1、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项目阳离子K+Na+Mg+Ca2+Fe2+Fe3+Ba2+Sr2+Mn2+NH4+Al3+总溶解固体电 导 率（25。C，us/cm）总硬度总碱度mg/L取样时间mmol/L项目阴离子Cl-SO42-NO3-NO2-HCO3-CO32-F-OH-PO43-水温mg/Lmmol/LpH值游离CO2游离氯可溶SiO2浊度色度胶体SiO2C
2、ODMn预处理的作用粒径（mm）10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10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超滤精密过透滤自然沉降、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D 4189-82中已作了规 定。测量仪器47 mm47 mm直
3、径测试膜盒0.45测试用膜片(孔径1调压针型阀5bar(10?m)70psi)压力表图图理图水图图图直图47mm孔图0.45?m2.1bar图量膜15分图后图始500毫升最后500毫升所需图图t0所需图图t151.淤图指图图量图图测量步骤?将测试膜片小心放在测试膜盒内，用少许水润湿膜片，拧紧“注意膜片有正反面的区别O”形密封圈，将膜盒垂直放置，还应调节进水压力至滤进水压力始终保持不变500mL水样的时间2.1bar(30psi)t0)(通过连续不断的调节，使并立即计量开始过在进水压力为2.1bar(30psi)下连续过滤15分钟15t15分钟后继续记录过滤同样，保留滤器上的膜片以便作进一步的分
4、析500mL所需的时间预处理的方式?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52.5，2.51.6，1.60.6，0.60.4的石英砂和粒径为0.81.8的无烟煤。各级配滤料的主要作用粒径52.5石英砂：主要起上层滤料的支撑作用。粒径2.51.6石英砂：主要起上层滤料的支撑作用。粒径1.60.6锰砂：主要起去除进水中铁离子的作用。粒径0.60.4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0.81.8无烟煤：进一步去除进水中大颗粒污染物及悬
5、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SDI154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23倍，松层时间为 25min。松层结束
6、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 2030cm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0.030.1MPa，进气量为 1820L/S.m2，擦洗时间为 35min。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 23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
7、量控制在 1516L/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 35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1030min，当出水SDI154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0.61.18mL/g，孔径由0.
8、00110m，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200 m2/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
9、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70 m2/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?紫外线杀菌紫外线杀菌?加氯杀菌加氯杀菌?臭氧杀菌臭氧杀菌消毒杀菌紫外线杀菌紫外线杀菌?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
