高纯水工艺总结

1、主讲：柯国洲日期：2017/2/21高纯水处理工艺培训高纯水处理工艺培训目目 录录二、高纯水主要处理设备一、储水设备一、储水储药箱1、水箱（1）材质：PE（聚乙烯）、FRP（玻璃钢）、SS304(不锈钢)PE水箱FRP水箱SS304水箱对比对比PE水箱水箱FRP水箱水箱SS304水箱水箱优点卫生轻便、坚固耐腐蚀、耐振耐撞击、防紫外线不易老化等抗压能力强，储水量大耐腐蚀，对水污染小缺点抗压能力弱重量大，安装不方便价格昂贵、易变性一、储水设备（2）作用：污染物初步沉降分离；调节进水水质；缓冲调节水量（3）设计要求：水量30t/h，FRP水箱；水量5/压差0.6bar2反洗OOO反洗泵15min3排

2、水OO2min4空气吹洗OOO10min5反洗OOO反洗泵15min6正洗OO10min注：表中O表示阀门打开,标注阀门关闭正冲正冲反冲反冲气冲气冲反冲反冲正冲正冲制水制水二、高纯水主要处理设备2、ACF（ Active carbon filter ）活性炭过滤器2.1简介活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理能够吸附前级过滤中无法去除的余氯，防止后级反渗透膜、离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用，还具有降低COD的作用，可以进一步降低RO进水的SDI值，保证

3、SDI5，TOC2.0ppm。二、高纯水主要处理设备2.2设计参数型号型号滤料滤料粒径粒径（mm）比重（比重（t/m）层高层高（mm）设计流速设计流速（m/h）反洗强度反洗强度（L/*s）过滤器半径过滤器半径（m）上层活性炭6-12目0.557100010-1216-20底层石英砂4-8mm1.820014. 3*8QR 直径直径/mm材质材质高度高度/mm滤料填装高度滤料填装高度/mm膨胀高度膨胀高度/mm600玻璃钢12002/3H1/3H6001600碳钢衬底1500120030016002400碳钢衬底20001200800注意事项：在使用活性炭的初期（或者更换过活性炭运行初期），少量

4、的极细微的粉末活性炭有可能随水流进入RO系统，而造成反渗透膜流道的污堵，引起操作压力升高、产水量下降和系统的压降上升，而且这种破坏作用很难用常规的清洗方法恢复。所以必须将活性炭冲洗干净，去除细小粉末后才能将过滤水送至后续RO系统。二、高纯水主要处理设备2.3 ACF过滤及冲洗序序号号操作操作程序程序进水进水阀阀V1反排反排阀阀V4反进反进阀阀V3出水出水阀阀V2排气排气阀阀V7正排阀正排阀V5进气进气阀阀V6开启开启水泵水泵工艺转步工艺转步条条 件件1运行OO原水泵12-20小时/SDI5/压差0.6bar2反洗OOO反洗泵15min3排水OO2min4反洗OOO反洗泵15min5正洗OO原水

5、泵10min运行运行反冲反冲排水排水反冲反冲正冲正冲制水制水注：表中O表示阀门打开,标注阀门关闭二、高纯水主要处理设备3、ASS（ Disc filter ）盘式过滤器3.1盘式过滤器组成结构盘片叠加组成滤芯 滤芯：一滤芯：一组组相同精度相同精度的叠片相叠加。的叠片相叠加。滤芯和过滤外壳组合成单元 单元：单元：2、3 、4 之之分分单元由管道阀门连接组合成设备 阀门：阀门：2 、3 、4 之之分分离心螺旋盘（阿速德独家专利）过滤盘片过滤盘片n 由一组双面带不同方向沟槽的聚丙烯盘片构成，相邻两盘片叠加,其相邻面上的沟槽棱边便形成许许多多的交叉点。n 交叉点构成大量的空腔和不规则的通路，从而导致紊

