纯水系统技术手册下PPT课件

.,1,純水系統技術手冊下,.,2,.,3,砂濾塔(MULTIMEDIAFILTER),在MMF設備中，是用濾材(Anthracite)將原水中的懸濁粒子或膠質粒子等微細的不純物除去。一般水中的懸濁粒子或膠質粒子等在粒子表面為負電荷，互相排斥而保持安定分散的狀態。針對此，添加帶有相反電荷的PAC已中和電荷，將懸濁粒子等結合，形成群狀，由Anthracite層將之捕捉住。濾材:級配,石英砂,無煙煤用途:初步過濾,去除20u以上的雜質,.,4,砂濾池的目的在去除較大的粒子（.10-50微米）、懸浮物，以及未沉降的絮狀物。它屬於深層過濾（depthfiltration）的一種，被去除的粒子可能在砂石表層被阻隔，也可能在進入內層時被陷住。多媒體（multimedia）砂濾池則是利用多種不同種類，大小密度各異的小石塊或砂子，將大顆但較輕的排在上層，較小顆且重的排下層，如此可減少操作過程中壓力降太大而阻礙水流，並方便定期的逆洗（backwash）以除去污物加氯的主要目的在去除細菌等微生物，因微生物與一般雜質不同之處在於它會自我繁殖，只要有一隻細菌就可以在短時間內繁殖變成千萬隻，因此必須對它作控制，以免影響水質以及後續的淨化設備。加氯是許多種殺死微生物的方法中最便宜、高效率的方式，一般以添加次氯酸鈉（.NaOCl）或二水合次氯酸鈣（Ca(OCl)2H2O）最常見，在酸性水溶液（PH7）時效果最佳。連續投藥的劑量約.0.2-2ppm，瞬間劑量（shocktreatment）是.100-200ppm。加氯雖然可有效控制微生物的生長，但是有一些副作用，例如添加的藥劑溶於水中變成離子，勢必要在後續處理中去除；殘餘的氯是強氧化劑，會對後續的設備（如.RO薄膜、離子交換樹脂）造成破壞；氯還可能和水中的有機物生成含氯致癌物，影響人類健康，所以有些廠區會考慮以其它菌方法取代。,.,5,多介质过滤器(砂濾),位置：纯水房。原理：多介质过滤器利用无烟煤、石英砂滤料的吸咐和机械筛网作用，截留水中的悬浮杂质，降低水的浊度。反洗：截留物的积累，会使多介质过滤器的进出水压差增加，出水水质会因污物穿透而下降，需要定期反洗以去除污物。出水要求：SDI5,.,6,多介质滤器填料,无烟煤,鹅卵石d525mm,石英砂d0.45mm,进气位置,视镜位置,.,7,多介质滤器阀组,正洗进水阀,反洗排水阀,进气阀,进水阀,出水阀,反洗进水阀,正洗排水阀,运行,排水,气洗,反洗,正洗,原水泵,反洗泵,罗茨风机,.,8,.,9,活性碳(ActivatedCarbonFilter),ACF是利用活性碳的物理吸著組織，將水中的游離氯氣、苯酚、亞硝酸、硝酸、鐵等不純物除去，將進入過濾水槽中的回收水所包含的有機物(TOC)分解為目的。,活性碳是很好的吸附劑，具有多孔性，大的比表面積（.1000m2/g）的特性，大部分半導體界用的活性碳為顆粒狀，由椰子殼碳化，1000活化而成，並須經輻射照射成無菌狀態。它可以吸附有機物，是前處理中降低.TOC的有效方法。同時它也會吸附殘留的氯，間接保護.RO等設備。在活性碳之後往往跟隨著一種高分子材質的濾膜，孔徑約.1-5m，可將活性碳槽中破碎的碳粉（carbonfine）攔截，以免它隨著水漂流至後續的設備中。,.,10,活性碳之功用特性,一、去除流體中有機物及碳氫化合物二、純水製程主要去除自來水中自由餘氯、三鹵甲烷、重金屬等物質,三、活性碳可由多種不同含碳物製造,包括煤、木材、椰子殼及泥煤等。,二種常使用之活性碳類型1.粉末狀活性碳(PAC)活性碳經磨碎篩分離後，其顆粒粒徑小於325mesh(0.043mm)者約占6075%。2.顆粒狀活性碳(GAC)指粒徑大於40mesh(0.420mm)，主要由木屑、褐煤、泥碳或椰子殼經乾餾、熱解所製成。