10、，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
11、，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。膜分离分类膜分离分类超滤(UF)截留约0.0
12、02-0.1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。膜分离分类膜分离分类?纳滤纳滤(NF)(NF)1是一种特殊的分离膜品种，因能截留约纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，纳米（0.001微米）大小的物质而得名，它截留有机物的分子量约为截留溶解性盐的能力为200-400离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶20-80%，对单价阴左右，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
13、品中的有用物质等，纳滤膜两侧的运行压差一般为16bar。3.5-膜分离分类膜分离分类反渗透(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。半透膜浓溶液纯水渗透半透膜浓溶液纯水 渗透平衡原理示意图p 反渗透边界层膜JC2DdcdxC1主体溶液产水C3b图2-2 浓差极化理论模型卷式膜元件玻璃钢 浓水密封浓水给水渗透水连接件浓水给水图2-1:卷式膜元件外形图压力容器连接件膜元件浓水密封给水浓水渗透水图2-2:8卷式膜组件装配示意图0
14、密封圈浓水给水浓水取样中空纤维膜压力容器外壳环氧管板多孔板渗透水图2-3 中空纤维式膜组件剖面示意图膜组件的选用?确定元件数?压力容器的选用给水渗透水浓水图2-10 端部进水的压力容器图2-11 端部进水压力容器的端部剖面图渗透水给水图2-12 侧部进水的压力容器浓水图2-13 侧部进水压力容器的端部剖面图水通脱盐量率压力图2-6 压力对膜性能的影响水通脱盐量率回收率图2-8 回收率对膜性能的影响水通脱盐量率温度图2-7 温度对膜性能的影响水通脱盐量率给水浓度图2-9 给水浓度对膜性能的影响Cf1Cf2Cf3Cf4Cr4Qf1Qf2Qf3Qf4Qr4Cp1Qp1Cp2Qp2Cp3Qp3Cp4Q
15、p4进水C C C Q Q Qf3产水C C C Q Q Qp1p2p3p4图2-4 膜元件进水和产水侧的浓度流量变化情况Pf1Pf2Pf3Pf4Pr4 f1 f2 f3 f4 r4 p1JW1 p2JW2 p3JW3 p4JW4进水P P P Pf1f2f3f4 f3产水 J J JW1W2W3W4图2-5 膜元件进水和产水侧的压力和渗透压变化情况膜组件的排列组合?分段式?多级式产水进水浓水泵第一段图2-16 一级一段式产水进水浓水泵第一段第二段第三段图2-14 一级多段式进水产水浓水回流浓水泵第一级图2-15 部分浓水循环式进水浓水浓水回流一级泵第一级水箱二级泵第二级产水图2-16 二级多
16、段式（有水箱）进水产水浓水浓水回流一级泵第一级二级泵第二级图2-17 二级多段式（无水箱）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1%。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生物在内的有机污染物。由于使用硫酸会引起硫酸钙的无机污染物，而碱性清洗剂用于清洗包括微沉淀的危险，不应选作清洗剂。最好采用膜系统的产水
17、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为12值，酸性清洗的左右。pH约为2左右，碱性清洗的pH约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：表示硫酸钙；BaSO4表示硫酸钡。CaCO3表示碳酸钙；CaSO4按顺序清洗化学品符号为：表示乙二胺四乙酸四钠，陶氏化学生产该产品的商标为NaOH表示氢氧化钠；Na4EDTAVERSENE*钠；Na-SDS表示十二烷基磺酸钠盐，又名月硅酸示磷酸；HCl表示盐酸；NH2SO3HNa2S2O4表示亚硫酸氢胺。表示亚硫酸氢钠
