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控股公司超纯水工程水处理技术培训 第一部分水化学基本知识介绍 水 H2O分子结构 H H O 负极 正极 极性共价键 H2O氢键与水的基本性质 普遍的溶剂 水的这种极性使它能溶解大部分物质 Ion Ion H2O 优良的溶剂 极性较强的分子两性电解质通过 水合效应配合作用离子接触溶解与之接触的物质 水的自然循环 地球表面的蒸发浓缩和乌云的形成地面的散布凝结 雨 雪等 水的社会循环过程 天然水中的杂质 我们用户使用水处理设备所用的水源一般都是来自于天然水 这种天然水源无论是地表水还是地下水都含有很多不同的杂质 水体中杂质种类繁多 一般是按杂质粒度大小和存在状态的不同 分为三类 以下详细介绍 第一类 悬浮物 水中凡是颗粒直径在10 4m以上的杂质统成为悬浮物 天然水中悬浮物的主要成分是泥砂和黏土 其次还有原生动植物及遗骸 微生物 较大分子有机物聚合物等 这些杂质可以通过沉淀 过滤将其可以有效的去除 第二类 胶体物 水中凡是颗粒直径在10 4 10 m以上的杂质统成为胶体物 天然水中胶体颗粒是由许多分子和离子的集合体 这种细微的颗粒具有较大的比表面积 从而使它具有特殊的吸附能力 而被吸附的物质往往是水中的离子 因此胶体一般是带有一定的电荷 而同种胶体就带有同种电荷 从而胶体之间就具有一定的电排斥力 此外 这种带电的胶体颗粒还会吸引极性水分子 使其周围形成一层水花层 进一步阻止胶体微粒的相互接触 所以这种颗粒在水中一般是不容易沉淀和聚集 而是无规律散布与于溶液之中 使胶体在水中维持分散运动的稳定状态 天然水中的胶体杂质主要是硅酸及铁 铝化合物 一些高分子化合物 如腐殖质等 也有颗粒直径范围内一些细菌 病毒等 天然水中的胶体一般都带有负电荷 第三类 溶解物 水中凡是颗粒直径在10 m以下的杂质统成为溶解物 溶解物质一般是以分子和离子形式存在于水中的 大致上可分为三种 盐类或称为矿物质 一般呈离子状态 气体 其中主要是二氧化碳和溶解氧 有机物 天然水中的有机物主要为腐殖酸和富维酸 它们都是聚羧酸混合物组成的芳香族物质的大分子有机酸群体 还有其它有机碱 氨基酸 糖类的有机物 但是随着工业的迅猛发展 天然水源都受到程度不同的污染 经过经过水厂的净化处理 水中还有着各种各样的污染物存在 只是含量程度不同而已 各种天然水的特性 1 地下水 该类水中的悬浮物和胶体杂质很少 水体清澈透明 这主要是地下水在经过地层流动过程中得到了地层土壤的过滤 但是注意 该类水源在局部地区可能溶解在水中物质也许会很多 比如盐分 硬度或二价铁离子等较高 这样的水源一般是水质和水温度都比较稳定 受外界影响比较小 地下水一般具有 低浊度 低有机物含量 高的矿物质含量 含量相对固定 稳定的水温度的特性 各种天然水的特性2 江河水 该类水中有较多的悬浮物和胶体 受地理环境和气候条件影响差异比较大 受季节变化而波动 在无有较重污染时 一般江河水的含盐成分和硬度比较低 受水文和气象条件影响 水质情况容易发生变化 不稳定 很多地区的自来水一般是江河水作为水源 各种天然水的特性3 湖泊和水库水 该类水源流动性小 长期的自然沉淀使水中的悬浮物较少 但是由于水体受热的自然蒸发 可能含有的盐分会略高 水中可能有较多的胶体物 自然生长的藻类和浮游生物 因而该类水中的腐殖质含量一般都比较高 一般情况下 地表都具有高混度 悬浮颗粒 高有机物含量 低的矿物质含量 可变 温度的波动的特点 各种天然水的特性4 海水 含盐量为35 000mg L的海水称为标准海水 因为世界上绝大多数的海水具有上述的含盐量 其中的离子组成比例全世界也十分相近 但是实际总TDS变化范围很宽 从波罗的海的海水含盐量为7 000mg L到红海和波斯湾的海水含盐量为45 000mg L 由于土壤影响和内陆水的渗入 近海岸井水的含盐量及组成却变化极大 各种天然水的特性5 再生水 该类水是利用工业 生活污水或工业废水经过初步处理得到的 可以用于绿色景观和卫生冲洗和灌溉的水体 然后再对其深度净化处理后而得到的水源 该类水源收污水或废水和处理工艺的影响 而其水质情况变的比较复杂 再生水源一般含盐量也较高 三 水质指标主要技术指标介绍1 悬浮物与浊度 悬浮物是指水中基本肉眼可见物的指标 在废水系统中经常出现 而在一般给水处理中是用浊度和透明度这个指标来代替 国内用单位FTU来表示 而国际上用NTU来表示 其实浊度就是其散射光的强度指标 它通常是用浊度仪来测定的 简便 速度快 而透明度是表示水的透光性 其实是能看见被观察图样标记的水柱高度 现在这个指标已经不经常采用了 但是这个基本方法是我们在在现场对比水质情况的一个可用方法 2 含盐量与溶解总固体 TDS 含盐量是表示水中所含有盐类的总和的指标 可以通过水质的全分析分析 用计算法得到 溶解总固体 TDS 