由於表面積較小，吸附力無PAC強，但因顆粒較大，在管徑中不易阻塞，可減低壓力損失。,.,11,活性碳之一般性質,填充密度0.350.55g/cm3比熱0.270.36cal/g孔隙體積0.561.20cm3/g表面積6001600m2/g平均孔隙直徑15250A再生溫度(蒸氣)100140最高容許溫度150,活性碳之壽命,一、自由餘氯洩漏即壽命終止二、自由餘氯達0.1ppm時,會造成RO膜水解,.,12,影響活性碳吸附之因素,一.拌和l吸附速率可受膜擴散或孔擴散之控制，視系統之拌合速度而定l均流程度越佳，效果越好l流通速度適中二.活性碳之性質l活性碳之總吸附能力與其總表面積有關l粒徑大小對總表面積並無太大影響l大部份表面積皆在顆粒之孔隙內。三.被吸附物之溶度l吸附發生時，分孔應與溶劑分離，並與碳表面接觸。四.被吸附分子之大小l若孔隙大小剛可容許分子進入，則吸附力應屬最強。五.PHlPH對吸附程度有極大之影響，原因為氫離子本身被吸附之能力極強。l吸附程序之最佳PH，應由實驗求得。六.溫度l溫度增加時，吸附速率也將增加l低溫度情況下，吸附程度會增加。,.,13,活性炭滤器,位置：纯水房。原理：活性炭过滤器利用活性炭的吸咐作用，去除水中的氧化性物质（如游离氯）及部分有机物。反洗：碳粉的泄漏和截留物的积累，会使活性炭滤器的进出水压差增加，需要定期反洗以去除污物。出水：余氯值0.1ppm,.,14,活性炭过滤的填料,活性炭,视镜位置,鹅卵石d525mm,.,15,活性炭滤器阀组,正洗进水阀,反洗排水阀,进水阀,出水阀,反洗进水阀,正洗排水阀,运行,反洗,正洗,原水泵,反洗泵,.,16,.,17,2B3T兩床三塔離子交換IonExchanger(Include:CationExchanger,Degasifier,AnionExchanger),CationTower由弱酸性、強酸性陽離子交換樹脂組成，將水中Ca2+、Mg2+、Na+吸附及去除，放出與吸附離子等量的H+。Degasifier讓CationTower處理水，中CO2氣體化而排出。AnionTower由弱鹼性、強鹼性陰離子交換樹脂組成，將Degasifier水中SO42-、NO3-、Cl-、殘存CO2、Silica等吸附及去除，放出與吸附離子等量的OH-。因樹脂的離子交換能力有限，長時間離子交換，會減少樹脂的離子交能力，此時以再生作業即能在短時間內恢復樹脂的離子交換能力。,.,18,離子交換法(ionexchangeprocess),1.強酸型陽離子交換樹脂：主要含有強酸性的反應基如磺酸基（SO3H），此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子。2.弱酸型陽離子交換樹脂：具有較弱的反應基如羧基（COOH基），此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+，對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換。3.強鹼型陰離子交換樹脂：主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之N+(CH3)3，在氫氧形式下，N+(CH3),3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出，以進行交換，強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除。4.弱鹼型陰離子交換樹脂：具有較弱的反應基如氨基，僅能去除強酸中的陰離子如SO42-，Cl或NO3，對於HCO3，CO32或SiO42則無法去除。