反滲透藥劑加藥詳解

一、什么是反滲透藥劑？

首先要了解“滲透”的概念.滲透是一種物理現象.當兩種不同濃度鹽類的水,如用一張半滲透性的薄膜分開就會發(fā)現,含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而其中的鹽分并不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止.然而,要完成這一過程需要很長時間,這一過程也稱為滲透.但如果在含鹽量高的水側,施加一個壓力,其結果可以使上述滲透停止,.如果壓力再加大,可以使水向相反的方向滲透,而鹽分剩下.因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使?jié)B透向相反方向進行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中雜質、鹽分的目的.

二、反滲透膜阻垢原理

1.1 反滲透膜的阻垢原理主要有三種：溶限效應（絡合增溶）、晶格歪曲機理、分散作用（靜電斥力）。 不同的阻垢劑選用不同化學物質組分或之間復配可以同時具備其中的一種或幾種阻垢機理，控制RO系統(tǒng)濃水側的結垢問題。然后通過原水水質分析和對水質結垢趨勢的計算，選擇最適合控制該水質結垢特點的阻垢劑，達到全面有效的阻垢目的。

1.1.1、溶限效應作用機理

阻垢劑溶入水后發(fā)生電離，生成帶負電性的分子鏈，它與Ca²⁺、Mg²⁺等致垢離子形成可溶于水的絡合物或螯合物，從而使無機鹽溶解度增加，起到阻垢作用。

1.1.2、晶格歪曲機理（以碳酸鈣晶體為例）

阻垢劑分子中的部分官能團在無機鹽晶核或微晶上，占據了一定位置，阻礙和破壞無機鹽晶體的正常生長，減慢了晶體的增長速率，從而減少鹽垢的形成；同時，由于分散、阻垢劑分子在晶體表面上的吸附，晶體即使增長，也只能是畸形增長，也就是晶格歪曲。歪曲后的晶格與金屬表面的粘附力減弱，因此，不易沉積于金屬表面上。晶格歪曲作用除與聚合物相對分子質量大小有關外，同功能性基團的特性也有密切關系。因此，聚合物質量的優(yōu)劣將直接影響到阻垢效果。

1.1.3、分散機理

分散阻垢劑所吸附的微晶帶有相同電荷，使微粒間排斥力增加，阻礙它們的聚結，使它們處于良好的分散狀態(tài)，從而阻止或減少垢物的形成。有效控制鐵的氧化物沉積的阻垢劑，可通過阻垢劑配方中的有機聚羧酸/璜酸聚合物優(yōu)異的分散能力達到控制鐵氧化物沉積的問題。而阻垢劑中的聚羧酸聚合物還同時具有優(yōu)良的溶限效應和晶格扭曲作用，因此，可全面有效控制RO 機組濃水側碳酸鈣、硅酸鹽、硫酸鹽等的結垢問題。

1.2 過飽和度的計算

1.2.1 對于過飽和溶液存在以下關系：

KSP(CaCO₃)<[Ca²⁺][CO₃^2-]    (1)

式中： [Ca²⁺]——鈣離子濃度，mol／L；

  [CO₃^2-]——碳酸根離子濃度，mol／L；

KSP(CaCO₃)——在某一溫度下碳酸鈣的溶度積常數。

自然環(huán)境下的水源中，物質的結晶受多種因素的影響，通常存在一個過飽和度，只有在超過待定的過飽和度時才會產生沉淀。CaCO₃的過飽和度S可由式(2)計算：

       S＝  [Ca²⁺] [CO₃^2-]     (2)

根據試驗數據和上述計算公式可得25℃下碳酸鈣的過飽和度，計算過程如下：

       [Ca²⁺]=4．955×10-4 mol／L

       [CO₃^2-]=8．920×10-4 mol／L

       [Ca²⁺]×[CO₃^2-]=4．420×10-7

從物理化學手冊中可以查出25℃時CaCO₃的KSP為4．8×10-9。因此，CaCO₃在試驗條件下的過飽和度S0為92。

1.2.2 相對過飽和度的計算。

為了比較不同阻垢劑的阻垢效果，定義有某種阻垢劑存在時CaCO₃的過飽和度SP和相同條件下無阻垢劑時CaCO₃的過飽和度S0的比值為相對過飽和度Sr。Sr=SP/ S0

三、反滲透阻垢劑和循環(huán)水阻垢劑的區(qū)別

由于二者所面臨情況的不同，對于二者的要求是有差別的： 

 循環(huán)水的運行環(huán)境要求長效，耐菌，可以使用大量的聚合物分散劑，提供對懸浮物的分散作用來增加阻垢效果，循環(huán)水系統(tǒng)體積大，露天運行，對于藥劑的純度要求不高。 

