纳滤膜的技术及应用介绍ppt课件.ppt

TapwatertreatmentforpotablewaterNanofiltrationmembraneApplication自来水 饮用水纳滤膜应用 2002年1月10日 NF90 400NF200 400NF270 400NF 400 1 Agenda日程安排 1 自来水处理及其特点2 自来水水质特点3 纳滤膜特点及其与RO UF MF的区别4 NF 制造饮用水的最佳选择5 陶氏纳滤膜分类 选型 案例 业绩6 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑7 与其他品排NF膜的比较8 NF的经济性考虑 2 自来水处理及其特点 3 自来水水源类型及其污染 自来水水源河水湖水水库水井水深井水浅井水自来水水源的污染市政废水及废渣工业废水及废渣 4 自来水处理流程及其特点 混凝投药 沉淀 过滤 消毒 自来水处理流程 自来水池 自来水处理特点工艺简单重点在除浊 除嗅 杀菌消毒有一定的去除COD BOD的能力可能含余氯 5 自来水水质特点 6 自来水水质主要特点 自来水大肠杆菌 细菌 CODcr BOD5 SS 色度含量水样指标原水含量处理后含量生活饮用水卫生标准大肠杆菌 个 L 700 1600 0 3细菌 cfu ml 100 40001 40 100CODcr mg l 3 161 5 6BOD5 mg l 5 1 4SS mg l 20 401 2 2 0 3 0色度 度 5 30 5 15 分析 自来水如果消毒不严 则可能会含少量细菌及相对较多的病毒 如果消毒严格 则会含较多余氯 7 自来水及市政污水亚硝酸盐含量特点 单位 mg L水样原水处理后生活饮用水卫生标准含量含量ChinaIIIChinaIVWHOUSAJapan自来水1 上海 0 1 0 150 008 0 010 151 0 3 1 10 自来水2 镇江 0 001 0 22 0 0010 151 0 3 1 10 自来水3 四川 0 37 0 380 07 0 080 151 0 3 1 10 市政污水1 德国 1 77 0 060 151 0 3 1 10 市政污水2 日本 0 00 151 0 3 1 10 注 该值指 NO3 NO2 的总和 该值因反硝化过程所至 可见 自来水的亚硝酸盐含量一般不超标 但工业污染可能会导致严重超标 8 自来水可能含有的具体成分 无机成分 粒径单位 埃 离子粒径离子粒径分子粒径Na 1 90H 0 00002H22 89K 2 66F 2 72O23 46Mg2 1 30Cl 3 62N23 64Ca2 1 98Br 3 9Cl2 3 98Sr2 2 26I 4 32H2O3 0Ba2 2 70S2 3 68NH3 2 03Fe2 1 48NH4 CH43 80Fe3 1 28HCO3 CO23 3Zn2 1 48CO32 H2S 2 59Cu2 1 50NO3 H2SiO3Mn2 1 60NO2 Cr3 2 60SO42 Al3 1 0PO43 分析 离子 分子的粒径范围为1 0 4 3埃 9 自来水可能含有的具体成分 有机成分无生命无生命单糖多肽甘油芳香族单体脂肪酸丙酮酸乙酸乙醇丙酸其他丁酸乳酸氨基酸 有生命有生命原生动物病毒酵母菌亚病毒霉菌 元病毒 螺旋体细菌支原体立克次氏体衣原体 分析 水质成分如此复杂繁多 可见 在进行系统设计之前 充分掌握水质的主要及重要指标十分必要 10 纳滤膜NF的主要特点及其与RO UF MF的区别 11 纳滤膜NF的主要特点及其与RO UF MF的区别 项目RONFUFMF孔径 nm 0 3 0 71 21 10050 10000截留粒径 0 06nm 1 0nm2 0 100nm 100nm带电否负电负电否否运行压力 Bar 8 693 5 201 70 5 0 7能截留的物质盐分 98 99 620 9000病毒完全完全部分不能细菌完全完全较完全部分 12 NF RO UF MF的孔径比较 UF NF RO 肿瘤病毒 15nm 50nm 1nm 13 NF膜 给水含 单价盐分二价盐分 渗透产品水 浓水 纳滤工艺过程示意图 纳滤特点 对离子的选择性透过孔径与反渗透接近运行压力比反渗透低既可用于纯化 又可用于分离和浓缩 14 NF 制造饮用水的最佳选择 15 NF 制造饮用水的最佳选择 问 MF和UF能有效去除中水或自来水中的COD BOD5 TOC吗 答 不能 