脱盐水处理装置

1、脱脱 盐盐 水水 处处 理理（工艺篇）（工艺篇） 动力车间主要内容地表水水厂预处理水厂预处理多介质过滤脱盐水系统脱盐水系统超滤一级RO二级ROEDI脱盐水水的物化性质物理：物理：水常温下是无色、无味的透明液体水常温下是无色、无味的透明液体1. 1. 沸点：沸点：100100（一个标准大气压时）（一个标准大气压时）；凝固点：；凝固点：0；三相点：；三相点：0.012. 2. 密度密度：3.98，为，为1g/ml；20，0.9982g/ml水的密度在水的密度在3.983.98时最大，温度高于时最大，温度高于3.983.98时，水的密度随温度升高时，水的密度随温度升高而减小；在而减小；在0 03.9

2、83.98时，水热缩冷涨，密度随温度的升高而增加。时，水热缩冷涨，密度随温度的升高而增加。化学：化学：水的分子式为水的分子式为H2O， 相对分子质量为相对分子质量为18181.1.电导电导水是一种很弱的电解质，能电离出少量的氢和氢氧根离子，所以即使水是一种很弱的电解质，能电离出少量的氢和氢氧根离子，所以即使理想的纯水也有一定的导电能力，导电能力常用电导率来表示，理想的纯水也有一定的导电能力，导电能力常用电导率来表示，25时水的理论电阻率为时水的理论电阻率为18.2Mcm（电导率（电导率0.055S/cm）2 2. .水的化学性质水的化学性质水能与金属和非金属作用放出氢水能与金属和非金属作用放出

3、氢2Na+2H2O=2NaOH+H2 与许多金属和非金属的氧化物反应生成碱或酸与许多金属和非金属的氧化物反应生成碱或酸CaO+H2O=Ca(OH)2 SO3+H2O=H2SO4溶液、饱和溶液、溶解度溶液、饱和溶液、溶解度由两种或两种以上物质组成的均匀而稳定的体系叫做溶液。在一定的条件下，由两种或两种以上物质组成的均匀而稳定的体系叫做溶液。在一定的条件下，物质的溶解和结晶达到平衡时的溶液叫做饱和溶液。在一定温度下，饱和溶液物质的溶解和结晶达到平衡时的溶液叫做饱和溶液。在一定温度下，饱和溶液中所含饱和物质的量，称为该物质在该温度下的溶解度。中所含饱和物质的量，称为该物质在该温度下的溶解度。毫克毫克

4、/ /升、（升、（ppmppm）毫克毫克/ /升是表示水中某种物质含量多少的单位。水的单位体积常用升表示，而升是表示水中某种物质含量多少的单位。水的单位体积常用升表示，而水中含有的物质的多少通常采用克来表示。由于一升水的质量通常为水中含有的物质的多少通常采用克来表示。由于一升水的质量通常为10001000克，克，故故1 1毫克毫克/ /升的杂质相当于水中含有百万分之一份杂质，故单位升的杂质相当于水中含有百万分之一份杂质，故单位ppm ppm 在表示水中在表示水中杂质时与此相当。杂质时与此相当。含盐量含盐量 水的含盐量（也称矿化度）是表示水中所含盐类质的数量。由于溶解盐类在水水的含盐量（也称矿化

5、度）是表示水中所含盐类质的数量。由于溶解盐类在水中一般以离子的形式存在，也可表示为水中各种阳离子和阴离子的量的和，其中一般以离子的形式存在，也可表示为水中各种阳离子和阴离子的量的和，其单位是单位是mg/L。电导率电导率由于溶解盐类在水中多以阴离子和阳离子形态存在，当水中插入一对通电电极由于溶解盐类在水中多以阴离子和阳离子形态存在，当水中插入一对通电电极时，在电场作用下，带电离子会产生定向移动，使水具有导电的性质，导电性时，在电场作用下，带电离子会产生定向移动，使水具有导电的性质，导电性能的强弱就用电导率来表示，其单位是能的强弱就用电导率来表示，其单位是S S/cm/cm。（。（S/mS/m，西

6、门子，西门子/ /米）米）水的浑浊度水的浑浊度水中存在的悬浮物及胶体状态的微粒使水产生浑浊，其浑浊的程度称为浑浊度。水中存在的悬浮物及胶体状态的微粒使水产生浑浊，其浑浊的程度称为浑浊度。浑浊度的单位是用浑浊度的单位是用“度度”来表示的，相当于来表示的，相当于1L1L的水中含有的水中含有1mg1mg的的SiOSiO2 2时，所产时，所产生的浑浊程度，为生的浑浊程度，为1 1度。度。相关概念水的硬度（水的硬度（H H）水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传

