水處理基礎(chǔ)知識

生產(chǎn)部：李鋒水處理基礎(chǔ)知識第一頁，共六十頁。反滲透、納濾原理21水處理工藝介紹膜元件相關(guān)概念3預(yù)處理選擇及工藝介紹4培訓(xùn)大綱第二頁，共六十頁。水處理工藝介紹1.工藝選擇2.離子交換3.電滲析4.EDI第一部分第三頁，共六十頁。水處理分類污水處理地下水水源地表水海水污水自來水飲用水用途自來水工業(yè)純水工藝水排放水水處理

水處理海水淡化

中水回用游泳池冷卻水第四頁，共六十頁。水處理工藝選擇精濾膠體需去除雜質(zhì)微生物顆粒硬度離子可選擇工藝電滲析脫氣塔石灰軟化

蒸餾臭氧介質(zhì)過濾反滲透超濾沉淀池

納濾紫外線微濾EDI離子交換樹脂軟化毛發(fā)過濾二氧化氯氣體第五頁，共六十頁。介質(zhì)過濾器介質(zhì)過濾器可以使用單一介質(zhì)，也可根據(jù)不同需要采用多種介質(zhì)。單一介質(zhì)的過濾器也叫淺層介質(zhì)過濾器，它的主要過濾介質(zhì)一般為石英砂、花崗巖和火山礫等。多層介質(zhì)過濾器也叫深層次介質(zhì)過濾器，它的過濾介質(zhì)是由一種以上過濾介質(zhì)組成，一般石英砂、活性碳、無煙煤、錳砂及其他接觸性介質(zhì)。其他介質(zhì)：纖維球、纖維束等第六頁，共六十頁。多介質(zhì)過濾器過濾介質(zhì)1-2mm無煙煤0.5－1mm石英砂1－2mm石英砂通風(fēng)口空隙進(jìn)水口出水口側(cè)管分配口蘑菇狀濾口（水帽）至少50％的現(xiàn)有砂高度空間過濾介質(zhì)墊層第七頁，共六十頁。步驟閥門開正常操作反洗正洗V1V2V4V5V3時(shí)間(min.)1510V1V3V2V5V4進(jìn)水口反洗水進(jìn)水口出水口排污口第八頁，共六十頁。排污口12534進(jìn)水口出水口生產(chǎn)第九頁，共六十頁。反洗操作排污口12534進(jìn)水口工藝流程介紹反洗操作第十頁，共六十頁。排污口進(jìn)水口12534正洗操作第十一頁，共六十頁。活性炭過濾器吸附氣體吸附有機(jī)物通常1g的活性炭的表面積有800~1200m2.

因此可以說活性炭是理想的吸附材.去除余氯C+Cl2+2H2O→4HCl+CO2第十二頁，共六十頁。膜法過濾反滲透納濾微濾顆粒過濾離子和分子微米10-3納米富里酸腐殖酸似隱孢菌素卵母細(xì)胞細(xì)菌藻類非揮發(fā)有機(jī)物/色度/消毒副產(chǎn)物/致癌前軀物

粘土淤泥膠體乳化油小假單胞菌流感病毒合成有機(jī)化合物殺蟲劑，表面活性劑揮發(fā)性有機(jī)物，染料二堊英，生物耗氧量化學(xué)耗氧量離子硝酸根、硫酸根氰化物、硬度、砷磷酸根、重金屬大腸桿菌蛋白質(zhì)酶制

