sdi計(jì)算方法[共25頁]

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1、反滲透水化學(xué) 溫度 溫度是一個(gè)十分關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)。給水泵壓力、各段產(chǎn)水量平衡、淡水水質(zhì)及難溶鹽的溶解度等各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)均與溫度密切相關(guān)。作為一種粗略算法：給水溫度每降低10華氏度，給水泵壓力則需增加15%。各段產(chǎn)水量也受到溫度的影響。水溫增加時(shí)，位于RO系統(tǒng)前端的膜元件產(chǎn)水量增加，而后端的膜元件產(chǎn)水量下降。而水溫較低時(shí)，各段產(chǎn)水量較為均衡。水溫較高時(shí)，離子透過膜體的動(dòng)能增加，因而系統(tǒng)透鹽率增加。水溫增高時(shí)，碳酸鈣的溶解度下降。水溫降低時(shí)，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶及二氧化硅的溶解度下降。 pH值 給水的pH值定義了它的酸堿性。pH值為7時(shí)是中性；為0－7時(shí)呈酸性；為7－14時(shí)呈堿性。在分析化

2、學(xué)中，pH值是氫離子濃度負(fù)對(duì)數(shù)。在水化學(xué)中，pH值用于定義二氧化碳、碳酸氫根、碳酸根、氫氧根離子的堿度平衡是十分重要的。濃水的pH值一般較給水pH值偏高，這是由于碳酸氫根、碳酸根離子濃度高于二氧化碳濃度。【Rode sign】軟件允許用戶用鹽酸與硫酸調(diào)整給水的pH值，用酸降低給水pH值將LSI（朗格里爾）指數(shù)下降，且降低碳酸鈣沉淀的可能。給水與濃水的pH值也影響著硅、鋁、有機(jī)物與油脂的溶解度與污染程度。給水pH值的變化還影響了離子的脫除率，pH值下降時(shí)氟、硼與硅的脫除率隨之下降。 電導(dǎo)率 電導(dǎo)率是表示水中溶解離子導(dǎo)電能力的指標(biāo)。沒有離子的理想純水，不會(huì)產(chǎn)生電流。電導(dǎo)率用電導(dǎo)率儀測(cè)量，其單位

3、為微西門子/厘米(μs/cm)。電導(dǎo)率也是測(cè)量水中離子濃度的簡(jiǎn)便方法，但不能精確反映離子種類。離子構(gòu)成不同，電導(dǎo)值也不同；但電導(dǎo)的數(shù)值隨離子濃度增加而增加。TDS（溶解固體總量）儀是利用變換因子將電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為TDS值。在水質(zhì)分析中，可用不同離子對(duì)應(yīng)的不同轉(zhuǎn)換系數(shù)或溶解固體總量（TDS）對(duì)應(yīng)的單一轉(zhuǎn)換系數(shù)，估算電導(dǎo)率的數(shù)值?？捎枚趸嫉膒pm濃度的平方根乘以0.6求得其電導(dǎo)率；硅離子對(duì)電導(dǎo)率變化不產(chǎn)生影響。RO高純水最精確的電導(dǎo)率數(shù)值是在線測(cè)量的。否則，高純水暴露于空氣之中，將改變其二氧化碳含量。 TDS（溶解固體總量） 在水處理工藝中，TDS是濾除懸浮物與膠體并蒸發(fā)掉全部水分后的剩余無

4、機(jī)物。TDS以ppm或mg/l為單位，在【IMSdesign】軟件中TDS是全部正負(fù)離子與二氧化硅的合計(jì)?！綢MSdesign】軟件中給水與淡水的TDS可以通過各自電導(dǎo)率折算出來。也可以在現(xiàn)場(chǎng)用TDS儀測(cè)量TDS，TDS儀測(cè)量水的電導(dǎo)率并乘以轉(zhuǎn)換因子即得出已知參考溶液（如氯化鈉、氯化鉀）的TDS值。值得注意的是：通過電導(dǎo)率數(shù)值間接測(cè)出的各類離子混合而成水溶液的TDS值，與通過總加各類離子濃度得出的TDS值并不相同。一個(gè)粗略算法是：對(duì)于氯化鈉參考溶液，每1 ppm的TDS值對(duì)應(yīng)2ms/cm的電導(dǎo)率。 堿度 堿度主要是指二氧化碳、碳酸氫鹽、碳酸鹽與氫氧化物。在自然界中土地是堿性體，在中和酸雨過

5、程中其pH值變化不大。二氧化碳與碳酸氫鹽溶液的pH值為4至8.2；pH值為4或更低時(shí)，堿度以二氧化碳形式存在；pH值8.2時(shí)，不存在二氧化碳，全部堿度均為碳酸氫鹽。在pH值為8.2至9.6時(shí)碳酸氫鹽與碳酸鹽溶液相互平衡。pH值為9.6時(shí)，不存在二氧化碳與碳酸氫鹽，全部堿度為碳酸鹽。當(dāng)pH值在9.6以上時(shí)，由于氫氧根離子的存在，出現(xiàn)了氫氧基堿度。大部分自然界中水源的pH值為6.0至8.4，所以氫氧化物的出現(xiàn)是人為的。堿度（特別對(duì)于鍋爐水化學(xué)）可表示為M堿度與P堿度。M堿度是指以碳酸鈣計(jì)的ppm值表示的水的總堿度（用甲基橙作指示劑，酸滴定終點(diǎn)為pH=2）。P堿度測(cè)量碳酸氫鹽、碳酸鹽及氫氧化物的量（

