水處理基礎(chǔ)知識優(yōu)秀課件

1、1,生產(chǎn)部：李鋒,水處理基礎(chǔ)知識,2,培訓(xùn)大綱,3,水處理工藝介紹,第一部分,4,水處理分類,污水處理,地下水,水源,地表水,海水,污水,自來水,飲用水,用途,自來水,工業(yè)純水,工藝水,排放水,水處理,水處理,海水淡化,中水回用,游泳池,冷卻水,5,水處理工藝選擇,精濾,膠體,需去除雜質(zhì),微生物,顆粒,硬度,離子,可選擇工藝,電滲析,脫氣塔,石灰軟化,蒸餾,臭氧,介質(zhì)過濾,反滲透,超濾,沉淀池,納濾,紫外線,微濾,EDI,離子交換,樹脂軟化,毛發(fā)過濾,二氧化氯,氣體,6,介質(zhì)過濾器,介質(zhì)過濾器可以使用單一介質(zhì)，也可根據(jù)不同需要采用多種介質(zhì)。 單一介質(zhì)的過濾器也叫淺層介質(zhì)過濾器，它的主要過濾介質(zhì)

2、一般為石英砂、花崗巖和火山礫等。 多層介質(zhì)過濾器也叫深層次介質(zhì)過濾器，它的過濾介質(zhì)是由一種以上過濾介質(zhì)組成，一般石英砂、活性碳、無煙煤、錳砂及其他接觸性介質(zhì)。 其他介質(zhì)：纖維球 、纖維束 等,7,多介質(zhì)過濾器,過濾介質(zhì),1-2mm 無煙煤,0.51 mm 石英砂,12mm石英砂,通風(fēng)口,空隙,進(jìn)水口,出水口,側(cè)管分配口,蘑菇狀濾口 （水帽,至少50的現(xiàn)有砂高度空間,過濾介質(zhì),墊層,8,9,排污口,1,2,5,3,4,進(jìn)水口,出水口,生產(chǎn),10,反洗操作,排污口,1,2,5,3,4,進(jìn)水口,工藝流程介紹,反洗操作,11,排污口,進(jìn)水口,1,2,5,3,4,正洗操作,12,活性炭過濾器,吸附氣體

3、吸附有機(jī)物 通常 1g的活性炭的表面積有8001200m2. 因此 可以說活性炭是理想的吸附材. 去除余氯 C+Cl2 +2H2O4HCl+CO2,13,膜法過濾,14,離子交換柱（床,15,離子交換柱（床,16,離子交換,離子交換樹脂 是一種不溶于酸、堿和有機(jī)溶劑的固態(tài)高分子材料。是一類帶有官能團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)有三部分組成：不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架，連接在骨架上的官能團(tuán)和官能團(tuán)所帶的相反電荷的可交換離子。 樹脂按活性離子分類，如果活性離子是陽離子（和陽離子發(fā)生交換）就稱為陽離子交換樹脂；如果是陰離子，則稱為陰離子交換樹脂,17,離子交換樹脂結(jié)構(gòu),骨架：接有功能基團(tuán)，本身是惰

4、性,功能基團(tuán)：連接在骨架 上，可與相反離子結(jié)合,待交換分子：在吸附階段可與活性離子交換，與骨架上的功能基團(tuán)結(jié)合,活性離子：與功能基團(tuán)所帶電荷相反的可移動的離子,18,電滲析,19,電滲析原理,在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的透過性(即陽膜只允許陽離子透過，陰膜只允許陰離子透過)，使水中的陰、陽離子作定向遷移，從而達(dá)到水中的離子與水分離的一種物理化學(xué)過程,20,電滲析原理圖,21,EDI,EDI(Electrodeionization)中文全稱“連續(xù)電去離子技術(shù)”,其主要用于替代傳統(tǒng)的混床技術(shù). EDI工藝原理是: 在電場的作用下,通過導(dǎo)電物質(zhì)將離子化物質(zhì)從產(chǎn)水中遷移出去,以達(dá)到生產(chǎn)高純水

5、的過程,22,EDI結(jié)構(gòu)組成,淡水進(jìn)水,HSiO3,CO3,OH,H,Cl,SO4,NO3,HCO3,陰離子交換膜,陽離子交換膜,Na,Ca,Mg,Na,陰離子交換膜,陽離子交換膜,高純水,Ca,Mg,Na,H,陽極 廢水,濃水,Anode陽極 (,Cathode陰極(,陰極 廢水,高純水,濃水進(jìn)水,HSiO3,CO3,OH,Cl,NO3,HCO3,HSiO3,SO4,H,23,模塊分解圖,陰極板,陰離子交換膜,濃水室,陽離子交換膜,淡水室,24,反滲透基本概念和原理,第二部分,25,半透膜,只讓溶劑通過而不讓溶質(zhì)通過的膜稱為半透膜,半透膜與選擇性透過膜的區(qū)別？ 半透膜與反滲透膜的區(qū)別,Sem

