1、Tap water treatment for potable waterNanofiltration membrane Application自来水自来水 饮用水饮用水纳纳 滤滤 膜膜 应应 用用20022002年年1 1月月1010日日NF90-400NF200-400NF270-400 NF-400Agenda 日程安排日程安排1. 自来水处理及其特点2. 自来水水质特点3. 纳滤膜特点及其与RO、UF、MF的区别4. NF制造饮用水的最佳选择5. 陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩6. 纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑7. 与其他品排NF膜的比较8. NF的经济性考虑自来水处理及其特点自
2、来水处理及其特点自来水水源类型及其污染自来水水源类型及其污染自来水水源自来水水源河水湖水水库水井水 深井水浅井水自来水水源的污染自来水水源的污染市政废水及废渣工业废水及废渣自来水处理流程及其特点自来水处理流程及其特点混凝投药沉淀过滤消毒自来水处理流程自来水池自来水处理特点工艺简单重点在除浊、除嗅、杀菌消毒有一定的去除COD、BOD的能力可能含余氯自来水水质特点自来水水质特点自来水水质主要特点自来水水质主要特点自来水大肠杆菌、细菌、 CODcr 、BOD5、SS、色度含量水样指标 原水含量 处理后含量 生活饮用水卫生标准 大肠杆菌 (个/L) 700-1600 03细菌 (cfu/ml) 100
3、-4000140?100CODcr(mg/l) 3-161.56BOD5(mg/l) 514SS (mg/l) 20-401.2-2.03.0色度 (度) 5-30515分析：自来水如果消毒不严，则可能会含少量细菌及相对较多的病毒；如果消毒严格，则会含较多余氯。自来水及市政污水亚硝酸盐含量特点自来水及市政污水亚硝酸盐含量特点单位：mg/L水样 原水 处理后 生活饮用水卫生标准 含量 含量 China III China IV WHO USA Japan自来水1(上海) 0.1-0.15 0.008-0.010.151.0 3 1 10*自来水2(镇江) 0.001-0.22 0.001 0.1
4、51.0 3 1 10*自来水3(四川) 0.37-0.38 0.07-0.08 0.151.0 3 1 10*市政污水1(德国) 1.77* 0.06 0.151.0 3 1 10*市政污水2(日本) 0 0 0.151.0 3 1 10*注： * 该值指(NO3-+NO2-)的总和。 *该值因反硝化过程所至。可见，自来水的亚硝酸盐含量一般不超标。但工业污染可能会导致严重超标。自来水可能含有的具体成分自来水可能含有的具体成分无机成分 (粒径单位：埃)离子 粒径 离子 粒径 分子 粒径Na+ 1.90 H+ 0.00002 H2 2.89K+ 2.66 F- 2.72 O2 3.46Mg2+
5、1.30 Cl- 3.62 N2 3.64Ca2+ 1.98 Br- 3.9 Cl2 3.98Sr2+ 2.26 I- 4.32 H2O 3.0Ba2+ 2.70 S2- 3.68 NH3 2.03Fe2+ 1.48 NH4+ CH4 3.80Fe3+ 1.28 HCO3- CO2 3.3Zn2+ 1.48 CO32- H2S 2.59Cu2+ 1.50 NO3- H2SiO3Mn2+ 1.60 NO2-Cr3+ 0.06nm 1.0nm 2.0-100nm 100nm带电否 负电 负电 否 否运行压力(Bar) 8-69 3.5-20 1-7 0.5-0.7能截留的物质盐分% 98-99.6
6、 20-90 0 0病毒 完全 完全 部分 不能细菌 完全 完全 较完全 部分NF、RO、UF、MF的孔径比较的孔径比较020406080100120RONFUFMFPore size (nm)UFNFRO肿瘤病毒15nm50nm1nmNF膜膜给水含给水含 :单价盐分单价盐分二价盐分二价盐分渗透产品水渗透产品水浓水浓水纳滤工艺过程示意图纳滤工艺过程示意图纳滤特点：对离子的选择性透过孔径与反渗透接近运行压力比反渗透低既可用于纯化，又可用于分离和浓缩NF制造饮用水的最佳选择制造饮用水的最佳选择NF制造饮用水的最佳选择制造饮用水的最佳选择问：MF和UF能有效去除中水或自来水中的COD、BOD5、TO
7、C吗？答：不能。在新加坡、澳大利亚的经验表明，MF去除率 几乎为0，而UF只能达到5-20。问：RO和NF能有效去除中水或自来水中的COD、BOD5、TOC吗？答：能够。日常经验表明，NF和RO去除率均可达到90以上。分析：由于生产中水和自来水的过程中，人为生化或天然生化过程进行得较彻底，大分子有机物几乎全部降解。剩下的COD、BOD5、TOC主要为水溶性好的小分子及少量微生物。故MF、UF的去除效果不好，NF、RO则很好。NF制造饮用水的最佳选择制造饮用水的最佳选择自来水地表水中水井水RONF高纯水纯净水直饮水唉! 寡淡无味喔噻! 真好喝分析：由纳滤NF制得的直饮水，因其口感好，富含人体所需
