

  压力容器数量(按标准 6芯装膜壳计算), 20.5 21

  膜元件以14:7 的方式排列。每个压力容器6 支8 英寸膜元件,总数量为126 支。

  若反渗透系统以4:2:1 方式排列,取整则可以排列为12:6:3,每个压力容器6 支8 英寸膜元件,总数量为126 支。

  以上的初步计算结果可以输入设计软件IMSDesign.进行验证和评估。

  系统的优化

  根据设定的单位面积产水通量、回收率、水温变动范围、研究讨论膜组件的排列方式,设计计算压力、流量。这时使用美国海德能公司提供的反渗透设计软件IMSDesign.可以很方便的帮助客户完成这个任务。

  系统的性能

  压力和渗透压在系统中的变化

  原水通过高压泵加进入膜系统,会有压力损失,进水操作压力Pf 随着水流的方向不断降低。同时原水透过膜元件不断有产水产出,进水被浓缩,原水浓度不断升高,产水侧的渗透压不断增大,净驱动力(NDP)降低。

  莱特莱作为专业的水处理公司,各类水处理设备、工程所需的膜原件的代理销售商,拥有超大库存基地,专业代理销售海德能膜产品。我们十分珍视同客户的良好关系,关注客户的需求是我们不断创新的动力。

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