水处理工艺原理课件(品检部金桐厂)

1、追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司品检部金桐厂制程组品检部金桐厂制程组/2015/2015年年1111月月2 2日日水处理工艺原理培训追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司1 1、反渗透 反渗透，英文为Reverse Osmosis，它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问:陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么海鸥就可以饮用海

2、水呢?这位科学家把海鸥带回了实验室，经过解剖发现在海鸥嗉囊位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密。海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以后逆渗透法(Reverse Osmosis 简称 RO)的基本理论架构。 1.1 反渗透简介追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司l反渗透简称RO，是六十年代发展起来的一种膜分离技术，其原理是原水在高压力的作用下通过反渗透膜，水中的溶剂由高浓度向低浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的，由于它与自然界的渗透方向相反，因而称它为反渗透。反渗透可以去除水中的细菌、病毒、胶

3、体、有机物和98%以上的溶解性盐类。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司1.2 1.2 反渗透原理 当把一张具有一定透过性的薄膜放到溶液中时，膜对溶剂或溶质表现出一定的选择透过性，即膜或是使溶剂通过或是使溶质通过，前者称为渗透，后者称为渗析。 若所用的薄膜只能使溶液中的溶剂或溶质单独通过，溶剂和溶质不能同时通过，这种薄膜称为半透膜,表面微孔的直径一般在0.510nm之间。对于反渗透、渗析及电渗析使用的是致密膜，而超过滤及微孔过滤使用的是多孔质膜。 反渗透是反其自然渗透过程

4、的一种科学方法，渗透和反渗透均是通过半透膜来完成的，当用半透膜隔开两种不同浓度的溶液时，稀溶液中的溶剂就会透过半透膜进入浓溶液一侧，这种现象叫渗透。当在浓溶液侧施加一外来压力时，渗透过程即停止，即达到所谓渗透平衡，平衡状态所需要的外加压力称为渗透压差。渗透压是溶液本身的一种性质，其值与膜无关。当继续增大浓溶液一侧的压力，即所施压力大于渗透压力时，溶剂会反其原来的渗透方向，由浓溶液侧通过半透膜进入稀溶液侧，这种现象称为反渗透。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司1.31.3

5、、反渗透脱盐原理： 对于反渗透膜的脱盐机理，目前有几种不同看法。主要是“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”，此外还有“氢键理论”以及“溶解扩散理论”。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司选择吸附- -毛细管流动理论 当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。该机理阐明在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，在膜的表面选择吸附了一层水分子，盐类溶质则被排斥，化合价越高的离子被排斥的越远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜

6、孔流出纯水，因而达到除盐的目的。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液就泄漏过膜，其中的一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更次之。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司 至于对于有机物的去除，纯属筛分机理。反渗透膜能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌；也能滤除各种病毒，还能滤除热源。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司1.4 1.4 反渗透膜的种类 反渗透膜的种类多，分类方法也很多，但大体上可按膜材料的化学组成和膜材料的物理结构外型结构来区分。 按膜材料的化学组成大致可分为： 醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜等；

7、 按膜材料的物理结构大致可分为： 非对称膜、复合膜等 按外型结构大致可分为： 管式、平板式、中空纤维式及卷式追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司膜元件结构种类概述 在反渗透技术刚起步时，主要采用管式和平板式膜元件。但这两种膜元件初始投资高、膜的填充密度低，因此常用于高污染给水处理。 卷式膜元件是把两层膜背对背粘结成膜袋，之后将多个膜袋卷绕到多孔产水管上形成的。该膜元件组成的系统投资低、耗电省，它是工业系统中应用普通的膜元件，其研制发展速度快，单个膜元件的脱盐率高达99.7%。 中空纤维膜元件组成的反渗透系统有填充密度高的特点，因而要求其对给水进行更严

8、格的预处理，以减少污堵的可能性。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司四种结构膜元件的特点比较l系统费用：管式、平板式中空纤维式、卷式l设计灵活性：卷式中空纤维式平板式管式l清洗方便性：平板式管式卷式中空纤维式l系统占地面积：管式平板式卷式中空纤维式l污堵可能性：中空纤维式卷式平板式管式l耗能：管式平板式中空纤维式卷式追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司卷式膜元件 卷式膜元件是美国UOP公司受美国内部盐水局（OSW）委托于1964年首先开发出来的一种新型膜元件。卷式膜元件中所采用的膜为平面膜，为了使产品水在膜

9、袋中流动，在信封状的半透膜之内夹有产品水通道织物层。 RO系统运行时，原水中一部分水盐与膜垂直的方向通过膜，此时盐类和胶体物质将在膜表面浓缩，剩余一部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走。膜元件的水通亮越大、回收率越高，则其在膜表面浓缩程度越高。膜表面的物质浓度与主体水流中物质浓度不同，这种情况称为浓差极化。增大等不良后果，因此在卷式膜元件中装有给水通道隔网，以增加给水浓缩通道的紊乱程度，进而减少浓差极化的发生。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司膜元件结构示意图追求卓

