高纯水工艺总结课件

主讲：柯国洲日期：2017/2/21高纯水处理工艺培训主讲：柯国洲高纯水处理工艺培训1目录二、高纯水主要处理设备一、储水设备目录二、高纯水主要处理设备一、储水设备2一、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PE水箱FRP水箱SS304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、储水储药箱1、水箱PE水箱FRP水箱SS304水箱对比P3一、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<30t/h，PE水箱一、储水设备（2）作用：污染物初步沉降分离；调节进水水质；缓4一、储水设备2、超纯水工艺中所用到的水箱对比水箱类别材质水来源水去处原水储水箱PE、FRP市政自来水MMF/UF系统超滤产水箱PE、FRPUF产水RO1系统RO1产水箱PE、FRPRO1产水RO2系统RO2产水箱PE、FRPRO2产水UV系统EDI产水箱FRPEDI产水/终端用水点SMB系统加药水箱絮凝剂PEEDI产水口MMF系统阻垢剂RO1/EDI产水口保安过滤器/RO1/RO2系统氧化剂RO1/EDI产水口UF系统pH调节剂RO1/EDI产水口RO2系统清洗水箱PEUF/RO1/EDI清洗回水CIP清洗过滤器药剂絮凝剂阻垢剂氧化剂pH调节剂杀菌剂种类PACPAM等RO阻垢剂NaClONaOH、HCl次氯酸钠等一、储水设备2、超纯水工艺中所用到的水箱对比水箱类别材质水来5二、高纯水主要处理设备1、MMF（Multi-mediafilter）多介质过滤器。碳钢衬胶MMF玻璃钢MMF不锈钢MMF1.2作用常用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理，去除水中的泥砂、悬浮物、胶体等杂质和藻类等生物，降低对反渗透膜元件的机械损伤及污染。1.1简介利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程。二、高纯水主要处理设备1、MMF（Multi-media6二、高纯水主要处理设备1.3构造多介质过滤器主要由以下部分构成：配套管线和阀门。其中过滤器体又包括:筒体、反洗气管、布水组件、支撑组件、滤料、排气阀(外置)等。序号部件名称功能作用结构类型1布水器过滤时，均匀分布原水；反洗时，均匀收集反洗水正向十字布水槽，截面U型正向喇叭口型反向喇叭口型2附属管道输送原水或滤后水外置式或内置式3支撑组件支撑上部填充物的重量；过滤或反洗通道栅管式，支撑架和排管滤帽式，含滤板和滤帽4滤料截留原水中的杂质两层：无烟煤和石英砂三层：无烟煤、石英砂和鹅卵石；三层不同粒径石英砂5排气阀将内部的空气外排，减少气阻多为双孔排气阀单介质：单一石英砂或无烟煤，特点上小下大（上层0.8-1.2mm，中间层1.0-2.0mm，底层4.0-8.0mm）双介质：上层大粒径低密度无烟煤，下层小颗粒高密度石英砂二、高纯水主要处理设备1.3构造序号部件功能作用结构类型1布7二、高纯水主要处理设备型号滤料粒径（mm）比重（t/m³）层高（mm）设计流速（m/h）反洗强度（L/㎡*s）过滤器半径（m）单层石英砂0.5-1.21.812008-1015-18单层无烟煤0.5-1.20.912008-1010-12双层石英砂1.2-2.50.840010-1413-16无烟煤0.5-1.21.86001.4MMF设计规则（1）膨胀高度：反冲洗时，为了保证滤料颗粒有足够的间隙使污物迅速随水排出滤层，滤层膨胀率应大一些。双层滤料，膨胀率为40%—50%。（2）反洗水量和压力：反洗水的强度为16-20m3/(m2·h)，反洗水的压力≤0.15MPa。（3）反洗空气量和压力：反洗空气的强度为8-12m3/(m2·h)，反洗空气的压力≤0.15MPa。（4）滤料装填：过滤层石英砂粒径0.8-1.2mm，高度＞500mm；支撑层石英砂粒径1.0-2.0mm，高度200mm；垫层石英砂粒径4.0-8.0mm，高度200-400mm，总高度不高于上视镜中心线，当罐体直径＞￠2000mm时，垫层用鹅卵石。二、高纯水主要处理设备型号滤料粒径（mm）比重（t/m³）层8二、高纯水主要处理设备1.5MMF过滤及冲洗序号操作程序进水阀V1反排阀V4反进阀V3出水阀V2排气阀V7正排阀V5进气阀V6开启水泵工艺转步条件1运行O××O×××原水泵12-20小时/SDI>5/压差0.6bar2反洗×OO×O××反洗泵15min3排水××××OO×2min4空气吹洗×O××O×O10min5反洗×OO×O××反洗泵15min6正洗O××××O×10min注：表中O表示阀门打开,标注×阀门关闭正冲反冲气冲反冲正冲制水二、高纯水主要处理设备1.5MMF过滤及冲洗序操作进水反排反9二、高纯水主要处理设备2、ACF（Activecarbonfilter）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SDI<5，TOC<2.0ppm。二、高纯水主要处理设备2、ACF（Activecarbo10二、高纯水主要处理设备2.2设计参数型号滤料粒径（mm）比重（t/m³）层高（mm）设计流速（m/h）反洗强度（L/㎡*s）过滤器半径（m）上层活性炭6-12目0.557100010-1216-20底层石英砂4-8mm1.8200直径/mm材质高度/mm滤料填装高度/mm膨胀高度/mmφ<600玻璃钢<12002/3H1/3H600<φ<1600碳钢衬底150012003001600<φ<2400碳钢衬>2400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2.2设计参数型号滤料粒径（mm）比重11二、高纯水主要处理设备2.3ACF过滤及冲洗序号操作程序进水阀V1反排阀V4反进阀V3出水阀V2排气阀V7正排阀V5进气阀V6开启水泵工艺转步条件1运行O××O×××原水泵12-20小时/SDI>5/压差0.6bar2反洗×OO×O××反洗泵15min3排水××××OO×2min4反洗×OO×O××反洗泵15min5正洗O××××O×原水泵10min运行反冲排水反冲正冲制水注：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2.3ACF过滤及冲洗序操作进水反排12二、高纯水主要处理设备3、ASS（Discfilter）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：一组相同精度的叠片相叠加。滤芯和过滤外壳组合成单元