18、；H3PO4 表为了有效的清洗硫酸盐垢，必须尽早的发现和处理，由于硫酸盐垢的溶解度随清洗液含盐量的增加而增加，可以在NaOH时，硫酸盐垢的清洗成功性值得怀疑。和Na4EDTA的清洗液中添加NaCl，当结垢一周以上柠檬酸是无机盐垢的可选清洗剂。预处理运行参数记录因为合理，预处理仪器设备的运行特性必须记录下来，因RO/NF系统性能主要取决于预前处理操作是否为预处理的工艺因地而异，无法建议统一的记录表格，一般而言，需记录以下各项：?每天两次记录任何井水或增压泵的出水水压。?每天两次记录所有过滤器的压降。?任何不正常的操作，如故障或停机等。纳滤分离膜的内涵市场上曾有一种流行的说法：纳滤就是一种疏松的反
19、渗透。实际上这是一种技术概念上的误导。表2-2为不同膜的截留率比较。真正分离概念上的纳滤是对例子具有选择截留性的过滤膜，一种氯化钠透过率与氯化钠浓度成正比、且该比例大于0.4的膜。其主要用于各种料液的脱盐和浓缩。不同膜的截留率比较耐高温膜普通的有机膜原件的持续操作温度必须低于50，如果超过此温度膜将很快丧失正常的性能。GE公司凭借其强大的膜技术研发能力开发出耐高温膜元件：Duratherm系列，其主要应用于：食品和饮料，制药，电子等行业中。DURATHERM应用流域Duratherm HWS热水消毒型膜元件能够耐受周期性90热水清洗消毒，用于替代传统的膜系统化学消毒，同时可以在50 的条件下连
20、续运行。在欧美地区，热水消毒型水处理系统正在越来越多地被采用。下表介绍了湿热灭菌法的操作条件（温度和时间）以上数据为对无性繁殖的微生物热消毒的最低理论参数，为了增加热消毒的有效性，在实际应用中热消毒的温度和时间应高于此理论参数。热水消毒的有关建议?在消毒之前用防污堵水进行冲洗。?消毒时，进水压力不应超过40psi（275KPa）?消毒时，升温和冷却速率不应大于5/分钟?最高消毒温度为90水处理原水箱原水泵多介质滤器紫外杀菌器活性炭滤器中间水箱NF高压泵MF增压泵紫外杀菌器臭氧发生器尼克尼泵保安过滤器板式换热器成品水箱成品水泵终端滤器灌装线反洗水箱NF装置MF装置MF反洗泵保安滤器NF产水箱MF
21、产水箱紫外杀菌器反洗水泵NF产水泵MF产水泵NF产水泵膜后中间水箱混合器RO水原水箱原水泵多介质滤器紫外杀菌器活性炭滤器中间水箱紫外杀菌器保安过滤器板式换热器RO高压泵反渗透装置RO产水箱反洗水箱RO产水增压泵饮料线反洗水泵CIP及巴氏消毒酸清洗水箱碱清洗水箱化学清洗泵各设备清洗水箱巴氏消毒水箱巴氏消毒水泵板式换热器各设备原水原水箱原水泵多介质滤器保安过滤器高压泵反渗透装置阳床除碳器阴床中间水箱中间增压泵混床UV装置UF装置用水点图4-3 典型超纯水系统工艺流程混凝剂加药泵原水原水箱原水泵多介质滤器阻垢剂加药泵UV装置保安过滤器一级高压泵碱加药泵一级反渗透装置二级高压泵二级反渗透装置中间水箱中
22、间增压泵EDI装置脱氧膜组件纯水箱UV装置精混床UF组件用水点图4-4 超纯水系统工艺流程原水PIPI原水原水PIPIPIPIPIPIPIFIPIPIFIFIPIPIPIPILSLLSLSLL原水箱原水箱原水箱原水泵原水泵原水泵絮凝剂加药泵絮凝剂加药泵絮凝剂加药泵机械滤器机械滤器机械滤器还原剂加药泵还原剂加药泵还原剂加药泵活性炭滤器活性炭滤器阻垢剂加药泵阻垢剂加药泵阻垢剂加药泵精密过滤器精密过滤器精密过滤器一级高压泵一级高压泵一级高压泵一级反渗透装置一级反渗透装置一级反渗透装置去灌装去灌装去灌装过滤器过滤器纯水泵纯水泵纯水箱纯水箱臭氧塔臭氧塔臭氧发生器臭氧发生器二级反渗透装置二级反渗透装置二级
23、高压泵二级高压泵NaOH加药泵NaOH加药泵过滤器纯水泵纯水箱臭氧塔臭氧发生器二级反渗透装置二级高压泵NaOH加药泵图4-2 二级反渗透制取纯净水工艺流程图图4-2 二级反渗透制取纯净水工艺流程图图4-2 二级反渗透制取纯净水工艺流程图混凝剂加药泵阻垢剂加药泵深井水多介质滤器保安过滤器高压泵反渗透装置阳床除碳器阴床锅炉补给水图4-1 锅炉补给水系统工艺流程HFIPS123FEORP57PIPIPIPIPIPIPIPI46FIPSFELPSL1516PICIPHRSCRSFICEPIPIPIPHICIPSPIFELPHECEPIPSHLRSLSLLSH1413121198图4-5 500m/d海水淡化工艺流程图31-海水泵;2-NaCLO发生器;3-混凝剂计量泵；4-多介质滤器；5-NaHSO 计量泵；6-活性炭滤器；7-阻垢剂计量泵；8-精密过滤器；9-高压泵；10-能量回收装置；11-反渗透装置；12-淡水泵；13-清洗置换水箱；14-淡水箱；15-浓水池；16-双滤器反洗泵