6、用酚酞作指示劑，酸滴定終點(diǎn)為pH=8.2）。 濁度 濁度是對(duì)水中不易沉淀的微小膠體懸浮物的檢測(cè)指標(biāo)。用濁度儀測(cè)量濁度就是測(cè)量溶液的相對(duì)透光度，并以NTU為單位。RO膜元件運(yùn)行限值中經(jīng)常規(guī)定：給水的最大濁度為1.0 NTU。 色度 色度是非精確測(cè)試參數(shù)，依據(jù)不同有機(jī)物引起色度的大小，可以用色度表示水中有機(jī)化合物含量的大小，并使用以白金為標(biāo)準(zhǔn)的APHA單位。 SDI（污染指數(shù)） SDI是針對(duì)膜系統(tǒng)而檢測(cè)給水中懸浮物與膠體粒子淤塞0.45微米孔徑濾紙的速度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)的主要數(shù)據(jù)是保持30 PSI給水壓力狀態(tài)下在5、10、15分鐘內(nèi)過濾的水量。典型RO元件的使用條件規(guī)定了給水的15分

7、鐘的最高SDI值為0。如果因?yàn)橛偃筍DI試驗(yàn)只進(jìn)行了5或10分鐘，說明給水對(duì)RO系統(tǒng)的污染將是十分嚴(yán)重的。略加處理或全無預(yù)處理情況下，深井水的SDI值等于或低于3，濁度小于1。對(duì)地表水而言，欲達(dá)到SDI與濁度的要求，必須采用預(yù)處理工藝以去除懸浮物與膠體顆粒。 COD(化學(xué)耗氧量) COD是以氧的ppm值為單位的非精確測(cè)試參數(shù)，用以測(cè)定生物可降解與生物不可降解有機(jī)物的含量，即計(jì)量重鉻酸鉀溶液氧化有機(jī)物的能力。 BOD (生物耗氧量) BOD是以氧的ppm值為單位的非精確測(cè)試參數(shù)，用以測(cè)定生物可降解有機(jī)物的含量。BOD測(cè)量的是20℃下5天培養(yǎng)期內(nèi)分解全部有機(jī)物質(zhì)時(shí)所消耗的氧量。 TO

8、C（總有機(jī)碳） TOC是總有機(jī)碳（Total Organic Carbon）或總可氧化碳（Total Oxidizable Carbon）的英文縮寫，是一個(gè)非精確測(cè)試參數(shù)。它以碳的ppm值為單位檢測(cè)與有機(jī)物結(jié)合的碳的總量。由于TOC僅反映有機(jī)物中碳的數(shù)量，地表水中有機(jī)物的實(shí)際重量是該值的3倍。有機(jī)物是不包括二氧化碳、碳酸氫鹽與碳酸鹽在內(nèi)的含碳的化合物。在水處理范疇內(nèi)有機(jī)物可分為人造的與自然存在的兩類。自然存在的典型有機(jī)物包括帶負(fù)電荷的膠體、懸浮物、鞣酸、木質(zhì)素、腐爛植物生成的水溶性腐殖酸混合物、腐爛植物生成的棕黃酸等。自然存在的有機(jī)物可以污染RO膜，特別是對(duì)帶負(fù)電荷的聚酰胺復(fù)合膜。電中性的R

9、O膜即電中性聚酰胺復(fù)合膜與醋酸纖維膜具有較強(qiáng)的抗有機(jī)物污染能力。RO系統(tǒng)可以有效的去除有機(jī)物，分子量大于200的有機(jī)物可去除99%以上，小于200的依分子量、形狀、帶電的不同，其去除率也不同。自然水源在RO系統(tǒng)中產(chǎn)生有機(jī)物污染的警戒水平：TOC為3 ppm、BOD為5 ppm、COD為8 ppm。 陽離子與陰離子 陽離子是正價(jià)離子，可吸收電子；陰離子是負(fù)價(jià)離子，有剩余電子；正負(fù)離子可以相互作用。他們對(duì)電子的共享形成電中性。例如，鈣是二價(jià)陽離子可以結(jié)合兩個(gè)單價(jià)氯離子形成電中性的氯化鈣。不論計(jì)量單位是ppm、碳酸鈣或meg/l，水中的正負(fù)離子濃度均相等。極性弱的陰離子硅雖計(jì)入TDS，但不參與陰

10、陽離子平衡。 離子強(qiáng)度 給水中TDS增加時(shí)難溶鹽的溶解度隨之增加。為在計(jì)算硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶或SDSI的溶解度時(shí)計(jì)及上述現(xiàn)象的影響，需要計(jì)算水中的離子強(qiáng)度：?jiǎn)蝺r(jià)離子的強(qiáng)度是其以碳酸鈣計(jì)ppm濃度乘以110-5，二價(jià)離子的強(qiáng)度是其以碳酸鈣計(jì)ppm濃度乘以210-5，依此計(jì)算各價(jià)離子的強(qiáng)度?？偧痈黝愲x子的強(qiáng)度即為水的總離子強(qiáng)度。 鈉離子（Na） 鈉是單價(jià)陽離子，鈉鹽的溶解度很高，不會(huì)在RO系統(tǒng)中造成結(jié)垢。海水中鈉是主要的陽離子。作為陽離子的鈉，在RO給水分析中自動(dòng)與其它陰離子相平衡。飲食中鈉的攝取濃度范圍是從低鈉的2000 mg/L到平均的3500 mg/L。美國(guó)EPA已設(shè)立了飲用水水

