水处理工艺

膜法水处理技术膜法水处理的构成1、预处理2、膜处理装置3、后处理预处理的作用去除悬浮固体、胶体和各种有机物；抑制和控制微溶盐的沉淀；调节进水温度和pH；杀死和抑制微生物的生长；防止铁、锰等金属氧化物和二氧化硅的沉淀。表1-1水质报告示例项目名称原水类型取样时间水温项目mg/Lmmol/L项目mg/Lmmol/L阳离子K+阴离子Cl-Na+SO42-Mg+NO3-Ca2+NO2-Fe2+HCO3-Fe3+CO32-Ba2+F-Sr2+OH-Mn2+PO43-NH4+Al3+∑∑总溶解固体pH值电导率（25。C，us/cm）游离CO2总硬度游离氯总碱度可溶SiO2浊度胶体SiO2色度CODMn分析：校核：预处理的作用粒径（mm）10-710-610-510-410-310-210-1110分类离子、小分子胶体悬浮物特征透明光照下散射浑浊肉眼可见常用处理法离子交换反渗透超滤精密过滤自然沉降、过滤混凝、澄清、过滤淤泥密度指数SDI值判断反渗透和纳滤进水胶体和颗粒污染程度的最好技术是测量进水淤积指数(SDI值)，有时也称为污染指数(FI值)。它是设计RO/NF预处理系统之前应该进行测定的重要指标，同时在RO日常操作时也需定时地检测(地表水一般建议每天三次)。淤积指数的测定方法在美国材料工程协会ASTM标准测试方法D4189-82中已作了规定。图1.淤图指图图量图2.1bar15分图后图量膜直图47mm孔图0.45m图图理图水图始500毫升所需图图t0最后500毫升所需图图t15图图图47mm直径测试膜盒47mm测试用膜片(孔径0.45m)1～5bar(10～70psi)压力表调压针型阀测量仪器测量步骤将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应注意膜片有正反面的区别调节进水压力至2.1bar(30psi)并立即计量开始过滤500mL水样的时间t0(通过连续不断的调节，使进水压力始终保持不变)在进水压力为2.1bar(30psi)下连续过滤15分钟15分钟后继续记录过滤同样500mL所需的时间t15，保留滤器上的膜片以便作进一步的分析预处理的方式水的混凝与沉淀处理；水的多介质过滤；水的活性炭过滤；水的软化；其他预处理。多介质过滤器多介质过滤器采用滤料堆积于长柄水帽上。（如右图所示）由下自上粒径逐级减小。通常采用的粒径为Φ5~2.5，Φ2.5~1.6，Φ1.6~0.6，Φ0.6~0.4的石英砂和粒径为Φ0.8~1.8的无烟煤。各级配滤料的主要作用粒径Φ5~2.5石英砂：主要起上层滤料的支撑作用。粒径Φ2.5~1.6石英砂：主要起上层滤料的支撑作用。粒径Φ1.6~0.6锰砂：主要起去除进水中铁离子的作用。粒径Φ0.6~0.4石英砂：主要起去除进水中大颗粒污染物及悬浮物的作用。粒径Φ0.8~1.8无烟煤：进一步去除进水中大颗粒污染物及悬浮物的作用。多介质滤器的运行1、机械过滤器运行1.1、机械过滤器每次投入运行前，首先进行排气，同时开启ST计量泵；排气时开启滤器上进阀和排气阀，当排气管路出水后排气完毕。1.2、排气完毕后，开启下排阀，同时关闭排气阀，调节进水流量此时滤器进入正洗状态，当出水污染指数SDI15≤4时，滤器投入运行，运行流速为5-10米/小时。多介质滤器的运行2、机械过滤器反洗机械过滤器随着运行时间的延长,压差增加,当滤器进出水压差增加时，需要反洗。2.1、反冲松层：开启下进阀后，再开启上排阀，同时开启一台反洗泵，通过调节反洗泵出水阀或滤器下进阀，控制进水量一般为正常进水量的2～3倍，松层时间为2～5min。松层结束后，关闭所有阀门和泵。2.2、放水：开启排气阀及下排阀,将水排至机械滤器内滤层以上20～30cm处后关闭下排阀。2.3、气擦洗：保持排气阀和上排阀打开，打开罗茨风机的排气阀，启动罗茨风机。然后开启砂滤器进气阀，关闭罗茨风机排气阀，砂滤器进入气擦洗状态。进气压力为0.03～0.1MPa，进气量为18～20L/S.m2，擦洗时间为3～5min。开启罗茨风机排气阀，关闭滤器进气阀，然后停止罗茨风机，再关闭罗茨风机排气阀，气擦洗结束。