水处理基础知识

生产部：李锋水处理基础知识第一页，共六十页。反渗透、纳滤原理21水处理工艺介绍膜元件相关概念3预处理选择及工艺介绍4培训大纲第二页，共六十页。水处理工艺介绍1.工艺选择2.离子交换3.电渗析4.EDI第一部分第三页，共六十页。水处理分类污水处理地下水水源地表水海水污水自来水饮用水用途自来水工业纯水工艺水排放水水处理

水处理海水淡化

中水回用游泳池冷却水第四页，共六十页。水处理工艺选择精滤胶体需去除杂质微生物颗粒硬度离子可选择工艺电渗析脱气塔石灰软化

蒸馏臭氧介质过滤反渗透超滤沉淀池

纳滤紫外线微滤EDI离子交换树脂软化毛发过滤二氧化氯气体第五页，共六十页。介质过滤器介质过滤器可以使用单一介质，也可根据不同需要采用多种介质。单一介质的过滤器也叫浅层介质过滤器，它的主要过滤介质一般为石英砂、花岗岩和火山砾等。多层介质过滤器也叫深层次介质过滤器，它的过滤介质是由一种以上过滤介质组成，一般石英砂、活性碳、无烟煤、锰砂及其他接触性介质。其他介质：纤维球、纤维束等第六页，共六十页。多介质过滤器过滤介质1-2mm无烟煤0.5－1mm石英砂1－2mm石英砂通风口空隙进水口出水口侧管分配口蘑菇状滤口（水帽）至少50％的现有砂高度空间过滤介质垫层第七页，共六十页。步骤阀门开正常操作反洗正洗V1V2V4V5V3时间(min.)1510V1V3V2V5V4进水口反洗水进水口出水口排污口第八页，共六十页。排污口12534进水口出水口生产第九页，共六十页。反洗操作排污口12534进水口工艺流程介绍反洗操作第十页，共六十页。排污口进水口12534正洗操作第十一页，共六十页。活性炭过滤器吸附气体吸附有机物通常1g的活性炭的表面积有800~1200m2.

因此可以说活性炭是理想的吸附材.去除余氯C+Cl2+2H2O→4HCl+CO2第十二页，共六十页。膜法过滤反渗透纳滤微滤颗粒过滤离子和分子微米10-3纳米富里酸腐殖酸似隐孢菌素卵母细胞细菌藻类非挥发有机物/色度/消毒副产物/致癌前躯物

粘土淤泥胶体乳化油小假单胞菌流感病毒合成有机化合物杀虫剂，表面活性剂挥发性有机物，染料二垩英，生物耗氧量化学耗氧量离子硝酸根、硫酸根氰化物、硬度、砷磷酸根、重金属大肠杆菌蛋白质酶制

品氨基酸小红细胞胶体硅10-210-11110102103大分子微粒

病毒脊髓灰质炎病毒超滤第十三页，共六十页。离子交换柱（床）第十四页，共六十页。离子交换柱（床）第十五页，共六十页。离子交换离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子材料。是一类带有官能团的网状结构的高分子化合物，其结构有三部分组成：不溶性的三维空间网状骨架，连接在骨架上的官能团和官能团所带的相反电荷的可交换离子。树脂按活性离子分类，如果活性离子是阳离子（和阳离子发生交换）就称为阳离子交换树脂；如果是阴离子，则称为阴离子交换树脂。第十六页，共六十页。离子交换树脂结构骨架：接有功能基团，本身是惰性功能基团：连接在骨架上，可与相反离子结合待交换分子：在吸附阶段可与活性离子交换，与骨架上的功能基团结合活性离子：与功能基团所带电荷相反的可移动的离子第十七页，共六十页。电渗析第十八页，共六十页。电渗析原理在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。第十九页，共六十页。电渗析原理图第二十页，共六十页。EDIEDI(Electrodeionization)中文全称“连续电去离子技术”,其主要用于替代传统的混床技术.EDI工艺原理是:在电场的作用下,通过导电物质将离子化物质从产水中迁移出去,以达到生产高纯水的过程.第二十一页，共六十页。EDI结构组成淡水进水HSiO3-

CO3=OH-H+Cl-SO4=NO3-HCO3--阴离子交换膜阳离子交换膜Na+Ca++Mg++Na+阴离子交换膜阳离子交换膜高纯水Ca++Mg++Na+H+阳极废水浓水Anode阳极(+)Cathode阴极(-)阴极废水高纯水浓水进水HSiO3-