在新加坡 澳大利亚的经验表明 MF去除率几乎为0 而UF只能达到5 20 问 RO和NF能有效去除中水或自来水中的COD BOD5 TOC吗 答 能够 日常经验表明 NF和RO去除率均可达到90 以上 分析 由于生产中水和自来水的过程中 人为生化或天然生化过程进行得较彻底 大分子有机物几乎全部降解 剩下的COD BOD5 TOC主要为水溶性好的小分子及少量微生物 故MF UF的去除效果不好 NF RO则很好 16 NF 制造饮用水的最佳选择 自来水 地表水 中水 井水 RO NF 高纯水 纯净水 直饮水 唉 寡淡无味 喔噻 真好喝 分析 由纳滤NF制得的直饮水 因其口感好 富含人体所需的营养元素而倍受国内外亲睐 可见 NF是制造饮用水 直饮水的最佳选择 17 陶氏纳滤膜分类 选型 案例 业绩 18 陶氏纳滤膜分类 应用范围 NF 400 脱盐率 主要去除杀虫剂 NF90 400 硝酸盐 杀虫剂 除草剂 铁 NF270 400 地表水 TOC去除 部分软化 NF200 400 去除杀虫剂 水处理 非水处理 高 低 是 否 19 陶氏纳滤膜选型 判断标准应用领域水处理水处理水处理非水处理硬度脱除高中等低盐分脱除高中等低TOC脱除高高高高进料TDS高中等低 膜的选型 NF90 NF270 NF200 NF 20 陶氏纳滤膜案例 NF90 系统概况地点 山东长岛南隍城启动日期 1997年4月膜类型 NF90 400给水类型 海岛深井苦咸水 注 该案例数据摘自 水处理技术 2000年4月第2期 21 陶氏纳滤膜案例 NF90 系统设计及运行参数系统容量 6m3 h系统排列 2 1每个压力容器元件数 2支水温 16 C系统回收率 56 总脱盐率 82 进水 产水电导 3503 660us cm运行压力 7 5Bar NF90 NF90 NF90 NF90 NF90 NF90 22 陶氏纳滤膜案例 NF90 系统预处理部分及纳滤部分流程图 深井水 预沉降 MMF 砂滤 精滤 NF90 贮水箱 絮凝剂 酸 阻垢剂 注 多介质过滤器出口SDI可达到2 8 符合NF90的进水要求 23 陶氏纳滤膜案例 NF90 离子的脱除效果 离子原水 mg L 产品水 mg L 脱除率 Na 330 1112 366 Ca2 4028 397 9 Mg2 94 01 696 3 HCO3 165 916 889 9 Cl 897 3147 583 6 SO42 368 26 398 3 NO3 82 738 553 4 SiO32 17 52 386 9 TDS 236533586 总硬度 1392 927 298 注 实际的TDS在2365 5938 6mg L的范围内波动 以CaCO3计 实际的硬度在1392 9 2897mg L的范围内波动 24 陶氏纳滤膜案例 NF90 该系统的特点小节 1 NF90对硬度的去除率较高 98 可实现膜软化 2 NF90能很好适应TDS波动大的水质 3 NF90能适应高硬度的水质 4 运行压力低 10Bar 经济可行 NF部分的实际电耗为1 43度电 m3淡水 制水成本约4 0度电 m3淡水 25 陶氏纳滤膜案例 NF270 简介美国Park服务公司在全美共运营379套水处理系统 其中 有4套依赖地表水源的系统位于Mead湖国家度假胜地 元件类型 NF270 400 这些系统是从最初的砂滤升级为现在的MF NF联合系统 26 陶氏纳滤膜案例 NF270 OvertonBeachMarina Overton Nevada 微滤 USFilter sMEMCOR CMF纳虑 2x2x1Arrayof8 inch 4 elementvessels系统容量 380m3 d饮用水 微滤和纳滤联合系统 27 陶氏纳滤膜案例 NF270 地表水源 Mead湖湖水TDS 570ppm导电度 880 s cm脱除率要求 有机碳高脱除率以满足EPA标准钙和碱度低脱除率以防止腐蚀并维持口感 40CFR141 64 消毒副产品的最大污染物水平 客户要求产品水至少达到400 s cm 250ppmTDS 使用FilmTec纳滤膜之前以前使用其他品牌产品时 为了提高产品水中的硬度 必须在NF产品水中潺兑过量的MF产品水 28 陶氏纳滤膜案例 NF270 运行效果 FILMTECNF270 400纳滤元件提高了矿物质的透过率 从而免去了混合的需要 同时仍然保持了TOC的高脱除率 1总溶解固体2总有机碳3具体离子的脱除效果会因系统不同而变化 