上海純化水設(shè)備解讀：膜法水處置工藝及優(yōu)點(diǎn)
膜法水處理的構(gòu)成
1預(yù)處理
2膜處理裝置
3后處理
預(yù)處理的作用：
◆去除懸浮固體、膠體和各種有機(jī)物；
◆抑制和控制微溶鹽的沉淀；
◆調(diào)節(jié)進(jìn)水溫度和pH
◆殺死和抑制微生物的生長；
◆防止鐵、錳等金屬氧化物和二氧化硅的沉淀。
淤泥密度指數(shù)SDI值：
判斷反滲透和納濾進(jìn)水膠體和顆粒污染水平的好技術(shù)是丈量進(jìn)水淤積指數(shù)(SDI值)有時(shí)也稱為污染指數(shù)(FI值)設(shè)計(jì)RO/NF預(yù)處置系統(tǒng)之前應(yīng)該進(jìn)行測定的重要指標(biāo)，同時(shí)在RO日常操作時(shí)也需定時(shí)地檢測(地表水一般建議每天三次)淤積指數(shù)的測定方法在美國資料工程協(xié)會(huì)ASTM規(guī)范測試方法D4189-82中已作了規(guī)定。
丈量儀器：
◆47mm直徑測試膜盒
◆47mm測試用膜片(孔徑0.45?m
◆15bar1070psi壓力表
◆調(diào)壓針型閥
丈量方法：
◆將測試膜片小心放在測試膜盒內(nèi)，用少許水潤濕膜片，擰緊“O形密封圈，將膜盒垂直放置，還應(yīng)注意膜片有正反面的區(qū)別
◆調(diào)節(jié)進(jìn)水壓力至2.1bar30psi并立即計(jì)量開始過濾500mL水樣的時(shí)間t0通過連續(xù)不時(shí)的調(diào)節(jié)，使進(jìn)水壓力始終堅(jiān)持不變)
◆在進(jìn)水壓力為2.1bar30psi下連續(xù)過濾15分鐘
◆15分鐘后繼續(xù)記錄過濾同樣500mL所需的時(shí)間t15保管濾器上的膜片以便作進(jìn)一步的分析
預(yù)處理的方式：
◆水的混凝與沉淀處理；
◆水的多介質(zhì)過濾；
◆水的活性炭過濾；
◆水的軟化；
◆其他預(yù)處理。
多介質(zhì)過濾器：
多介質(zhì)過濾器采用濾料堆積于長柄水帽上。如右圖所示）由下自上粒徑逐級減小。
通常采用的粒徑為Φ5~2.5Φ2.5~1.6Φ1.6~0.6Φ0.6~0.4石英砂和粒徑為Φ0.8~1.8無煙煤。
各級配濾料的主要作用：
◆粒徑Φ5~2.5石英砂：主要起上層濾料的支撐作用。
◆粒徑Φ2.5~1.6石英砂：主要起上層濾料的支撐作用。
◆粒徑Φ1.6~0.6錳砂：主要起去除進(jìn)水中鐵離子的作用。
◆粒徑Φ0.6~0.4石英砂：主要起去除進(jìn)水中大顆粒污染物及懸浮物的作用。
◆粒徑Φ0.8~1.8無煙煤：進(jìn)一步去除進(jìn)水中大顆粒污染物及懸浮物的作用。
多介質(zhì)濾器的運(yùn)行：
1機(jī)械過濾器運(yùn)行
1.1機(jī)械過濾器每次投入運(yùn)行前，首先進(jìn)行排氣，同時(shí)開啟ST計(jì)量泵；排氣時(shí)開啟濾器上進(jìn)閥和排氣閥，當(dāng)排氣管路出水后排氣完畢
1.2排氣完畢后，開啟下排閥，同時(shí)關(guān)閉排氣閥，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量此時(shí)濾器進(jìn)入正洗狀態(tài)，當(dāng)出水污染指數(shù)SDI15≤4時(shí)，濾器投入運(yùn)行，運(yùn)行流速為5-10米/小時(shí)。
2機(jī)械過濾器反洗
機(jī)械過濾器隨著運(yùn)行時(shí)間的延長,壓差增加,當(dāng)濾器進(jìn)出水壓差增加時(shí)，需要反洗。
2.1反沖松層：開啟下進(jìn)閥后，再開啟上排閥，同時(shí)開啟一臺反洗泵，通過調(diào)節(jié)反洗泵出水閥或?yàn)V器下進(jìn)閥，控制進(jìn)水量一般為正常進(jìn)水量的23倍，松層時(shí)間為25min松層結(jié)束后，關(guān)閉所有閥門和泵。