6、流使固体颗粒拦截在交叉点（工作原理工作原理）。n SPIN KLIN盘片规格如下表：3.1盘式过滤器组成结构颜色模式颜色模式 蓝蓝 黄黄 红红黑黑 绿绿 灰灰尺寸m4002001301005520工作原理示意图二、高纯水主要处理设备叠片式滤芯叠片式滤芯n 把一摞相同精度相同精度的盘片固定在骨架上，再用压盖压紧便成为滤芯。n 滤芯骨架：采用聚酰胺构成n 紧固弹簧：把叠片压紧，反洗时弹簧打开，压盖上升，可松开盘片。n 骨架侧端延切线方向设有喷嘴，反洗时沿切线方向喷水。n 内设单向导水橡胶椎斗结构3.1盘式过滤器组成结构滤芯滤芯过滤单元过滤单元过滤单元过滤单元n 根据单元进出水口尺寸大小主要有2”单

7、元、3”单元 、4”单元二、高纯水主要处理设备过滤器过滤器n 用管路、两位三通阀门把不同数量的过滤单元连接起来组成不同型号的过滤设备。n 套设备采用一个专用的控制器进行全自动控制。n 标准控制器最多接10个单元。如接上扩展输出，最多可接22个单元。3.1盘式过滤器组成结构二、高纯水主要处理设备3.2盘式过滤器过滤及反洗过程过滤：过滤：过滤过滤时原水从外面通时原水从外面通过叠片，过滤叠片在弹簧力和过叠片，过滤叠片在弹簧力和水力的作用下被紧紧地压在一水力的作用下被紧紧地压在一起，杂质颗粒被截留在叠片交起，杂质颗粒被截留在叠片交叉点叉点 和叠片外缘和叠片外缘。反洗：反洗：反反冲洗时反冲水压冲洗时反冲

8、水压抵消弹簧力使叠片被松开，抵消弹簧力使叠片被松开，位于位于SPINSPIN上的喷嘴沿切线喷上的喷嘴沿切线喷射，使叠片旋转，将截留在射，使叠片旋转，将截留在叠片上的杂质冲洗甩出时叠片上的杂质冲洗甩出时二、高纯水主要处理设备3.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）n内源水力反冲洗模式二、高纯水主要处理设备u特点：特点：l反洗水来自过滤水l出水压力和流量满足反洗所需 的最小值以上l对过滤单元逐一反洗l当出水压力机流量偏低时，安装 背压阀，提高反洗压力及流量u适用范围：适用范围：l进水压力大于（最小反冲洗压力+1.2 公斤），过滤流量大于反冲洗流量的5倍， 可选择内源反冲洗模式，可以不用背压阀。

9、l进水压力大于（最小反冲洗压力+1 公斤），过滤流量大于反冲洗流量1.5 倍以 上的，可以选择内源反冲洗模式，但必需含自动背压阀的。3.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）n外源水力反冲洗模式二、高纯水主要处理设备u特点：特点：l反洗水来自外源水l压力由外源水泵或其他压力清洁水源提供l对过滤单元逐一反洗l当出水压力机流量偏低时，安装 背压阀，提高反洗压力及流量u适用范围：适用范围：l进水压力偏低l过滤单元数偏少l过滤流量较小3.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）n空气辅助反冲洗模式二、高纯水主要处理设备u特点：特点：l通过压缩空气驱动水罐的水，并和水混合后，高速反冲洗每个过滤单元l空

10、气压力为 6Bar, 流量为300L/minu适用范围：适用范围：l应用于外源反冲洗模式中不方便采用外泵或外接高压水源的应用点二、高纯水主要处理设备盘式过滤器品牌盘式过滤器品牌国家国家区别区别盘片过滤等级盘片过滤等级阿科（ARKAL）以色列松动盘式20m、 55m、100m、130m、200m、400m洁明（JY）中国松动盘式20m、 50m、100m、130m、200m阿速德（AZUD）西班牙离心螺旋盘20m、 50m、100m、130m、200m雷欧（ELGO）以色列盘片设计独特（S型+环状沟槽）20m、 50m、100m、130m、200m3.4盘式过滤器品牌二、高纯水主要处理设备工业领

11、域工业领域冷却冷却塔塔其它冷其它冷却系统却系统一般一般进水进水离子离子交换交换预处预处理理细管和喷细管和喷嘴保护嘴保护循环水污循环水污水回用水回用脱盐水脱盐水过滤过滤沙分沙分离离冶金+*化工+*石化+*+*采矿+ +*+*食品/饮料/包装/罐头+*电子+*+*纺织皮革+*造纸+*电力/能源+机械/汽车+*模塑+*+*商业+-+-+3.5盘式过滤器应用领域3.6盘式过滤器选型u选型依据选型依据盘式过滤器基本过滤单元分为2”、3”和4”三种，每个过滤单元正常产水量决定于：进水水质进水水质应用要求即过滤精度过滤精度的要求设计选型可以根据这两个条件和系系统总水量统总水量确定过滤器的单元数目。n水质分类