6、ipermeable Membrane,26,半透膜示意圖,27,滲透,稀溶液中的溶劑(水分子)自發(fā)地透過半透膜(反滲透膜或納濾膜)進(jìn)入濃溶液(濃水)側(cè)的溶劑(水分子)的流動現(xiàn)象,Osmosis,28,Osmotic Pressure,在自然滲透的過程中，滲透過程達(dá)到平衡點(diǎn)，此時的液柱高差稱為該濃溶液的滲透壓,滲透壓,29,反滲透,在濃溶液側(cè)，施加一個大于滲透壓的壓力，使?jié)馊芤褐械娜軇┩ㄟ^半透膜向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透,Reverse Osmosis,30,附1、水分子,31,附2、氫鍵,32,附3、水合離子,33,膜元件結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念,第四章節(jié)

7、,34,反滲透膜,允許溶劑分子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的一種功能性的半透膜稱為反滲透膜,聚酯材料增強(qiáng)無紡布，約120m厚； 聚砜材料多孔中間支撐層，約40m厚； 聚酰胺材料超薄分離層，約0.2m厚,35,膜元件,將反滲透或納濾膜膜片與進(jìn)水流道網(wǎng)格、產(chǎn)水流道材料、產(chǎn)水中心管和抗應(yīng)力器等用膠粘劑等組裝在一起，能實現(xiàn)進(jìn)水與產(chǎn)水分開的反滲透或納濾過程的最小單元稱為膜元件,36,膜元件示意圖,37,膜組件,膜元件安裝在受壓力的壓力容器外殼內(nèi)構(gòu)成膜組件,38,由膜組件、儀表、管道、閥門、高壓泵、保安濾器、就地控制盤柜和機(jī)架組成的可獨(dú)立運(yùn)行的成套單元膜設(shè)備稱為膜裝置,膜裝置,39,產(chǎn)水背壓,如果產(chǎn)水管線在運(yùn)

8、行和系統(tǒng)停機(jī)時帶壓，膜元件就可能會遭遇靜態(tài)的產(chǎn)水背壓。 為了避免膜元件因背壓產(chǎn)生膜片復(fù)合層的剝離破壞，任何情況下，凈背壓不得高于0.3bar(5psi) 什么情況下會出現(xiàn)產(chǎn)水背壓？ 自然滲透、突然停機(jī)、憋壓、系統(tǒng)設(shè)計不合理等,40,錯流過濾,41,濃差極化,在反滲透過程中，由于膜的選擇滲透性，溶劑從高壓側(cè)透過膜，而溶質(zhì)被膜截留，其濃度在膜表面處升高，同時發(fā)生從膜表面向水體的回擴(kuò)散。當(dāng)這兩種傳質(zhì)過程達(dá)到動態(tài)平衡時，膜表面處的濃度C2高于主體溶液濃度C1，這種現(xiàn)象叫濃差極化。 C2 /C1 稱為濃差極化度,42,回收率,指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化為產(chǎn)水或透析液的百分率,公式： 回收率,透析液流量,進(jìn)水流量

9、,43,錯流過濾和回收率,首先，切向流速能使原水中的污染物隨濃水排出; 其次，切向流速能產(chǎn)生紊流破壞膜表面的濃差極化層; 因此，我們需要保證單只膜元件回收率不超過15,進(jìn)水,濃水,產(chǎn)水,進(jìn)水,濃水,錯流過濾,切向流速,44,第五章節(jié),HSRO-390FF膜元件,45,HSRO-390FF命名,HSRO Heat Sanitizable Reverse Osmosis 熱消毒元件 390 390平方英尺 FF (Full Fit) 充滿外殼衛(wèi)生型元件,膜元件直徑 25：2.5英寸 40：4.0英寸 80 ： 8.0英寸 膜元件長度 21：21英寸 40：40英寸,46,HSRO-390FF產(chǎn)品規(guī)

10、范,單只元件的最小脫鹽率98.0%。 產(chǎn)水量和脫鹽率是基于測試條件：2000ppm NaCl，壓力為上表值，25C，15%回收率。 元件投運(yùn)前必須進(jìn)行穩(wěn)定性處理，在此過程中，會出現(xiàn)一次性的通量下降。上表的規(guī)范值為經(jīng)過穩(wěn)定處理后的性能數(shù)據(jù)。 單只元件的產(chǎn)水量會在20范圍內(nèi)變化,47,HSRO-390FF的熱消毒,HSRO熱消毒卷式元件在首次使用前應(yīng)用熱水進(jìn)行熱穩(wěn)定處理。 熱消毒控制條件同熱穩(wěn)定處理。 合適的熱穩(wěn)定（熱消毒）步驟如下,48,HSRO-390FF的熱消毒,在低壓低流量條件下用適當(dāng)質(zhì)量的凈化水沖洗。 在很低壓力下用熱水作循環(huán)處理，水溫小于等于45oC，溫水循環(huán)，最大壓力45psi(3b