2.4、水大反洗：启动一台反洗泵，开启泵出水阀，再开启砂滤器下进阀、上排阀、排气阀，一台反洗泵反洗运行2～3分钟后，再启动另一台反洗泵，此时砂滤器进入大流量反洗状态，反洗流量控制在15～16L/m2.s。反洗时间30分钟后，反洗出水清澈时，停止一台反洗泵，过3～5分钟后停止另一台反洗泵，然后关闭滤器上所有阀门以及反洗泵和出水阀，反洗结束。多介质滤器的运行3、机械过滤器的正洗3.1、关闭下进阀、排气阀，开启上进阀和下排阀，同时开启ST计量泵，滤器开始正洗。3.2、正洗流量为工作流量，正洗时间一般为10～30min，当出水SDI15≤4时，正洗完毕，滤器可投入正常运行，阀门工作程序见下表。阀门工作程序活性炭滤器活性炭滤器的主要作用为吸附进水中的有机物、色度、氧化性物质。良好的活性炭比表面积一般在1000m2/g以上，孔隙总容积一般可达0.6~1.18mL/g，孔径由0.001~10μm，按孔隙大小可分为大孔、过渡孔和微孔。活性炭滤器运行1、活性炭滤器运行1.1活性炭滤器运行前，开启进水阀和排气阀，当排气管路出水时，滤器排气结束，开启出水阀，关闭排气阀，碳滤器投入运行，碳滤器运行流速通常为10-15m/h。活性炭滤器运行2、活性炭滤器反洗2.1、活性炭滤器随着运行压差增大，当出水不符合指标，当碳滤器的压差增大到0.05Mpa时，碳滤器开始反洗。碳滤器反洗时，开启滤器上排阀和排气阀，开启一台反洗泵和反洗泵出水阀，然后开启碳滤器下进阀，调节反洗流量为8-10L/m2h，流量约200m2/h，反洗时间为20-30分钟，当出水清澈，关闭滤器上所有阀门，反洗泵出水阀和反洗泵，反洗结束。2.2、活性炭滤器正洗，滤器反洗结束后，开启滤器进水阀和下排阀，用砂滤器出水来正洗活性炭滤器，正洗流量为活性炭运行流量70m2/h左右。正洗时间约为20-30分钟，当出水没有炭末下来，出水清澈，FI指数合格后正洗结束，滤器投入运行。阀门工作程序消毒杀菌紫外线杀菌加氯杀菌臭氧杀菌消毒杀菌紫外线杀菌紫外线杀菌是一种物理杀菌法，细菌受紫外光照射后，细菌核酸因吸收能量而改变活力，最终导致微生物发生变异或死亡。波长在200-295nm的紫外线具有杀菌能力，波长253.7nm的紫外线杀菌效果最好。紫外线杀菌的优点是接触时间短，杀菌能力强，设备简单，操作管理方便，处理时不改变水的物理化学性质，不会带入附加物造成二次污染。其缺点是没有持续的杀菌作用，水在管线中可能被二次污染，因此不适合饮用水和纯净水的后期杀菌。消毒杀菌加氯杀菌氯气，次氯酸钠，二氧化氯近年来，因氯气和次氯酸钠杀菌的副产品三卤甲烷对人体的危害被人们所了解，二氧化氯的应用迅速发展起来。二氧化氯对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，快速控制微生物蛋白质的合成，对细菌和病毒有较强的灭活能力。二氧化氯用于杀菌的投加量为0.4-0.45mg/l，比加氯气和次氯酸钠的量减少一半左右。消毒杀菌臭氧杀菌臭氧是一种常用的杀菌剂，臭氧在分解中放出新生态的氧，具有强氧化能力，对顽强的微生物有强大的杀伤力。臭氧在几种杀菌剂中氧化和杀菌能力最强，效果也最好。臭氧杀菌效果主要取决于剩余量和接触时间，在实际生产中，臭氧用于纯净水杀菌所需的投加量为1-3mg/l，如用于矿泉水中投加量要略高，一般控制在桶或瓶中的臭氧浓度大于0.5mg/l。接触时间一般不少于5min。膜分离分类微滤(MF)超滤(UF)纳滤(NF)反渗透(RO)膜分离分类微滤(MF)截留约0.1-10微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体等通过，能挡住悬浮物、细菌、部分病毒和大尺寸的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差一般小于1bar。膜分离分类超滤(UF)截留约0.002-0.1微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体等通过，能挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物的透过，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1000-100000之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1-7bar。