反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能试验周期浓缩循环法

反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能试验周期浓缩循环法

国家标准 GB/T39221一2020 反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能试验 周期浓缩循环法 Determinationforperformanceofsealeinhibitorsforreverse0smosisseawater desalination一Reeurrenteondensationeycletestmethod 2020-10-11发布 2021-05-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/39221一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国节水标准化技术委员会(SAC/Tc442)提出并归口 本标准起草单位:自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所,天津市中海水处理科技有限公司、 青岛百发海水淡化有限公司、标准化研究院、清华大学,浙江长兴求是膜技术有限公司 本标准主要起草人:高丽丽、薛伟,成国辰、焦春联、陈冲、杨兴涛、李珂、王维珍、尹建华、靳亚鹏 吴水波、白岩、胡洪营、张玉博、江善虎、巫寅虎、张星星
GB/39221一2020 反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能试验 周期浓缩循环法 范围 本标准规定了采用周期浓缩循环法测定反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能的原理、试验用水和试剂、 试验装置、试验准备、试验步骤,试验数据处理及绘制结果曲线 本标准适用于以周期浓缩循环法对反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能的测定 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法 GB/T19249反渗透水处理设备 GB/T23954反渗透系统膜元件清洗技术规范 GB/T33584.1海水冷却水质要求及分析检测方法第1部分:钙、镁离子的测定 GB/T33584.3海水冷却水质要求及分析检测方法第3部分;氧化物的测定 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 阻垢性能scaleinhibitionperformance 药剂分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面沉淀、结垢的能力 3.2 operation 循环运行reyede 膜组件产水和浓水均回流至进水调节水箱的运行模式 3.3 浓缩运行 concentrateoperationm 膜组件产水不回流,浓水回流至进水调节水箱的运行模式 3.4 循环周期reeyeleperiod 产水和浓水全部回流至进水调节水箱,并稳定运行一定时间的过程 3.5 周期浓缩循环reeurrentcndensationeyele 以循环运行一浓缩运行为一测试周期,运行后若无结垢现象,进人下个循环周期.直至结垢，结束运 行的循环模式
GB/T39221一2020 3.6 浓缩倍数eyeleofcncentrate 浓水与反渗透第一循环周期初始进水含盐量的比值 注:改写GB/T232482009,定义3.7 3.7 浓缩梯度coneentratiogradient 相邻两个测试周期进水调节水箱中海水浓缩倍数的差值 3.8 回收率recovery 反渗透产水量与给水总量之比 原理 在相同的测试条件下,通过添加氢氧化钠(NaOH)调节海水pH值,并经过周期浓缩运行,促使反 渗透进水在膜表面加速成垢,添加不同阻垢剂后成垢的时间和程度不同 5 试验用水和试剂 5.1试验用水宜采用反渗透海水淡化实际工况原水经预处理后的海水,进水水质应符合表1的要求 表1反渗透海水淡化装置进水水质要求 浊度 余氯 总铁 SDI(15min pH NT mg/1 mg/L <0.1 <0.1 3~10 5.2除另有规定,试验中所需标准溶液、制剂及制品,应使用分析纯试剂,且应符合GB/T6682中三级 及以上水的规定 在条件不足时宜结合实际海水水质主要成分进行配水.同时应对配制水主要成分的含量进行分析 5.3 确认 5.4氢氧化钠溶液:称取2.8g氢氧化钠,溶于蒸馏水中并稀释到1L,贮存于聚乙烯瓶中 6 试验装置 6.1装置组成 6.1.1试验装置主要包括原水储水箱、原水泵,进水调节水箱、控温系统、,进水泵、高压泵、加药设备、保 安过滤器、反渗透膜组件、监测仪表、控制系统、管道及阀门等,装置组成图参见附录A 6.1.2反渗透膜组件、,泵、各种管道、仪表等设备构件,应符合GB/T19249的要求 6.2原水储水箱 6.2.1原水储水箱进水应符合表1的反渗透海水淡化进水水质要求 6.2.2原水储水箱应采用耐海水腐蚀的材质,如S31603不锈钢,玻璃钢及钢衬橡胶等 6.2.3原水储水箱上宜设置电导率及液位的监测仪表
GB/39221一2020 6.2.4原水储水箱有效容积应不小于一次试验所需的最大海水体积 6.3进水调节水箱 6.3.1进水调节水箱应能够接纳原水储水箱出水、反渗透组件回流产水及浓水,并能够对其搅拌和温 度调节 6.3.2进水调节水箱应采用耐海水腐蚀的材质,如;S31603不锈钢、玻璃钢及钢衬橡胶等 6.3.3进水调节水箱宜设置电导率,pH,温度、浊度及液位的监测仪表 6.3.4进水调节水箱有效容积应不小于500L,且大于系统水容积及进水泵最低起泵液位的要求 6.3.5进水调节水箱应配置进水管、产水回流管、浓水回流管、排空管、取样管等 6.3.6进水管、产水回流管及浓水回流管应延伸到箱内有效液面以下,且应避免设置在泵吸人口周围 6.3.7进水调节水箱上应设置机械搅拌装置,搅拌有效功率宜大于8w/m' 搅拌桨材质宜采用耐海 水腐蚀的不锈钢 6.3.8进水调节水箱上的搅拌装置宜可调节转速 6.4保安过滤器 保安过滤器的过流能力应与反渗透海水渎化装置产水能力匹配 6.4.1 保安过滤器材质宜采用耐海水腐蚀的不锈钢,过滤精度不应小于5mm 6.4.2 6.5反渗透膜组件 6.5.1反渗透膜组件宜采用海水反渗透膜及压力容器,反渗透膜材质及性能应与实际工况相同 压力容器的设计压力应不小于8.3MPa 6.5.2 6.5.3压力容器的进出水口布置方式应便于系统安装及膜组件更换 6.6水泵 6.6.1各水泵流量、压力及功率应符合设置点的运行要求 6.6.2各水泵过流部分的材质宜采用耐海水腐蚀的不锈钢 6.6.3各水泵宜选用立式泵 6.6.4高压泵应选用柱塞泵.且最大连续出口压力不应小于8.0MPa 6.7监测仪表 6.7.1监测仪表应适用于海水水质特点及变化,长期运行应安全可靠 6.7.2压力测量仪表应配置压力缓冲器,其量程满足设置点的最高压力要求,测量精度等级不宜大于 1.0% 6.7.3温度测量仪表量程应满足0C~100C,测量精度不宜大于士1C 6.7.4流量测量仪表量程应满足设置点的最大流量要求,最小分值小于控制值的土2% 6.7.5海水电导率测量仪表量程应满足10mSs/em~ 150mS/em,测量精度士0.01ms/em 产水电导 率测量仪表量程应满足1s/cm 3000As/cm,测量精度士1S/cm .8控制系统 6.8.1高压泵前后应分别设置低压保护开关、高压保护开关,自动保护高压泵运行 6.8.2浓水管与产水管宜设置流量控制阀,以控制反渗透装置运行 6.8.3应设置高温报警装置,最高温度设定在40C 6.8.4电气控制包括电流、电压等极限控制,应符合现行的规范标准