7、导，把水中这些金于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。通常就把钙镁的总硬度看做水的硬度。用属离子的总浓度称为水的硬度。通常就把钙镁的总硬度看做水的硬度。用mmol/Lmmol/L表示。通常也表示成等分子数量的表示。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度，单位为的质量浓度，单位为mg/LCaCO3mg/LCaCO3。水的碱度（水的碱度（B B）水的碱度是指水中能够接受水的碱度是指水中能够接受HH+ + ，与强酸进行中和反应的物质含量。在天然，与强酸进行中和反应的物质含量。在天然水中，碱度主要由水中，碱度主要由HCO3-的盐类组成。单位

8、为的盐类组成。单位为mmol/Lmmol/L。通常也表示成等分子。通常也表示成等分子数量的数量的CaCO3CaCO3的质量浓度，单位为的质量浓度，单位为mg/LCaCO3mg/LCaCO3。pHpH值值水的水的pHpH值以水中氢离子浓度的负对数值表示，表示为值以水中氢离子浓度的负对数值表示，表示为pH=-LgH+pH=-LgH+。氢离子的。氢离子的浓度是水的酸碱性的标志，当浓度是水的酸碱性的标志，当H+H+的浓度为的浓度为1010- -7mol/L7mol/L时，水呈中性。对应时，水呈中性。对应pHpH表示即为当表示即为当pHpH为为7 7时，水呈中性。当时，水呈中性。当pHpH为为0-70-

9、7时，水呈酸性，为时，水呈酸性，为7-147-14时，水呈时，水呈碱性。碱性。相关概念 水厂混凝预处理水厂混凝预处理 杀菌剂杀菌剂 新鲜水罐新鲜水罐生产供水泵生产供水泵多介质过滤器多介质过滤器换热器换热器保安过滤器保安过滤器超滤装置超滤装置 还原剂还原剂/阻垢剂阻垢剂 超滤水箱超滤水箱一级一级RORO给水泵给水泵保安过滤器保安过滤器高压泵高压泵一级反渗透装置一级反渗透装置 片碱片碱一级一级RORO产水箱产水箱二级二级RORO给水泵给水泵保安过滤器保安过滤器高压泵高压泵二级反渗透装置二级反渗透装置 中间水箱中间水箱EDIEDI供水泵供水泵保安过滤器保安过滤器EDIEDI装置装置除盐水箱除盐水箱用

10、户用户预处理目的：去除原水中各种悬浮物、胶体，以达到后续水处理设备的预处理目的：去除原水中各种悬浮物、胶体，以达到后续水处理设备的进水要求。进水要求。预处理效果的好坏直接影响设备的长周期的运行。预处理效果的好坏直接影响设备的长周期的运行。混凝混凝- -砂滤处理（水厂预处理）砂滤处理（水厂预处理）原理：水中的悬浮物和胶体物质的粒径不同，沉降速度相差很大。大颗原理：水中的悬浮物和胶体物质的粒径不同，沉降速度相差很大。大颗粒悬浮物在重力作用下容易沉降，而微小粒径的以及胶体杂质能在水中粒悬浮物在重力作用下容易沉降，而微小粒径的以及胶体杂质能在水中长期保持分散悬浮状态。为了除去水中微小粒径的悬浮物及胶体

11、，需要长期保持分散悬浮状态。为了除去水中微小粒径的悬浮物及胶体，需要对原水进行混凝处理，通过在原水中投加絮凝剂，使之与水中悬浮物及对原水进行混凝处理，通过在原水中投加絮凝剂，使之与水中悬浮物及胶体生成较大絮凝体，快速沉降下来，然后通过后继过滤设施过滤去除胶体生成较大絮凝体，快速沉降下来，然后通过后继过滤设施过滤去除。水中的胶体是一些低分子物质的聚合体，小粒径、大比表面积。胶体。水中的胶体是一些低分子物质的聚合体，小粒径、大比表面积。胶体颗粒表面通常带有负电荷，混凝处理是向水中投加混凝剂（阳离子聚会颗粒表面通常带有负电荷，混凝处理是向水中投加混凝剂（阳离子聚会物），使胶体失稳而聚集在一起沉降下来