,.,19,阳床,位置：纯水房。原理：内部装填阳离子交换树脂，可将水的阳离子例如Ca2+和Ma2+转换成H+，防止其在RO膜表面结垢。再生：阳离子交换树脂吸附饱和后，需要用HCl溶液再生。出水：总硬度1ppm,.,20,阳床填料,下视镜位置,阳离子交换树脂,布水器,出水位置,.,21,阳床阀组,反洗排水阀,进水阀,出水阀,正洗进水阀,反洗进水阀,运行,反洗,注药,置换,正洗,原水泵,阳床再生泵,正洗排水阀,再生液出口阀,顶压进水阀,位于阳床侧面,阳床反洗阀,阳床浓酸阀,阳床酸稀释阀,位于再生泵出口管道上,位于酸计量箱出口,.,22,.,23,脱气塔,位置：纯水房。原水经过阳床后，H+与HCO3-结合生成CO2。CO2会透过RO膜，降低RO的脱盐率。根据亨利定理，如果水中CO2的分压力比空气中大，水中的CO2将向空气中转移脱气器中填充多面空心球，增加了水与空气的接触面积，使CO2被除去。,风机,脱气塔,水箱,.,24,.,25,脱气塔内部结构,阳床出水,多面空心球,鼓风机,排气,.,26,.,27,離子交換樹脂之定義,所謂離子交換樹脂(ionexchangeresins)是指一種不溶於溶劑的化學聚合物.此種聚合物含有一些固定於物質內的電荷.由帶有相反電荷的離子中和而保持電中性.這些離子可自由進入溶劑中而由其他離子所替代,此種替代過程稱之為離子交換(ionexchange).若此游離子為陽離子則稱為陽離子交換樹脂(cationexchanger).若為陰離子,則稱為陰離子交換樹脂(anionexchanger).,.,28,.,29,.,30,溫度對離子交換樹脂的影響,陽離子120oC以下-沒影響120oC以上-官能基損失陰離子(60oC)以下-沒影響(60oC)以上-官能基損失OHFormTypeI-60oCTypeII-35oC弱鹼陰離子自由基-60oC,.,31,水質分析(一),.,32,陰陽樹脂再生加藥量計算,1.每次再生所需HCl(32%)及NaOH(45%)之量(1)HCl(32%)使用量陽離子樹脂量(L)x100克/L32%1000=A公斤A公升(2)NaOH(45%)使用量陰離子樹脂量(L)x100克/L45%1000=B公斤B公升,2.HCl(32%)及NaOH(45%)進入樹脂塔之流量(1)通常HCl於40分鐘抽完，則流量為A公升40分=CL/min(2)通常NaOH於50分鐘抽完，則流量為B公升50分=DL/min,3.再生時，水之流量求法(1)HCl進入樹脂塔之濃度為5%則攜帶HCl之水流量為Cx32%5%C=EL/min(2)NaOH進入樹脂塔之濃度為5%則攜帶NaOH之水流量為Dx45%5%D=FL/min,.,33,.,34,RO反渗透系统,RO供水泵,热换器,保安过滤器,高压泵,NaOH加药系统,RO洗装置,脱气塔水箱,RO膜,RO浓水箱,RO产水箱,B组RO,40T/h,10T/h,30T/h,T=25pH=8,.,35,H.E熱交換器保持RO入水溫度在25度UVSTERILIZER殺菌燈利用紫外線照射水中微生物，破壞微生物的增殖能力或細胞組織而殺菌。燈管共48支,波長254nmROSAFETYFILTER濾芯在ROUNIT前段設置10m的FILTER，除去微粉炭與SS。,.,36,ROSAFETYFILTER濾芯,5um过滤芯,进水,出水,进出水压差1.0Kgf/cm2截留的污物穿透滤芯。见下图：,滤芯更换条件：,.,37,RO前過濾器功用:濾除不溶性顆粒，延長RO膜壽命目前廠內使用的為340單封口之濾心T1之HOUSING為七支裝T2之HOUSING為36支裝,ROReverseOsmosis系統,.,38,.,39,紫外線強度與時間之關係,.,40,ROUNIT,主要目的為除去TOC與微量離子。