11、質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（DWEL），規(guī)定飲用水中鈉為20mg/L。每天飲用2升100 mg/L鈉含量的飲用水只有200 mg鈉。每加侖10打蘭（171.2 mg/l）硬度的相對(duì)硬水經(jīng)軟化后只含鈉79 mg/L。 鉀離子(K) 鉀是單價(jià)正離子，在水中鉀的含量較鈉低得多，且有很高的溶解度，不會(huì)造成RO結(jié)垢。 鎂離子(Mg) 鎂是二價(jià)陽離子。鎂在苦咸水硬度中約占三分之一，但在海水中可比鈣的含量高出五倍。鎂鹽的溶解度較高，在RO系統(tǒng)中通常不會(huì)造成結(jié)垢問題。 鈣離子(Ca) 鈣是二價(jià)陽離子，鈣于鎂同為苦咸水中硬度的組成部分。在使用阻垢劑時(shí)，硫酸鈣（CaSO4）（石膏）的溶解度可達(dá)230%。碳酸鈣的溶解度LS

12、I（朗格里爾指數(shù)）值可達(dá)+1.8－+2.5。 鍶離子(Sr) 鍶是二價(jià)陽離子。硫酸鍶的溶解度很低，可能在RO系統(tǒng)的后端造成沉淀。當(dāng)硫酸根濃度增加或溫度降低時(shí)，硫酸鍶的溶解度將降低。通常，鉛礦附近的井水中含有小于15 ppm濃度的鍶。硫酸鍶的飽和濃度為100%，而使用阻垢劑時(shí)，飽和濃度可達(dá)800%。 鋇離子(Ba) 鋇是二價(jià)陽離子。硫酸鋇（BaSO4）的溶解度很低，能夠在RO系統(tǒng)的濃水出口側(cè)造成沉淀。溫度降低與硫酸鹽濃度增高均使硫酸鋇的溶解度進(jìn)一步下降。鋇一般出現(xiàn)在井水中，濃度一般小于0.05－0.2 ppm。鋇的檢測(cè)必須在精度為0.01 ppm（10 ppb）水平的儀器上進(jìn)行。飽和度為

13、100%，使用阻垢劑時(shí)可達(dá)6000%。 錳離子(Mn) 錳是井水與地表水中的污染物，其含量可達(dá)3 ppm。如鐵一樣，地表水的有機(jī)物中存在錳。在無氧氣的水中錳呈溶解狀態(tài)，氧化后呈不溶的黑色二氧化錳沉淀。暴露于空氣中的反滲透給水中錳的警戒水平是0.05 ppm。由于會(huì)產(chǎn)生黑銹，在飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了錳含量限值為0.05 ppm。用于控制鐵污染的分散劑也可以用于控制錳污染。 鐵離子（Fe） 鐵是以兩種形式存在的污染物。溶于水的形式為二價(jià)鐵。不暴露于空氣的井水中，二價(jià)鐵類似于鈣、鎂，可通過軟水器去除，或在RO原水中加入分散劑以控制RO系統(tǒng)尾部的沉淀。不溶于水的形式為三價(jià)鐵。膜生產(chǎn)商建議RO給水中

14、的全部鐵含量低于0.05 ppm。如果全部的鐵均為可溶的二價(jià)狀態(tài)且pH值低于7.0，可以允許0.5 ppm含鐵濃度（盡管此時(shí)建議使用分散劑）?？諝馀c可溶二價(jià)鐵的接觸可將其氧化為不溶的三價(jià)鐵。井水之中一般存在可溶的鐵，當(dāng)井水被置于容器或水泵密封不嚴(yán)時(shí)，即可使二價(jià)鐵變?yōu)榈牟蝗艿娜齼r(jià)鐵?？扇荑F可以用分散劑處理，或用鐵過濾器、軟水器、軟化法加以去除。而不溶的三價(jià)鐵氧化物或以膠體形式存在的氫氧化鐵，將污染RO系統(tǒng)的前端。不溶鐵的來源是暴露于空氣中的井水、地表水、無襯里管路與容器的鐵銹。不溶鐵的去除可采用鐵過濾器、石灰軟化法、軟化器（部分去除）、超濾器（部分去除）及在給水中加有聚電解質(zhì)的多介質(zhì)過濾器（部分

15、去除）。在錳砂過濾器中使用高錳酸鉀須十分注意，因該氧化劑可損傷任何聚酰胺膜。使用陽離子聚電解質(zhì)同樣需要注意，它能夠永久污染帶負(fù)電荷的聚酰胺膜。建議RO系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)及RO的供水配水系統(tǒng)中的容器或管道使用耐腐蝕材料（如：FRP、PVC或不銹鋼）。作為污染物的鐵含量的增加，會(huì)造成給水壓力及淡水TDS增加。有時(shí)鐵還會(huì)造成生物污染問題，因?yàn)樗鼤?huì)成為食鐵還原菌的食品。食鐵還原菌能夠生成粘性的生物膜，造成RO給水通道的阻塞。 鋁離子（Al） 由于鋁的可溶性很差，在井水或地表水中不會(huì)有很高的濃度。在RO給水中的鋁是以膠體形式而不是以離子形式出現(xiàn)，它是市政給水系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)澄清池、石灰軟化器產(chǎn)生的明礬

