地下水反渗透脱盐优化设计和工程应用

【摘要】：反渗透的水源一般有地表水和地下水两种。地下水水质一般终年稳定，基本不含悬浮物、胶体，淤泥密度指数(SDI)值小，浊度低，可减化反渗透的预处理工序，广泛用于反渗透的水源。但地下水流经土壤和岩石时溶解了其中多种可溶性矿物质和钙、镁的碳酸盐，故一般硬度较大，在反渗透脱盐过程中，由于反渗透膜的浓缩作用，浓水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)等离子浓度可达到给水浓度的4倍以上，从而使难溶盐的离子积大于其溶度积，在反渗透膜表面形成积垢，影响整个反渗透装置的正常运行，缩短反渗透膜的使用寿命。因此，地下水反渗透脱盐，进行设计优化，选择操作简单、运行经济的工艺方法防止膜表面结垢是反渗透脱盐系统设计成功的关键。 本文介绍了控制反渗透膜结垢的三种主要方法：离子交换软化法、加酸法和加阻垢剂法。特别是对离子交换软化法和加阻垢剂法两种方法，从初期投资、运行经济性、操作复杂程度、环境污染、水质适应性等方面进行了对比分析后，提出了地下水反渗透脱盐，只要其浓水郎格利尔指数(LSI)小于2.5，设计时选择适当的阻垢剂，可防止反渗透膜结垢的新观点。采用该法设计，系统不但设备简单，投资省，而且运行费用低，操作简易。 为了验证地下水脱盐加阻垢剂防止膜表面结垢的可靠性，在四川省金路树脂有限公司40m~3／h纯水装置上进行了工业试验，停用装置中的软化器，在给水中加入MDC220阻垢剂，同时加入微量盐酸调节给水pH。实验结果表明，当浓水LSI=2.3时，在给水中加入3PPM的MDC220阻垢剂，加酸调节给水pH=7.2，完全可以防止反渗透膜表面结垢。 本文还详细阐述了四川省金路树脂有限公司60m~3／h纯水装置项目的反渗透 四川大学工程硕士专业学位论文 脱盐设计，重点论述了难溶盐结垢的判断方法，朗格利尔指数的计算，阻垢剂 的阻垢机理，在此基础上对项目进行了设计优化，选用Flocon260阻垢剂防止反 渗透膜表面结垢，与离子交换软化法比，工艺先进、操作简单，可节省设备投 资27万元。 2002年12月，60m3/h纯水装置投入使用后，运行一直正常。每吨纯水消 耗阻垢剂费用0.26元，采用离子交换软化法的40m3/h纯水装置，每吨纯水耗盐 费用0.79元，按此推算一套6om3/h纯水装置每年可减少运行费用27.48万元， 按膜的设计使用寿命三年计算，共节约运行费用82.44万元，经济效益十分明显。 关键词:反渗透脱盐结垢地下水