逆滲透法即利用半透膜將原水中的離子、微粒子及微生物排除的一種高度處理技術。對於設置在後段的SB-P，可以減低負荷及污染物質。,逆滲透膜是種人工合成的高分子材質，不具孔隙（non-porous）的薄膜，（membrane），只能讓水分子通過，其餘雜質如懸浮物、離子、細菌，甚至有機物，均可達.90%99%的去除率。由於.RO是緻密性（dense）的薄膜材質，須要加很大的壓力（相當於.10100大氣壓），而其流通量甚小（.滲透壓,半透膜,滲透壓,半透膜,滲透與逆滲透,.,42,RO膜構造RO膜是由纖維質膜(cellulosic)、芳香族聚醞胺類、(aromaticpolyamides)、Polyimide或、polyfuranes等構成之圓柱狀薄膜。,ROReverseOsmosis系統,.,43,ROSpiralWoundElementSchematic,.,44,螺旋纏繞式逆滲透膜,BrineChannelSpacer,ProductWater,Membranes,PermeateChannelSpacer,WaterFlow,Feed,Brine,Brine,ProductWater,BrineSeal,.,45,Inter-connectorfitting,Vessel,Specialadopterfitting,Concentrateoutlet,Permeateoutlet,Feedinlet,Spiral-woundModuleStructure,Inavessel,severalmembraneelementsareinstalled.,Spiral-woundelementSize:200dia.x1016mmlengthforLargeScaleProduction,.,46,逆滲透系統基座(ROSkid),(單)多支膜元件置入單支壓力管殼操作壓力:1001200psi操作上受限於pH,溫度,壓力.等.4090%的產水獲取率.進料水產水(過濾水)+濃水,*逆滲透系統的基礎認識,.,47,*逆滲透系統的基礎認識,二段式逆滲透系統,.,48,RO過濾機制的基本定義與相關術語,逆滲透膜的性能以流通量和脫鹽率表示:,*流通量=透水量/(單位面積*單位時間)流通量常用的單位:(a).GFD(Gal/ft2*day):每平方英尺膜每日所產的加侖量.(b).LMH(Liter/m2*hour):每平方公尺膜每小時所產的公升量.*脫鹽率=1-滲透液濃度/進料液濃度(或平均濃度)x100%,.,49,*逆滲透系統的基礎認識,系統產水獲取率(Max.R%)(以6米壓力管殼排列的段數來看),.,50,术语,1.脱盐率：RO脱除水中无机盐的能力，通常在95%-98%。脱盐率=(1产水含盐量进水含盐量)100%.。含盐量（mg/L)电导率(us/cm)2,2.回收率:通常为75%。回收率=产水流量（产水流量+浓水流量）100%,.,51,压力对RO运行的影响,.,52,温度对RO运行的影响,.,53,给水含盐量对RO运行的影响,.,54,pH对RO运行的影响,.,55,回收率对RO运行的影响,回收率降低，出水水质提高，但水浪费增加。回收率提高，水浪费减少，但浓水可能结垢，并且，由于浓水流量低，污染物更容易沉积。推荐将回收率设定在75%。,.,56,RO污染物的判断（一）,产水量下降：低产水量正常脱盐率：微生物或天然有机物污染。低产水量低脱盐率：胶体污染、金属氧化物污染、结垢。低产水量高脱盐率：高压力或高温度导致膜压密化。,.,57,RO污染物的判断（二）,脱盐率下降：低脱盐率正常产水量：“O”形圈泄漏或产水背压导致膜损坏。