该指标基本就是指水源有机和无机盐溶解在水中得出的浓度 单位ppm或mg l 但是 水质分析数据中的该项技术指标是采用对水样进行蒸发称重而得来的 即化学分析中的 蒸发残渣 指标 所以由于个别盐类在蒸发过程中的流失和分解 所以只能说该指标接近于水的含盐量指标 溶解固体和电导率之间的关系 溶解固体 ppm以CaCO3 电导率电阻率1 5 333 25 2 167 143 125 111 1 CO2 NaHCO3 Na2SO4 NaCl Na2CO3 NaOH H2SO4 HCl SpecificConductanceofElectrolytes at77 F 含盐量与溶解总固体之间的关系 含盐量就是指溶解在水中的盐类的总含量 即水中各种矿物质离子含量的总和 单位 ppm或mg l 严格上来讲 该指标和溶解总固体 TDS 指标有所不同 具体关系如下 含盐量 溶解总固体 0 51HCO3 Fe2O3 SiO2 有机物 在pH 之间条件下 简单换算 估算 关系如下 溶解总固体含量 ppm 0 65 电导率 3 电导率 电导率就是水体传导电荷能力或比率 由于水中溶解了多种盐类 近而使可传导电荷的离子增多 从而使水体具有导电性 水中溶解的盐份越多 水的导电性就越强 因此表征其指标的数值就越大 所以我们利用离子在水中的导电性能可以判断水中含盐量的多少 单位 s cm 4 电阻率 当被检测水中离子极少的情况下 而水的导电性就很差了 但是若还要想通过测量方法来直接判断水的纯度或水中离子的相对含量时 就不能用导电性来衡量水质了 就应该用测量水对电荷传导的阻力来进行分析和判断了 也就是水的电阻率 电阻率指标的表征单位 CM电导率和电阻率是同一项水质指标的两个侧面 所以二者数量上的关系是互为倒数 电阻率 1 电导率 5 有关电导率和电阻率指标的相关技术指标的说明 虽然水中含盐量的大小是影响水的电导率的一个主要因素 但是水中各种离子种类不同时 它们的导电能力也不近相同 所以在不用的原水类型情况下 即便是同样的离子数量而反映出的电导率也会有所不同 所以说 电导率或电阻率无法和水中含盐量之间进行准确的换算 水的电导率或电阻率与水的温度有很大关系 当水温越高时 离子活动能力越强 所以此时测得的电导率就越大 纯水就是测量得到的电阻率就越小 6 碱度 它是指水中能与强酸起中和反应的物质含量的总和 也就是能与水中氢离子发生化合反应的物质总量 即CO32 HCO3 OH 7 硬度 水中的硬度就是高价阳离子的总和 二价离子以上 主要成分是Ca2 Mg2 CO2 HCO3 CO32 碱度 CO32 HCO3 OH 与PH值之间的关系 8 耗氧量 COD 它是表征水中有机物含量的一个指标 它是基于有机物具有可氧化的共性的原理来描述有机物含量的 给水处理系统中的测得方法是用重络酸钾法 所以可称为化学耗氧量 用COD来表示 该指标越小越好 说明水质越好 9 SDI 污泥堵塞指数 它是判断反渗透和纳滤进水胶体和颗粒污染程度的技术指标 它是设计RO NF预处理系统之前应该进行测定的重要指标 同时在RO日常操作时也需定时地检测 地表水一般建议每天三次 淤积指数的测定方法在美国材料工程协会ASTM标准测试方法D4189 82中已作了规定 其测定方法如下 1 将测试膜片小心放在测试膜盒内 用少许水润湿膜片 拧紧O形密封圈 将膜盒垂直放置2 调节进水压力至2 1bar 30psi 并立即计量开始过滤500ml水样的时间t0 通过连续调节 使进水压力始终保持不变 3 在进水压力为2 1bar 30psi 下连续过滤15分钟4 15分钟后继续记录过滤同样500ml所需的时间t15 保留膜滤器以便作进一步的分析5 计算当t15是t0的4倍时 SDI是5 如果水样完全将膜片堵塞住时 SDI值为6 7以上 原水中的主要杂质 离子形态的非离子形态的悬浮物气体 非离子形态的和悬浮物 泥沙 泥浆 污垢有机物质油 脂 微生物胶体状硅应该在系统预处理中除去和大量减少 溶解在水中的气体 二氧化碳 来自于空气 氧气 来自于空气 氨 来自于化肥和人粪尿等 甲烷 来自于土壤中的细菌和工业废弃物 硫化氢 土壤中的细菌和石油地层及工业废弃物 氯 杀菌剂的残余 离子形态的和溶解物 非有机的阴 阳离子带电荷的有机物质溶解硅 离子性的杂质 水中经常出现的阳离子 Ca Mg Na K Al Ba Fe ferrous Fe ferric 离子性的杂质 水中经常出现的阴离子 HCO3 Cl SO42 F CO32 NO3 Silica HSiO3 orSiO2 有机污染物 自然产生的复杂的腐殖质和腐烂植物里产生的棕黄酸等清洁剂和工业废水中人为产生的一些有机杂质等 有机污染的性质 很宽的分子量分布与季节变化有关主要的阴离子聚合体 硅类化合物的性质 硅酸盐单体聚合 硅酸硅酸 凝胶 OSiO O O O O SiO SiO O O O O O O n 聚合硅酸 