16、殘留物造成的。明礬（硫酸鋁）是常用的絮凝劑，對(duì)地表水中帶負(fù)電荷的膠體（淤泥與黏土）起吸附與沉淀作用。明礬溶入水中變成三價(jià)鋁與硫酸根。鋁離子的水合物與水發(fā)生反映形成大量的氫氧化鋁水合物，進(jìn)行聚合并開始吸引水中的負(fù)電荷膠體，并會(huì)發(fā)生鋁質(zhì)膠體在系統(tǒng)中的污堵。因此，在RO給水中0.1－1.0 ppm的鋁已達(dá)到報(bào)警水平。由于鋁是中性的，性質(zhì)較為復(fù)雜，在低pH值條件下，鋁以帶正電荷的三價(jià)陽離子或氫氧化鋁形式存在；在高pH值條件下，鋁以帶負(fù)電荷的陰離子復(fù)合物形式出現(xiàn)。鋁合物最小溶解度的范圍內(nèi)，pH值為 5.5－7.5。 銨離子(NH4) 銨為單價(jià)陽離子，銨鹽極易溶解不會(huì)造成RO系統(tǒng)的結(jié)垢問題。銨離子是

17、溶于高pH值水中的氨氣（NH3）形成的，高pH值水中氨的離解生成了銨離子與氫氧離子；低pH值水中氨為氣態(tài)，象二氧化碳一樣，不會(huì)被RO系統(tǒng)脫除。井水中一般不存在銨離子，泥土中細(xì)菌的作用已使銨轉(zhuǎn)化為暫態(tài)的亞硝酸鹽（NO2）進(jìn)而氧化成常見的硝酸鹽離子。銨離子以不超過1 ppm的低濃度存在于地表水中，是破壞有機(jī)氮化合物與生物活動(dòng)的結(jié)果。施氨肥農(nóng)田、畜牧場(chǎng)與發(fā)酵場(chǎng)所的排水可以造成地表水的銨污染。由于生物活動(dòng)與大量有機(jī)氮的作用，銨離子在市政污水中可達(dá)20 ppm，另外一個(gè)銨污染源是氨氣與氯氣生成的氯氨殺蟲劑。 碳酸氫根離子（HCO3） 碳酸氫根是單價(jià)陰離子。碳酸氫鈣的溶解度很低，能夠在RO系統(tǒng)的濃水出

18、口側(cè)形成沉淀。碳酸氫鈣的溶解度測(cè)量單位，對(duì)苦咸水應(yīng)該用LSI（朗格里爾飽和指數(shù)），對(duì)海水應(yīng)該用史蒂夫戴維斯指數(shù)。溫度升高與pH值增加均使碳酸氫鈣的溶解度進(jìn)一步下降。碳酸氫根是堿性物，pH值在4－8.2之間時(shí)它與二氧化碳相平衡，pH值在8.2－9.6之間時(shí)它于碳酸鹽相平衡。 碳酸根離子（CO3） 碳酸根是二價(jià)陰離子，碳酸鈣的溶解度很低，可在RO系統(tǒng)尾側(cè)結(jié)垢。其溶解度對(duì)苦咸水用LSI（朗格里爾飽和指數(shù)），對(duì)海水用SDSI（史蒂夫戴維斯指數(shù)）表示。溫度上升或pH值增高均使其溶解度下降。碳酸根是堿性成分，pH值在8.2－9.6之間時(shí)，其濃度與碳酸氫根平衡。pH值大于9.6時(shí)，不存在二氧化碳與碳酸氫

19、根，全部堿性物均為碳酸根。 硝酸根離子(NO3) 硝酸根是單價(jià)負(fù)離子，硝酸鹽具有高溶解度，不會(huì)造成RO系統(tǒng)結(jié)垢問題。硝酸根與氨氣、銨均為氮基離子，它是自然界中氮循環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。RO原水中的氮源自動(dòng)植物分解、發(fā)酵、畜牧及施氮肥農(nóng)田等排出的水。井水中不存在氨與銨，他們已經(jīng)被土壤中的細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，進(jìn)而氧化為更加常見的硝酸根離子。在水質(zhì)分析中，通常將硝酸根含量表示為氮的ppm值，而不是RO系統(tǒng)所關(guān)注的硝酸根的ppm值。欲將前者轉(zhuǎn)化為后者，需將氮的ppm值乘以43。美國(guó)EPA已公布了飲用水中硝酸根含量極限為：氮的43 ppm即硝酸根的43 ppm。當(dāng)硝酸根占據(jù)了氧在血紅蛋白中的位置時(shí)是十分有

20、害的，含氧量的下降將導(dǎo)致Blue-Baby綜合癥，因此孕婦與嬰兒受硝酸根的作用是更加危險(xiǎn)的。 氯離子（Cl） 氯根為單價(jià)陰離子。氯鹽的溶解度很高，在RO系統(tǒng)中不會(huì)造成結(jié)垢。在海水中氯的比重很大。在RO給水分析中氯根被用來自動(dòng)平衡水中正離子濃度。從味覺方面考慮，美國(guó)EPA與WHO標(biāo)準(zhǔn)中指出，飲水中氯根高限為250 ppm。 氟離子（F） 氟為單價(jià)負(fù)離子，一般它在井水中的含量較低。為了防止牙病，在市政自來水中需加入氟離子并保持其殘留量達(dá)2.5ppm，因此氟離子在RO給水中是常見離子。在飲用水中氟含量高于5 ppm即可造成牙斑與骨脆。 RO系統(tǒng)中氟的去除率決定于給水的pH值。pH值顯堿性時(shí)