单元：2"、3"、4"之分单元由管道阀门连接组合成设备阀门：2"、3"、4"之分离心螺旋盘（阿速德独家专利）二、高纯水主要处理设备3、ASS（Discfilter13①过滤盘片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。交叉点构成大量的空腔和不规则的通路，从而导致紊流使固体颗粒拦截在交叉点（工作原理）。SPINKLIN盘片规格如下表：3.1盘式过滤器组成结构颜色模式蓝黄红黑绿灰尺寸μm4002001301005520工作原理示意图二、高纯水主要处理设备①过滤盘片3.1盘式过滤器组成结构颜色模式蓝黄红黑14②叠片式滤芯把一摞相同精度的盘片固定在骨架上，再用压盖压紧便成为滤芯。滤芯骨架：采用聚酰胺构成紧固弹簧：把叠片压紧，反洗时弹簧打开，压盖上升，可松开盘片。骨架侧端延切线方向设有喷嘴，反洗时沿切线方向喷水。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过滤单元③过滤单元根据单元进出水口尺寸大小主要有2”单元、3”单元、4”单元二、高纯水主要处理设备②叠片式滤芯3.1盘式过滤器组成结构滤芯过滤单元③过滤单元二15④过滤器用管路、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。套设备采用一个专用的控制器进行全自动控制。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④过滤器3.1盘式过滤器组成结构二、高纯水主要处理设备163.2盘式过滤器过滤及反洗过程过滤：过滤时原水从外面通过叠片，过滤叠片在弹簧力和水力的作用下被紧紧地压在一起，杂质颗粒被截留在叠片交叉点和叠片外缘。反洗：反冲洗时反冲水压抵消弹簧力使叠片被松开，位于SPIN上的喷嘴沿切线喷射，使叠片旋转，将截留在叠片上的杂质冲洗甩出时二、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：过滤时原水从外面通过叠片173.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）内源水力反冲洗模式二、高纯水主要处理设备特点：反洗水来自过滤水出水压力和流量满足反洗所需的最小值以上对过滤单元逐一反洗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适用范围：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。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）二、高纯水主要处183.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）外源水力反冲洗模式二、高纯水主要处理设备特点：反洗水来自外源水压力由外源水泵或其他压力清洁水源提供对过滤单元逐一反洗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适用范围：进水压力偏低过滤单元数偏少过滤流量较小3.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）二、高纯水主要处193.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）空气辅助反冲洗模式二、高纯水主要处理设备特点：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空气压力为6Bar,流量为300L/min适用范围：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3.3盘式系统反洗模式（以ARKAL产为例）二、高纯水主要处20二、高纯水主要处理设备盘式过滤器品牌国家区别盘片过滤等级阿科（ARKAL）以色列松动盘式20μm、55μm、100μm、130μm、200μm、400μm洁明（JY）中国松动盘式20μm、50μm、100μm、130μm、200μm阿速德（AZUD）西班牙离心螺旋盘20μm、50μm、100μm、130μm、200μm雷欧（ELGO）以色列盘片设计独特（S型+环状沟槽）20μm、50μm、100μm、130μm、200μm3.4盘式过滤器品牌二、高纯水主要处理设备盘式过滤器品牌国家区别盘片过滤等级阿科21二、高纯水主要处理设备工业领域冷却塔其它冷却系统一般进水离子交换预处理细管和喷嘴保护循环水污水回用脱盐水过滤沙分离冶金+++++++++++++**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二、高纯水主要处理设备工业领域冷却塔其它冷却系统一般进水离子223.6盘式过滤器选型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：进水水质应用要求即过滤精度的要求设计选型可以根据这两个条件和系统总水量确定过滤器的单元数目。水质分类优良水质：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：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：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微米过滤精度二、高纯水主要处理设备3.6盘式过滤器选型选型依据水质分类应用点建议过滤精度冷却循23二、高纯水主要处理设备3.7过滤系统主要设计参数功能项目应用类型：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：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，更换的原因水质水源：污染物状况、固体含量、水质分析、化学物质、进水温度要求过滤的精度技术参数工作流量：是否是持续流量；流量Max/Min/Mean；反洗时最小流量压力：反洗时最小压力要求2.8Bar；工作压力Max/Min/Mean压头损失：设计最大允许连接尺寸：进水；出水设备占地：长；宽；高反洗及控制反洗：流量，最小流量为8m3/h