膜分离分类纳滤(NF)是一种特殊的分离膜品种，因能截留约1纳米（0.001微米）大小的物质而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量约为200-400左右，截留溶解性盐的能力为20-80%，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩食品和分离药品中的有用物质等，纳滤膜两侧的运行压差一般为3.5-16bar。膜分离分类反渗透(RO)最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐和分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般大于95%，反渗透复合膜脱盐率一般大于98%。反渗透膜两侧的运行压差一般大于5bar。浓溶液纯水半透膜渗透渗透平衡浓溶液纯水半透膜π反渗透πp原理示意图边界层膜图2-2浓差极化理论模型产水主体溶液C3C12CDdxdcJb卷式膜元件给水图2-2:8卷式膜组件装配示意图浓水密封图2-1:卷式膜元件外形图给水渗透水压力容器连接件渗透水浓水连接件膜元件浓水给水浓水密封浓水玻璃钢环氧管板图2-3中空纤维式膜组件剖面示意图浓水取样0密封圈浓水给水中空纤维膜压力容器外壳多孔板渗透水膜组件的选用确定元件数压力容器的选用图2-11端部进水压力容器的端部剖面图图2-10端部进水的压力容器给水渗透水浓水渗透水图2-13侧部进水压力容器的端部剖面图图2-12侧部进水的压力容器给水浓水图2-7温度对膜性能的影响图2-9给水浓度对膜性能的影响温度给水浓度盐通通图2-8回收率对膜性能的影响回收率量率量图2-6压力对膜性能的影响水脱水压力量通水脱率盐水量通盐率脱脱盐率图2-4膜元件进水和产水侧的浓度流量变化情况QQQQCCCCp2p2πJJJJππππW2图2-5膜元件进水和产水侧的压力和渗透压变化情况p3QCp3p2QCp2p1Cp1QPPf3f2Pf1ππππf2f2PPPPf2f1进水f1πf1πJW1p1πp1产水f4f3f4f3W1πJW2πp2JW3πp3f3CCCCQQQQf2f2f1进水f1f3f4f4f3p1产水p1f2f2Cf1Qf1CQCQf3f3p4p4QCPPr4f4p3p4p2W4W3JW4πp4f4πr4p3p4p4p3Cf4f4QCr4r4Q膜组件的排列组合分段式多级式泵进水图2-16一级一段式第一段浓水产水泵进水图2-14一级多段式第一段第二段第三段浓水产水第一级泵图2-15部分浓水循环式进水浓水回流浓水产水浓水回流进水图2-16二级多段式（有水箱）第一级一级泵浓水水箱二级泵产水第二级产水浓水回流进水二级泵第一级一级泵图2-17二级多段式（无水箱）浓水第二级反渗透装置的配套件高压泵管路阀门仪表RO膜需要清洗的迹象当反渗透装置随着运行在膜上会积累胶体、金属氧化物、细菌、有机胶体、水垢等物质，造成了性能会有一定下降，当性能下降一定程度时即产水量比初始或上一次清洗后降低。产水脱盐率下降。系统压差≥1５%。反渗透污染特征膜元件化学清洗下表列举了适宜的清洗药品，这些酸性和碱性清洗剂是标准的清洗药品，酸性清洗剂用于清除包括铁污染在内的无机污染物，而碱性清洗剂用于清洗包括微生物在内的有机污染物。由于使用硫酸会引起硫酸钙沉淀的危险，不应选作清洗剂。最好采用膜系统的产水配制清洗液，当然在很多情况下也可以使用经过预处理的合格预处理出水来配制清洗液。原水可能缓冲容量很大，需要消耗更多的酸或碱才能达到规定的pH值，酸性清洗的pH约为2左右，碱性清洗的pH约为12左右。膜元件一般清洗液说明：(W)表示有效成份的重量百分含量；按顺序污染物化学式符号为：CaCO3表示碳酸钙；CaSO4表示硫酸钙；BaSO4表示硫酸钡。按顺序清洗化学品符号为