反滲透(RO)系統(tǒng)的行為類似于鍋爐或冷卻塔,因?yàn)樗鼈儠?huì)使補(bǔ)充水中的溶解鹽分變得更濃。當(dāng)純凈水滲透到RO膜中時(shí),鹽會(huì)以濃縮流的形式留在后面。如果超過(guò)任何特定鹽的溶解度,則存在鹽將直接在膜表面上或可能在通過(guò)膜元件的流道內(nèi)形成水垢的可能性。
這種水垢的形成將首先發(fā)生在反滲透系統(tǒng)的尾端,在水以其濃縮液流離開(kāi)系統(tǒng)之前,水流過(guò)的最后元素內(nèi)。結(jié)垢將導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)需要增加壓力才能達(dá)到相同的滲透流率,并且滲透率在系統(tǒng)尾端可能會(huì)增加?;謴?fù)性能將需要使用酸性溶液進(jìn)行清潔,盡管膜清潔僅在某些類型的水垢上有效。對(duì)于二氧化硅垢或大多數(shù)硫酸鹽,它不可能完全有效。如果清洗無(wú)法恢復(fù)性能,則更換膜將成為恢復(fù)失去的RO性能的唯一選擇。
對(duì)于大多數(shù)水源而言,防止水垢的形成不一定是難題。通??梢酝ㄟ^(guò)將以下三個(gè)選項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用于反滲透進(jìn)料流來(lái)完成:
酸注入
水軟化
注入阻垢劑
可以使用美國(guó)水的阻垢劑投影計(jì)劃(SIPP)來(lái)預(yù)測(cè)水的具體需求,該計(jì)劃考慮了水的特殊組成,水溫和pH值以及相對(duì)于所需鹽分的鹽分濃度因子滲透反滲透系統(tǒng)。正確的方法通常取決于應(yīng)用程序的優(yōu)先級(jí)。
酸注入可有效防止碳酸鈣結(jié)垢,但對(duì)防止硫酸鹽或二氧化硅結(jié)垢僅有一點(diǎn)作用。酸注入在許多應(yīng)用中的主要缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致形成二氧化碳,而二氧化碳很容易滲透到RO膜中。然后可能給下游離子交換或脫氣設(shè)備帶來(lái)去除負(fù)擔(dān)。
石灰的軟化作用會(huì)降低水的硬度,堿度和溶解的二氧化硅,以至于RO裝置可能能夠在低滲透物回收率的情況下運(yùn)行,并減少水垢的形成。但是,要充分利用反滲透進(jìn)料壓力提高滲透物回收率并最大程度地減少水的浪費(fèi),就需要將水的硬度大大降低。然后,這將需要對(duì)RO進(jìn)料水進(jìn)行沸石軟化,這需要使用一種強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,該樹(shù)脂通過(guò)氯化鈉進(jìn)行再生。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于,它可以將苛性堿(氫氧化鈉)注入反滲透系統(tǒng)的上游,以提高其進(jìn)水的pH值,這將導(dǎo)致堿度,溶解的二氧化硅和硼的去除率增加。在升高的pH值下操作也將減少形成氧化硅垢的可能性。
防止結(jié)垢的最經(jīng)濟(jì)有效的方法(如果適用)是注入阻垢劑。使用與鍋爐和冷卻塔中使用的防垢劑相似的化學(xué)物質(zhì),可以充分減緩水垢晶體的形成,以使這些晶體以其精礦流離開(kāi)RO系統(tǒng)。以這種方式,只要RO系統(tǒng)正在運(yùn)行,就可以安全地超過(guò)碳酸鈣和硫酸鹽的飽和點(diǎn)。當(dāng)RO單元關(guān)閉時(shí),至關(guān)重要的是使用滲透水或通過(guò)允許低壓給水置換系統(tǒng)中滯留的水來(lái)沖洗系統(tǒng)中的過(guò)飽和鹽。
反滲透工業(yè)早期使用的一些阻垢產(chǎn)品由單一聚合物組成,當(dāng)注入某些水源(例如含鐵的水)時(shí),該聚合物往往會(huì)失去其溶解度。這將導(dǎo)致RO預(yù)濾器濾芯以及膜元件嚴(yán)重結(jié)垢。
諸如博能反滲透專用阻垢劑之類的產(chǎn)品是既包含聚合物又包含膦酸酯的共混產(chǎn)品,可用于反滲透系統(tǒng)。它們協(xié)同工作以提高溶解度,同時(shí)提供出色的防垢能力。實(shí)際上,它們還將幫助使鐵保持懸浮狀態(tài),以減少鐵對(duì)反滲透系統(tǒng)的污染。可以使用SIPP程序確定適當(dāng)?shù)膭┝俊?/span>
通過(guò)正確使用所選的防垢方法,大多數(shù)反滲透系統(tǒng)將永遠(yuǎn)不必經(jīng)歷水垢形成的過(guò)程。