最小压力，2.8Bar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3.7过滤系统主要设计参数功能技术参数24二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）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分离对象：悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质机理：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外压式二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati25二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤膜膜材料：聚合物如聚砜（PSU）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、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：①平板膜；②管式超滤膜，孔径>10微米；③毛细管式超滤膜，孔径0.50～10.00微米；④中空纤维超滤膜，孔径<0.5微米①②③④二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati26二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤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（Ultrafiltrati27二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤膜组件品牌序号品牌简称国家公司网站1HYDECANME海德能美国/2DOW陶氏美国/3Norit诺瑞特荷兰/4KOCH科氏美国/5GE通用美国/6Horimem 浩滤特中外合资/苏州浩滤特膜技术有限公司7Litree立升海南/cn/海南立昇净水科技实业有限公司8MOTIAN膜天山东山东招金膜天股份有限公司9MOTECH膜天膜天津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（Ultrafiltrati28二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤设备二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati29二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤典型工艺流程NaClO产水箱加药泵反洗泵原水泵反洗排污水正洗排污水HClNaOH二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati30二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤典型几种运行状态停止状态产水状态气水反洗（HBW）化学加强反洗（CEB）通量保持清洗（EFM）在线化学清洗（CIP）二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati31二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态超滤气水反洗（HBW）