GB/T39221一2020 6.9管道及阀门 6.9.1高压泵前的系统管道宜采用PVC材质,高压泵后的系统管道宜采用耐海水腐蚀不锈钢材质 6.9.2阀门材质应与管道材质相同 管路的适当位置处应设置必要的检修阀门、管道转换阀门 6.9.3水泵出口管道应设置止回阀,反渗透膜组件的浓水管上应设置减压阀 6.9.4反渗透膜组件的浓水和产水管上均应设置取样口 试验准备 7.1试验装置检查 确定试验装置上的各种设备、管道、阀体、测量仪表、控制系统等处于正常状态 7.2仪器仪表的校准 试验前应对压力、流量、液位、温度、pH电导率等测量仪表进行校准 7.3清洗 每次试验前应用脱盐水进行系统冲洗,必要时可进行化学清洗处理 7.4阻垢剂溶液制备 按试验方案所需浓度配制阻垢剂,放置于加药设备中备用 7.5水质检测 对经预处理后的海水进行水质检测,分析检测项目参见附录B 7.6调制试验用水 在进水湖节水箱中使用氢氧化销(N.OHD将反渗透海水谈化进水pH值调整到9.0一100,静置24 后备用 8 试验步骤 8.1空白实验 8.1.1开启进水泵,待进水压力稳定后,开启高压泵,并缓慢打开进水阀门,调整浓水阀门.固定回 收率 8.1.2开启控温换热器,反渗透进水温度应稳定在30士1C 8.1.3开始第一个循环周期运行,反渗透产水和浓水全部回流至进水调节水箱,稳定运行1h 8.1.4排走部分产水,开始第二个循环周期运行 进行多个循环周期,直至浓水侧出现结垢,结束周期 浓缩运行 8.1.5每个循环周期内,应保持回收率不变 8.1.6每次排走的产水体积应保持不变,确保浓缩梯度均匀变化 8.1.7 总的循环周期数宜根据浓缩梯度、结垢程度和阻垢剂性能调整 8.1.8每个循环周期结束时应记录反渗透进水、产水和浓水的压力、流量及电导等参数 数据记录参 照附录C的表C.1
GB/39221一2020 8.1.9每个循环周期结束时应检测进水调节水箱中氯离子和钙离子的浓度,检测方法应符合 GB/T33584.l和GB/T33584.3的规定 数据记录参照表C.2 8.2加药实验 将加药设备中的阻垢剂按照试验方案的使用剂量一次性投加到进水调节水箱中,搅拌均匀后按照 8.1的要求操作 8.3装置清洗 试验结束后,应排空进水调节水箱中的海水,且使用脱盐水冲洗15min,并按GB/T23954的要求 清洗反渗透装置 试验数据处理 9.1回收率计算按照公式(1)计算 Q ×100% Q 式中: 系统回收率,%; Qp -第i循环周期内系统产水流量,单位为升每分(L/r min; Q -第;循环周期内系统进水流量,单位为升每分(L/min). 9.2氯离子和钙离子浓缩倍数分别按照公式(2)和公式(3)计算 Ca. Ka 2 Ca C Kcm Cc 式中: Kc. 第i循环周期氯离子浓缩倍数; K 第i循环周期钙离子浓缩倍数; a C 进水调节水箱初始给水中氯离子的浓度,单位为毫克每升(mg/L); ca,0 C 第i循环周期水箱的给水中的氯离子的浓度,单位为毫克每升(mg/L); c, C 进水调节水箱初始给水中钙离子的浓度数,单位为毫克每升(mg/L); can.o C -第循环周期水箱的给水中的钙离子的浓度,单位为毫克每升(mg/L). ea 10 绘制结果曲线 10.1以循环周期数为横坐标,循环水箱中氨离子和钙离子浓缩倍数为纵坐标,绘制Ka.K与循环 周期数的关系曲线 10.2正常情况下Ka,Kca与循环周期数呈线性变化，一旦开始结垢,钙离子的浓缩倍数不再呈线性 变化,会与氧离子浓缩倍数曲线偏离,偏离越大，结垢程度越严重 0.3添加不同性能的阻垢剂发生偏离的时间和程度会有不同由此判断阻垢剂的阻垢性能 结果曲 线图参照图C.1
GB/T39221一2020 附 录 A 资料性附录) 反渗透海水淡化药剂动态阻垢性能测试装置 反渗透海水淡化药剂动态阻垢性能测试装置组成见图A.1 设备 管道及附属设备 仪表: 流量测量仪表 -原水储水箱; 海水管道; 原水泵 -压力测量仪表; 药剂管道 进水调节水箱; -液位测量仪表 口灯 阀门: -控温换热器; 电导率测量仪表 国 减压阀 进水泵; T 温度测量仪表; 取样管; pH值测量仪表 -管道混合器; 口 止回阀 保安过滤器; 加药设备; 高压泵 10 -反渗透膜组件 经预处理后的海水 图A.1试验装置组成图
GB/39221一2020 附录 B 资料性附录 水质分析记录表示例 水质分析记录表见表B,1 表B.1水质分析记录表 室 温 水样温度 取样地点 取样日期 年 月 时 月 外 观 分析时间 年 时 检测结果 单位 检测结果 项目 单位 项目 pH 氯(CI mmg/1 电导率 AS/em 钙(Ca+ mg/1 NTU 浊度 镁(Mg+ mg/1 /L HcO. 盐度 mg/ sO mg/I 悬浮物 mg/ 甲基橙碱度 mmg/1 总氮(以N计 mg/I 酞碱度 mg/I 硫化物以S计 mg/I 溶解性固体 g/1 总磷 mg/1 COD mg/1 总铁 mg/1 sD(15min B(OD mmg/1
GB/T39221一2020 附 录 资料性附录) 试验记录表格示例 C.1系统运行参数原始记录表 系统运行参数原始记录表见表C.1 表c.1系统运行参数原始记录表 年 日期 月 压力/MPa 电导/AS/cm 流量/L/min 循环 产水排放 回收率/" 周期 体积 进水 浓水 产水 进水 浓水 产水 进水 浓水 产水 % P Pe ECp ECc ECp Q Qe C.2检测记录 检测记录表见表C.2 表C.2检测记录表 日期: 年 月 进水调节水箱内离子浓度/mg/1L 氯离子浓缩倍数 钙离子浓缩倍数 循环周期" 氯离子Ccm 钙离子Ca ka. Kc 钙离子和氯离子浓缩倍数与周期数关系曲线示意图 钙离子和氧离子浓缩倍数与周期数关系曲线见图C.1
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反渗透海水淡化阻垢剂阻垢性能试验周期浓缩循环法GB/T39221-2020