2.2放水：開啟排氣閥及下排閥,將水排至機(jī)械濾器內(nèi)濾層以上2030cm處后關(guān)閉下排閥。
2.3氣擦洗：堅(jiān)持排氣閥和上排閥打開，打開羅茨風(fēng)機(jī)的排氣閥，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)。然后開啟砂濾器進(jìn)氣閥，關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)排氣閥，砂濾器進(jìn)入氣擦洗狀態(tài)。進(jìn)氣壓力為0.030.1MPa進(jìn)氣量為1820L/S.m2擦洗時(shí)間為35min開啟羅茨風(fēng)機(jī)排氣閥，關(guān)閉濾器進(jìn)氣閥，然后停止羅茨風(fēng)機(jī)，再關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)排氣閥，氣擦洗結(jié)束。
2.4水大反洗：啟動(dòng)一臺反洗泵，開啟泵出水閥，再開啟砂濾器下進(jìn)閥、上排閥、排氣閥，一臺反洗泵反洗運(yùn)行23分鐘后，再啟動(dòng)另一臺反洗泵，此時(shí)砂濾器進(jìn)入大流量反洗狀態(tài)，反洗流量控制在1516L/m2.反洗時(shí)間30分鐘后，反洗出水清澈時(shí)，停止一臺反洗泵，過35分鐘后停止另一臺反洗泵，然后關(guān)閉濾器上所有閥門以及反洗泵和出水閥，反洗結(jié)束。
3機(jī)械過濾器的正洗
3.1關(guān)閉下進(jìn)閥、排氣閥，開啟上進(jìn)閥和下排閥，同時(shí)開啟ST計(jì)量泵，濾器開始正洗。
3.2正洗流量為工作流量，正洗時(shí)間一般為1030min當(dāng)出水SDI15≤4時(shí)，正洗完畢，濾器可投入正常運(yùn)行，閥門工作順序見下表。
閥門工作順序：
活性炭濾器：
活性炭濾器的主要作用為吸附進(jìn)水中的有機(jī)物、色度、氧化性物質(zhì)。
良好的活性炭比外表積一般在1000m2/g以上，孔隙總?cè)莘e一般可達(dá)0.6~1.18mL/g孔徑由0.001~10μm按孔隙大小可分為大孔、過渡孔和微孔。
活性炭濾器運(yùn)行：
1活性炭濾器運(yùn)行
1.1活性炭濾器運(yùn)行前，開啟進(jìn)水閥和排氣閥，當(dāng)排氣管路出水時(shí)，濾器排氣結(jié)束，開啟出水閥，關(guān)閉排氣閥，碳濾器投入運(yùn)行，碳濾器運(yùn)行流速通常為10-15m/h
2活性炭濾器反洗
2.1活性炭濾器隨著運(yùn)行壓差增大，當(dāng)出水不符合指標(biāo)，當(dāng)碳濾器的壓差增大到0.05Mpa時(shí)，碳濾器開始反洗。碳濾器反洗時(shí)，開啟濾器上排閥和排氣閥，開啟一臺反洗泵和反洗泵出水閥，然后開啟碳濾器下進(jìn)閥，調(diào)節(jié)反洗流量為8-10L/m2h流量約200m2/h反洗時(shí)間為20-30分鐘，當(dāng)出水清澈，關(guān)閉濾器上所有閥門，反洗泵出水閥和反洗泵，反洗結(jié)束。上海純水設(shè)備
2.2活性炭濾器正洗，濾器反洗結(jié)束后，開啟濾器進(jìn)水閥和下排閥，用砂濾器出水來正洗活性炭濾器，正洗流量為活性炭運(yùn)行流量70m2/h左右。正洗時(shí)間約為20-30分鐘，當(dāng)出水沒有炭末下來，出水清澈，FI指數(shù)合格后正洗結(jié)束，濾器投入運(yùn)行。
閥門工作順序：
消毒殺菌：
◆紫外線殺菌
◆加氯殺菌
◆臭氧殺菌
紫外線殺菌：