第二部分水处理专业技术术语水处理工艺介绍 水处理专业技术术语和工艺介绍多介质过滤 常规的过滤就是将原水中尚存的固体微粒与水体进行分离的一种工艺手段 多介质过滤器可以除去颗粒 悬浮物和胶体 这是基于当水流流过过滤介质的床层时 颗粒 悬浮物和胶体会附着在过滤介质的表面 过滤出水水质取决于杂质和过滤介质的大小 表面电荷和形状 原水组成和操作条件等 若设计和操作合理的话 通常经过多介质过滤器处理就可以达到SDI15 5 细砂过滤器石英砂颗粒有效直径为0 3 0 5mm 无烟煤滤料颗粒有效直径为0 7 0 8mm当采用石英砂上填充无烟煤的双介质过滤器时 它允许悬浮物等杂质进入过滤层内部 产生更有效的深层过滤而延长清洗间隔 过滤介质的最小设计总床层深度不低于0 8m 在双介质过滤器中 通常填充0 6 0 8m以上高的石英砂和0 2 0 4m高的无烟煤 预处理过滤系统最常用的过滤介质石英砂和无烟煤 过滤工艺在水处理系统中的作用 在给水处理中 常用过滤工艺处理给水 使滤后出水浊度满足后续系统用水要求 在给水处理中 过滤常作为吸附 离子交换 膜分离法等预处理手段 废水处理系统中 过滤作为生化处理后的深度处理 使滤后水达到回用水的要求 过滤过程分为过滤和反洗两个过程 过滤过程是给水由上到下通过一定厚度的由一定粒度的粒状介质组成的床层 由于粒状介质之间存在大小不同的孔隙 给水中的悬浮物被这些孔隙截留而除去 滤料 给水 过滤水 1 过滤 到一定程度时 过滤不能进行 需要进行反洗 反洗是通过上升水流的作用使滤料呈悬浮状态 滤料间的孔隙变大 污染物随水流带走 反洗完成后再进行过滤 所以过滤过程是间断进行的 2 反冲洗 过滤的机理可分为阻力截留 重力沉降和接触絮凝三种 1 阻力截留当给水流过滤料层时 粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中 从而使此层滤料间的空隙越来越小 截污能力随之变得越来越高 结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜 并由它起主要的过滤作用 这种作用属于阻力截留或筛滤作用 2 重力沉降 给水通过滤料层时 众多的滤料介质表面提供了巨大的沉降面积 据估计 1m3粒径为0 5mm的滤料中就拥有400m2不受水力冲刷而可供悬浮物沉降的有效面积 形成无数的小 沉淀池 悬浮物极易在此沉降下来 重力沉降强度主要取决于滤料直径和过滤速度 滤料直径越小 沉降面积越大 滤速越小则水流越平稳 这些都有利于悬浮物的沉降 3 接触絮凝 由于滤料有较大的表面积 它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用 此外 砂粒在水中表面常带有负电荷 能吸附带有正电的铁 铝等胶体 从而在滤料表面形成带正电的薄膜 进而又吸附带负电荷的粘土及多种有机胶体 在砂粒上发生接触絮凝 在大多数情况下 滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起到接触碰撞的媒介作用 促进其凝聚过程 过滤的工艺过程 过滤工艺包括过滤 反洗和正洗几个阶段 过滤 即截留污染物 反洗 即把污染物从滤料层中冲走 使之恢复过滤能力 正洗 即把过滤器反洗水和存在于反洗水中的异物冲出去 确保过滤水品质 过滤周期 从过滤开始到结束延续的时间 又称工作周期 过滤循环 从过滤开始到反洗及正洗结束称为一个过滤循环 混凝处理工艺 第一个作用 使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒上的性质 凝聚 第二个作用 使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮体 絮凝混凝处理工艺可去除的颗粒较小胶体及部分细小的悬浮物 是一种化学方法 混凝处理工艺处理去除杂质的有效范围 1 0nm 0 1 m混凝目的 投加混凝剂使胶体脱稳 相互凝聚生长成大矾花 最后通过过滤将之去除 水处理中主要杂质一般尺寸范围 粘土 50nm 4 m 大部分细菌 0 2 80nm 病毒 10 300nm 蛋白质腐殖酸 水处理中铝盐适用的pH范围为6 8 5以PAC的计投量为 混凝 过滤10 100mg L 直接过滤 直流凝聚 0 5 5mg L 铁盐与铝盐有相似的水解过程 pH适用范围6 8 5以FeCl3计投量为 混凝 过滤7 70mg L 直接过滤 直流凝聚 0 5 5mg L 药剂配置浓度一般为5 15 表面过滤vs深层 深度过滤 被截留物被过滤介质捕获的位置分布特点表面过滤所有滤孔在一个平面上依靠直接拦截捕获颗粒比如 终端微滤器 深度过滤污染物被介质内部结构捕获的一种过滤介质 滤孔贯穿于整个介质厚度 调整流道可以获得高容污能力比如多介质过滤器和活性炭过滤器活性炭过滤器还另有吸附水中异物的功能 