周期：30-60分钟持续时间：~2分钟化学药剂：不使用主要去除的污染物：悬浮物步骤：针对高浊度原水：空气擦洗~30秒排空

30-45秒气洗/水反洗~45秒正向水洗~30秒针对低浊度原水：空气擦洗~30秒气洗/水反洗~30秒正向水洗~30秒二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态

周期：30-6032二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态化学加强洗（CEB）周期：3-8次气水反洗持续时间：4-7分钟化学药剂：氧化剂、酸、碱等，取决于污染物种类主要去除的污染物：有机物、微生物、酸可溶结垢步骤：空气擦洗~30秒排空30-45秒反洗注药

30-45秒浸泡60~180秒气水反洗~30秒正冲洗~30秒产水冲洗~15秒二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态周期：3-8次气水33二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态超滤通量维持清洗（EFM）周期：1-5天持续时间：60分钟化学药剂：氧化剂、酸、碱等，取决于污染物种类主要去除的污染物：有机物、微生物、酸可溶结垢、悬浮物步骤配药空气擦洗60秒排空30-45秒原水侧注入药剂、循环30~60分钟清水置换正冲洗30-60秒产水冲洗15-30秒二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态周期：1-5天步骤34二、高纯水主要处理设备超滤典型几种运行状态在线化学清洗（CIP）周期：30-180天持续时间：2-12小时化学药剂：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、金属氧化物等步骤：与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超滤典型几种运行状态周期：30-18035二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤膜清洗药剂化学药剂类型名称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：0.5%的氢氧化钠（NaOH）+200ppm次氯酸钠（NaClO）或50ppm氯（Cl2），pH=10酸洗溶液：2%柠檬酸或盐酸（pH=2.0）二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati36二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤系统产水及反洗

C产水

B浓水排放

C

B排水

A进水全量过滤正冲二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati37二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤系统反洗反洗加药C反洗进水BNaClOHClNaOH

Ａ排水二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati38二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤系统设计步骤第二步中试确定最佳透量确定反洗频率操作压力选择合理的化学清洗第三步实际设计确定控制系统设计清洗系统操作方式计算投资量和运行成本第一步小试原水来源

(自来水/地表水/地下水\废水)操作方式(错流/死过滤)过滤通量操作压力二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati39二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltration）超滤超滤系统设计参数工艺参数设计通量L/（㎡h）回收率保安过滤器运行模式膜面积㎡产水量m³/h反洗药剂反洗水量经验值59-14593%5μm错流过滤40/553/4NaOH、HCl、NaClO进水量2-3倍二、高纯水主要处理设备4、UF（Ultrafiltrati40二、高纯水主要处理设备5、离子交换器软化器-钠离子交换器原理软化：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：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。二、高纯水主要处理设备5、离子交换器原理41水硬度表示方法德国度：1度相当于1L水中10mg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、离子交换器水硬度硬度：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/软水GPG微硬水GPG中硬水GPG硬水GPG很硬水GPG极硬水GPG美国WQA/0~0.50.5~3.53.5~7.07~10.510.5~14.0≥14.00~88~6060~120120~180180~240≥240水硬度分类极软水mg/L软水mg/L中硬水mg/L硬水mg/L高硬水mg/L超高硬水mg/L极硬水mg/L中国0~7575~150150~300300~450450~700700~1000≥1000水硬测量方法化学法：钙和镁总量的测定EDTA滴定法GB7747-87仪器：原子吸收、液相色谱、电化学分析法等软化目的：防止水结垢，堵塞管道水硬度表示方法二、高纯水主要处理设备5、离子交换器水硬度分类42二、高纯水主要处理设备5、离子交换器硬水软化设计用户提供数据包括产水量原水硬度出水硬度交换器计算反洗计算再生计算置换计算正洗计算再生水消耗计算阻力损失计算二、高纯水主要处理设备5、离子交换器43二、高纯水主要处理设备5、离子交换器阴阳床—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。混床（Mixedbed）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