12、水质分类优良水质优良水质：城市自来水；从稳定的含水层抽取的井水，浊度小于3度。一般水质一般水质：循环冷却水、经有效沉淀处理过的地面水，一般井水，经过有效沉淀和完全生物处理过的排水，一般悬浮物小于30mg/L。较差水质较差水质：从水质很差的含水层抽取的地下水、经过有效沉淀，但未经或经很少的生物处理的排水，比较好的地面水，一般悬浮物小于75mg/L。很差水质很差水质：很差的井水，地面水；未经沉淀及生物处理的排水。为保证过滤系统较好的工作状态，4 类水质需要进行预处理以提高一个等级。应用点应用点建议过滤精度建议过滤精度冷却循环水55微米， 100 微米保护超滤100-130 微米（优，一般水质）55

13、 微米（一般，较差水质）保护喷嘴喷嘴直径的 1/5-1/10保护细沙过滤器130-200 微米保护离子树脂，活性碳，滤芯，滤袋55 微米，20 微米一般进水20-200微米n过滤精度过滤精度二、高纯水主要处理设备二、高纯水主要处理设备3.7过滤系统主要设计参数n功能功能项目应用类型项目应用类型：冷却塔 旁滤/在线；喷嘴保护 喷嘴口径；离子交换前/后处理；一般进水处理；废水排放前过滤废水回用过滤；其他非水介质过滤；预处理；盐水；其它项目情况：项目情况：新安装设备；已有系统改造完善；已有系统的更换；被更换的系统是，更换的原因n水质水质水源：水源：污染物状况、固体含量、水质分析、化学物质、进水温度要

14、求过滤的精度要求过滤的精度n技术参数技术参数工作流量：工作流量： 是否是持续流量；流量 Max/Min/Mean；反洗时最小流量压力：压力：反洗时最小压力要求 2.8Bar ；工作压力 Max/Min/Mean压头损失：压头损失：设计最大允许连接尺寸：连接尺寸：进水；出水设备占地：设备占地：长；宽；高n反洗及控制反洗及控制反洗反洗：流量，最小流量为8m3/h 最小压力，2.8 Bar 外源反洗：反洗压力/流量 用于正冲的增压泵（冷却塔旁滤） 压缩空气 其他控制控制：控制源 ：水动，压力；气动，压力 控制电源，220V 控制器控制方式：Arkal 压差 ；时间电磁阀和继电器二、高纯水主要处理设备

15、4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤超滤定义：是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术膜分离技术分离对象：悬浮物、胶体、蛋白质和微生物悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质机理：筛分筛分，以工作压力和膜的孔径大小来进行水的净化处理内压式内压式外压式外压式二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤膜超滤膜膜材料：膜材料：聚合物如聚砜（PSU）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）等，无机材料如氧化铝、氧化锆、氧化钛、硼硅玻璃、热解碳、锆/不锈钢、锆/碳膜形状：膜形状：平板膜；管式超滤膜，孔

16、径10微米；毛细管式超滤膜，孔径0.5010.00微米；中中空纤维超滤膜空纤维超滤膜，孔径0.5微米二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤膜组件超滤膜组件卷式组件：疏松缠绕组件、清洁流道网（标准螺旋式组件）板框式组件：料液侧压力5-20bar，流道为0.6mm的能耗比0.3mm的能耗高20-40；中空纤维：0.5-2.5mm，其内径必须是需过滤系统中最大粒径的10倍；陶瓷膜：蜂窝状组件，单管组件，圆盘式组件。二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤膜组件品牌超滤膜组件品牌序号品牌简称国家公司网站1HYDECANME海德能

