反渗透系统膜阻垢剂的加药计算与方法,膜阻垢剂作为反渗透系统稳定运行的“守护者”,通过其独特的晶格畸变、分散和螯合作用,有效防止了碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶及硅垢等在膜表面的沉积。然而,精准的加药计算与科学的方法是充分发挥其效能、保障系统长期高效运行的核心。
一、膜阻垢剂加药量计算
膜阻垢剂加药量(FR)的计算核心是:预测并抑制浓水中难溶盐的过饱和倾向。主要依据浓水中的离子浓度和难溶盐的溶解度积(Ksp)。常用计算方法如下:
1. 基于浓缩倍数与保守加药浓度
根据系统回收率(R)计算出浓水相对原水的浓缩倍数(CF)。公式: CF = 1 / (1 - R)
例如:回收率 R=75%,则 CF = 1 / (1 - 0.75) = 4。浓水中离子浓度约为原水的4倍。
加药量计算:FR (ppm)=C×Qf;FR (g/h) = C×Qf×3.6 (当Qf单位为m³/h时)
关键参数C: 阻垢剂供应商会根据原水水质(特别是结垢离子如Ca²⁺、HCO₃⁻、SO₄²⁻、Ba²⁺、Sr²⁺、SiO₂ 浓度)和系统设计参数(回收率、温度、pH 等),推荐一个保守的、针对原水的加药浓度C(单位ppm或mg/L)。
低硬度/低碱度水源:C可能在2-4ppm。中硬度/中碱度水源:C可能在 3-5ppm。高硬度/高碱度水源或高回收率系统:C 可能达到5-10ppm或更高,需考虑预处理除硬。
特殊离子影响:水中 Ba²⁺>0.05ppm 或Sr²⁺ >5ppm 时,即使浓度很低,因其极低的溶解度,需要的C值会显著提高。
2. 基于结垢指数与供应商软件/算法
利用更复杂的结垢预测指数(如朗格利尔饱和指数 LSI、斯蒂夫和大卫饱和指数 S&DSI、离子强度积 ISP 等)或供应商专有的计算软件/算法。
计算过程如下:
提供完整的水质分析报告(包含所有主要阳离子、阴离子、pH、温度、SiO₂、TDS 等)。
提供RO系统设计参数(回收率、排列方式、膜元件类型、段间压差、进水温度范围等)。
供应商根据其阻垢剂产品的特性数据库和计算模型,精确模拟浓水水质,并计算浓水中各种难溶盐的饱和度或结垢倾向。
基于计算结果和产品性能数据(如最大允许饱和度),推荐一个精确且优化的加药浓度C(ppm)。使用公式 FR=C×Qf计算加药量。
二、膜阻垢剂加药方法
1. 加药点选择
最佳位置: 保安过滤器(5μm)之前的进水管道上。确保阻垢剂在进入膜系统前有足够时间(通常建议>30秒)与原水充分混合。
避免位置: 加在高还原性物质(如亚硫酸氢钠)的下游,以免发生反应影响效能或产生沉淀。
2. 加药设备配置
(1)加药泵:选择耐化学腐蚀的精密计量泵(如机械隔膜泵、液压隔膜泵)。
流量范围:必须覆盖计算出的最大和最小加药量(FR)。
压力:泵的额定压力需高于加药点的系统压力(留有25%余量)。控制方式:根据需求选择固定冲程、手动调节冲程、或变频控制(尤其推荐变频泵,其流量调节范围更宽、更精确)。
(2)溶液箱:
材质:PE、PP、FRP 等耐腐蚀塑料或不锈钢(需确认与阻垢剂兼容)。
容积:满足至少7-10天的药剂消耗量。计算公式:V_tank(L)=(FR (g/h)×运行时间 (h/day)×天数) / (溶液浓度 (g/L)×1000)。例如:FR=100g/h,运行24h/day,储备7天,配药浓度10% (100g/L),则V_tank=(100*24*7)/(100*1000)=1.68m³。通常配置带液位计和低液位报警的溶液箱。
搅拌器:对于需要稀释的阻垢剂,必须配备搅拌器确保混合均匀。
(3)管路与附件:
材质:UPVC、PP、PVDF 等耐腐蚀材料。注入点:采用背压阀或止回阀,防止RO系统水倒灌。流量计/标定柱:用于定期校准加药泵的实际流量。安全阀/泄压阀:保护泵和管路。
3. 溶液配制浓度
常见浓度范围为5% - 15%(重量比)。浓度过低可能导致泵流量过大或精度不足;浓度过高可能增加粘度影响泵性能或混合均匀性。
务必遵循供应商提供的推荐浓度和配制说明。 部分阻垢剂可能需要特定的稀释顺序或温度控制。