取决于给水组成 运行1天后的产品水导电度为403 s cm 运行3周后的产品水导电度为416 s cm 29 陶氏纳滤膜案例 NF270 能量效率提高 FILMTECNF270 400纳虑元件能量效率高 在低压下提供了高产水率 启动3周后 在仅仅50psi 3 4Bar 给水压力下 产水量达到380m3 d 30 陶氏纳滤膜案例 NF270 该系统的特点小节 FILMTECNF270 400纳滤元件 满足了客户控制电导度约为400 s cm的要求 省去了混合MF产品水以提高成品水硬度的麻烦 使TOC的脱除率 94 给水压力降低到50psi 3 4Bar 在Mead湖地区新系统中 成为指定产品 31 陶氏纳滤膜案例 NF200 地点 法国巴黎Mery市水源 瓦兹河水 受农药污染 启动日期 1999年9月元件类型 NF200 400 32 陶氏纳滤膜案例 NF200 系统参数 系统容量 5840m3 h水温 1 25 C运行压力 5 15Bar系统回收率 85 系统共分 8列单列配置 108 54 28每个容器元件数 6支NF200 400元件总数 压力容器总数 9120 1520支设计通量 17 0L m2 h 10GFD 33 陶氏纳滤膜案例 NF200 系统流程图 瓦兹河水 澄清池 MMF 低压泵 CF 高压泵 NF200 絮凝剂PAC 消毒剂O3 阻垢剂 产品水池 注 进水浊度8 60NTU 水质季节性变化大 NF的进水要求SDI 5 浊度 1NTU 34 陶氏纳滤膜案例 NF200 1 原水TOC高 浊度大 故产水通量控制不宜过高 2 产品水TOC 0 18ppm 3 莠去津 50ppb 低于探测极限 4 Ca 40ppm 5 很好达到去除有机物 保留有益矿物质的目的 该案例的特点及效果 35 陶氏纳滤膜业绩 出力地点启动NF类型 M3 H PalmBeachCounty 1987NF706 6ElementarySchool 17LoxahatcheeGroves FLPalmBeachPark1988NF7028ofCommercePalmBeach FLCityofSullyIowa1988NF7016 注 该业绩按时间先后顺序排列 在NF应用的初始阶段 系统容量较小 随着人们对NF应用的经验增加 系统容量不断增加 最终在法国巴黎建成当今世界最大的NF系统 5880m3 h 36 陶氏纳滤膜业绩 出力地点启动NFType M3 H CityofWachula FL1990NF7071GulfUtilities 1990NF7079CorkscrewPlantEstero FLExpanded1994NF90158Expanded1996NF90237PalmCoastUtilities1992NF70315PalmCoast FL 37 陶氏纳滤膜业绩 出力地点启动NFType M3 H CityofBoynton1993NF70631Beach FLExpanded1998NF701262VillageofRoyalPalm1993NF70237Beach FLCityofMiramar FL1995NF70473VolusiaCounty1995NF9079SpruceCreek FL 38 陶氏纳滤膜业绩 出力地点启动NFType M3 H Galarza1996NF70631AlmanzoraPlantAlmeria SpainCooperCity FL1998NF90472IndianRiverCounty1998NF90473HobartPark FLMeryCity France 1999NF2005880 注 全球最大的纳滤 NF 项目 39 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑 40 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑 预处理方案 方案一 方案二 方案三 在线混凝 MMF MMF CF SDI 4 CMF CF SDI 3 在线混凝 MMF GAC CF 方案四 絮凝 澄清 MMF CF 方案五 国产UF CF 41 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑 消毒杀菌方案 1 氧化性杀生剂 还原剂Cl2 NaClO O3 H2O2 其他 NaHSO3 GAC2 