原 水 類 型 與 水 質(zhì) 分 析

一、原水類型

一反滲透系統(tǒng)的原水類型按照溶解性固體總含量(TDS)和有機(jī)物含量來劃分

1.一級RO產(chǎn)水,TDS一般小于50mgL

2.自來水,TDs一般小于500mg/L;

3.苦咸水,TDS一般小于500mg/L，按照有機(jī)物含量又可分為地表水和地下水,

4.亞海水,TDS一般介于5000mg/L與15000mg/L之間；

5.海水,TDS一般在35000mg/L左右:

6.三級廢水(中水),有機(jī)物含量較高(TOC和BOD值高)

不同類型的水源對應(yīng)不同工藝的預(yù)處理和不同型號的膜元件,對于不具備水質(zhì)分析或試驗(yàn)條件的小型工程項(xiàng)目,可參照相同類型水源的已投入運(yùn)行的項(xiàng)目的預(yù)處理進(jìn)行設(shè)計(jì),但對于大型的工程項(xiàng)目必須進(jìn)行水質(zhì)全分析。

二、水質(zhì)主要分析項(xiàng)目說明

原水水質(zhì)決定預(yù)處理工藝流程,全面的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)合理的預(yù)處理系統(tǒng),保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。

1、PH值

原水PH值反映了原水的酸堿性。PH=7為中性:PH=0-7為酸性:PH=7-14為堿性。由于PH的變化影響離子的脫除率即系統(tǒng)的脫鹽率變化,RO*優(yōu)PH范圍為6-8,所以PH是預(yù)處理設(shè)計(jì)中一個(gè)重要參數(shù)。另外降低進(jìn)水PH值是控制碳酸鈣沉淀析出的一種有效手段。

2、濁度

濁度是指水中懸浮物對光線透過時(shí)所發(fā)生的阻礙程度。水中的懸浮物一般是泥土、砂粒、微細(xì)的有機(jī)物和無機(jī)物、浮游生物、微生物和膠體物質(zhì)等。水的濁度不僅與水中懸浮物質(zhì)的含量有關(guān),而且與它們的大小、形狀及折射系數(shù)等有關(guān)。水質(zhì)分析中規(guī)定:1L水中含有1mgSio₂所構(gòu)成的濁度為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位，簡稱1度。

3、溫度

溫度是反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要參數(shù),必須明確。溫度直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的壓力（高壓泵的選擇)、膜元件數(shù)量、產(chǎn)水水質(zhì)以及各種可能會沉淀析出的晶體的溶解度。一般情況下，溫度每降低3°，RO系統(tǒng)產(chǎn)水量降低約10%；溫度每降低5°,給水泵壓力則需增加約15%；溫度升高，則RO系統(tǒng)透鹽率增加即產(chǎn)水電導(dǎo)升高,溫度降低則RO系統(tǒng)透鹽率降低即產(chǎn)水電導(dǎo)降低。

4、電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w含量(TD)

電導(dǎo)率是表示水中溶解離子導(dǎo)電能力的指標(biāo)。電導(dǎo)率用電導(dǎo)率儀測量,其常用單位為微西門/厘米(μS/Cm)。電導(dǎo)率是測量水中離子濃度的便捷方法,但不能*反應(yīng)離子的構(gòu)成。電導(dǎo)率隨離子濃度增加而升高。

TDS(總?cè)芙夤腆w含量)是過濾掉懸浮物及膠體蒸發(fā)掉全部水分后剩余的無機(jī)物。TDS值可以用TDS測量儀直接測量,或者通過測量水的電導(dǎo)率然后轉(zhuǎn)換成TDS值。粗略算法:對于氯化鈉參考溶液,每2μ S/m的電導(dǎo)率對應(yīng)1ppm的TDS。

5.離子成分

水中溶解的無機(jī)鹽,其陰陽離子結(jié)合后形成的難溶鹽或微溶鹽在一定溫度下有一定的溶解度，在RO系統(tǒng)中隨著進(jìn)水不斷被濃縮,超過其溶解度極限時(shí),它們就會在RO膜面上結(jié)垢。常見的難溶鹽為CaCO₃、CaSO_4,其他可能會產(chǎn)生結(jié)垢的化合物為CaF₂、BaSO₄、SrSO₄和Ca₃(PO₄)_2。如果原水中的陰陽離子可以形成以上難溶鹽或微溶鹽,其預(yù)處理中必須考慮結(jié)垢控制措施,防止難溶鹽或微溶鹽超過其溶解度而引發(fā)沉淀與結(jié)垢。

6、氧化還原電位ORP

氧化還原電位ORP是表征水體中氧化性物質(zhì)和還原性物質(zhì)多少的一種參數(shù)。氧化還原電位一般以毫伏(mV)為單位,當(dāng)氧化還原電位呈正值時(shí)表示水體中含氧化性物質(zhì),當(dāng)氧化還原也位負(fù)值時(shí)表示水體中含還原性物質(zhì)。RO系統(tǒng)進(jìn)水一般要求ORP<200mv。

水體中的氧化物質(zhì)通常是游離性氯、臭氧等,聚酰胺復(fù)合膜的耐氧化性比較差,常規(guī)膜元件要求的進(jìn)水游離性氯含量不超過0.1ppm。對于ORP較高的水源必須采用活性炭吸附或投加還原劑的方法去除水體中的氧化性物質(zhì).

