CN104959040B - 反渗透系统阻垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反渗透系统阻垢装置，该阻垢装置的中心淡液收集管连接在反渗透膜组件的中心，反渗透膜组件套装在反渗透膜壳内，反渗透膜壳的两端部连通有原料液进口及浓缩液出口；信号发生和接收单元包括有电极A、参比电极、电极B和信号发生器，电极A和参比电极均置于原料液进口，电极B置于浓缩液出口，所述电极A通过电极A接线端与信号发生器相连；所述参比电极通过参比电极接线端与信号发生器相连；电极B通过电极B接线端与恒电位信号发生器相。有益效果是该除垢装置无需任何化学阻垢剂，实验物理方法阻垢，既环保又经济。无需加药泵，电耗成本是阻垢剂成本的1/4。保证反渗透系统的运行周期并延长膜寿命，运行费用低。适用于由于存在硫酸钙、碳酸钙等无机盐结垢倾向溶液的膜分离系统。

Description

反渗透系统阻垢装置

技术领域

本发明涉及一种反渗透系统阻垢装置，特别适用于浓缩过程中有无机盐结构的系统阻垢，与添加阻垢剂阻垢方法相比，成本低，无二次污染。

背景技术

膜分离技术分离过程中无相变，工艺简单，操作弹性大，在锅炉补充水、食品行业用调配水及海水淡化领域应用极大。无论河水、井水或海水，还是城市污水处理厂处理后的水源，钾、钠、钙、镁等阳离子和氯离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子等阴离子构成水体的主要离子，当使用反渗透工艺进行处理时，原溶液分成淡水和浓缩液两股流体，原溶液中的绝大多数离子留在浓缩液中，这样直接导致CaCO₃、CaSO₄等无机垢的析出，反渗透膜的空隙极小，一旦堵塞，直接影响通量，严重的会导致膜的永久性破坏。因此，根据不同的水质和回收率等操作因素，选择不同的阻垢剂类型或用量。目前的情况是，大多数浓缩液直接排放，直接导致环境的BOD或COD升高，并伴随着N、P等营养成分的排放，造成富营养化。

目前较有效方法就或通过添加阻垢剂化学方法，或通过高频磁场、超声波等物理方法进行阻垢，化学方法会产生二次污染，现有物理方法耗电量大、阻垢效果与受距离影响大。

发明内容

为解决公知技术中存在的技术问题，本发明提供一种反渗透系统阻垢装置，主要利用电极发生氧化还原电位之下的脉冲电压，利用产生的脉冲电流使膜表面的离子富集产生搅动，阻止在固定位置的结晶点，有效防止无机盐在膜面的沉积和生长。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是提供一种反渗透系统阻垢装置，其中：该阻垢装置包括中心淡液收集管、反渗透膜壳及信号发生和接收单元；所述中心淡液收集管连接在反渗透膜组件的中心，反渗透膜组件套装在反渗透膜壳内，并与反渗透膜壳同心，反渗透膜壳与反渗透膜组件之间设有密封圈，反渗透膜壳的两端部连通有原料液进口及浓缩液出口；所述信号发生和接收单元包括有电极A、参比电极、电极B和信号发生器，所述电极A和参比电极均置于原料液进口，电极B置于浓缩液出口，所述电极A通过电极A接线端与信号发生器相连；所述参比电极通过参比电极接线端与信号发生器相连；所述电极B通过电极B接线端与恒电位信号发生器相连。

本发明的效果是：该除垢装置依靠双电层充放电流，无需任何化学阻垢剂，实验物理方法阻垢，既环保又经济。如在TDS为4800mg/L,其中Ca²⁺：500mg/L，Mg²⁺：210mg/L，HCO₃ ^-：95mg/L，SO₄ ^2-:360mg/L,选用高频电磁水处理器需功率1千瓦，选用PC-391型阻垢剂，需7.73g/m3，而本装置只需100瓦的功率即可，只需高频电磁水处理器1/10的功率即可；无需加药泵，电耗成本是阻垢剂成本的1/4。