10、越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司膜元件结构示意图追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司水处理工艺流程原水原水增压泵絮凝剂砂滤还原剂活性炭过滤除垢剂保安过滤器一级反渗透高压泵一级反渗透系统紫外线杀菌纯水追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司原水l感官：应无色、无味、澄清透明、在日光灯下无肉眼可见杂质l总硬度450mg/Ll浊度1NTUlpH：6.5-8.5l余氯0.05mg/Ll大肠菌群不得检

11、出，菌落总数100cfu/ml追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司原水l在使用水处理制水之前，必须确认其各项指标符合生产用水标准。l现用于水处理的原水为当地自来水厂提供的自来水。l当自来水出现异常时，立即反馈上级，根据异常情况和制水质量，决定是否停用，并咨询自来水公司。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司水处理添加剂l前处理水处理使用添加剂有絮凝剂、还原剂、除垢剂。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司絮凝剂 絮凝剂主要是带有正（负)电性的基团中和一些水中带有负(正

12、）电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。一般为达到这种目的而使用的药剂，称之为絮凝剂。 加入适量的絮凝剂，有效混凝水中的胶体及有机物杂质，使以上物质通过絮凝和架桥作用生产大颗粒沉淀物，然后经过预处理过滤，提高预处理的过滤效果，处理后的SDI（污染指数）4。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司絮凝剂l前处理所用的絮凝剂为ST絮凝剂（聚合氯化铝）：6kg/200L，配制浓度为3%，管道流动时所含浓度为2ppm。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的

13、产品天地壹号饮料股份有限公司还原剂 还原剂是在氧化还原反应里，失去电子或有电子偏离的物质。还原剂本身在广义上说,也是抗氧化剂，具有还原性，被氧化，其产物叫氧化产物。还原与氧化反应是同时进行的,即是说,还原剂在与被还原物进行还原反应的同时,自身也被氧化,而成为氧化物.所含的某种物质的化合价升高的反应物是还原剂。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司还原剂l进水中的游离氯要降到0.05PPm以下才能达到复合膜的要求，除氯的预处理方法有两种，颗粒状活性炭吸附和使用还原剂如亚硫酸氢钠。l前处理使用1%的亚硫酸氢钠还原剂，使用量根据水质自行调节。l使用还原剂的目

14、的是保护反渗透膜不被氧化，提高反渗透膜寿命和产水水质。l当碳滤罐出水余氯0.1mg/L时，需加大还原剂添加泵速度。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司除垢剂 结垢是由于给水中的微溶盐在给水逐渐浓缩时超过了浓度积而沉淀到膜上，因此必须防止CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4、SiO2、CaF2结垢。为了保证反渗透系统正常运行，有效防止膜组件结垢,采用投加除垢剂（1-羟基乙叉）双磷酸钠盐的方法。 4kg/200L，配制浓度为2%，管道流动时所含浓度为2ppm。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司水处理

15、添加剂含量计算试剂浓度=式中：LPH(3.80)为添加剂抽取泵每小时抽3.8L溶液（按100%效率计）； 为添加试剂的浓度（为桶配制的浓度）； Lmp为水处理每小时的产能。610*60*2mp1mp(*)80. 3(）LLLPH追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司砂滤l使用多介质机械过滤器（砂滤罐），过滤器规格：直径3000mm高3500mm厚6mm。过滤介质是石英砂，罐体内自上而下使用的石英砂规格是4-8 mm、2-4 mm、1-2 mm、0.5-1 mm，介质填充高度2100mm。l自来水经砂滤除去大部分颗粒较大的杂质。追求卓越质量 创造百年品牌

16、 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司砂滤器正常运行条件l进水压力0.2-0.4Mpa，压差0.05Mpa。l砂滤器出水水质要求污染指数SDI0.05Mpa，则对砂滤器进行清洗。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司活性炭过滤l使用活性碳过滤器（炭滤罐），过滤器规格：直径3000mm高3500mm厚6mm。过滤介质是石英砂和椰壳活性炭。罐体内介质分五层，自上而下第一至四层使用石英砂，规格是4-8 mm、2-4 mm、1-2 mm、0.5-1 mm，填充高度2100mm。第五层使用椰壳活性炭，规 格 是 4 - 8 m m ， 填 充 高

17、 度1500mm。l通过活性炭过滤，吸附除去部分气体、有机物及余氯等。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司活性碳滤器运行条件l正常运行条件：进水压力0.2-0.4Mpa，进出水上下压差0.05Mpa。l碳滤器出水水质要求：出水污染指数SDI4，余氯0.05Mpa则应清洗碳滤器。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司RORO水处理系统砂滤罐、碳滤罐冲洗l反冲洗：通过高流量的水（原水池水或自来水）从砂滤罐/碳滤罐底向上冲洗，使滤层膨胀产生涡漩，将附着于滤层表面的污物冲洗干净，从而达到清洁的目的。反洗直至反洗出水无

