水处理基础知识

（优选）水处理基础知识当前第1页\共有58页\编于星期日\4点反渗透、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培训大纲当前第2页\共有58页\编于星期日\4点水处理工艺介绍1.工艺选择2.离子交换3.电渗析4.EDI第一部分当前第3页\共有58页\编于星期日\4点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当前第4页\共有58页\编于星期日\4点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当前第5页\共有58页\编于星期日\4点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、纤维束等当前第6页\共有58页\编于星期日\4点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当前第7页\共有58页\编于星期日\4点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当前第8页\共有58页\编于星期日\4点排污口12534进水口出水口生产当前第9页\共有58页\编于星期日\4点反洗操作排污口12534进水口工艺流程介绍反洗操作当前第10页\共有58页\编于星期日\4点排污口进水口12534正洗操作当前第11页\共有58页\编于星期日\4点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当前第12页\共有58页\编于星期日\4点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当前第13页\共有58页\编于星期日\4点离子交换柱（床）当前第14页\共有58页\编于星期日\4点离子交换柱（床）当前第15页\共有58页\编于星期日\4点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。当前第16页\共有58页\编于星期日\4点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当前第17页\共有58页\编于星期日\4点电渗析当前第18页\共有58页\编于星期日\4点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。当前第19页\共有58页\编于星期日\4点电渗析原理图当前第20页\共有58页\编于星期日\4点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.当前第21页\共有58页\编于星期日\4点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+当前第22页\共有58页\编于星期日\4点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当前第23页\共有58页\编于星期日\4点反渗透基本概念和原理1.半透膜2.渗透3.渗透压4.反渗透第二部分当前第24页\共有58页\编于星期日\4点半透膜

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当前第25页\共有58页\编于星期日\4点半透膜示意图当前第26页\共有58页\编于星期日\4点渗透

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当前第27页\共有58页\编于星期日\4点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。渗透压当前第28页\共有58页\编于星期日\4点反渗透

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当前第29页\共有58页\编于星期日\4点附1、水分子当前第30页\共有58页\编于星期日\4点附2、氢键当前第31页\共有58页\编于星期日\4点附3、水合离子当前第32页\共有58页\编于星期日\4点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当前第33页\共有58页\编于星期日\4点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。当前第34页\共有58页\编于星期日\4点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。当前第35页\共有58页\编于星期日\4点膜元件示意图当前第36页\共有58页\编于星期日\4点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当前第37页\共有58页\编于星期日\4点

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。膜装置当前第38页\共有58页\编于星期日\4点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、系统设计不合理等当前第39页\共有58页\编于星期日\4点错流过滤当前第40页\共有58页\编于星期日\4点浓差极化

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。当前第41页\共有58页\编于星期日\4点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当前第42页\共有58页\编于星期日\4点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当前第43页\共有58页\编于星期日\4点第五章节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膜元件当前第44页\共有58页\编于星期日\4点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英寸当前第45页\共有58页\编于星期日\4点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。当前第46页\共有58页\编于星期日\4点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：当前第47页\共有58页\编于星期日\4点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)。当前第48页\共有58页\编于星期日\4点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当前第49页\共有58页\编于星期日\4点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。当前第50页\共有58页\编于星期日\4点膜污染及预防1.结垢2.污堵3.生物污染4.膜降解第八章节当前第51页\共有58页\编于星期日\4点结垢【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。当前第52页\共有58页\编于星期日\4点结垢的预防加酸

H++CaCO3←→Ca2++HCO