8、的营养元素而倍受国内外亲睐。可见，NF是制造饮用水/直饮水的最佳选择。陶氏纳滤膜分类陶氏纳滤膜分类/选型选型/案例案例/业绩业绩陶氏纳滤膜分类陶氏纳滤膜分类NF-400NF90-400 (硝酸盐、杀虫剂、除草剂、铁)NF270-400 (地表水、TOC去除、部分软化)NF200-400 (去除杀虫剂)陶氏纳滤膜选型陶氏纳滤膜选型判断标准判断标准应用领域应用领域 水处理水处理 水处理水处理 水处理水处理 非水处理非水处理硬度脱除硬度脱除 高高 中等中等 低低盐分脱除盐分脱除 高高 中等中等 低低TOC脱除脱除 高高 高高 高高 高高进料进料TDS 高高 中等中等 低低膜的选型膜的选型NF90NF
9、270NF200NF陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例*NF90系统概况系统概况地点：山东长岛南隍城地点：山东长岛南隍城启动日期：启动日期：1997年年4月月膜类型：膜类型：NF90-400给水类型：海岛深井苦咸水给水类型：海岛深井苦咸水*注：该案例数据摘自注：该案例数据摘自水处理技术水处理技术 ( 2000 年年 4 月第月第 2 期期 )陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF90系统设计及运行参数系统设计及运行参数系统容量：系统容量：6 m3/h系统排列：系统排列：2:1每个压力容器元件数：每个压力容器元件数：2 支支水温：水温：16 C系统回收率：系统回收率：56总脱盐率：总脱盐率：82%进水进水/
10、产水电导：产水电导：3503/660 us/cm运行压力：运行压力：7.5 BarNF90 NF90NF90 NF90NF90 NF90陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF90系统预处理部分及纳滤部分流程图系统预处理部分及纳滤部分流程图深井水深井水预沉降预沉降MMF砂滤砂滤精滤精滤NF90贮水箱贮水箱絮凝剂絮凝剂酸酸阻垢剂阻垢剂*注：注：多介质过滤器出口多介质过滤器出口SDI可达到可达到2.8。符合符合NF90的进水要求。的进水要求。陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF90离子的脱除效果离子的脱除效果离子离子原水原水(mg/L)产品水产品水(mg/L) 脱除率脱除率%Na+330.1112.366%C
11、a2+4028.397.9%Mg2+94.01.696.3%HCO3-165.916.889.9%Cl-897.3147.583.6%SO42-368.26.398.3%NO3-82.738.553.4%SiO32-17.52.386.9%TDS*236533586%总硬度总硬度 *1392.927.298%注：注： * 实际的实际的TDS在在23655938.6mg/L的范围内波动。的范围内波动。 * 以以CaCO3计。实际的硬度在计。实际的硬度在1392.92897mg/L的的 范围内波动。范围内波动。陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF90该系统的特点小节该系统的特点小节1. NF90对硬度
12、的去除率较高(98%)，可实现膜软化。2. NF90能很好适应TDS波动大的水质。3. NF90能适应高硬度的水质。4. 运行压力低(94%. 给水压力降低到 50 psi (3.4Bar). 在Mead湖地区新系统中，成为指定产品。陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF200地点： 法国巴黎 Mery市水源： 瓦兹河水(受农药污 染)启动日期： 1999年9月元件类型： NF200-400陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF200系统参数：系统容量：5840m3/h水温：1-25C运行压力：5-15Bar系统回收率：85%系统共分：8列单列配置：108:54:28每个容器元件数：6支 NF200-40
13、0元件总数/压力容器总数：9120/1520支设计通量：17.0 L/m2.h (10GFD)陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF200系统流程图瓦兹河水澄清池MMF低压泵CF高压泵NF200絮凝剂PAC消毒剂O3阻垢剂产品水池*注：注：* 进水浊度进水浊度 8-60NTU，水质季节性变化大。，水质季节性变化大。 *NF的进水要求的进水要求SDI5 (浊度浊度1NTU)陶氏纳滤膜案例陶氏纳滤膜案例NF2001. 原水TOC高，浊度大，故产水通量控制不宜过高。2. 产品水TOC0.18ppm。3. 莠去津50 ppb，低于探测极限。4. Ca： 40ppm。5. 很好达到去除有机物，保留有益矿物质的