品氨基酸小紅細(xì)胞膠體硅10-210-11110102103大分子微粒

病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒超濾第十三頁，共六十頁。離子交換柱（床）第十四頁，共六十頁。離子交換柱（床）第十五頁，共六十頁。離子交換離子交換樹脂是一種不溶于酸、堿和有機(jī)溶劑的固態(tài)高分子材料。是一類帶有官能團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)有三部分組成：不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架，連接在骨架上的官能團(tuán)和官能團(tuán)所帶的相反電荷的可交換離子。樹脂按活性離子分類，如果活性離子是陽離子（和陽離子發(fā)生交換）就稱為陽離子交換樹脂；如果是陰離子，則稱為陰離子交換樹脂。第十六頁，共六十頁。離子交換樹脂結(jié)構(gòu)骨架：接有功能基團(tuán)，本身是惰性功能基團(tuán)：連接在骨架上，可與相反離子結(jié)合待交換分子：在吸附階段可與活性離子交換，與骨架上的功能基團(tuán)結(jié)合活性離子：與功能基團(tuán)所帶電荷相反的可移動(dòng)的離子第十七頁，共六十頁。電滲析第十八頁，共六十頁。電滲析原理在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的透過性(即陽膜只允許陽離子透過，陰膜只允許陰離子透過)，使水中的陰、陽離子作定向遷移，從而達(dá)到水中的離子與水分離的一種物理化學(xué)過程。第十九頁，共六十頁。電滲析原理圖第二十頁，共六十頁。EDIEDI(Electrodeionization)中文全稱“連續(xù)電去離子技術(shù)”,其主要用于替代傳統(tǒng)的混床技術(shù).EDI工藝原理是:在電場的作用下,通過導(dǎo)電物質(zhì)將離子化物質(zhì)從產(chǎn)水中遷移出去,以達(dá)到生產(chǎn)高純水的過程.第二十一頁，共六十頁。EDI結(jié)構(gòu)組成淡水進(jìn)水HSiO3-

CO3=OH-H+Cl-SO4=NO3-HCO3--陰離子交換膜陽離子交換膜Na+Ca++Mg++Na+陰離子交換膜陽離子交換膜高純水Ca++Mg++Na+H+陽極廢水濃水Anode陽極(+)Cathode陰極(-)陰極廢水高純水濃水進(jìn)水HSiO3-

CO3=OH-Cl-NO3-HCO3-HSiO3-

SO4=H+第二十二頁，共六十頁。模塊分解圖陰極板陰離子交換膜濃水室陽離子交換膜淡水室第二十三頁，共六十頁。反滲透基本概念和原理1.半透膜2.滲透3.滲透壓4.反滲透第二部分第二十四頁，共六十頁。半透膜

只讓溶劑通過而不讓溶質(zhì)通過的膜稱為半透膜半透膜與選擇性透過膜的區(qū)別？半透膜與反滲透膜的區(qū)別？

SemipermeableMembrane第二十五頁，共六十頁。半透膜示意圖第二十六頁，共六十頁。滲透

稀溶液中的溶劑(水分子)自發(fā)地透過半透膜(反滲透膜或納濾膜)進(jìn)入濃溶液(濃水)側(cè)的溶劑(水分子)的流動(dòng)現(xiàn)象。Osmosis第二十七頁，共六十頁。OsmoticPressure在自然滲透的過程中，滲透過程達(dá)到平衡點(diǎn)，此時(shí)的液柱高差稱為該濃溶液的滲透壓。滲透壓第二十八頁，共六十頁。反滲透

在濃溶液側(cè)，施加一個(gè)大于滲透壓的壓力，使?jié)馊芤褐械娜軇┩ㄟ^半透膜向稀溶液流動(dòng)，此種溶劑的流動(dòng)方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。ReverseOsmosis第二十九頁，共六十頁。附1、水分子第三十頁，共六十頁。附2、氫鍵第三十一頁，共六十頁。附3、水合離子第三十二頁，共六十頁。1反滲透膜膜元件2膜組件3膜裝置4錯(cuò)流過濾6濃差極化7回收率8產(chǎn)水背壓5膜元件結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念第四章節(jié)第三十三頁，共六十頁。反滲透膜允許溶劑分子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的一種功能性的半透膜稱為反滲透膜。聚酯材料增強(qiáng)無紡布，約120m厚；聚砜材料多孔中間支撐層，約40m厚；聚酰胺材料超薄分離層，約0.2m厚。第三十四頁，共六十頁。膜元件將反滲透或納濾膜膜片與進(jìn)水流道網(wǎng)格、產(chǎn)水流道材料、產(chǎn)水中心管和抗應(yīng)力器等用膠粘劑等組裝在一起，能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水與產(chǎn)水分開的反滲透或納濾過程的最小單元稱為膜元件。第三十五頁，共六十頁。膜元件示意圖第三十六頁，共六十頁。膜組件膜元件安裝在受壓力的壓力容器外殼內(nèi)構(gòu)成膜組件第三十七頁，共六十頁。

由膜組件、儀表、管道、閥門、高壓泵、保安濾器、就地控制盤柜和機(jī)架組成的可獨(dú)立運(yùn)行的成套單元膜設(shè)備稱為膜裝置。膜裝置第三十八頁，共六十頁。產(chǎn)水背壓如果產(chǎn)水管線在運(yùn)行和系統(tǒng)停機(jī)時(shí)帶壓，膜元件就可能會(huì)遭遇靜態(tài)的產(chǎn)水背壓。為了避免膜元件因背壓產(chǎn)生膜片復(fù)合層的剝離破壞，任何情況下，凈背壓不得高于0.3bar(5psi)什么情況下會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)水背壓？自然滲透、突然停機(jī)、憋壓、系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理等第三十九頁，共六十頁。錯(cuò)流過濾第四十頁，共六十頁。濃差極化