17、美国http:/ 诺瑞特荷兰 http:/ 浩滤特 中外合资http:/ 海南 http:/ 山东http:/山东招金膜天股份有限公司9MOTECH膜天膜天津http:/天津膜天膜科技股份有限公司二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤设备超滤设备二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤典型工艺流程超滤典型工艺流程NaClO产水箱产水箱加药泵加药泵反洗泵反洗泵原水泵原水泵反洗排污水反洗排污水正洗排污水正洗排污水HClNaOH二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤典型几种运行状态超滤典型

18、几种运行状态v 停止状态v 产水状态v 气水反洗（HBW）v 化学加强反洗（CEB）v 通量保持清洗（EFM）v 在线化学清洗（CIP）HBWCEBEFMCIP二、高纯水主要处理设备n超滤典型几种运行状态超滤典型几种运行状态p超滤气水反洗（HBW）v 周期周期：30-60分钟v 持续时间持续时间：2分钟v 化学药剂化学药剂：不使用v 主要去除的污染物主要去除的污染物：悬浮物v 步骤步骤： 针对高浊度原水针对高浊度原水：1.空气擦洗 30秒2.排空 30-45秒3.气洗/水反洗 45秒4.正向水洗 30秒 针对低浊度原水针对低浊度原水：1.空气擦洗 30秒2.气洗/水反洗 30秒3.正向水洗 3

19、0秒二、高纯水主要处理设备n超滤典型几种运行状态超滤典型几种运行状态p化学加强洗（CEB）v 周期周期：3-8次气水反洗v 持续时间持续时间：4-7分钟v 化学药剂化学药剂：氧化剂、酸、碱等，取决于污染物种类v 主要去除的污染物主要去除的污染物：有机物、微生物、酸可溶结垢v 步骤步骤：1.空气擦洗 30秒2.排空 30-45秒3.反洗注药 30-45秒4.浸泡 60180秒5.气水反洗 30秒6.正冲洗 30秒7.产水冲洗 15秒二、高纯水主要处理设备n超滤典型几种运行状态超滤典型几种运行状态p超滤通量维持清洗（EFM）v 周期周期：1-5天v 持续时间持续时间：60分钟v 化学药剂化学药剂：

20、氧化剂、酸、碱等，取决于污染物种类v 主要去除的污染物主要去除的污染物：有机物、微生物、酸可溶结垢、悬浮物v 步骤步骤1.配药2.空气擦洗 60秒3.排空 30-45秒4.原水侧注入药剂、循环 3060分钟5.清水置换 6.正冲洗 30-60秒7.产水冲洗 15-30秒二、高纯水主要处理设备n超滤典型几种运行状态超滤典型几种运行状态p在线化学清洗（CIP）v 周期周期：30-180天v 持续时间持续时间：2-12小时v 化学药剂化学药剂：氧化剂、酸、碱、还原剂、表面活性剂等，取决于污染种类v 主要去除的污染物主要去除的污染物：有机物、微生物、酸可溶结垢、悬浮物、油、金属氧化物等v 步骤步骤：与

21、EFM相似，区别是：根据不同的污染类型，更长的时间、最高的药剂浓度及更多的药剂种类。二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤膜清洗药剂超滤膜清洗药剂化学药化学药剂类型剂类型名称名称作用作用酸盐酸去除氧化铁、金属硫化物、碳酸钙、硫酸钙等碱氢氧化钠使沉淀物松动、乳化、分散螯合剂EDTA、柠檬酸EDTA去除有机物；柠檬酸在酸性溶液中可以螯合铁离子氧化剂次氯酸钠去除细菌藻类碱洗溶液：碱洗溶液： 0.5%的氢氧化钠（NaOH）+200ppm次氯酸钠（NaClO）或50ppm氯（Cl2），pH=10 酸洗溶液：酸洗溶液： 2%柠檬酸或盐酸（pH=2.0）二、高纯水主要处

22、理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤系统产水及反洗超滤系统产水及反洗 C 产水产水 B浓水排放浓水排放 C C B B排水排水 A 进水进水全量过滤全量过滤正冲正冲二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤系统反洗超滤系统反洗反洗加药反洗加药 C 反洗进水反洗进水 BNaClOHClNaOH 排水排水二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤系统设计步骤超滤系统设计步骤第二步第二步中试中试确定确定最佳透量最佳透量确定反洗频率确定反洗频率操作压力选择操作压力选择合理的化学清洗合理的化学清洗第三步第三步实际