14、目的。该案例的特点及效果：陶氏纳滤膜业绩陶氏纳滤膜业绩* 出力地点 启动 NF类型 (M3/H)Palm Beach County/ 1987NF706.6 Elementary School #17 Loxahatchee Groves, FL Palm Beach Park 1988NF7028of CommercePalm Beach, FLCity of Sully Iowa1988NF7016*注：注：该业绩按时间先后顺序排列。在该业绩按时间先后顺序排列。在NF应用的初始阶段，系统容量较应用的初始阶段，系统容量较小；随着人们对小；随着人们对NF应用的经验增加，系统容量不断增加，最终在
15、法国巴应用的经验增加，系统容量不断增加，最终在法国巴黎建成当今世界最大的黎建成当今世界最大的NF系统系统(5880m3/h)。陶氏纳滤膜业绩陶氏纳滤膜业绩 出力地点 启动 NF Type (M3/H)City of Wachula, FL1990NF70 71Gulf Utilities- 1990NF70 79Corkscrew Plant Estero, FLExpanded1994NF90158Expanded1996NF90237Palm Coast Utilities1992NF70315Palm Coast, FL陶氏纳滤膜业绩陶氏纳滤膜业绩出力地点启动 NF Type (M3/H
16、)City of Boynton 1993NF70631 Beach, FLExpanded1998NF701262Village of Royal Palm 1993NF70237 Beach, FLCity of Miramar, FL1995NF70473Volusia County1995NF9079Spruce Creek, FL陶氏纳滤膜业绩陶氏纳滤膜业绩出力地点 启动 NF Type (M3/H)Galarza 1996NF70631 Almanzora PlantAlmeria, SpainCooper City, FL1998NF90472Indian River Count
17、y1998NF90473Hobart Park, FLMery City, France* 1999 NF200 5880*注：注：全球最大的纳滤全球最大的纳滤(NF)项目。项目。纳滤膜处理系统设计纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑运行几点考虑纳滤膜处理系统设计纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑运行几点考虑预处理方案预处理方案方案一方案二方案三在线混凝MMFMMFCFSDI4CMFCFSDI3在线混凝MMFGACCF方案四絮凝澄清MMFCF方案五国产UFCF纳滤膜处理系统设计纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑运行几点考虑消毒杀菌方案1. 氧化性杀生剂 + 还原剂Cl2/NaClO/O3/H2O2/其
18、他+ NaHSO3/GAC2. 非氧化性杀生剂陶氏公司 DBNPA (50-170ppm, 3h/周)贝迪公司 881(400ppm, 30min/周)甲醛 (0.5-3.0%)其他兼容性药剂3. 氧化性杀生剂 + 还原剂 + 非氧化性杀生剂纳滤膜处理系统设计纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑运行几点考虑阻垢方案方案一个合理的阻垢方案必须建立在完整的水质分析之上。垢的类型溶度积常数阻垢方案 阻垢剂经验极限*碳酸钙垢8.7X10-9加酸/阻垢剂/软化*LSI2.5硫酸钡垢1.08X10-10加阻垢剂IP50Ksp硫酸钙垢6.1X10-5加阻垢剂IP2.0Ksp氟化钙垢3.95X10-11加阻垢剂I
19、P100Ksp硫酸锶垢2.81X10-7加阻垢剂IP50Ksp二氧化硅垢加阻垢剂1.* 具体某种阻垢剂的极限请参考其供应商的资料。2.* 加酸时，酸的类型和纯度都很重要。软化可能破坏水的口感。纳滤膜处理系统设计纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑运行几点考虑设计技巧设计技巧1.完整的水质全分析2.ROSA软件辅助设计 (可从网址下载)3.根据进水水质的好坏，选择合适的排列，使单支元件回收率、产水通量、给水流量、浓水流量不超过设计导则值。4.纳滤系统运行压力极低，整个系统的通量分配怎么做到尽可能均匀一些，是一个值得重点关注的问题。对大系统 浓水再循环/产品水背压/段间升压泵 可增加段数，减少每个压力
20、容器的元件数。对小系统 浓水再循环/产品水背压/段间升压泵5.温度和压力对通量的显著影响纳滤膜处理系统设计纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑运行几点考虑清洗方案清洗方案 及时清洗是至关重要的。元件类型连续运行pH范围短时清洗pH范围NF903-101-12NF2703-101-12NF2003-101-12NF3-101-11.5最高温度35C30C清洗pH范围1-111-12最佳清洗最佳清洗温度温度20-3020-30C C标准清洗方案1.简单酸洗(0.2%HCl)+简单碱洗(0.1%NaOH+0.1-1%EDTA)2.严厉酸洗(浸泡1-12h)+严厉碱洗(浸泡1-12h)清洗pH值与温度的关