非氧化性杀生剂陶氏公司DBNPA 50 170ppm 3h 周 贝迪公司881 400ppm 30min 周 甲醛 0 5 3 0 其他兼容性药剂3 氧化性杀生剂 还原剂 非氧化性杀生剂 42 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑 阻垢方案 一个合理的阻垢方案必须建立在完整的水质分析之上 垢的类型溶度积常数阻垢方案阻垢剂经验极限 碳酸钙垢8 7X10 9加酸 阻垢剂 软化 LSI 2 5硫酸钡垢1 08X10 10加阻垢剂IP 50Ksp硫酸钙垢6 1X10 5加阻垢剂IP 2 0Ksp氟化钙垢3 95X10 11加阻垢剂IP 100Ksp硫酸锶垢2 81X10 7加阻垢剂IP 50Ksp二氧化硅垢加阻垢剂 1 具体某种阻垢剂的极限请参考其供应商的资料 2 加酸时 酸的类型和纯度都很重要 软化可能破坏水的口感 43 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑 设计技巧 1 完整的水质全分析2 ROSA软件辅助设计 可从网址www F下载 3 根据进水水质的好坏 选择合适的排列 使单支元件回收率 产水通量 给水流量 浓水流量不超过设计导则值 4 纳滤系统运行压力极低 整个系统的通量分配怎么做到尽可能均匀一些 是一个值得重点关注的问题 对大系统浓水再循环 产品水背压 段间升压泵可增加段数 减少每个压力容器的元件数 对小系统浓水再循环 产品水背压 段间升压泵5 温度和压力对通量的显著影响 44 纳滤膜处理系统设计 运行几点考虑 清洗方案 及时清洗是至关重要的 元件类型连续运行pH范围短时清洗pH范围NF903 101 12NF2703 101 12NF2003 101 12NF3 101 11 5 最高温度35 C30 C清洗pH范围1 111 12 最佳清洗温度20 30 C 标准清洗方案1 简单酸洗 0 2 HCl 简单碱洗 0 1 NaOH 0 1 1 EDTA 2 严厉酸洗 浸泡1 12h 严厉碱洗 浸泡1 12h 清洗pH值与温度的关系 45 陶氏NF与其他品牌纳滤膜的比较 1 测试条件最严 含盐量最高 压力最低 2 在相同测试条件下 产水量最大 3 产品系列齐全 既能满足非水应用的需求 又能满足水处理应用的需求 既能满足高脱盐率的需求 也能满足中等脱盐率的需求 还能满足低脱盐率高TOC去除率的需求 4 切割分子量 MWCO 最为典型 国内特种分离专家的评语 5 产品一致性非常好 陶氏纳滤膜相比于其他品牌的特点 46 NF的经济性考虑 NF与RO运行电耗 电费的比较 泵效率 75 电费 0 07US 0 58RMB 给水类型 南方自来水 地表水 SDI 3 5 TDS 307mg L水温 25 C元件类型 BW30 400 NF90 400系统的结构 完全一样 即元件数目 PV数目 排列均相同 回收率等主要运行参数也相同 只有背压和循环流量根据必要性稍作调整 以使设计保持合理性 产水量的分级产水量分为1 10 50 100m3 h四个大小不同的等级 比较的前提条件 47 NF的经济性考虑 NF与RO运行电耗 电费的比较 产水量 1m3 h 系统参数 耗电参数 元件类型电耗电费电费Kwh 天 天RMB 天NF90 40013 50 957 9BW30 40039 02 7322 7 产水1m3 h时 NF比RO省电65 每年按运行300天计 三年可省电费 13320 0元 支元件 NF省电效果 元件类型系统给水第一段第二段系统元件数再循环回收率压力Bar背压Bar背压Bar排列 PV流量m3 hNF90 40023 3 500112 5BW30 40023 10 100112 5 节省的钱足可买1支同样的纳虑元件 48 NF的经济性考虑 NF与RO运行电耗 电费的比较 产水量 10m3 h 系统参数 耗电参数 元件类型电耗电费电费Kwh 天 天RMB 天NF90 40073 05 1142 4BW30 400164 911 5495 8 产水10m3 h时 NF比RO省电58 每年按运行300天计 三年可省电费 4803 2元 支元件 NF省电效果 元件类型系统给水第一段第二段系统元件数再循环回收率压力Bar背压Bar背压Bar排列 PV流量m3 hNF90 40060 4 91 002 2 125BW30 40060 11 1002 2 125 49 NF的经济性考虑 NF