21、，由于氟以鹽的形式存在，用聚酰胺膜脫除氟可達(dá)99%以上；pH值顯酸性時(shí)，由于氟以酸的形式存在，氟的脫除率可降至50%。 硼 (B) 硼一般存在于海水中，其含量可達(dá)5 ppm，內(nèi)陸咸水湖中含量更低。硼不是污染源，但由于在某些使用環(huán)境中會(huì)造成不利影響，因此在電子工業(yè)中必須去除。硼的化學(xué)性質(zhì)類似于硅，pH值高于10狀態(tài)下，它以單價(jià)硼酸根陰離子形式存在，pH值低于10狀態(tài)下，它以非離子化的硼酸B(OH)3形式存在，硼酸鹽的去除率與pH值有關(guān)，pH值高時(shí)，取除率也高。 二氧化硅（SiO2） 硅在某種情況下是一個(gè)陰離子。它的化學(xué)性質(zhì)很復(fù)雜，甚至是不可預(yù)測(cè)的。TOC（以碳計(jì)）表示有機(jī)物總量而未指明有

22、機(jī)物的構(gòu)成，同樣，硅濃度僅表示了硅的總濃度（以碳計(jì)），但沒有指明硅的各種構(gòu)成的濃度。水中的硅總量中包括活性硅與惰性硅。活性硅是可溶硅，它被弱電離且未聚合成長(zhǎng)鏈?；钚怨枋荝O與離子交換工藝中希望的形式，也是Rodesign軟件所使用的二氧化硅的形式。雖然活性二氧化硅有陰離子特性，但在水質(zhì)分析中它未以陰離子方式計(jì)入陰陽離子平衡，卻以鹽的形式計(jì)入TDS。惰性硅是聚合硅，或膠體硅，就其性質(zhì)而言與其說是個(gè)離解離子毋寧說是個(gè)溶解固體。膠體形式的硅可以被RO系統(tǒng)去除，但可能在RO前端造成膠體污染。膠體硅的直徑可小到0.008微米，但只有大于或等于0.45微米的部分才能用SDI來測(cè)量。粘土、淤泥、沙石等微粒狀

23、的硅混合物一般有1微米或更大的直徑，可用SDI值測(cè)量。以二氧化硅做基本粒子的聚合硅在自然界以水晶或瑪瑙形式存在，它也是活性硅超飽和的結(jié)果。在使用硅分散劑條件下，活性硅的溶解度限值為200－300%。溫度的升高、pH值在7.0以下或7.8以上均會(huì)使硅的溶解度上升，對(duì)硅聚合起催化作用的鐵離子存在時(shí)，活性硅溶解度下降。在RO系統(tǒng)中，硅的脫除率與原水pH值密切相關(guān)，隨pH值的增加，該脫除率也增加，這是因?yàn)榛钚怨韪嗟氖且喳}的形式存在，而不是酸的形式。 二氧化碳(CO2) 二氧化碳為氣體，當(dāng)溶于水時(shí)與水反應(yīng)生成弱碳酸（H2CO3）。如純水中二氧化碳處于飽和狀態(tài)，其濃度約為1600 ppm，pH值約為

24、0。自然界水體中二氧化碳的來源是基于pH值的碳酸氫根平衡。水體中的二氧化碳濃度間接的決定于pH值與碳酸氫根濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。二氧化碳與碳酸氫根離子在pH值的4－8.2區(qū)間保持平衡。pH值為4時(shí)堿性物均為二氧化碳，pH值為8.2時(shí)堿性物均為碳酸氫根?！綬odesign】程序運(yùn)用碳酸氫根濃度與pH值計(jì)算水中二氧化碳濃度。由于二氧化碳為氣體，RO膜對(duì)其不具有脫除或濃縮作用，其濃度在給水、淡水與濃水中相同。在給水中加酸將碳酸氫根化為二氧化碳，故而pH值下降。 硫化氫(H2S) 硫化氫呈氣態(tài)，使給水中有臭蛋氣味。其0.1 ppm濃度是異味的臨界值，在3－5 ppm濃度時(shí)，具有強(qiáng)烈的異味。硫化氫易于被空

25、氣、氯及高錳酸鉀等氧化劑氧化成硫。硫的作用類似于膠體污染，用傳統(tǒng)的介質(zhì)過濾器不能去除。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，建議將硫化氫保留為氣態(tài)，使其穿過RO系統(tǒng)進(jìn)入淡水，再對(duì)淡水進(jìn)行處理并去除。 mg/L 表示給定水體中離子或物質(zhì)重量的方法之一是毫克/升（mg/L）。對(duì)稀溶液而言。毫克/升和ppm是等同的。例如，1000 mg/L（ppm）的氯化鈉溶液意味著：一升該溶液蒸發(fā)之后，應(yīng)生成1000 mg氯化鈉（NaCl）固體。RO工程師們經(jīng)常用mg/L單位計(jì)算TDS的數(shù)值。 Meq/L 表示給定水體中離子或物質(zhì)的當(dāng)量重量或濃度的方法之一是毫克當(dāng)量/升（Meq/L），該值計(jì)算方法是用相應(yīng)離子或物質(zhì)的毫克/升（m