21、系陶氏陶氏NF与其他品牌纳滤膜的比较与其他品牌纳滤膜的比较1. 测试条件最严：含盐量最高，压力最低。2. 在相同测试条件下，产水量最大。3. 产品系列齐全：既能满足非水应用的需求，又能满足水处理应用的需求；既能满足高脱盐率的需求，也能满足中等脱盐率的需求，还能满足低脱盐率高TOC去除率的需求。4. 切割分子量(MWCO)最为典型(国内特种分离专家的评语)。5. 产品一致性非常好。陶氏纳滤膜相比于其他品牌的特点NF的经济性考虑的经济性考虑- NF与与RO运行电耗运行电耗/电费的比较电费的比较泵效率：75电费：0.07US$(0.58RMB)给水类型：南方自来水/地表水(SDI= 35) TDS:
22、307mg/L水温：25C元件类型：BW30-400/NF90-400系统的结构：完全一样。即元件数目、PV数目、排列均相同，回收率等主要运行参数也相同。只有背压和循环流量根据必要性稍作调整，以使设计保持合理性。产水量的分级产水量分为1、10、50、100m3/h四个大小不同的等级。比较的前提条件NF的经济性考虑的经济性考虑- NF与与RO运行电耗运行电耗/电费的比较电费的比较产水量：1m3/h系统参数耗电参数元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 13.5 0.95 7.9BW30-400 39.0 2.73 22.7产水产水1m3/h时，NF比RO省电6
23、5。每年按运行300天计，三年可省电费:13320.0元/支元件。NF省电效果元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 23% 3.5 0 0 1 1 2.5BW30-400 23% 10.1 0 0 1 1 2.5节省的钱足可买节省的钱足可买1 1支同样的纳虑元件支同样的纳虑元件NF的经济性考虑的经济性考虑- NF与与RO运行电耗运行电耗/电费的比较电费的比较产水量：10m3/h系统参数耗电参数元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 73.0 5.11
24、 42.4BW30-400 164.9 11.54 95.8产水产水10m3/h时，NF比RO省电58。每年按运行300天计，三年可省电费:4803.2元/支元件。NF省电效果元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 60% 4.9 1.0 0 2:2:1 2 5BW30-400 60% 11.1 0 0 2:2:1 2 5NF的经济性考虑的经济性考虑- NF与与RO运行电耗运行电耗/电费的比较电费的比较产水量：50m3/h系统参数耗电参数元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 R
25、MB/天NF90-400 374.5 26.22 217.6BW30-400 661.1 46.28 384.1产水产水50m3/h时，NF比RO省电43.3。每年按运行300天计,三年可省电费:2881.7元/支元件。NF省电效果元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 75% 6.3 2.5 1.3 7:4:2 4 0BW30-400 75% 11.1 0 0 7:4:2 4 5NF的经济性考虑的经济性考虑- NF与与RO运行电耗运行电耗/电费的比较电费的比较产水量：100m3/h系统
26、参数耗电参数元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 749.0 52.43 435.2BW30-400 1322.3 92.56 768.2产水产水100m3/h时，NF比RO省电43.4。每年按运行300天计,三年可省电费:2882.4元/支元件。NF省电效果元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 75% 6.3 2.5 1.3 14:8:4 4 0BW30-400 75% 11.1 0 0 14:8:4 4 10NF的经济性考虑的经济性考虑- NF
27、与与RO运行电耗运行电耗/电费的比较电费的比较02000400060008000100001200014000050100150010203040506070050100150产水量 (m3/h)产水量 (m3/h)NF相比于RO的省电率 ()NF三年节省电费/支元件 (元)经济比较结果：经济比较结果：纳滤NF相比于RO，省电率高达40-65%。可见，纳虑不仅是提供优质饮用水的技术，而且是一项节能技术，有着非常显著的运行成本优势。Thank you !欢迎访问陶氏网站 提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