12、，同样也吸附胶体，通过聚会物），使胶体失稳而聚集在一起沉降下来，同样也吸附胶体，通过聚会物的长链将胶体聚集在一起，在沉降过程中悬浮于水中的胶体颗粒因吸物的长链将胶体聚集在一起，在沉降过程中悬浮于水中的胶体颗粒因吸附而随这些沉淀物一起沉降。附而随这些沉淀物一起沉降。原水预处理原水预处理超滤是一种以膜两侧压差为推动力，以筛分原理为基础理论的溶液分离过程。在超滤是一种以膜两侧压差为推动力，以筛分原理为基础理论的溶液分离过程。在压力的作用下超滤膜截留水中胶体颗粒，而水和小的溶质透过膜。压力的作用下超滤膜截留水中胶体颗粒，而水和小的溶质透过膜。超滤超滤 超滤超滤 在超滤分离过程中，相对分子质量小于在超滤

13、分离过程中，相对分子质量小于300300500 500 的溶质易透过膜，的溶质易透过膜， 有有时膜孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但时膜孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但却仍有明显的分离效果，主要是膜的化学性质。却仍有明显的分离效果，主要是膜的化学性质。超滤膜组件是超滤装置基本工作单元。超滤膜组件是超滤装置基本工作单元。超滤膜是多孔膜超滤膜是多孔膜 ，过滤过程是种动态过程。在超滤进行时，由水泵提供推，过滤过程是种动态过程。在超滤进行时，由水泵提供推动力，在膜表面产生两个分力：动力，在膜表面产生两个分力：一个是垂直于膜面的切向力一个是垂直于膜面的切

14、向力，使水分子透，使水分子透过膜面；过膜面；另一个是与膜面平行的切向力另一个是与膜面平行的切向力，把膜面截留物冲掉。在超滤膜表，把膜面截留物冲掉。在超滤膜表面不易产生浓差极化和结垢，透水速率衰减较慢，运行周期相对较长。一面不易产生浓差极化和结垢，透水速率衰减较慢，运行周期相对较长。一般当超滤膜透水速率下降时，只要减低膜面的垂直方向应力，增加切向流般当超滤膜透水速率下降时，只要减低膜面的垂直方向应力，增加切向流速，速， 进行短时间冲洗（进行短时间冲洗（ 3 35min5min），即可恢复。），即可恢复。超滤膜超滤膜 操作压力、流速操作压力、流速浓差极化在膜面上形成的边界层（浓差极化在膜面上形成的

15、边界层（ 或凝胶层），或凝胶层）， 使液体阻使液体阻力增加，提高料液流速对防止浓差极化、提高设备处理能力力增加，提高料液流速对防止浓差极化、提高设备处理能力有利。但增大压力使工艺过程耗能增加，有利。但增大压力使工艺过程耗能增加， 结果导致费用增大结果导致费用增大。一般湍流体系中流速为。一般湍流体系中流速为1 13m/s3m/s，在层流体系中通常流速小，在层流体系中通常流速小于于1m/s1m/s。温度温度高温可以减少料液的粘度，从而增加传质效率，提高透过通高温可以减少料液的粘度，从而增加传质效率，提高透过通量。量。操作时间操作时间随着超滤过程的进行，浓度极化在膜表面上形成了浓缩的凝随着超滤过程的

16、进行，浓度极化在膜表面上形成了浓缩的凝胶层，使超滤透过通量下降。胶层，使超滤透过通量下降。浓度浓度预处理预处理影响超滤过程的因素影响超滤过程的因素 在超滤分离法中，在超滤分离法中， 原水带到膜表面的溶质，被膜截留而增多，在膜表面处原水带到膜表面的溶质，被膜截留而增多，在膜表面处的溶质浓度变得比原水浓度高得多，这种现象称为的溶质浓度变得比原水浓度高得多，这种现象称为浓差极化浓差极化，当膜面上溶，当膜面上溶质浓度增加到一定值时，在膜面上会形成一层称为凝胶层的非动层，这个质浓度增加到一定值时，在膜面上会形成一层称为凝胶层的非动层，这个凝胶层对膜的透过通量有很大阻力，使膜的通量急剧下降。凝胶层对膜的透

17、过通量有很大阻力，使膜的通量急剧下降。在超滤过程中，进水溶液中的大分子不断在膜表面被截留，加之这些大分在超滤过程中，进水溶液中的大分子不断在膜表面被截留，加之这些大分子在水溶液中的扩散系数较小，在膜表面大分子溶质累积速度就加快，所子在水溶液中的扩散系数较小，在膜表面大分子溶质累积速度就加快，所以在膜表面处的溶质浓度变得比进水溶质浓度高，导致以在膜表面处的溶质浓度变得比进水溶质浓度高，导致浓差极化现象加剧浓差极化现象加剧。防止浓差极化主要是控制运行条件。常用的方法有以下几中：防止浓差极化主要是控制运行条件。常用的方法有以下几中：* *加快平行加快平行 于膜面的水流速度。开大错流量。于膜面的水流速