有時(shí)自然界水體的氧化還原電位為負(fù)值,這是因?yàn)檫@些水中含有H₂S、SO2^-3、Fe²⁺等。反滲透系統(tǒng)對H₂S和Fe²⁺也很敏感,因?yàn)檫@兩種物質(zhì)可能會在系統(tǒng)內(nèi)部造成膠體污染和微生物污染,可以采用活性炭吸附、氧化沉淀、絮凝過濾、離子交換等方法在系統(tǒng)預(yù)處理中去除。

7、硬度

水的硬度是指水中鈣、鎂離子的濃度,硬度單位是mg/L以CaCO₃計(jì)。對于硬度和堿度都較高的水源,預(yù)處理工藝中應(yīng)特別注意防止CaCO₃結(jié)垢。

8.堿度

堿度是指水中能與強(qiáng)酸(一般用0.1mol/L的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液)反應(yīng)的堿性物質(zhì)的含量。堿度主要是表征水中重碳酸根(HCO^3-)、碳酸根(CO₃^2-)、氫氧根離子含量,分為酚酞堿度和總堿度。滴定時(shí),用酚酞作指示劑(指示終點(diǎn)pH=8.3)測得的堿度稱為酚酞堿度:用甲基橙作指示劑(指示終點(diǎn)pH=4.4-4.5)測得的堿度稱為甲基橙堿度,又稱總堿度,因此酚酞堿度只是總堿度的一部分。酚酞堿度和總堿度間有一定的關(guān)系,如表：

注:1.滴定所用的HCl標(biāo)準(zhǔn)液濃度為0.1mol/L;

2.P指用酚酞作指示劑時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)溶液體積;M指用酚酞作指示劑滴定后繼續(xù)用甲基橙作指示劑時(shí),所用標(biāo)準(zhǔn)溶液體積;

3.A=M+P,即標(biāo)準(zhǔn)溶液的總消耗量;

9、COD、BOD、TOC

水處理中一般用化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總有機(jī)碳(TOC)三個(gè)指標(biāo)來表示水中有機(jī)物含量。自然界中有機(jī)物種類繁多,水中的有機(jī)成分主要是腐殖酸、表面活性劑、油、微生物、農(nóng)藥等。

1)化學(xué)需氧量(COD)是在一定的條件下,采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí),所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標(biāo)。水中的還原性物質(zhì)有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等,但主要的是有機(jī)物。因此,化學(xué)需氧量(COD)又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)。測定方法有重鉻酸鉀法和酸性高錳酸鉀法兩種。重鉻酸鉀法多用于對工業(yè)廢水的測定,對于天然水體,多采用酸性高錳酸鉀法。由于重鉻酸鉀的氧化性比高錳酸鉀強(qiáng),通常情況下COD_cr大于COD_mn。

生化需氧量(BOD)是水中有機(jī)物由于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解,使之無機(jī)化或氣體化時(shí)所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。其單位ppm(毫克/升)。目前國內(nèi)外普遍采用20℃、5天培養(yǎng)時(shí)間所消耗的氧作為指標(biāo),稱為BOD₅。

BOD₅與COD_cr的比值稱為可生化性,表示水體所含的有機(jī)物中可由生物降解的有機(jī)物的含量,比值越高,可生化性越好,生化處理出水的有機(jī)物含量就越低:比值低則與此相反。

2)總有機(jī)碳(TOC):是以碳的含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。TOC的測定采用燃燒法,能將有機(jī)物全部氧化,它比耗氧量更能直接表示有機(jī)物的總量,因此常被用來評價(jià)水體中有機(jī)物污染的程度。但是TOC的測定方法較復(fù)雜,對檢測設(shè)備的要求很高,而且不能準(zhǔn)確測定水中有機(jī)物的含量。

10.二氧化硅(Sio₂)

大多數(shù)水源溶解性二氧化硅(SiO₂)的含量在1-100mg/L。過飽和SiO₂能夠自動聚合形成不溶性的膠體硅或膠狀硅,引起膜的污染。Si0₂污染是反滲透膜元件污染中比較嚴(yán)重的一種,因?yàn)橐坏┌l(fā)生沉淀,極難進(jìn)行清除。對含Si0₂的水源可采取投加阻垢劑、調(diào)節(jié)PH值(SiO₂在PH=7-7.8范圍溶解度*低)、石灰純堿軟化、降低回收率,提高進(jìn)水溫度等工藝處理。