26、g/L）數(shù)值除以其當(dāng)量重量。在RO水質(zhì)分析時(shí)meq/L是常用單位，特別用于判斷正、負(fù)離子總毫克當(dāng)量值是否平衡。 打蘭/加侖 離子交換與鍋爐給水處理常以打蘭/加侖（以碳酸鈣計(jì)）為量綱計(jì)量水的硬度。每打蘭/加侖（以碳酸鈣計(jì)）等于17.1 ppm（以碳酸鈣計(jì)）。 ppb（1/1,000,000,000） ppb是表示水中某種物質(zhì)或離子濃度的單位，下列轉(zhuǎn)換關(guān)系適用于比重為1的低含鹽量的淡水。1 ppb 等于1微克每升（mg/L），1 ppm 等于1000 ppb。 ppm（1/1,000,000） ppm是表示水中某種物質(zhì)或離子濃度的單位，下列轉(zhuǎn)換關(guān)系適用于比重為1的低含鹽量的淡水。 1

27、ppm 等于1毫克每升（mg/L）；1打蘭每加侖等于17.1 ppm；1磅每1,000加侖等于120 ppm；百分之一的溶液等于10,000 ppm；1 ppm 等于1000 ppb。 ppm（以CaCO3計(jì)） ppm（以碳酸鈣計(jì)）是表示水中的物質(zhì)或離子當(dāng)量濃度的單位。以碳酸鈣計(jì)的離子ppm濃度。在離子交換工藝中經(jīng)常使用，用以計(jì)算陰陽樹脂的離子載荷，水質(zhì)分析時(shí)判斷水中正負(fù)離子總量是否平衡。由于自然界中正負(fù)離子間的平衡是以其化合價(jià)與剩余電子計(jì)算，而不是以各自的重量計(jì)算，因此在水質(zhì)分析時(shí)應(yīng)采用當(dāng)量來衡量正負(fù)離子的電中性水平。用碳酸鈣做標(biāo)準(zhǔn)僅僅由于其分子量為100，其化學(xué)價(jià)為2，其克當(dāng)量重為50

28、。將以mg/L為單位的離子濃度值變?yōu)橐蕴妓徕}計(jì)的ppm濃度值的方法如下：以某離子mg/L濃度值乘以碳酸鈣離子克重與某離子克重值比。 例如，以碳酸鈣計(jì)的100 ppm鈉與以碳酸鈣計(jì)的100 ppm氯是平衡的。因?yàn)槊恳粋€(gè)鈉離子均對(duì)應(yīng)著一個(gè)氯離子。但此時(shí)的鈉為47 mg/L（鈉的克當(dāng)量重為23），氯為71 mg/L（氯的克當(dāng)量重為35.5），且氯化鈉溶液的TDS值為118 mg/L。 苦咸水 在一定意義上，苦咸水可定義為由于海水的入侵使其TDS值大量增加的低TDS水源。在RO范疇中，可將苦咸水定義為：含鹽量TDE值處于中低水平（高達(dá)10,000－15,000 ppm），且可以用最大給水壓力60

29、0psi的苦咸水RO膜進(jìn)行處理的反滲透給水。 河水 由于下雨而落在地表的水，通過地表或者經(jīng)由地下匯入河流。通過地表的水多含有懸浮物，而地下經(jīng)由的水則含有較多的流經(jīng)地層的溶解性無機(jī)鹽類。在流經(jīng)地表的雨水匯入河流時(shí)，懸浮物濃度會(huì)急劇增加，因此河水的特征就是河水中懸浮物的變化幅度大。而且河水的季節(jié)性的明顯，比如水溫變化，水生生物的繁殖，以及來自于生物的沉渣和來自于有機(jī)物的膠體物質(zhì)的含有量等。另外流經(jīng)森林地帶和泥媒地帶的河流中腐殖質(zhì)和有機(jī)物含量也會(huì)很高。河流還會(huì)被城市廢水處理水，工廠排放污水，或者含農(nóng)藥的灌溉用水污染。所以要求我們對(duì)水質(zhì)進(jìn)行足夠的調(diào)查，把握其變化幅度，要對(duì)預(yù)處理裝置或者運(yùn)行條件做

30、必要的考慮。 　　 湖泊 河川水在湖泊或者水庫中發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的滯留后懸浮物因?yàn)槌两灯浜繒?huì)變少，但另一方面又容易受微生物的影響。湖泊或者水庫水容易造成富營(yíng)養(yǎng)化，致使比重較輕的藻類會(huì)過度繁殖，造成湖泊的沉淀凝集功能不良，有時(shí)可能會(huì)造成過濾池的堵塞。還會(huì)因?yàn)樘妓嵬饔?，消耗溶解在水里的二氧化碳，造成湖水的pH增高。 湖泊內(nèi)部形成水的分層時(shí)，水的底層由于處于缺氧的狀態(tài)會(huì)有利于厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)，還有硫化氫的生成、包括引起鐵、錳的再溶解等等。因此，在采用湖泊或者水庫水作為原水的時(shí)候，必須深入研究對(duì)其的處理方式的同時(shí)，有必要的話，在取水上盡量考慮不用湖底變質(zhì)的水。 地下水 地下水在地層的流速