◆紫外線殺菌是一種物理殺菌法，細(xì)菌受紫外光照射后，細(xì)菌核酸因吸收能量而改變活力，最終導(dǎo)致微生物發(fā)生變異或死亡。波長在200-295nm紫外線具有殺菌能力，波長253.7nm紫外線殺菌效果好。
◆紫外線殺菌的優(yōu)點(diǎn)是接觸時(shí)間短，殺菌能力強(qiáng)，設(shè)備簡單，操作管理方便，處置時(shí)不改變水的物理化學(xué)性質(zhì)，不會(huì)帶入附加物造成二次污染。其缺點(diǎn)是沒有繼續(xù)的殺菌作用，水在管線中可能被二次污染，因此不適合飲用水和純凈水的后期殺菌。
加氯殺菌：
◆氯氣，次氯酸鈉，二氧化氯
◆近年來，因氯氣和次氯酸鈉殺菌的副產(chǎn)品三鹵甲烷對人體的危害被人們所了解，二氧化氯的應(yīng)用迅速發(fā)展起來。
◆二氧化氯對細(xì)菌的細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，對細(xì)菌和病毒有較強(qiáng)的滅活能力。
二氧化氯用于殺菌的投加量為0.4-0.45mg/l比加氯氣和次氯酸鈉的量減少一半左右。
臭氧殺菌：
◆臭氧是一種常用的殺菌劑，臭氧在分解中放出新生態(tài)的氧，具有強(qiáng)氧化能力，對頑強(qiáng)的微生物有強(qiáng)大的殺傷力。臭氧在幾種殺菌劑中氧化和殺菌能力最強(qiáng)，效果也最。
◆臭氧殺菌效果主要取決于剩余量和接觸時(shí)間，實(shí)際生產(chǎn)中，臭氧用于純真水殺菌所需的投加量為1-3mg/l如用于礦泉水中投加量要略高，一般控制在桶或瓶中的臭氧濃度大于0.5mg/l接觸時(shí)間一般不少于5min
膜分離分類：
◆微濾(MF
◆超濾(UF
◆納濾(NF
◆反滲透(RO
微濾(MF
截留約0.1-10微米之間的顆粒，微濾膜允許大分子有機(jī)物和溶解性固體等通過，能擋住懸浮物、細(xì)菌、局部病毒和大尺寸的膠體的透過，微濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般小于1bar
納濾(NF
一種特殊的分離膜品種，因能截留約1納米（0.001微米）大小的物質(zhì)而得名，納濾的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，截留有機(jī)物的分子量約為200-400左右，截留溶解性鹽的能力為20-80%對單價(jià)陰離子鹽溶液的脫除率低于高價(jià)陰離子鹽溶液，納濾膜一般用于去除地表水的有機(jī)物和色度，脫除井水的硬度，局部去除溶解性鹽，濃縮食品和分離藥品中的有用物質(zhì)等，納濾膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般為3.5-16bar
反滲透(RO
最精密的膜法液體分離技術(shù)，能阻擋所有溶解性鹽和分子量大于100有機(jī)物，但允許水分子透過，醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般大于95%反滲透復(fù)合膜脫鹽率一般大于98%反滲透膜兩側(cè)的運(yùn)行壓差一般大于5bar
卷式膜元件：
膜組件的選用：
◆確定元件數(shù)
◆壓力容器的選用
膜組件的排列組合：
◆分段式
◆多級式
反滲透裝置的配套件：
◆高壓泵
◆管路
◆閥門
◆儀表
RO膜需要清洗的跡象：
◆當(dāng)反滲透裝置隨著運(yùn)行在膜上會(huì)積累膠體、金屬氧化物、細(xì)菌、有機(jī)膠體、水垢等物質(zhì)，造成了性能會(huì)有一定下降，當(dāng)性能下降一定水平時(shí)即產(chǎn)水量比初始或上一次清洗后降低。
◆產(chǎn)水脫鹽率下降。
◆系統(tǒng)壓差≥1５%
反滲透污染特征：
膜元件化學(xué)清洗：
