反滲透系統膜阻垢劑的加藥計算與方法,膜阻垢劑作為反滲透系統穩定運行的“守護者”,通過其獨特的晶格畸變、分散和螯合作用,有效防止了碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶及硅垢等在膜表面的沉積。然而,精準的加藥計算與科學的方法是充分發揮其效能、保障系統長期高效運行的核心。
一、膜阻垢劑加藥量計算
膜阻垢劑加藥量(FR)的計算核心是:預測并抑制濃水中難溶鹽的過飽和傾向。主要依據濃水中的離子濃度和難溶鹽的溶解度積(Ksp)。常用計算方法如下:
1. 基于濃縮倍數與保守加藥濃度
根據系統回收率(R)計算出濃水相對原水的濃縮倍數(CF)。公式: CF = 1 / (1 - R)
例如:回收率 R=75%,則 CF = 1 / (1 - 0.75) = 4。濃水中離子濃度約為原水的4倍。
加藥量計算:FR (ppm)=C×Qf;FR (g/h) = C×Qf×3.6 (當Qf單位為m3/h時)
關鍵參數C: 阻垢劑供應商會根據原水水質(特別是結垢離子如Ca2?、HCO??、SO?2?、Ba2?、Sr2?、SiO? 濃度)和系統設計參數(回收率、溫度、pH 等),推薦一個保守的、針對原水的加藥濃度C(單位ppm或mg/L)。
低硬度/低堿度水源:C可能在2-4ppm。中硬度/中堿度水源:C可能在 3-5ppm。高硬度/高堿度水源或高回收率系統:C 可能達到5-10ppm或更高,需考慮預處理除硬。
特殊離子影響:水中 Ba2?>0.05ppm 或Sr2? >5ppm 時,即使濃度很低,因其極低的溶解度,需要的C值會顯著提高。
2. 基于結垢指數與供應商軟件/算法
利用更復雜的結垢預測指數(如朗格利爾飽和指數 LSI、斯蒂夫和大衛飽和指數 S&DSI、離子強度積 ISP 等)或供應商專有的計算軟件/算法。
計算過程如下:
提供完整的水質分析報告(包含所有主要陽離子、陰離子、pH、溫度、SiO?、TDS 等)。
提供RO系統設計參數(回收率、排列方式、膜元件類型、段間壓差、進水溫度范圍等)。
供應商根據其阻垢劑產品的特性數據庫和計算模型,精確模擬濃水水質,并計算濃水中各種難溶鹽的飽和度或結垢傾向。
基于計算結果和產品性能數據(如最大允許飽和度),推薦一個精確且優化的加藥濃度C(ppm)。使用公式 FR=C×Qf計算加藥量。
二、膜阻垢劑加藥方法
1. 加藥點選擇
最佳位置: 保安過濾器(5μm)之前的進水管道上。確保阻垢劑在進入膜系統前有足夠時間(通常建議>30秒)與原水充分混合。
避免位置: 加在高還原性物質(如亞硫酸氫鈉)的下游,以免發生反應影響效能或產生沉淀。
2. 加藥設備配置
(1)加藥泵:選擇耐化學腐蝕的精密計量泵(如機械隔膜泵、液壓隔膜泵)。
流量范圍:必須覆蓋計算出的最大和最小加藥量(FR)。
壓力:泵的額定壓力需高于加藥點的系統壓力(留有25%余量)。控制方式:根據需求選擇固定沖程、手動調節沖程、或變頻控制(尤其推薦變頻泵,其流量調節范圍更寬、更精確)。
(2)溶液箱:
材質:PE、PP、FRP 等耐腐蝕塑料或不銹鋼(需確認與阻垢劑兼容)。
容積:滿足至少7-10天的藥劑消耗量。計算公式:V_tank(L)=(FR (g/h)×運行時間 (h/day)×天數) / (溶液濃度 (g/L)×1000)。例如:FR=100g/h,運行24h/day,儲備7天,配藥濃度10% (100g/L),則V_tank=(100*24*7)/(100*1000)=1.68m3。通常配置帶液位計和低液位報警的溶液箱。
攪拌器:對于需要稀釋的阻垢劑,必須配備攪拌器確保混合均勻。
(3)管路與附件:
材質:UPVC、PP、PVDF 等耐腐蝕材料。注入點:采用背壓閥或止回閥,防止RO系統水倒灌。流量計/標定柱:用于定期校準加藥泵的實際流量。安全閥/泄壓閥:保護泵和管路。
3. 溶液配制濃度
常見濃度范圍為5% - 15%(重量比)。濃度過低可能導致泵流量過大或精度不足;濃度過高可能增加粘度影響泵性能或混合均勻性。
務必遵循供應商提供的推薦濃度和配制說明。 部分阻垢劑可能需要特定的稀釋順序或溫度控制。