18、度。开大错流量。* *适当提高进水温度。高温下运行有利于降低粘度，提高凝胶物质的再扩散适当提高进水温度。高温下运行有利于降低粘度，提高凝胶物质的再扩散速度，还能提高积聚物的临界凝胶浓度。工作温度自速度，还能提高积聚物的临界凝胶浓度。工作温度自1515提高到提高到2525，水，水通量几乎增大通量几乎增大1 1倍倍* *定期清洗超滤膜。定期清洗超滤膜。浓差极化浓差极化 渗透是一种物理现象，当两种含有不同盐类浓度的溶液用一张半透膜隔开渗透是一种物理现象，当两种含有不同盐类浓度的溶液用一张半透膜隔开时会发现，含盐量少的一侧的溶剂会自发地向含盐量高的一侧流动，这个时会发现，含盐量少的一侧的溶剂会自发地向

19、含盐量高的一侧流动，这个过程叫做过程叫做渗透渗透。渗透直到两侧的液位差（即压力差）达到一个定值时，渗。渗透直到两侧的液位差（即压力差）达到一个定值时，渗透停止，此时的压力差叫渗透压。如果在浓溶液侧施加一个压力，那么浓透停止，此时的压力差叫渗透压。如果在浓溶液侧施加一个压力，那么浓溶液侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透溶液侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透相反，叫相反，叫反渗透反渗透渗透与反渗透渗透与反渗透 膜组件是反渗透膜分离设备的基膜组件是反渗透膜分离设备的基本工作单元，一般由膜、支撑物本工作单元，一般由膜、支撑物和容器组成和容器组成系统组

20、成：系统组成：精密过滤器精密过滤器高压泵高压泵相关测量仪表相关测量仪表自动控制阀门自动控制阀门反渗透反渗透 测量仪表测量仪表反渗透装置反渗透装置脱盐率、透盐率脱盐率、透盐率脱盐率脱盐率通过反渗透膜从系统进通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比水中去除可溶性杂质浓度的百分比透盐率透盐率进水中可溶性杂质透过进水中可溶性杂质透过膜的百分比。膜的百分比。脱盐率脱盐率=(1=(1产水含盐量产水含盐量/ /进水含盐量进水含盐量) )100%100%以电导率计算以电导率计算一级入水电导一级入水电导667s/cm一级产水电导一级产水电导15s/cm二级产水电导二级产水电导2s/cm一级脱盐率一级脱

21、盐率=(1-15/667)%=97.7%二级脱盐率二级脱盐率=(1-2/15)%=86.7%回收率回收率回收率回收率指膜系统中给水转化成为产指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。膜系统的回收率水或透过液的百分比。膜系统的回收率在设计时就已经确定，是基于预设的进在设计时就已经确定，是基于预设的进水水质而定的。水水质而定的。回收率回收率=(=(产水流量产水流量/ /进水流量进水流量) )100%100%即即我们所说的产水率。我们所说的产水率。一级产水量一级产水量67m3/h；浓水流量；浓水流量23m3/h二级产水量二级产水量65m3/h；浓水流量；浓水流量8m3/h一级一级RO产水率产水率=

22、67/(67+23)=74.4%二级二级RO产水率产水率=65/（65+8）=89.0%相关术语相关术语反渗透膜出水量与温度关系反渗透膜出水量与温度关系一般地说温度每升高一摄氏一般地说温度每升高一摄氏度，同样的反渗透膜在压力度，同样的反渗透膜在压力不变的情况下，出水量将增不变的情况下，出水量将增加加3 34%4%。2525时产水率为时产水率为 1.01.0，1212 时为时为0.660.66。换句话说，同。换句话说，同样数量的反渗透膜，在样数量的反渗透膜，在 1212时出水量是时出水量是2020吨，在吨，在2525时出水量将为约时出水量将为约3030吨。吨。反渗透出水量与相关物理量的关反渗透出

23、水量与相关物理量的关系系反渗透设备出水量与加在反渗反渗透设备出水量与加在反渗透膜上的透膜上的有效压力有效压力成正比关系成正比关系通过增加压力来提供反渗透膜通过增加压力来提供反渗透膜的出水量一般是有限度的。在的出水量一般是有限度的。在增加压力来提供出水量的同时增加压力来提供出水量的同时也减低了反渗透膜的寿命。对也减低了反渗透膜的寿命。对于一般水质，压力选择在于一般水质，压力选择在9.19.114 Kgf/cm14 Kgf/cm2 2反渗透出水量与相关物理量的关反渗透出水量与相关物理量的关系系脱盐率脱盐率是是RO系统最常监测的指标之一。不仅表明系统最常监测的指标之一。不仅表明RORO膜的性能，而膜