下表列舉了適宜的清洗藥品，這些酸性和堿性清洗劑是規(guī)范的清洗藥品，酸性清洗劑用于清除包括鐵污染在內(nèi)無機(jī)污染物，而堿性清洗劑用于清洗包括微生物在內(nèi)的有機(jī)污染物。由于使用硫酸會(huì)引起硫酸鈣沉淀的危險(xiǎn)，不應(yīng)選作清洗劑。最好采用膜系統(tǒng)的產(chǎn)水配制清洗液，當(dāng)然在很多情況下也可以使用經(jīng)過預(yù)處理的合格預(yù)處置出水來配制清洗液。原水可能緩沖容量很大，需要消耗更多的酸或堿才能達(dá)到規(guī)定的pH值，酸性清洗的pH約為2左右，堿性清洗的pH約為12左右。上海純水設(shè)備
膜元件一般清洗液：
說明：
◆(W表示有效成份的重量百分含量；
◆按順序污染物化學(xué)式符號為：CaCO3表示碳酸鈣；CaSO4表示硫酸鈣；BaSO4表示硫酸鋇。
◆按順序清洗化學(xué)品符號為：NaOH表示氫氧化鈉；Na4EDTA 表示乙二胺四乙酸四鈉，陶氏化學(xué)生產(chǎn)該產(chǎn)品的商標(biāo)為 VERSENE*Na-SDS表示十二烷基磺酸鈉鹽，又名月硅酸鈉；HCl表示鹽酸；Na2S2O4表示亞硫酸氫鈉；H3PO4表示磷酸；NH2SO3H表示亞硫酸氫胺。
◆為了有效的清洗硫酸鹽垢，必需盡早的發(fā)現(xiàn)和處理，由于硫酸鹽垢的溶解度隨清洗液含鹽量的增加而增加，可以在NaOH和Na4EDTA 清洗液中添加NaCl當(dāng)結(jié)垢一周以上時(shí)，硫酸鹽垢的清洗勝利性值得懷疑。
◆檸檬酸是無機(jī)鹽垢的可選清洗劑。
預(yù)處置運(yùn)行參數(shù)記錄：
因?yàn)?span>RO/NF系統(tǒng)性能主要取決于預(yù)前處理操作是否合理，預(yù)處置儀器設(shè)備的運(yùn)行特性必需記錄下來，因?yàn)轭A(yù)處理的工藝因地而異，無法建議統(tǒng)一的記錄表格，一般而言，需記錄以下各項(xiàng)：
◆每天兩次記錄任何井水或增壓泵的出水水壓。
◆每天兩次記錄所有過濾器的壓降。
◆任何不正常的操作，如故障或停機(jī)等。
納濾分離膜的內(nèi)涵：
市場上曾有一種流行的說法：納濾就是一種疏松的反滲透。實(shí)際上這是一種技術(shù)概念上的誤導(dǎo)。表2-2為不同膜的截留率比較。真正分離概念上的納濾是對例子具有選擇截留性的過濾膜，一種氯化鈉透過率與氯化鈉濃度成正比、且該比例大于0.4膜。其主要用于各種料液的脫鹽和濃縮。
不同膜的截留率比較：
耐高溫膜：
普通的有機(jī)膜原件的繼續(xù)操作溫度必需低于50℃，如果逾越此溫度膜將很快喪失正常的性能。GE公司憑借其強(qiáng)大的膜技術(shù)研發(fā)能力開發(fā)出耐高溫膜元件：Duratherm系列，其主要應(yīng)用于：食品和飲料，制藥，電子等行業(yè)中。
Duratherm應(yīng)用流域：
DurathermHWS熱水消毒型膜元件能夠耐受周期性90℃熱水清洗消毒，用于替代保守的膜系統(tǒng)化學(xué)消毒，同時(shí)可以在≤50℃的條件下連續(xù)運(yùn)行。歐美地區(qū)，熱水消毒型水處置系統(tǒng)正在越來越多地被采用。下表介紹了濕熱滅菌法的操作條件（溫度和時(shí)間）
以上數(shù)據(jù)為對無性繁殖的微生物熱消毒的最低理論參數(shù)，為了增加熱消毒的有效性，實(shí)際應(yīng)用中熱消毒的溫度和時(shí)間應(yīng)高于此理論參數(shù)。
熱水消毒的有關(guān)建議：
◆在消毒之前用防污堵水進(jìn)行沖洗
◆消毒時(shí)，進(jìn)水壓力不應(yīng)超過40psi275KPa
◆消毒時(shí)，升溫和冷卻速率不應(yīng)大于5℃/分鐘
◆最高消毒溫度為90℃
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