31、極為緩慢，由于自然的濾過作用，幾乎不含有懸浮物，但受到流過的地層的影響十分明顯。比如，流經(jīng)石灰鹽帶的水中鈣的濃度就非常高，通過火山地帶的地下水中硅的濃度也會(huì)變高。通常地下水中由于氧氣的不足，顯還原性，可能水中含有還原狀態(tài)的鐵或錳，也可能因?yàn)榈貙拥牟煌?，含有硫化氫或者鋇、鍶的情況也會(huì)出現(xiàn)。 地下水的懸浮物較少，全年的水溫變化也顯得比較穩(wěn)定，作為RO系統(tǒng)的原水來考慮，必須考慮在前處理中需要除去的硬度成分、硅以及含量較多的金屬離子。 　　　 市政用水 RO系統(tǒng)使用自來水作為原水時(shí)，要確認(rèn)自來水處理工藝，管道狀況，注意余氯。 海水 標(biāo)準(zhǔn)海水中NaCl的含量在3.5%以上，還有鎂、鈣、鉀、硫

32、酸根、碳酸根、溴、硼和氟等10多種溶解性成份。由于入海口，降水、潮汐或者水溫影響，海水中的鹽份濃度有一定差異，懸浮物和有機(jī)物含量受到江河和人類活動(dòng)等的影響，會(huì)有地域差異。因此海水淡化系統(tǒng)的取水點(diǎn)及取水方式至關(guān)重要，直接影響到原水的水質(zhì)和預(yù)處理方式。 廢水 近年來在越來越多的市政污水及工業(yè)污水的深度處理中開始采用反滲透工藝，用于反滲透處理的污水一般為工業(yè)冷循環(huán)排污水和達(dá)到雜用水回用標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)處理水，COD小于50mg/L，含油量、濁度經(jīng)過進(jìn)一步處理后必須達(dá)到RO進(jìn)水要求。要特別注意原水中是否含有表面活性劑等回造成反滲透膜嚴(yán)重污染的有機(jī)物，以及與膜材料不相容的有機(jī)溶劑等。由于污水水質(zhì)的復(fù)雜性和

33、波動(dòng)性，水質(zhì)資料的收集和調(diào)查工作顯得尤為重要。廢水處理反滲透系統(tǒng)要求極為嚴(yán)格的預(yù)處理，采用非常保守的低通量設(shè)計(jì)，使用性能優(yōu)異的低污染膜元件（比如LFC3-LD)。 2水質(zhì)分析 1原水分析 一個(gè)水樣表現(xiàn)了具體水源在特定時(shí)間的水質(zhì)。所以通過一個(gè)水樣并不能全面了解在整個(gè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)發(fā)生的、能夠影響系統(tǒng)運(yùn)作的趨勢(shì)或變化。收集多個(gè)水樣除了可以獲得對(duì)一個(gè)水源特性的更好了解外，還能分析水質(zhì)變化的原因。了解一個(gè)現(xiàn)有的或潛在的水源組成的正確分布輪廓是一個(gè)反滲透系統(tǒng)有效設(shè)計(jì)和運(yùn)作的必需的要素。 取樣 取樣是整個(gè)水分析方案的組成部分。在樣品的采集中要滿足兩個(gè)基本要求。首先，樣品應(yīng)該準(zhǔn)確代表所要評(píng)價(jià)的水。這可

34、能需要采集在24h或更長(zhǎng)時(shí)間的整個(gè)期間內(nèi)的混合樣品。其次，樣品必須有足夠的量以保證完成所有應(yīng)該分橋的項(xiàng)目。根據(jù)ASTM－D 4195—88關(guān)于反滲透應(yīng)用的水分析標(biāo)準(zhǔn)指南中的分析要求，對(duì)大多數(shù)情況10升樣品量應(yīng)是足夠的。 在取樣之前，應(yīng)仔細(xì)考慮以下幾個(gè)問題： ◆ 由水樣必須獲得什么信息？ ◆ 將要采用哪些分析方法？ ◆ 取樣點(diǎn)能足以保證取得代表性的樣品嗎？ ◆ 哪些分析最好在現(xiàn)場(chǎng)完成？ ◆ 在樣品轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室過程中會(huì)發(fā)生什么貽誤，需要什么樣的保護(hù)方法？ ◆ 樣品體積需要多少？ ◆ 什么樣的容器對(duì)完成分析最適宜？ 通過對(duì)這些問題的仔細(xì)考慮，可以設(shè)計(jì)出一個(gè)有效的取樣方案。對(duì)所要求資

35、料的全面了解將使人們能獲得恰如其分的資料，而不致做過多的分析項(xiàng)目，或是遺漏有價(jià)值的數(shù)據(jù)。通過對(duì)要完成的特定分析步驟的了解，便能夠收取恰當(dāng)體積的樣品，并能對(duì)水樣采取適當(dāng)?shù)募坝行У谋Ｗo(hù)。通過對(duì)方案全貌的了解，樣品能協(xié)調(diào)地轉(zhuǎn)移至一個(gè)合格的實(shí)驗(yàn)室。 合適的樣品收集容器是保證準(zhǔn)確的水分析的關(guān)鍵。必須考慮由于容器引起的污染。常使用塑料或玻璃樣品容器。樣品容器在使用前必須清洗，以免污染樣品。玻璃瓶用硫酸和重鉻酸鹽溶液清洗，這些溶液對(duì)避免瓶子的有機(jī)物污染特別有效。塑料容器可用實(shí)驗(yàn)室洗滌劑擦洗，或用濃鹽酸漂洗．然后用去離子水徹底清洗。用于取樣的容器需要進(jìn)行消毒處理。 系統(tǒng)內(nèi)取樣點(diǎn)的選樣是一重要的問題。新的系