18、浑浊及颗粒为止。l正冲洗：用正常的水流量从砂滤罐/碳滤罐顶向下冲洗，将做完反冲后的滤层间残余的浊水冲出，恢复滤层的过滤效果。反冲洗后需进行正冲洗。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司RORO水处理系统砂滤罐、碳滤罐冲洗追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司RORO水处理系统砂滤罐、碳滤罐冲洗l砂滤罐反洗:在砂、炭滤罐所有阀门关闭的状态下，依次打开阀门SR001、SR002、SR003、SR006、SR007、SR011。l砂滤罐正洗：在砂、炭滤罐所有阀门关闭的状态下，依次打开阀门SR001、SR002、SR0

19、03、SR006、SR010、SR014。l炭滤罐反洗:在砂、炭滤罐所有阀门关闭的状态下，依次打开阀门SR001、SR002、SR003、SR006、SR010、SR009、SR016、SR020。l炭滤罐正洗：在砂、炭滤罐所有阀门关闭的状态下，依次打开阀门SR001、SR002、SR003、SR006、SR010、SR009、SR019、SR015。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司水处理SDISDI值l 反渗透膜污染指数（Silting Density Index, 简称SDI），也称之为FI（Fouling Index）值，是反渗透水处理系统

20、中水质指标的重要参数之一，SDI值代表了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水净化设备的物体含量。lSDI值是根据ASTM4189-95测定，这种方法在行业内是公认的。l 在反渗透水处理过程中，SDI值是测定反渗透系统进水的重要标志之一，是检验预处理系统出水是否达到反渗透进水要求的主要手段，它的大小对反渗透系统运行寿命至关重要。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司SDISDI测定仪组成l1、 47mm直径测试膜盒 l2、 47mm测试用膜片（孔径0.45um） l3、 1-5BAR(10-70PSI)压力表 l4、调压针型阀追求卓越质量 创造百年品牌 持续

21、为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司SDISDI测定方法 SDI测定是基于阻塞系数（PI，%）的测定。测定是在47mm的0.45m的微孔滤膜上连续加入一定压力（30psi，相当于2.1kg/cm）的被测定水，记录滤得500ml水所需的时间Ti（秒）和15分钟后再次滤得500ml水所需的时间Tf（秒），按下式求得反渗透膜污染指数SDI： SDI=(1-Ti/Tf)*100/15。式中：15是15分钟；Ti：第一次收集500ml水样使用的时间（单位：秒）；Tf：第二次收集500ml水样使用的时间（单位：秒）； 当水中的污染物质较高时，滤水量可取100ml、200ml、300ml等，间隔

22、时间可改为10分 钟、5分钟等，计算公式中的15也相应调整为10、5。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司SDISDI测量步骤1、将SDI测定仪连接到取样点上（此时在测定仪内不装滤膜）；2、打开测定仪上的阀门，对系统进行彻底冲洗数分钟；3、关闭测定仪上的阀门，然后用钝头的镊子把0.45m滤膜放入滤膜夹具内；4、确认O形圈完好，将O形圈准确放在滤膜上，随后将上半个滤膜夹具盖好，并用螺栓固定；5、稍开阀门，在水流动的情况下，慢慢拧松1-2个蝶形螺栓以排除滤膜处的空气；6、确信空气已全部排尽且保持水流连续的基础上，重新拧紧蝶形螺栓；追求卓越质量 创造百年品

23、牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司SDISDI测量步骤7、完全打开阀门并调整压力调节器，直至压力保持在30psi为止（如果整定值达不到30 psi时，则可在现有压力下试验，但不能低于15 psi）；8、用合适的容器来收集水样，在水样刚进入容器时即用秒表开始记录，收取500ml水样所需的时间为Ti（秒）；9、水样流动15分钟后（包含收集初始500ml水的时间），再次用容器收集水样500ml并记录收集水样所花的时间，记作Tf（秒）；10、关闭取样进水球阀，松开微孔膜过滤容器的蝶形螺栓，将滤膜取出保存（作为进行物理化学试验的样品）；11、擦干微孔过滤器及微孔滤膜支撑孔板。追求卓

24、越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司SDISDI测定注意事项l1、每次试验过程中压力、温度要保持稳定，压力波动不得超过5%，水温波动不超过1，否则试验取得的数据作废，需要重新测定；l2、选定收集水样量应为500ml（或其他确定的水量值），两次收集水样的时间间隔为15分钟；l3、当时间间隔为15分钟时，SDI值最大（测试过程中膜孔完全堵塞，在15分钟后完全不产水）为6.7，在此情况下，可将测试间隔时间调整为10分钟，5分钟，相应的最大SDI值分别不大于10和20。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司保安过滤器l规 格 ： 直 径 5 0 0 m m 高1400mm厚2.5mm2台。通过保安过滤器，可以将水中5m以上的固体颗粒除去，进一步降低RO装置进水的浊度，防止反渗透膜表面划伤和堵塞反渗透膜。使用的是PP滤芯，规格：40寸，5m；数量：每台30芯。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地壹号饮料股份有限公司保安过滤器运行条件l出水压力0.18-0.3Mpa，压差0.07Mpa。若压差0.07Mpa，应更换滤芯。追求卓越质量 创造百年品牌 持续为顾客提供优质健康的产品天地