反滲透阻垢劑由于作用時間短，要求阻垢劑快速與結垢離子作用，所以要求快速高效；另外由于膜內部通道狹窄，如果采用聚合物分散劑會引起更大的問題；同時阻垢劑過程是在膜表面的濃縮過程，如果雜質含量高也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

三、反滲透膜水處理劑加藥方案

3.1 阻垢劑

3.1.1反滲透系統(tǒng)推薦阻垢劑：

依據現場取水樣后做的水質分析結果和計算分析，推薦選用對鐵、鈣、鎂離子阻垢分散性能優(yōu)異的阻垢劑代號為XT-0100。通過國際飲用水安全、衛(wèi)生認證（ANSI/NSF60 認證）標準，阻垢劑XT-0100有效控制CaCO₃、CaSO₄、SrSO₄結垢，綜合阻垢效果很好，對金屬氧化物具有優(yōu)異的分散阻垢效果。結合了分散性高分子聚合物、聚羧酸聚合物的優(yōu)點，可控制結垢和分散堵塞微粒，維持反滲透膜表面干凈，是一種高效的反滲透專用阻垢劑。以下為阻垢劑XT0100藥劑的計算說明和控制能力分析。

3.1.2 阻垢劑加藥指導建議：

⑴ 阻垢劑投加量及年總用量計算：

a.根據反滲透阻垢劑專用計算分析，一般投加劑量為：3-5 mg/l  (按進水計算) 建議量4mg/l  (按進水計算)；

b.阻垢劑XT0100用量為：

日用量：4g/m³×680m³×24h＝65.28kg/d

月用量：65.28kg/d×30d＝19058kg

月費用：19058kg×15元/ kg＝29376元

年費用：29376元/月×12個月＝352512元

⑵ 加藥投加方式：

保安過濾器前在線連續(xù)投加。

3.1.3阻垢劑配藥指導

1）先將加藥箱用純水沖洗干凈，并向其中灌滿一半水（注意：一定是反滲透產水，即除鹽水）。

2）將阻垢劑XT0100緩慢加入到加藥箱中，并不斷攪拌。

3）繼續(xù)向加藥箱中加純水，加入時也要不斷攪拌，直到加至所需的刻度，充分攪拌15-20分鐘使其充分均勻混合。

4）稀釋的阻垢劑使用期限不宜超過一周。

3.1.4阻垢劑使用注意事項

1）須選擇適合阻垢劑計量的加藥計量泵型號，以免出口壓力低于預處理管道產水壓力，使得加藥不足引起反滲透結垢；

2）正確安裝加藥計量泵，投入運行前一定要校準加藥計量泵的實際出力，確保實際投入的阻垢劑能按照預期進入系統(tǒng)；投運后，每月校驗計量泵出力一次；

3）阻垢劑過度稀釋易使其受到細菌、微生物的污染，導致反滲透系統(tǒng)污堵、結垢，建議藥劑稀釋濃度小于10倍；

4）根據實際反滲透進水水質變化、進水量及回收率變化，須及時調整阻垢劑的實際加藥量；

5）加藥計量泵的開度經技術人員現場調試確定后，嚴禁隨意改動；

6）保持加藥箱的清潔，定期清洗加藥配藥箱，以防微生物滋生，成為二次污染源；

7）加藥前務必確認所加藥劑和加藥桶型號相一致，嚴禁混加不同藥劑，不同藥劑的加藥器材不得混用；

8）加藥運行前需確保加藥吸入口的清潔無污堵，吸入管內無空氣，避免吸入量與預計量不符，及空排、內循環(huán)等失誤狀況的發(fā)生。

3.2殺菌劑

反滲透系統(tǒng)在經過一段時間的正常運行后，RO系統(tǒng)由于各種原因（二次污染）會遭受微生物污染，因此需要及時向反滲透系統(tǒng)投加非氧化性殺菌劑進行殺菌處理，來保證反滲透系統(tǒng)的正常運行。殺菌劑選用與阻垢劑XT0100相兼容的非氧化型殺菌劑推薦殺菌劑。

3.2.1殺菌劑加藥指導建議：

①殺菌劑，投加方式為在線間歇性投加；

②投加位置：保安過濾器之前投加。

運行過程中通過計量泵連續(xù)加入進水，對該系統(tǒng)進行投加反滲透專用殺菌劑，加入量為500ppm；每二周加入1次，每次60分鐘。

每次殺菌劑用量：680m³/h×500×1h /1000=340kg/次

殺菌劑年用量為：340 kg/次×24次/年=8160公斤

殺菌劑年費用 ：8160kg×12元/kg＝97920元