36、統(tǒng)應(yīng)具有位于可容易取得有代表件樣品位旨的諸多取樣孔，并且這些取樣孔應(yīng)避免位于系統(tǒng)內(nèi)的死區(qū)。若不考慮這些，這些取樣點(diǎn)?？赡艹蔀槲廴驹?。最好的取樣點(diǎn)是位于促進(jìn)水均勻混合的位置。在樣品收集之前，應(yīng)徹底沖洗取樣孔。除非容器中的保護(hù)劑必須隨樣品保留，否則樣品容器也應(yīng)該用被取樣的水漂洗數(shù)次。樣品收集歷，需要記錄的資料包括如下： a) 樣品名稱； b) 取樣點(diǎn)； c) 收集時(shí)間及日期； d) 保護(hù)（若有任何保護(hù)措施）； e) 收集時(shí)的水溫； f) 現(xiàn)場(chǎng)所做的任何分析，如溶解氧或二氧化碳的濃度。 和樣品一起記錄的其他數(shù)據(jù)可能是有用的，例如，在取樣時(shí)有關(guān)RO預(yù)處理操作的資料。 水質(zhì)報(bào)告 分析水

37、質(zhì)指標(biāo)具體項(xiàng)目可參照海德能系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件IMSdesign的水質(zhì)分析界面（見下圖）。 圖-1 海德能系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件IMSdesign中的水質(zhì)分析界面 2系統(tǒng)分析 通過系統(tǒng)分析獲得正在運(yùn)行的RO系統(tǒng)的綜合性能數(shù)據(jù)。進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)要對(duì)進(jìn)水、產(chǎn)水和濃水進(jìn)行全面分析。系統(tǒng)分析不僅綜合了進(jìn)水、產(chǎn)水及濃水中各組分的濃度，而且在準(zhǔn)確地進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，它也可計(jì)算能用于預(yù)測(cè)RO性能下降原因的某些參數(shù)，如各種飽和指數(shù)。一個(gè)完整的系統(tǒng)分析包括了水中各組分的裁留率與回收率，并可以計(jì)算濃水的結(jié)垢趨勢(shì)。 3污染密度指數(shù)SDI的測(cè)定方法 污染密度指數(shù)SDI值是表征反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)。 測(cè)定SDI值的的基

38、本原理是測(cè)量在2.1bar（30psi）給水壓力下用0.45μm微濾膜過濾一定量的原水所需要的時(shí)間。 A.測(cè)試儀器的組裝 1） 按圖-2組裝測(cè)試裝置。 2） 將測(cè)試裝置連接到RO系統(tǒng)進(jìn)水管路取樣點(diǎn)上。 3） 在裝入濾膜后將進(jìn)水壓力調(diào)節(jié)至30psi。在實(shí)際測(cè)試時(shí)，應(yīng)使用新的濾膜。 為獲取準(zhǔn)確測(cè)試結(jié)果，應(yīng)特別注意下列事項(xiàng)： 在安裝濾膜時(shí)，應(yīng)使用扁平鑷子以防刺破濾膜； 確保O型密封圈清洗完好并安裝正確； 避免用手觸摸濾膜； 事先沖洗測(cè)試裝置，去除系統(tǒng)中的污染物。 B.測(cè)試步驟 記錄測(cè)試溫度。在試驗(yàn)開始至結(jié)束的測(cè)試時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)溫度變化不應(yīng)超過1℃； 排除過濾池中的空氣壓力。根據(jù)

39、濾池的種類，在給水球閥開啟的情況下，或打開濾池上方的排氣閥，或擰松濾池夾套螺紋，充分排氣后關(guān)閉排氣閥或擰緊濾池夾套螺紋； 用帶有刻度的500ml量筒接取濾過水以測(cè)量透過濾膜的水量； 全開球閥，測(cè)量從球閥全開到接滿100ml和500ml1 水樣的所需時(shí)間并記錄； 5分鐘后，再次測(cè)量收集100ml和500ml水樣的所需時(shí)間，10分鐘及15分鐘后再分別進(jìn)行同樣測(cè)量； 如果接取100ml水樣所需的時(shí)間超過60秒，則意味著約90%的濾膜面積被堵塞，此時(shí)已無需再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； 實(shí)驗(yàn)結(jié)束并打開濾池后，最好將實(shí)驗(yàn)后的濾膜保存好，以備以后參考。 C.計(jì)算公式 SDI ＝ P30 / Tt ＝ 100

40、 ( 1 － Ti / Tf ) / Tt 式中： SDI——污染密度指數(shù) P30 ——在30psi給水壓力下的濾膜堵塞百分?jǐn)?shù) Tt ——總測(cè)試時(shí)間，單位為分鐘。通常Tt為15分鐘，但如果在15分鐘內(nèi)即有75%的濾膜面積被堵塞2，測(cè)試時(shí)間就需縮短 Tf ——15分鐘(或更短時(shí)間)以后取樣所需時(shí)間 Ti ——第一次取樣所需時(shí)間 1. 接取500ml水樣所需時(shí)間大約為接取100ml水所需時(shí)間的5倍。如果接取500ml所需時(shí)間遠(yuǎn)大于5倍，則在計(jì)算SDI時(shí)，應(yīng)采用接取100ml所用的時(shí)間。 2. 為了精確測(cè)量SDI值，P30應(yīng)不超過75%，如果P30超過75%應(yīng)重新試驗(yàn)并在較短時(shí)間內(nèi)獲取Tf值。