24、的性能，而且影响且影响RORO出水质量。脱盐率下降可能相应会有其它出水质量。脱盐率下降可能相应会有其它RORO膜性能的变化膜性能的变化，如标准渗透水流量或标准压差等，这取决于引起膜性能变化的原，如标准渗透水流量或标准压差等，这取决于引起膜性能变化的原因。因。当当RO的标准系统脱盐率下降时，的标准系统脱盐率下降时， 采取如下步骤：采取如下步骤： 校正仪表，校正仪表， 以以避免因仪表原因而误认为膜性能的变化；查出脱盐率下降的部位；避免因仪表原因而误认为膜性能的变化；查出脱盐率下降的部位； 根据查出的原因，采取相应的措施。根据查出的原因，采取相应的措施。系统脱盐率下降系统脱盐率下降如果未按预定的回收

25、率运行，如果未按预定的回收率运行， 可能会造成严重的后果。假定流量表不准，可能会造成严重的后果。假定流量表不准，本来浓水流量应为本来浓水流量应为25m25m3 3/h/h，给水流量为，给水流量为100m3/h，结果浓水流量仅有，结果浓水流量仅有12.5m3/h，这样系统回收率由，这样系统回收率由75%增至增至87.5%，浓缩系统由，浓缩系统由4 4 倍升为倍升为7 7 倍。浓水浓度倍。浓水浓度越高，越高， 结垢倾向越大；同时，较低的浓水流速，降低水的紊动状态，增加结垢倾向越大；同时，较低的浓水流速，降低水的紊动状态，增加浓差极化，这又反过来增加结垢倾向。浓水浓度过高，会导致一种或几种难浓差极化

26、，这又反过来增加结垢倾向。浓水浓度过高，会导致一种或几种难溶盐过饱和，溶盐过饱和， 从而在膜上结垢析出。从而在膜上结垢析出。结垢是难溶盐在膜表面上的沉积；结垢是难溶盐在膜表面上的沉积； 污染是悬浮物和有机物等在膜表面上污染是悬浮物和有机物等在膜表面上聚集。严重的结垢和污染会导致脱盐率下降，聚集。严重的结垢和污染会导致脱盐率下降， 而这又最可能发生在系统而这又最可能发生在系统最后一个膜元件上，最后一个膜元件上， 因为该处水浓度最高。结垢和污染减少膜元件的水因为该处水浓度最高。结垢和污染减少膜元件的水流空间，流空间， 因而降低水流紊动效果，因而降低水流紊动效果， 导致浓差极化的增加。膜表面浓度越导

27、致浓差极化的增加。膜表面浓度越大，大， 渗透水浓度越高。渗透水浓度越高。系统回收率过高系统回收率过高 系统污染或结垢系统污染或结垢残余氯或其它氧化剂与膜接触时，残余氯或其它氧化剂与膜接触时， 会引起反渗透膜的退化。水中少量会引起反渗透膜的退化。水中少量漏进的氧化剂，首先与第一个膜接触，引起该膜性能改变，脱盐率下降。漏进的氧化剂，首先与第一个膜接触，引起该膜性能改变，脱盐率下降。氧化剂使用不当氧化剂使用不当系统脱盐率下降系统脱盐率下降EDIEDI工作原理：工作原理：EDIEDI技术是将电渗析和离子交换相互结合在一起的工艺。技术是将电渗析和离子交换相互结合在一起的工艺。利用混合离子交换树脂吸附水中

28、的阴阳离子，同时这些被吸附的离子利用混合离子交换树脂吸附水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被除去，又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被除去，这一过程中离子交换树脂被电连续再生，不需要进行酸、碱再生。这一过程中离子交换树脂被电连续再生，不需要进行酸、碱再生。可以生产出电阻率高达可以生产出电阻率高达18Mcm18Mcm的纯水。的纯水。直流电是使离子从淡水室进入浓水室的推动力直流电是使离子从淡水室进入浓水室的推动力EDI离子交换膜用竖线离子交换膜用竖线表示，并标明它们表示，并标明它们允许通过的离子种允许通过的离子种类。这些离子交换类。这些离子交换膜是不允许水穿过膜是不允许水穿过的，的， 因此，因此， 它们它们可以隔绝淡水和浓可以隔绝淡水和浓水水流。水水流。离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近, ,可以使特定的离子迁移。可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。阴离子交换膜只允许阴离