CO3=OH-Cl-NO3-HCO3-HSiO3-

SO4=H+第二十二页，共六十页。模块分解图阴极板阴离子交换膜浓水室阳离子交换膜淡水室第二十三页，共六十页。反渗透基本概念和原理1.半透膜2.渗透3.渗透压4.反渗透第二部分第二十四页，共六十页。半透膜

只让溶剂通过而不让溶质通过的膜称为半透膜半透膜与选择性透过膜的区别？半透膜与反渗透膜的区别？

SemipermeableMembrane第二十五页，共六十页。半透膜示意图第二十六页，共六十页。渗透

稀溶液中的溶剂(水分子)自发地透过半透膜(反渗透膜或纳滤膜)进入浓溶液(浓水)侧的溶剂(水分子)的流动现象。Osmosis第二十七页，共六十页。OsmoticPressure在自然渗透的过程中，渗透过程达到平衡点，此时的液柱高差称为该浓溶液的渗透压。渗透压第二十八页，共六十页。反渗透

在浓溶液侧，施加一个大于渗透压的压力，使浓溶液中的溶剂通过半透膜向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。ReverseOsmosis第二十九页，共六十页。附1、水分子第三十页，共六十页。附2、氢键第三十一页，共六十页。附3、水合离子第三十二页，共六十页。1反渗透膜膜元件2膜组件3膜装置4错流过滤6浓差极化7回收率8产水背压5膜元件结构及相关概念第四章节第三十三页，共六十页。反渗透膜允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种功能性的半透膜称为反渗透膜。聚酯材料增强无纺布，约120m厚；聚砜材料多孔中间支撑层，约40m厚；聚酰胺材料超薄分离层，约0.2m厚。第三十四页，共六十页。膜元件将反渗透或纳滤膜膜片与进水流道网格、产水流道材料、产水中心管和抗应力器等用胶粘剂等组装在一起，能实现进水与产水分开的反渗透或纳滤过程的最小单元称为膜元件。第三十五页，共六十页。膜元件示意图第三十六页，共六十页。膜组件膜元件安装在受压力的压力容器外壳内构成膜组件第三十七页，共六十页。

由膜组件、仪表、管道、阀门、高压泵、保安滤器、就地控制盘柜和机架组成的可独立运行的成套单元膜设备称为膜装置。膜装置第三十八页，共六十页。产水背压如果产水管线在运行和系统停机时带压，膜元件就可能会遭遇静态的产水背压。为了避免膜元件因背压产生膜片复合层的剥离破坏，任何情况下，净背压不得高于0.3bar(5psi)什么情况下会出现产水背压？自然渗透、突然停机、憋压、系统设计不合理等第三十九页，共六十页。错流过滤第四十页，共六十页。浓差极化

在反渗透过程中，由于膜的选择渗透性，溶剂从高压侧透过膜，而溶质被膜截留，其浓度在膜表面处升高，同时发生从膜表面向水体的回扩散。当这两种传质过程达到动态平衡时，膜表面处的浓度C2高于主体溶液浓度C1，这种现象叫浓差极化。

C2/C1称为浓差极化度。第四十一页，共六十页。回收率指膜系统中给水转化为产水或透析液的百分率。公式：回收率

=透析液流量进水流量第四十二页，共六十页。错流过滤和回收率首先，切向流速能使原水中的污染物随浓水排出;其次，切向流速能产生紊流破坏膜表面的浓差极化层;因此，我们需要保证单只膜元件回收率不超过15%;进水浓水产水进水浓水错流过滤切向流速第四十三页，共六十页。第五章节HSRO-390FF产品规范21HSRO-390FF含义HSRO-390FF热消毒3HSRO-390FF运行极限值4HSRO-390FF其它信息5HSRO-390FF膜元件第四十四页，共六十页。HSRO-390FF命名HSROHeatSanitizableReverseOsmosis

热消毒元件390390平方英尺FF(FullFit)