11、ar)，膜兩側(cè)壓差必須小于25psi(1.7bar)。 將熱水輸入系統(tǒng)中，直至溫度升至80oC。（升溫小于4oC/min) 當(dāng)使用水溫為45oC或高于45oC的溫水或熱水時，膜兩側(cè)的壓差必須小于25psi(1.7bar)。 保溫6090分鐘。 讓系統(tǒng)將溫度降到45oC以下。（降溫小于4oC/min) 在很低壓力下用適當(dāng)質(zhì)量的凈化水沖洗，最大壓力45psi(3bar)，膜兩側(cè)壓差小于25psi(1.7bar),49,HSRO-390FF運(yùn)行極限值,膜的類型 聚酰胺復(fù)合膜 最高運(yùn)行溫度45oC 最高熱消毒溫度(1.75bar，25psi) 85oC 最高運(yùn)行壓力600psi(41bar) 最大壓差

12、 15psi(1.0bar) 連續(xù)運(yùn)行pH范圍 211 短時清洗pH范圍(30分鐘) 112 最大給水污染指數(shù)SDI 5 最大給水濁度1NTU 游離氯容忍量 0.1ppm,50,HSRO-390FF 其它信息,元件一旦浸濕，即應(yīng)始終保持濕潤。 如果不嚴(yán)格遵守技術(shù)公告中的設(shè)計導(dǎo)則和運(yùn)行極限值，有限質(zhì)量保證將失效。 在系統(tǒng)停機(jī)、運(yùn)輸、貯存期間，為了防止微生物滋長，將膜元件浸沒于保存液中。標(biāo)準(zhǔn)的保存液含1.5%(重量)的亞硫酸氫鈉(食品級)。 元件至少需使用6小時后方可用甲醛消毒殺菌。如果在6小時內(nèi)使用甲醛，可能導(dǎo)致通量損失。 該膜對氯(次氯酸鹽)的短期攻擊有一定抵抗力，但連續(xù)接觸會破壞膜，故而應(yīng)避

13、免。 客戶應(yīng)全面負(fù)責(zé)不兼容的化學(xué)藥品和潤滑劑對元件產(chǎn)生的影響。使用不兼容的藥品將使有限質(zhì)量保證失效。 始終避免產(chǎn)品水側(cè)產(chǎn)生背壓,51,膜污染及預(yù)防,第八章節(jié),52,結(jié)垢,結(jié)垢】定義為部分鹽類的濃度超過其溶度積在膜面上的沉淀，例如碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鍶、氟化鈣和磷酸鈣等。 當(dāng)難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解度極限時，它們就會在反滲透或納濾膜膜面上發(fā)生結(jié)垢，如果反滲透水處理系統(tǒng)采用50%回收率操作時，其濃水中的鹽濃度就會增加到進(jìn)水濃度的兩倍，回收率越高，產(chǎn)生結(jié)垢的風(fēng)險性就越大,53,結(jié)垢的預(yù)防,加酸 H+CaCO3 Ca2+HCO3 加阻垢劑 樹脂軟化 石灰軟化 Ca(HCO3)2

14、+Ca(OH)2 2CaCO3+2H2O,54,污堵,污堵】定義為有機(jī)物和膠體在膜面上的沉積。 膠體和顆粒污堵可嚴(yán)重地影響反滲透及納濾元件的性能，如大幅度降低產(chǎn)水量，有時也會降低系統(tǒng)脫鹽率，膠體和顆粒污染的初期癥狀是系統(tǒng)壓差的增加,55,污堵的預(yù)防,介質(zhì)過濾 其它過濾（微濾、超濾） 絮凝助凝 系統(tǒng)設(shè)計（回流,56,微生物污染,微生物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之后，找到了水中溶解性的有機(jī)營養(yǎng)物，這些有機(jī)營養(yǎng)物伴隨反滲透過程的進(jìn)行而濃縮富集在膜表面上，成為形成生物膜的理想環(huán)境與過程。膜元件的生物污染將嚴(yán)重影響反滲透系統(tǒng)的性能，出現(xiàn)進(jìn)水至濃水間壓差的迅速增加，導(dǎo)致膜元件發(fā)生“望遠(yuǎn)鏡”現(xiàn)象與機(jī)械損壞以及膜產(chǎn)水量的下降，有時甚至在膜元件的產(chǎn)水側(cè)也會出現(xiàn)生物污染，導(dǎo)致產(chǎn)品水受污染,57,微生物污染的預(yù)防,一旦出現(xiàn)生物污染并產(chǎn)生生物膜，清洗就非常困難。因為生物膜能保護(hù)微生