活性炭过滤吸附工艺 吸附就是用多孔性固体的较大的比表面积吸附滤料来祛除水中异物的一种工艺手段 其吸附对象主要有 有机物 胶体 微生物 游离性余氯 臭味和色素等 常用的吸附剂为活性炭滤料或大孔吸附树脂 我们在很多水处理系统中的前置预处理设备中使用的是活性炭吸附 过滤方式 活性炭脱氯工艺原理目的 余氯可以通过活性炭或化学还原剂将其还原成无害的氯离子 我们在反渗透系统中去除给水中的余氯 以避免余氯对反渗透膜造成不可恢复的损害 氯和活性炭 C 的反应 C HOCl CO H Cl C 2Cl2 2H2O 4HCl CO2 活性炭吸附过滤工艺水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器 桶体可采用 FRP 碳钢衬胶 不锈钢 活性炭滤料应进行周期性杀菌 一般采用蒸气或热水 活性炭所能去除物质 分子量小于1500以下的有机物 如 颜色 气味 三氯甲烷 THM 低分子量有机物 出水 进水 颗粒状活性炭 椰壳 35 50 反冲洗膨胀空间 活性炭吸附过滤法 有机物在反渗透膜表面上的吸附会引起膜通量的损失 特别严重的情况下会出现不可逆的通量损失 当高分子量的有机物是憎水性的或带正电荷时 这种不利于的膜吸附污染过程更易进行 当pH 9时 膜表面及有机物均呈负电荷 因而 高pH值将有利于防止有机物污染 但以乳化态出现的有机物会在膜表面形成有机污染薄层 引发严重的膜性能衰减 必须在预处理部分除去 活性炭吸附过滤是祛除有机物和油脂的有效方法之一 在天然水体中存在的有机物主要为腐植酸类物质 其以TOC计 通常在0 5 20mg L 当TOC超过3 0mg L时 预处理部分应作专门的脱除有机物的考虑 腐植酸物质可以采用含氢氧根类絮凝剂的絮凝过程 超滤或活性炭吸附等方法除去 当进入RO NF的进水中油 碳氢化合物或硅基类 和油脂含量超过0 1mg L时 必须采用絮凝或活性炭过滤 这些有机物质会随时吸附到膜表面上 然而 如果由此引起的通量值下降不超过15 时 它们能被碱性清洗剂清洗掉 亚硫酸氢钠加药消除反渗透给水中的余氯 本工程没有该工艺 焦亚硫酸钠 SMBS 是最常用的去除余氯以及抑制微生物活性的化学品 当它溶于水中时 SMBS形成亚硫酸氢钠 SBS Na2S2O5 H2O 2NaHSO3SBS然后还原次氯酸 NaHSO3 HOCl HCl NaHSO4根据理论计算1 34mg的SMBS可以脱除1 0mg的余氯 但是在工程实践中 每脱除1 0mg的余氯至少需要加入3 0mg的SMBS 亚硫酸氢钠加药注意事项虽然脱氯本身速度很快 但仍应与待处理的水有完全的混合 建议的加药点设置静态混合器 加注点应位于保安过滤器设备前面 加注量 对于氯消毒的水源 理论是要求在3倍以上 实际4 6倍进水氯浓度最好 10 16倍进水氯胺浓度 同时可抑制来自活性炭过滤器的微生物 通过ORP仪表或氯表来检测水中氯含量 在干燥阴冷的贮存条件下 固体SMBS的有效期为4 6个月 但在水溶液中 亚硫酸氯钠 SBS 会随时与空气中的氧发生氧化还原反应 根据所配制的溶液浓度的不同 溶液的有效期为 SMBS必须是食品级 不含杂质 还需是未经过钴活化过的产品 此时 要求加入的SMBS溶液要经过过滤 同时不能让经过脱氯处理后的水在水箱内贮存时间太长 建议按10 浓度来配置还原剂药液 离子交换软化工艺 软化就是利用固体的强酸性阳离子交换树脂 将原水中的钙 镁离子通过离子顺序交换的方式 使原水中的钙镁离子被置换到树脂上 树脂上的钠离子则被交换到水中 这样使水中的主要结垢因素被有效的去除 软化树脂失效后 可使用盐 酸 液再生处理 恢复树脂对钙镁离子的祛除能力 软化是离子交换工艺中的一个应用的特例 进水 树脂床 50 反冲膨胀空间 出水 离子交换软化工艺 软化工艺介绍软化工艺使用阳离子树脂型号 001 7或C100E 软化是用树脂固定基团中的Na 交换水中的Mg2 Ca2 树脂的交换能力为 800 850克当量硬度 立方米树脂 桶体或柱体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定 树脂层至少要700毫米以上 以降低流速对软化效果的影响再生 控制开采用时间型或流量型或手动启动 本工程使用美国FLECK公司提供的2900自动控制多路阀 防止反渗透系统运行时的结垢 降低给水pH添加阻垢剂强酸阳离子软化弱酸阳离子脱碱度石灰软化减低反渗透系统水回收率 阻垢剂 阻垢剂可以用于控制碳酸盐垢 硫酸盐垢以及氟化钙垢通常有三类阻垢剂 六偏磷酸钠 SHMP 有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐六偏磷酸钠价廉 但不太稳定 有产生磷酸钙沉淀的危险 目前国内已经极少使用SHMP 有机磷酸盐效果更好也更稳定 适应于防止不溶性的铝和铁的结垢高分子量的多聚丙烯酸盐通过分散作用 