附图说明

图1是本发明的反渗透系统阻垢装置示意图。

图2是一种反渗透系统阻垢装置前端放大图。

图中：

1、中心淡液收集管 2、原料液进口 3、电极A 4、参比电极

5、电极A接线端 6、参比电极接线端 7、密封圈 8、信号发生器

9、反渗透膜壳 10、浓缩液出口 11、电极B 12、电极B接线端

具体实施方式

结合附图对本发明的一种反渗透系统阻垢装置结构详细加以说明。

本发明的反渗透系统阻垢装置原理:由于从原料液进口到浓缩液出口，溶液逐渐浓缩，加上反渗透膜的分离特性，绝大多数离子在膜的一侧，且从原料液到浓缩液离子浓度逐渐增大，离子的导电性为在原料液进口和浓缩液出口之间设置电极A和电极B创造条件。在反渗透分离过程中，离子富集在反渗透膜的表面，形成浓差极化，影响膜的通量，特别是在碳酸钙、硫酸钙等无机盐达到饱和浓度时，会产生结晶。在施加电压小于电极产生氧化还原反应的情况下，电极A和电极B间会产生交变电容充放电电流，这样膜表面富集的阴阳离子会产生扰动，直接影响晶体的晶核的生长，同时可以使晶格畸变，及时有无机沉淀物析出，其晶种分散，随着浓缩液排出，不易在膜表面析出结晶，起到了对反渗透膜的保护作用。

利用上述反渗透系统阻垢装置过程是：信号发生器发出的周期电压信号施加于电极A和电极B之间，溶液浓度和电极距离确定参比电极与电极A之间的电位，然后确定电极A和电极B之间的周期信号峰值电位。根据硫酸钙和碳酸钙结垢趋势确定周期信号波形和幅值，使施加的扰动足以完成阻垢作用。

如图1、图2所示，一种反渗透系统阻垢装置，该阻垢装置包括中心淡液收集管1、原料液进口2、电极A3、参比电极4、电极A接线端5、参比电极接线端6、密封圈7、信号发生器8、反渗透膜壳9、浓缩液出口10、电极B11和电极B接线端12；所述电极A3和参比电极4置于原料液进口2，电极B11置于浓缩液出口10，电极A3通过电极A接线端5与信号发生器8相连，参比电极4通过参比电极接线端6与信号发生器8相连，电极B11通过电极B接线端12与恒电位信号发生器8相连；所述电极A和电极B为惰性电极；所述参比电极为饱和甘汞电极或氢电极；所述电极A、参比电极、电极B的数量至少一套。

实施例1

本发明的反渗透系统阻垢装置：苦咸水化学组成为Ca²⁺:560mg/L、Mg²⁺:210mg/L、K⁺:57mg/L、Na⁺:1317mg/L、HCO₃ ^-:150mg/L、SO₄ ^2-：580mg/L、Cl^-：3170mg/L，淡水回收率:50％，采用海德能SWC5-4040反渗透膜，一级四段，操作压力：2.1MPa，每小时产水800L。信号发生器功率为80瓦，产生10Hz的峰值100mV，相对于饱和甘汞电极的正三角波，电极A、电极B为15mm×30mm的钛涂钌电极，运行8个月，淡水水质含盐量32-50mg/L，通量在780-800L/h。

实施例2

本发明的反渗透系统阻垢装置：地表水化学组成为Ca²⁺:60mg/L、Mg²⁺:32mg/L、K⁺:17mg/L、Na⁺:120mg/L、HCO₃ ^-:45mg/L、SO₄ ^2-：22mg/L、Cl^-：160mg/L，淡水回收率:70％，采用海德能ESPA2反渗透膜，一级四段，操作压力：0.8MPa，每小时产水2000L。信号发生器功率为100瓦，产生5Hz的峰值120mV，相对于饱和甘汞电极的正弦波，电极A、电极B为15mm×30mm的钛涂钌电极，运行10个月，淡水水质含盐量5-10mg/L，通量在2000-2010L/h。

Claims (3)

1.一种反渗透系统阻垢装置，其特征是:该阻垢装置包括中心淡液收集管(1)、反渗透膜壳(9)及信号发生和接收单元；所述中心淡液收集管(1)连接在反渗透膜组件的中心，反渗透膜组件套装在反渗透膜壳(9)内，并与反渗透膜壳(9)同心，反渗透膜壳(9)与反渗透膜组件之间设有密封圈(7)，反渗透膜壳(9)的两端部连通有原料液进口(2)及浓缩液出口(10)；所述信号发生和接收单元包括有钛涂钌电极A(3)、参比电极(4)、钛涂钌电极B(11)和信号发生器(8)，所述电极A(3)和参比电极(4)均置于原料液进口(2)，电极B(11)置于浓缩液出口(10)，所述电极A(3)通过电极A接线端(5)与信号发生器(8)相连；所述参比电极(4)通过参比电极接线端(6)与信号发生器(8)相连；所述电极B(11)通过电极B接线端(12)与信号发生器(8)相连，所述信号发生器(8)产生交流信号，波形为三角形波形或正弦波形。

2.按照权利要求1所述的反渗透系统阻垢装置，其特征是:所述参比电极为饱和甘汞电极或氢电极，电极A(3)和电极B(11)之间不发生氧化还原反应。

3.按照权利要求1所述的反渗透系统阻垢装置，其特征是:所述电极A、参比电极、电极B的数量至少一套。