在反滲透過程中，由于膜的選擇滲透性，溶劑從高壓側(cè)透過膜，而溶質(zhì)被膜截留，其濃度在膜表面處升高，同時(shí)發(fā)生從膜表面向水體的回?cái)U(kuò)散。當(dāng)這兩種傳質(zhì)過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，膜表面處的濃度C2高于主體溶液濃度C1，這種現(xiàn)象叫濃差極化。

C2/C1稱為濃差極化度。第四十一頁，共六十頁?；厥章手改は到y(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化為產(chǎn)水或透析液的百分率。公式：回收率

=透析液流量進(jìn)水流量第四十二頁，共六十頁。錯(cuò)流過濾和回收率首先，切向流速能使原水中的污染物隨濃水排出;其次，切向流速能產(chǎn)生紊流破壞膜表面的濃差極化層;因此，我們需要保證單只膜元件回收率不超過15%;進(jìn)水濃水產(chǎn)水進(jìn)水濃水錯(cuò)流過濾切向流速第四十三頁，共六十頁。第五章節(jié)HSRO-390FF產(chǎn)品規(guī)范21HSRO-390FF含義HSRO-390FF熱消毒3HSRO-390FF運(yùn)行極限值4HSRO-390FF其它信息5HSRO-390FF膜元件第四十四頁，共六十頁。HSRO-390FF命名HSROHeatSanitizableReverseOsmosis

熱消毒元件390390平方英尺FF(FullFit)

充滿外殼衛(wèi)生型元件膜元件直徑－25：2.5英寸－40：4.0英寸

－80：8.0英寸膜元件長度－21：21英寸

－40：40英寸第四十五頁，共六十頁。HSRO-390FF產(chǎn)品規(guī)范

產(chǎn)品名稱有效膜面積ft2(m2)運(yùn)行壓力psi(bar)產(chǎn)水量gpd(m3/d)穩(wěn)定脫鹽率Cl-％HSRO-390-FF390(36)150(10.3)9,000(34)99.5單只元件的最小脫鹽率98.0%。產(chǎn)水量和脫鹽率是基于測試條件：2000ppmNaCl，壓力為上表值，25oC，15%回收率。元件投運(yùn)前必須進(jìn)行穩(wěn)定性處理，在此過程中，會(huì)出現(xiàn)一次性的通量下降。上表的規(guī)范值為經(jīng)過穩(wěn)定處理后的性能數(shù)據(jù)。單只元件的產(chǎn)水量會(huì)在20％范圍內(nèi)變化。第四十六頁，共六十頁。HSRO-390FF的熱消毒HSRO熱消毒卷式元件在首次使用前應(yīng)用熱水進(jìn)行熱穩(wěn)定處理。熱消毒控制條件同熱穩(wěn)定處理。合適的熱穩(wěn)定（熱消毒）步驟如下：第四十七頁，共六十頁。HSRO-390FF的熱消毒在低壓低流量條件下用適當(dāng)質(zhì)量的凈化水沖洗。在很低壓力下用熱水作循環(huán)處理，水溫小于等于45oC，溫水循環(huán)，最大壓力45psi(3bar)，膜兩側(cè)壓差必須小于25psi(1.7bar)。將熱水輸入系統(tǒng)中，直至溫度升至80oC。（升溫小于4oC/min)當(dāng)使用水溫為45oC或高于45oC的溫水或熱水時(shí)，膜兩側(cè)的壓差必須小于25psi(1.7bar)。保溫60～90分鐘。讓系統(tǒng)將溫度降到45oC以下。（降溫小于4oC/min)在很低壓力下用適當(dāng)質(zhì)量的凈化水沖洗，最大壓力45psi(3bar)，膜兩側(cè)壓差小于25psi(1.7bar)。第四十八頁，共六十頁。HSRO-390FF運(yùn)行極限值膜的類型…………聚酰胺復(fù)合膜最高運(yùn)行溫度………………45oC最高熱消毒溫度(1.75bar，25psi)……85oC最高運(yùn)行壓力……600psi(41bar)最大壓差………15psi(1.0bar)連續(xù)運(yùn)行pH范圍…………2－11短時(shí)清洗pH范圍(30分鐘)………………1－12最大給水污染指數(shù)…………SDI5最大給水濁度………………1NTU游離氯容忍量…………<0.1ppm第四十九頁，共六十頁。HSRO-390FF其它信息元件一旦浸濕，即應(yīng)始終保持濕潤。如果不嚴(yán)格遵守技術(shù)公告中的設(shè)計(jì)導(dǎo)則和運(yùn)行極限值，有限質(zhì)量保證將失效。在系統(tǒng)停機(jī)、運(yùn)輸、貯存期間，為了防止微生物滋長，將膜元件浸沒于保存液中。標(biāo)準(zhǔn)的保存液含1.5%(重量)的亞硫酸氫鈉(食品級)。元件至少需使用6小時(shí)后方可用甲醛消毒殺菌。如果在6小時(shí)內(nèi)使用甲醛，可能導(dǎo)致通量損失。該膜對氯(次氯酸鹽)的短期攻擊有一定抵抗力，但連續(xù)接觸會(huì)破壞膜，故而應(yīng)避免。客戶應(yīng)全面負(fù)責(zé)不兼容的化學(xué)藥品和潤滑劑對元件產(chǎn)生的影響。使用不兼容的藥品將使有限質(zhì)量保證失效。始終避免產(chǎn)品水側(cè)產(chǎn)生背壓。第五十頁，共六十頁。膜污染及預(yù)防1.結(jié)垢2.污堵3.生物污染4.膜降解第八章節(jié)第五十一頁，共六十頁。結(jié)垢【結(jié)垢】定義為部分鹽類的濃度超過其溶度積在膜面上的沉淀，例如碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鍶、氟化鈣和磷酸鈣等。當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時(shí)，它們就會(huì)在反滲透或納濾膜膜面上發(fā)生結(jié)垢，如果反滲透水處理系統(tǒng)采用50%回收率操作時(shí)，其濃水中的鹽濃度就會(huì)增加到進(jìn)水濃度的兩倍，回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)性就越大。第五十二頁，共六十頁。結(jié)垢的預(yù)防加酸