可以减少SiO2结垢的形成 但是聚合有机阻垢剂 在遇到阳离子聚电解质或多价阳离子时 可能会发生沉淀反应 例如铝或铁 所产生的胶状反应物 非常难以从膜面上除去对于阻垢剂的加入量 请咨询阻垢剂供应商 阻垢剂加药工艺本工程通过加注阻垢剂来代替软化工艺 以遮避水中的硬度 常用药剂型号 PTP 0100 MTSA3080 MDC220等MTSA3080阻垢剂 液体阻垢 分散剂 用以控制结垢和减少颗粒污染 特别对原水中的铁 铝胶体有遮蔽特性 能适应浓水总铁铝可达4PPM 阻止钙 镁结垢 能做到浓水侧LSI值达 2 8系统不结垢 CaSO44 5倍KSPSiO22 OKSP说明 本工程由于预处理系统中有软化工艺 所以后续反渗透系统中没有阻垢剂在线投加工艺 反渗透膜分离净化技术反渗透就是用压力作为推动力 克服了反渗透膜两侧所形成的渗透压 使水分通过反渗透膜 几乎把水中绝大多数的溶解物质 盐份 截留下来 并使之收集在很少部分水流而被带出 这样使溶解在原水中绝大多数盐份被从水中分离出来 反渗透是最精密的膜法液体分离技术 它几乎能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物 但允许水分子透过 大型反渗透膜元件使用过程中的实际脱盐率一般可大于98 99 7 它们广泛用于海水及苦咸水淡化 锅炉给水 工业纯水及电子级超纯水制备 饮用纯净水生产 废水处理及特种液体分离等过程中 在离子交换除盐系统之前使用反渗透工艺 这样可大幅度地延长离子交换系统的制水周期 大大降低操作费用和废水排放量 超纯水系统中常采用的技术 预处理 脱盐 后处理 原水 回收系统 POU 混凝 澄清 过滤 精滤活性炭吸附 杀菌 消毒膜滤 软化 脱气 反渗透给双级反渗透 离子交换 电渗析 EDI电去离子 紫外线杀菌 臭氧杀菌 超滤 微滤 膜脱氧 TOC降解 抛光混床精处理 初级脱盐 初级精处理 末级精处理 超纯水中的主要杂质 杂质种类 典型值 g L 相对含量 颗粒 细菌 SiO2 无机物 TOC 100个 100mL 6个 100mL 5ppb 2ppb 100ppb 1 5 10 3 3 0 10 5 5 2 100 0 4 8 1 8 93 4 0 注 数据摘自 UltraPureWater S J PoirierandK J Kantor TOC93 4 SiO24 8 无机物1 8 微过滤技术 属于一种膜过滤的范畴 微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体 无机盐 等通过 但能阻挡住悬浮物 颗粒直径在0 1 1微米之间的颗粒 细菌 部分病毒及较大尺度的胶体 微滤膜两侧的运行压差 有效推动力 一般为0 2 0 7bar 微滤器和5微米保安过滤器 超过滤技术 有专题介绍 同属于一种膜过滤的范畴 超滤能截留0 002 0 1微米之间的颗粒 杂质 大分子有机物等 但超滤膜允许小分子物质和溶解性固体 无机盐 等通过 可有效阻挡住热源 大分子和大分子有机物 用于表征超滤膜的截留分子量一般介于3 000 150 000之间 超滤膜两侧的运行压差一般为0 5 3bar 作为预处理的超滤膜截留分子量一般为8 15万 作为去除热源的超滤膜元件截留分子量一般为5000左右 紫外线水处理技术 UV光的波长范围从100nm到400nmUV A 长波UV 315 400nmUV B 中波UV 280 315nmUV C 短波UV 200 280nm真空UV 100 200nm注 1nm 10 9m 10埃 10 14 10 12 10 10 10 8 10 6 10 4 10 2 1 102 m 400 500 600 700 780 380 100nm 400nm 紫外线 可见光 红 波长 米 波长 纳米 橙 黄 蓝 靛 紫 绿 收音机短波 电视 FM 雷达 红外线 紫外线 X 射线 伽马射线 宇宙射线 可见光 不可见 不可见 光子能增加 眼 电磁光谱 185nm用于TOC去除 254nm紫外线光用于消毒 紫外线杀菌技术 紫外线光是光谱中介于可见光的紫色光和X射线之间波段的光波 其杀菌原理是 由于生物细胞内含有脱氧核糖核酸 DNA 在吸收波长为200 280纳米的C段紫外线光波辐射后 由于紫外线对核酸的作用 可导致其键和链的断裂 股间交联和形成光产物 这样就改变了DNA的生物活性 使微生物不能被复制 失去生存的能力 最后导致死亡而来杀灭细菌的 紫外线杀菌的特点是 杀生能力强 接触时间短 处理后水无色味改变 水PH不便 更加环保 CEDI电去离子除盐技术 CEDIstandsforcontinuouselectrodeionizationCEDI代表连续电去离子技术ItisasubsetofelectrodeionizationCEDI是电去离子技术的一个分支Itremovesionizablespeciesfromliquidsusing该技术用于从液体中去除可电离的物质通过 