23、设计实际设计确定确定控制系统控制系统设计清洗系统设计清洗系统操作方式操作方式计算投资量和计算投资量和 运行成本运行成本第一步第一步小试小试原原水来源水来源 ( (自来水自来水/ /地表水地表水/ /地下水地下水 废水废水) )操作方式操作方式( (错流错流/ /死过滤死过滤) )过滤通量过滤通量 操作压力操作压力二、高纯水主要处理设备4、UF（ Ultrafiltration）超滤n超滤系统设计参数超滤系统设计参数工艺参数工艺参数设计通量设计通量L/（h）回收率回收率保安过保安过滤器滤器运行模式运行模式膜面积膜面积产水量产水量m/h反洗药剂反洗药剂反洗水量反洗水量经验值59-14593%5m错

24、流过滤40/553/4NaOH、HCl、NaClO进水量2-3倍二、高纯水主要处理设备5、离子交换器n软化器软化器-钠离子交换器钠离子交换器u原理原理软化：软化：利用钠型阳离子交换树脂，与水中的阳离子（Ca2+，Mg2+，Fe2+等）进行离子交换，去除水中钙镁离子，降低原水硬度，以达到软化硬水目的，从而避免管道、容器、锅炉产生结垢现象。再生：再生：用饱和浓盐水浸泡树脂层，把树脂所吸附的钙镁离子再生置换出来，恢复树脂的交换能力。222222RR2RNa2CaClRNaNaClCaNaCaRCa再生过程：代表树脂本体）（软化过程：水硬度表示方法水硬度表示方法德国度：德国度：1度相当于度相当于1L水

25、中水中10mg的的CaO英国度：1度相当于0.7L水中10mg的CaCO3 法国度：1度相当于1L水中10mg的CaCO3美国度：1度相当于1L水中1mg的CaCO3二、高纯水主要处理设备5、离子交换器n水硬度水硬度硬度：硬度：主要是描述钙离子和镁离子的含量，包含暂时硬度和永久硬度，水硬度分类如下表所示水硬度分类水硬度分类/软水软水GPG微硬水微硬水GPG中硬水中硬水GPG硬水硬水GPG很硬水很硬水GPG极硬水极硬水GPG美国WQA/03.57.0710.510.514.014.00886060120120180180240240水硬度分类极软水mg/L软水mg/L中硬水mg

26、/L硬水mg/L高硬水mg/L超高硬水mg/L极硬水mg/L中国0757515015030030045045070070010001000水硬测量方法水硬测量方法化学法：钙和镁总量的测定化学法：钙和镁总量的测定 EDTA 滴定法滴定法 GB7747 -87仪器：仪器：原子吸收、液相色谱液相色谱、电化学分析法等软化目的：防止水结垢，堵塞管道软化目的：防止水结垢，堵塞管道二、高纯水主要处理设备5、离子交换器n硬水软化设计硬水软化设计用户提供数据包括用户提供数据包括产水量产水量原水硬度原水硬度出水硬度出水硬度交换器计算交换器计算反洗计算反洗计算再生计算再生计算置换计算置换计算正洗计算正洗计算再生水消

27、耗计算再生水消耗计算阻力损失计算阻力损失计算二、高纯水主要处理设备5、离子交换器n阴阳床阴阳床复床复床阴阳床,全称是阴阳离子交换床,也就是复床,它是由阳、阴离子交换器串联使用,达到水的除盐的目的。n混床（混床（Mixed bed）混合床是把阴、阳离子交换树脂装填在同一个交换器内,再生时使之分层再生,使用时先将其均匀混合,这种阴、阳树脂混合一起的离子交换器称为混合床,简称混床。OHOHOH-ROHNaROHH-RNaH-R2HRNaHRNa表示阴离子树脂）（阴离子交换树脂：表示阳离子树脂）（阳离子交换树脂：NaOHOHNaHHRRNaRRNa阴离子树脂再生：阳离子树脂再生：二、高纯水主要处理设备5、离子交换器n阴阳床阴阳床复床复床放置方式：阳床-脱碳器-阴床阳床置前原因除硅作用较为彻底；避免难溶化合物产生；降低碱耗；阳离子交换树脂抗污能力更强。延长阴离子交换树脂寿命脱碳器设置原因去除溶