H++CaCO3←→Ca2++HCO3

加阻垢劑樹脂軟化石灰軟化

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2←→2CaCO3+2H2O第五十三頁，共六十頁。污堵【污堵】定義為有機(jī)物和膠體在膜面上的沉積。膠體和顆粒污堵可嚴(yán)重地影響反滲透及納濾元件的性能，如大幅度降低產(chǎn)水量，有時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)脫鹽率，膠體和顆粒污染的初期癥狀是系統(tǒng)壓差的增加。第五十四頁，共六十頁。污堵的預(yù)防介質(zhì)過濾其它過濾（微濾、超濾）絮凝—助凝系統(tǒng)設(shè)計(jì)（回流）第五十五頁，共六十頁。微生物污染微生物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之后，找到了水中溶解性的有機(jī)營養(yǎng)物，這些有機(jī)營養(yǎng)物伴隨反滲透過程的進(jìn)行而濃縮富集在膜表面上，成為形成生物膜的理想環(huán)境與過程。膜元件的生物污染將嚴(yán)重影響反滲透系統(tǒng)的性能，出現(xiàn)進(jìn)水至濃水間壓差的迅速增加，導(dǎo)致膜元件發(fā)生“望遠(yuǎn)鏡”現(xiàn)象與機(jī)械損壞以及膜產(chǎn)水量的下降，有時(shí)甚至在膜元件的產(chǎn)水側(cè)也會(huì)出現(xiàn)生物污染，導(dǎo)致產(chǎn)品水受污染。第五十六頁，共六十頁。微生物污染的預(yù)防一旦出現(xiàn)生物污染并產(chǎn)生生物膜，清洗就非常困難。因?yàn)樯锬つ鼙Ｗo(hù)微生物受水力的剪切力影響和化學(xué)品的消毒作用，此外，沒有被徹底清除掉的生物膜將引起微生物的再次快速的滋生。加氯預(yù)防性消毒微濾或超濾第五十七頁，共六十頁。膜降解【膜降解】定義為膜元件性能的衰減。膜材料本身有一定的化學(xué)穩(wěn)定性。一般來講，所有的氧化劑對聚酰胺類復(fù)合膜均是有損害作用。第五十八頁，共六十頁。膜降解