Ionexchangemembranes离子交换膜Ionexchangeresins离子交换树脂DCelectricfield直流电场UsedincombinationwithRO与反渗透 RO 技术结合使用Alsocalledfilledcellelectrodialysis该技术也叫做填充床电渗析 目前世界上性能最优良的CEDI膜堆 LX 30 LX 24 LX 18 LX 10 LX 43 3 2 8 2 0 1 1 0 44m3 h IONPURE电去离子模块的特点 CDI LX膜块剖面图 316SStiebar316SS联接杆 Plastictiebarsleeve联接杆塑料套管 Non metallicconduit非金属材质导管 Junctionbox cathode 接线盒 阴极 Piping管连接口connections 本项目使用EDI模块的技术优势 板框式结构 许多系统已经使用超过12年 最佳的水流分布 内部无泄漏 所有的水流通道间距相同 最均匀的电流分布 穿过膜堆的电流密度相同 LX 30EDI模块隔板 离子交换树脂区 联接杆穿孔 水流分布器 外部O形密封圈 内部O形密封圈 产水出口处O形密封圈 浓水入口处O形密封圈 膜制隔板 CEDI工作原理 典型CEDI LX流程图 使用CEDI模块注意事项 Iron otherheavymetals铁或其它重金属Canfoulcationexchangers可能会污染阳离子交换树脂H2S硫化氢NotrejectedbyRO在RO过程无法排除HardtoremoveifoxidizedtoS0insideCEDI如果在CEDI内被氧化成S 将很难除去TOC溶解的有机物Canfoulanionexchangers可能会污染阴离子交换树脂 CEDI系统安全装置 Required必需的安全装置Lowflowalarms低流量警报装置Systemproductflow系统产水流量显示Systemrejectflow系统浓水流量显示ROinterlock ifdirectfeedROtoCEDI 反渗透连锁装置 如果进水经反渗透过程后直接进入CEDI CEDIpoweredonlywhenROinoperationCEDI仅在反渗透装置运行时才接通电源LowpressureprotectionforRO对反渗透装置实施低压力保护Pumpinterlock iffeedCEDIfromtank 泵连锁装置 如果CEDI进水来自储水箱 CEDIpoweredonlywhenpumpinoperationCEDI仅在泵运行时才接通电源Lowlevelprotectionforpumps对泵实施低液位保护 EDI模块的压力平衡 注意控制EDI模块淡水室和浓水室的压力差注意保持EDI产水的压力稍高一些 Product产水 Concentrate浓水 EDI模块 浓水出 0 8bar 进水 3bar 产水出 1 0bar CEDI产水质量 CEDI受进水质量的影响TruetosomeextentforallCEDIdevices某种程度上讲 所有的CEDI设备都是如此MustfeedROpermeate必须是RO产水才可进入CEDIHigherTDSorCO2canaffectproductquality较高的TDS或CO2含量可能会影响产水质量Higherproductflowcanaffectproductquality较高的产水流量可能会影响产水质量Lowertemperature higherresistance maycauselowerquality dependsonvoltageavailable TDS 较低的温度 较高的电阻 可能会导致产水质量也较低 取决于提供的电压和TDS 对于抛光混床 冲洗至电导率0 055 S cm TOC变化小于1ppb更快 更好地观察到分层 超纯水终端精处理技术 抛光混床除盐 陶氏树脂 DOWEX 简况 陶氏是全球第一个开发出凝胶型均粒树脂生产技术的厂商 并申请了该项专利 US4444961陶氏至今是唯一能提供凝胶均粒树脂和大孔均粒树脂的供应商陶氏是唯一既能生产离子交换树脂又能生产反渗透 纳滤膜的供应商陶氏能生产200多种全系列离子交换树脂 产品广泛应用于 工业给水处理 软化水或高纯水 凝结水精处理超纯水处理核电厂应用甜味剂除灰 脱色 色谱分离其他特种分离陶氏在全球有4个树脂技术服务 研发中心 Midland Rheinmuenster Gotemba SaoPaulo 先进的技术 超一流的设备 诚挚的服务 UPW产品技术规范 指标单位MS650CMS550AMR 3MR 450官能团磺酸型季铵型磺酸型 季铵型磺酸型 季铵型全交eq l 1 9 1 0 1 9 1 0 1 4 