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反渗透脱盐装置中铁离子污染的预防

发布时间:2022-03-11 15:34:03

作者:鲁东环保

  铁离子以某种形式存在于许多水处理系统中,或在原水中,或在装置建造材料中; 亦或以铁离子细菌存在,不过这种情况很少。对此,若不加适当处理,铁离子就会在装 置中聚集。対于反渗透,就会引起反渗透膜的污染。

铁离子污染会降低反渗透装置的产水量,增加盐透过率,产生膜压降,从而增加膜 的清洗次数和操作费用,降低装置效率。因此减少或消除铁离子污染以获得反渗透装置 的长期运转性能是绝对必要的。


反渗透脱盐装置中铁离子污染的预防

一、铁离子的性能

有许多反渗透装置处理含2 — 3 mg/1铁离子的水,运行多年没有发生铁离子污染。 而有一些装置使用仅含0.4mg/l铁离子的原水就可能引起污染,使反渗透装置的性能严 重恶化。这二种情况可用铁离子的化学性能加以解释。

铁离子以溶解的或不溶解的形式存在于水中。溶解性铁离子一般不会引起污染。虽 然水中溶解性铁离子具有污染的潜在性,但正是不溶性化合物造成铁污染。


 1、 溶解性铁离子(Fe,+ )的井水

井水,不论其是苦咸水还是海水。若铁离子浓度大于O.lmg/1,几乎总是含有碳酸 氢铁(Fe,+ )。在某些苦咸水井中,Fe2 +浓度一般低于5 mg/1,而铁离子浓度达60— 65mg/l0 Fe,+的溶解度受其碳酸盐FeC。,的影响。一般来说,高碱度水比低碱度水的 铁离子含量低,如碱度为50mg/l (均以CaCO,计)、PH为7的水,其Fe,+含量最大为 5.5mg/l;如果PH不变,碱度增加到500mg/l,则溶解铁离子Fe,*的最大.浓度为 0.55mg/lo

以溶解性Fe,+形式存在的铁离子同其它二价离子一样,能被反渗透(RO)有效地 去除,不会发生铁离子污染。而当与Fe2+反应时,就会发生污染。含有H/S的井 水,不论是苦咸水还是海水,Fe,+含量很低,只要不再使它增加,就不会形成FeS。使 用恰当的装置建造材料就可防止FW +的增加。


2、 不溶性铁离子(Fe,+ )

若Fe2+氧化为Fe3+,就会有不溶性铁氧化物Fe(OH)3, FeOOH和Fe.O』形成。 Fe3 +在苦咸水和海水中的溶解度受Fe(OH)s溶解度的影响。根据平衡常数,在超过 PH5-9的范围时,Fe"的最大溶解度仅O.ffOlmg/1,这与海水和苦咸水的分析数据不 —致。


二、铁离子的预处理

防止铁离子污染有两种办法:预处理和使用合适的建造材料。必须禁止溶解性FS + 在RO装置中氧化;必须防止不溶性Fe3+进入装置。预处理主要是防止井水中Fez +氧化, 防止铁细菌进入装置系统,去除铁腐蚀产物。


1防止井水中FS+的氧化

如前所述,Fe小氧化速度取决于Fe,+和O'的浓度,特别是取决于PH。含Fe,+的井 水(不论是苦咸水还是海水)通常都有少量的溶解氧。如果这种水不暴露于空气之中, 或氧化剂如C&, 6, KMnOi之中,就可通过加酸降低PH至6以下来防止Fe,+的氧化。 加酸可允许反渗透给水中的铁离子达到4 mg/I而不使RO膜污染。若Fez +含量大于4 mg/1就必须去除铁以消除可能的污染。除铁可通过添加Cl,或KMnO』氧化剂使那些不溶 性铁氧化物形成易被过滤去除的物质。由于某些铁氧化物是以胶体形式存在,因此过滤 之前需加混凝剂。