低脱盐率高产水量：膜氧化或机械损坏泄漏。,.,58,RO污染物的判断（三）,压差增加：一段压差增加：胶体污染、生物污染、阻垢剂污染。二段压差增加：结垢。,.,59,RO的污染與清洗,RO系統建議清洗時機,定壓運轉下,產水量較正常值下降10%15%.維持正常產水量,溫度校正後進水壓力增加10%15%.產水水質降低1015%,透鹽率增加10%15%.系統各段之間壓差明顯增加.,無機物的結垢.(CaCO3,MgCO3,CaSO4,BaSO4,SrSO4等)金屬氧化物污染(Fe,Mn,Cu,Ni,Zn.)懸浮膠體污染.二氧化矽污染.有機物污染吸附生物污染抑垢劑污染,.,60,RO系統污染徵兆表,.,61,RO系統清洗藥劑及對象污染物,*以100Gallon(379升)為基準.*溶劑使用ROpermeate,不含硬度及任何氧化劑,.,62,多層塔(SB-P),功能：內含雙層樹脂，下層為強酸型的均粒陽離子交換樹脂，H型的離子交換樹脂可將水中的陽離子如鈣、鎂、鈉等置換成為H+，與來水中的陰離子結合成HCl、H2SO4、H2CO3等。而當交換能力耗盡時，必須以HCl來再生使樹脂回復交換能力。上層為強鹼型的均粒陰離子交換樹脂，OH型的離子交換樹脂可將水中的陰離子如SO42-、Cl-、HCO3-等置換成為OH-，與來水中的H+結合成H2O。而當交換能力耗盡時，必須以NaOH來再生使樹脂回復交換能力。經多層塔處理，水質穩定後可提高純度到1018M-CM。,.,63,混床的特点,优点1、出水水质优良。一般用强酸强碱树脂装填的混床，出水含盐量在1mg/L以下，电导率小于0.10.2S/cm，SiO2泄漏量在20g/L左右，出水pH值接近中性。2、出水水质稳定。短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。3、间断运行对出水水质的影响小。恢复到停运前水质所需的时间比复床短，一般只需35min。4、交换终点明显。混床在失效前，出水电导率上升很快，有利于监督。缺点1、树脂层工作交换容量的利用率低，再生剂利用率低。2、树脂破碎率大于复床。3、再生操作复杂，每再生一次所需时间较长。,.,64,.,65,氮封,氮封是使用氮气将纯水与大气隔离的装置。如果将大气直接与纯水接触，大气中的灰尘及微生物会进入纯水。如果将大气直接与纯水接触，大气中的二氧化碳会进入纯水，而溶解的二氧化碳会降低纯水的电阻率，最低达23Mcm。,.,66,.,67,Polisher系統,Polisher系統主要將已達1216m-cm的純水再精練為18m-cm之純水Polisher系統圖,Polisher,板熱,殺菌UV,final-filter,現場使用點,UPW桶槽,.,68,板式熱交換器功能:使出水水溫能達到生產線之要求原理:利用冰水或熱水對供水做熱交換。目前廠內供水為231,Polisher系統,.,69,UV殺菌器UV功能:殺死水中之微生物，避免微生物於供水管路中繁殖影響水質。原理:利用紫外燈產生254NM波長，超過30,000MW.SEC/CM2能量的紫外光，破壞細菌之DNA，使細菌無法繁植,Polisher系統,UV在水处理系统中的应用,UVvs.化学消毒法消毒TOC去除臭氧分解氯及氯胺的去除,.,71,紫外线杀菌装置,紫外线的波长为254nm。避免频繁开停紫外装置，否则会减短灯管寿命。紫外灯管运行8000小时后，光强减弱约50%，需要更换。注意，紫外线可伤皮肤和眼睛。由于紫外线产生热量，避免水不流动的情况下开启。,累时器,.,72,Polisher精煉樹脂,Polisher精煉樹脂功能:去除殘餘之微量離子以達到17M-CM的水質原理：利用陰陽混床不再