充满外壳卫生型元件膜元件直径－25：2.5英寸－40：4.0英寸

－80：8.0英寸膜元件长度－21：21英寸

－40：40英寸第四十五页，共六十页。HSRO-390FF产品规范

产品名称有效膜面积ft2(m2)运行压力psi(bar)产水量gpd(m3/d)稳定脱盐率Cl-％HSRO-390-FF390(36)150(10.3)9,000(34)99.5单只元件的最小脱盐率98.0%。产水量和脱盐率是基于测试条件：2000ppmNaCl，压力为上表值，25ºC，15%回收率。元件投运前必须进行稳定性处理，在此过程中，会出现一次性的通量下降。上表的规范值为经过稳定处理后的性能数据。单只元件的产水量会在20％范围内变化。第四十六页，共六十页。HSRO-390FF的热消毒HSRO热消毒卷式元件在首次使用前应用热水进行热稳定处理。热消毒控制条件同热稳定处理。合适的热稳定（热消毒）步骤如下：第四十七页，共六十页。HSRO-390FF的热消毒在低压低流量条件下用适当质量的净化水冲洗。在很低压力下用热水作循环处理，水温小于等于45oC，温水循环，最大压力45psi(3bar)，膜两侧压差必须小于25psi(1.7bar)。将热水输入系统中，直至温度升至80oC。（升温小于4oC/min)当使用水温为45oC或高于45oC的温水或热水时，膜两侧的压差必须小于25psi(1.7bar)。保温60～90分钟。让系统将温度降到45oC以下。（降温小于4oC/min)在很低压力下用适当质量的净化水冲洗，最大压力45psi(3bar)，膜两侧压差小于25psi(1.7bar)。第四十八页，共六十页。HSRO-390FF运行极限值膜的类型…………聚酰胺复合膜最高运行温度………………45oC最高热消毒温度(1.75bar，25psi)……85oC最高运行压力……600psi(41bar)最大压差………15psi(1.0bar)连续运行pH范围…………2－11短时清洗pH范围(30分钟)………………1－12最大给水污染指数…………SDI5最大给水浊度………………1NTU游离氯容忍量…………<0.1ppm第四十九页，共六十页。HSRO-390FF其它信息元件一旦浸湿，即应始终保持湿润。如果不严格遵守技术公告中的设计导则和运行极限值，有限质量保证将失效。在系统停机、运输、贮存期间，为了防止微生物滋长，将膜元件浸没于保存液中。标准的保存液含1.5%(重量)的亚硫酸氢钠(食品级)。元件至少需使用6小时后方可用甲醛消毒杀菌。如果在6小时内使用甲醛，可能导致通量损失。该膜对氯(次氯酸盐)的短期攻击有一定抵抗力，但连续接触会破坏膜，故而应避免。客户应全面负责不兼容的化学药品和润滑剂对元件产生的影响。使用不兼容的药品将使有限质量保证失效。始终避免产品水侧产生背压。第五十页，共六十页。膜污染及预防1.结垢2.污堵3.生物污染4.膜降解第八章节第五十一页，共六十页。结垢【结垢】定义为部分盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀，例如碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等。当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极限时，它们就会在反渗透或纳滤膜膜面上发生结垢，如果反渗透水处理系统采用50%回收率操作时，其浓水中的盐浓度就会增加到进水浓度的两倍，回收率越高，产生结垢的风险性就越大。第五十二页，共六十页。结垢的预防加酸

H++CaCO3←→Ca2++HCO3

加阻垢剂树脂软化石灰软化

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2←→2CaCO3+2H2O第五十三页，共六十页。污堵【污堵】定义为有机物和胶体在膜面上的沉积。胶体和颗粒污堵可严重地影响反渗透及纳滤元件的性能，如大幅度降低产水量，有时也会降低系统脱盐率，胶体和颗粒污染的初期症状是系统压差的增加。第五十四页，共六十页。污堵的预防介质过滤其它过滤（微滤、超滤）絮凝—助凝系统设计（回流）第五十五页，共六十页。微生物污染微生物进入反渗透系统之后，找到了水中溶解性的有机营养物，这些有机营养物伴随反渗透过程的进行而浓缩富集在膜表面上，成为形成生物膜的理想环境与过程。膜元件的生物污染将严重影响反渗透系统的性能，出现进水至浓水间压差的迅速增加，导致膜元件发生“望远镜”现象与机械损坏以及膜产水量的下降，有时甚至在膜元件的产水侧也会出现生物污染，导致产品水受污染。第五十六页，共六十页。微生物污染的预防一旦出现生物污染并产生生物膜，清洗就非常困难。因为生物膜能保护微生物受水力的剪切力影响和化学品的消毒作用，此外，没有被彻底清除掉的生物膜将引起微生物的再次快速的滋生。加氯预防性消毒微滤或超滤第五十七页，共六十页。膜降解【膜降解】定义为膜元件性能的衰减。膜材料本身有一定的化学稳定性。一般来讲，所有的氧化剂对聚酰胺类复合膜均是有损害作用。第五十八页，共六十页。膜降解