2细菌产生的铁质

虽然细菌产生铁质并不常见,但确能带来麻烦。安装在巴哈马岛上的中空纤维反渗 透装置处理的海水井水含Fe2+仅0.5mg/lo在正常情况下用调节PH来防止铁污染。但井 中的铁细菌将一些Fe,+氧化成为不溶性Fe3 + ,从而产生沉淀和胶体铁。采用HCHO和 Cl,清毒井水,只能暂时限制细菌生长。必须连续加氯以消毒海水和氧化铁质。为了凝 聚胶体铁,在过滤之前加氯之后需添加0.5mg/l阳离子聚电介质(Magnifloc573C)。这 种预处理可使过滤后水中铁离子含量小于0.05mg/l ,量度胶体浓度的淤泥污染指数 SD1小于0.5。这表明预处理能有效地去除胶体铁。


3 铁腐蚀产物的去除

有时,用抗腐蚀材料代替能产生铁腐蚀产物的现用材料是不经济的。因此,必须通 过反渗透预处理去除这些腐蚀产物,必须在后处理工艺中使用合适的材料防止水再次污 染。


如果原水的SDI很高,大于50时,要使用常规的混凝一絮凝一过滤工艺来去除悬浮 物和胶体物质。在原水中加铝或铁质混凝剂,所形成的絮凝体沉淀,再经双介质(砂/ 无烟煤)过滤器。

典型的预处理是集混凝一絮凝一过滤于一器,先在原水中加混凝剂,混合后流过介 质过滤器以去除已形成的微絮凝体。这种方法只是混凝一絮凝在过滤器上部空间或滤质 本身中发生。铝、铁和阳离子聚电介质广泛用作苦咸水和海水的混凝剂。过滤介质使用 无水硅酸铝,绿砂,双介质(砂/无烟煤)和多介质。这种一体化混凝法与常规混凝一 絮凝一过滤工艺的去除胶体物质的效果一样好。但不需要絮凝/沉淀设备,易于操作维 修,因而可节省成本30—35%。

  

反渗透脱盐装置中铁离子污染的预防

三、建造材料


反渗透装置都附设有预处理设备。由原水中FK +的氧化或铁细菌产生铁污染的情况 不多。DSS公司的研究表明,经常发生的铁污染,主要是因建造材料使用不当,产生腐 蚀产物而引起的。在委内瑞拉安装有Cadafel型反渗透海水淡化装置。预处理釆用铁质 混凝剂和介质过滤的一体化混凝工艺,对于去除海水表面的悬浮体和胶体物、胶体铁粒 都具有很好效果。但运行一年,通过反渗透高压泵后水中铁离子含量增加2-3倍, SDI由3增加到5。反渗透装置被铁污染后,膜需要一周清洗一次。当泵体由不锈钢代 替碳钢之后,经过泵的水SDI降到小于2 ,从而消除了腐蚀问题,降低了膜清洗次数。


1、 处理井水的装置材料

对于海水、苫咸水井,装置采用的理想材料是非金属材料。经常使用聚氯乙烯或聚乙 烯。低压处用塑料离心泵,高压头泵的泵体和转子用克罗麦利3号合金;泵轴用I Conei625, 也可使用高合金不锈钢,如AISI 317L, AISI 329, UNSHO 8904等。从井到反渗透装 置的低压管道常使用纤维加强塑料。预处理装置过滤器,离子交换软化器、微滤器釆用 强化水泥,塑料或内衬橡皮的钢材。

用于苦咸水的高压反渗透泵和所有高压件、反渗透工艺管道常使用304SS或高合金 不锈钢。对于海水反渗透装置,普遍使用317LSS或高合金不锈钢。但许多海水装置成 功地使用了316LSS。317LSS和高合金不锈钢含絡、铝比316LSS高,因而对在停车期间 能引起点蚀和裂缝腐蚀的污浊水不太敏感。


2、 海水表面吸入口的建造材料

表面海水所含的胶体物质需在预处理系统中除去,因而在混凝之前,吸入口的材料 与井水使用的材料不同。当胶体去除后所使用的材料与井水使用的相同。设计海水吸入 口必须考虑设备的寿命和装置的利用率

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