反渗透海水淡化技术被广泛应用于海岛、沿海地区的淡水资源短缺问题。然而，由于海水中含有大量盐类和杂质，长期使用反渗透膜容易发生阻垢现象，影响海水淡化效果和膜寿命。

为了解决这一问题，研制出了阻垢剂，可以在一定程度上减缓阻垢现象的发生。但是，阻垢剂的性能差异较大，怎么对其进行评价成为了一个难题。

周期浓缩循环法是一种用于评价阻垢剂性能的方法。该方法通过反复进行高浓度的盐水和低浓度的淡水之间的交替通透，模拟实际工作条件下的使用情况，从而评价阻垢剂的效果。

GB/T39221-2020是针对海水淡化阻垢剂试验方法的国家标准。该标准详细规定了试验的步骤、设备以及参数要求等内容，具有指导意义。其中，周期浓缩循环法是其中的一种试验方法。

周期浓缩循环法的基本原理是：将海水经过反渗透膜处理后得到的淡水和未被处理的高浓度水按一定比例混合，再通过反渗透膜处理。这样反复循环多次，最终评估阻垢剂的性能。

需要注意的是，周期浓缩循环法只能评价阻垢剂的短期效果，并不能代表其长期效果，因此在实际应用中还需要结合其他因素进行选用。

除了周期浓缩循环法外，还有一些其他的阻垢剂评价方法，如动态条件下的腐蚀和阻垢试验法等。选择适合的评价方法有助于提高阻垢剂的实际效果。

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