1 1供货型态H OH H OH H OH 粒径 m650 50590 50650 50590 50360 50590 50均一系数95 95 95 95 95 95抗压强度g 球 600 350 600 350 600 350 平均值 转型率 99 7 95 99 7 95 99 7 95 UPW产品的正洗曲线 MSMR 450UPW 漂洗到出水DD 0 055 s cm的耗水量为2BV出水TOC 4ppb的耗水量为45BV RO 0 001 m 100Da NF0 01 0 001 m100 1 000Da 近似粒度分子量 UF0 1 0 01 m1000 500 000Da MF 0 1 m 500 000Da 离子 小分子有机化合物 病毒 蛋白质 细菌 细胞 大分子 悬浮颗粒 胶体和色度污染物 Oily乳化液 膜过滤 分离范围 第三部分反渗透水处理技术介绍 结垢酸化阻垢剂冷 热石灰软化树脂软化 污堵混凝沉降絮凝过滤机械过滤氧化 锰砂过滤氯化 O3氧化炭滤 有机物 氧化物 杀菌剂MF UF膜过滤 反渗透系统预处理的方法综述 结垢性TDS 10 000ppm LSI 0TDS 10 000ppm S DSI 0Ba 0 5ppmSr 0 1ppmSi 60 150ppm污堵性浊度 1NTUSDI15 5Mn Fe 0 1ppmH2S 0 1ppmTOC 10ppm 非抗污染膜 反渗透系统进水条件 我们首先介绍以下渗透过程 稀溶液 rh 渗透膜 浓溶液 溶液会升高至此点 以达到压力平衡 正常的渗透的过程是水由较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液 什么是反渗透 由于渗透膜是只允许小分子 或小部分离子 通过 如果渗透膜两边的小分子浓度不同 渗透膜两边将产生位能差异 较稀溶液拥有较高位能 1 而较浓溶液拥有较低位能 2 水分子便由高位能侧向低位能侧迁移直至位能达到平衡 即 rh 1 2 1 较稀溶液的位能 2 较浓溶液的位能 稀溶液 渗透膜 浓溶液 液体升至此点 达到了渗透压平衡 rh rh 2 1 稀溶液 反渗透膜 浓溶液 外来压力 P 2 1 反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀溶液 由此可利用反渗透原理 达到分离溶液内成分的目的 例如 将水和溶解物质的分离 反渗透膜分离层 反渗透膜支撑层 淡水 浓水 进水 Cavg Cconc Cperm Cfeed 高压泵 Cfeed Cperm Cconc Cavg 进水浓度 淡水浓度 浓水浓度 平均浓度 模拟反渗透设备 TotalDissolvedSolid TDS 总溶解固体 指有机和无机盐溶解在水中得出的浓度 单位 ppm或mg l Feed进水 在高压泵作用下 进入反渗透系统的溶液 Permeate淡水 溶液透过反渗透膜后 收集而成的溶液 一般指净化水 Concentrate浓水 没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液 其中含有大量的无机盐和有机物 Cfeed Cconc Cperm TDS 技术术语 Rejection脱盐率 溶液中溶质不透过反渗透膜的比例 Rejection Passage透过率 溶液中溶质透过反渗透膜的比例 PASS Recovery回收率 淡水與入水之比例 水回收率 产水流量 反渗透给水流量 Qperm Qfeed AverageConcentration平均浓度 反渗透膜进水侧溶液的平均浓度 Cfeed Cconc 2 Cavg Recovery 技术术语 浓水的浓度 没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液的浓度 物量平衡原理 Qfeed Cfeed Qconc Cconc Qperm Cperm 流量 进水 浓水 淡水 浓度 假设在理想状态下 Cperm 0 Qfeed Cfeed Qconc Cconc Qperm 0 Qfeed Cfeed Qconc Cconc Cconc Cfeed Qfeed Qconc Recovery Qperm Qfeed Qfeed Qconc Qperm Cfeed 1 RECOVERY Cconc 技术术语 Cfeed 1 RECOVERY Cconc Cfeed 1ppm 提高系统回收率的方法 方法一 增加浓水回流 泵 进水 浓水 淡水 0 15m3 h 0 85m3 h 1 0m3 h 泵 进水 回流 浓水 淡水 0 15m3 h 0 15m3 h 0 3m3 h 1 0m3 h 回收率 15 回收率 50 方法二 增加反渗透膜数量 为了增加系统回收率 可增加系统中反渗透膜的数量和段数 以增加淡水产量 备注 回收率增加 淡水水质将下降回收率减少 淡水水质将提高 反渗透膜 反渗透膜 反渗透膜 反渗透膜 反渗透膜 反渗透膜 淡水 浓水 进水 提高系统回收率的方法 影响淡水产量的因素 反渗透膜数量 反渗透膜特性 系统操作压力 系统运行温度 进水水质 对于同一物质 进水物质浓度越高 渗透压越高 2 对于同一浓度 进水物质分子量越小 渗透压越高 MWOFSUCROSE MWOFORGANICS BOFORGANICS BOFSUCROSE B 渗透压力 进水水质与的渗透压力关系 原水含盐量的影响渗透压是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数 盐浓度增加 渗透压也增加 因此需要逆转自然渗透流动方向的进水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量 图4表明 如果压力保持恒定 含盐量越高 通量就越低 渗透压的增加抵消了进水推动力 水通量降低 增加了透过膜的盐通量 降低了脱盐率 操作压力对RO膜的渗透通量的影响 Peff Pop rB Peff 有效压力 Pop 操作压力 rB 渗透压 反渗透系统操作压力 8 20Bar若操作压力降低 渗透通量也将减少 若操作压力升高 渗透通量也将增加 Qperm act Qperm spec Peff Pspec 实际渗透通量 有效压力 额定渗透通量 额定压力 压力的影响进水压力影响反渗透膜的产水通量和脱盐率 在一定范围内 当透过膜的水通量增加与进水压力的增加存在直线关系 增加进水压力也增加了脱盐率 但是两者间的变化关系没有线性关系 而且达到一定程度后脱盐率将不再增加 温度的影响反渗透膜系统产水电导对进水温度的变化非常敏感 随着水温的增加 水通量几乎线性地增大 这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降 扩散能力增加 但增加水温的同时 会导致反渗透脱盐率降低或透盐率的增加 这主要是因为在水温度增加时 盐分透过膜的扩散速率会因温度的提高而加快所致 系统操作温度对反渗透膜的影响 1 反渗透膜运行温度 5 40 C 若操作温度降低 渗透通量也将减少 若操作温度升高 渗透通量也将增加 2 一般可粗略认为 以25 C为基准 操作温度上升 下降1 C 相应膜元件渗透通量上升 下降2 3 温度 C 渗透通量GPD 进水温度对脱盐率作用 进水压力对脱盐率作用 脱盐率 产水通量 脱盐率 产水通量 水回收率指反渗透膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分率 膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的 在反渗透膜元件内 进水转化成浓度低的 更纯的产水和被浓缩了的 浓度较原水更高的水的 这两种品质不同的水的产出是用浓水调节阀控制的 而产出的纯水和原水的比例即为反渗透装置的水回收率 对于用户来说 水回收率常常希望最大化 以便获得最大的产水量 但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和 而发生沉淀时的水流比率为水回收率的极限控制值 RelationbetweenRecoveryRateandConcentrationFactor回收率与浓缩倍数 浓缩倍数 水回收率 产水能力 流量产水 渗透液 经过膜产生的净化产水 进水流量 流量是指进入膜元件的进水流率 常以每小时立方米数 m3 h 或每分钟加仑数表示 gpm 浓水流量是指离开膜元件系统的未透过膜的那部分的 进水 流量 这部分浓水含有从原水水源带入的可溶性的组份 常以每小时立方米数 m3 h 或每分钟加仑数表示 gpm 回收率的影响通过对进水施加压力 当浓溶液和稀溶液间的自然渗透流动方向被逆转时 进而实现反渗透过程 如果回收率增加 进水压力恒定 残留在原水中的含盐量更高 自然渗透压将不断增加直至与施加的压力相同 这将抵消进水压力的推动作用 减慢或停止反渗透过程 使渗透通量降低或甚至停止 一般情况下 RO系统最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制 往往取决于原水中的含盐量和它们在膜面上要发生沉淀的倾向 最常见的微溶盐类是碳酸钙 硫酸钙和硅 应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢 反渗透脱盐率脱盐率是膜元件去除或排斥可溶解性离子程度的一种量度 反渗透元件能够脱除许多种不同的离子 除了个别特殊情况外 反渗透对二价离子比一价离子的脱除率要高 因此 一般说来 如果反渗透膜元件对NaCl表出现优异的脱除率的话 可以预见 该膜将会对二价离子如铁 钙 镁和硫酸根有更好的脱除率 S S S S S S 100F 0 25F P