饮用水水处理工艺介绍-完成课件 58页

水处理工艺\n水处理基础知识（一）水的传统分类1.地表水：江河水、湖泊水、海水、自涌山泉水。2.地下水：地下山泉水（天然水）、矿泉水。3.自来水(生活饮用水)：自来水、直饮水。4.包装饮用水：桶装水、瓶装水、袋装水。（二）饮用水的分类1.饮用天然矿泉水：景田、崂山、五大连池、昆仑山2.饮用天然水（山泉水/净水/冰川水）：农夫山泉、鼎湖山泉、51003.饮用矿物质水：康师傅4.饮用纯净水（蒸馏水）：怡宝、乐百氏、哇哈哈5.饮用苏打水：屈臣氏、茗仁、克山泉\n（三）几种常见水的定义1.自来水：采集江河湖泊地表水或浅层地下水，在一定的条件下投加一定的混凝剂，使水中的悬浮性成分和胶体形成沉淀或絮体后进行分离，然后通过过滤进一步将浊度降低，过滤后的水再加入一些氯消毒剂进行消毒，最后通过管网供给用户。2.饮用天然水（山泉水）：以符合生活饮用水卫生标准的地表水（深层水库或江湖水、自涌山泉水）或地下水（井水、地下泉水）为原水，经过一定的过滤、消毒或灭菌等过程处理，祛除了水中的微生物和其他有害成分，保留了对人体有益的矿物质和微量元素，不含任何添加物，密封于容器中可直接饮用的水。3.饮用天然矿泉水：从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定的矿物质、微量元素或其他成分，在一定区域未受污染并采取预防措施避免污染的水；在通常情况下，其化学成分、流量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。\n饮用天然矿泉水的特征性矿物质与元素的含量要求：4.饮用纯净水：以符合生活饮用水卫生标准的水为水源，采用蒸馏法、去离子法或离子交换法、反渗透法及其他适当的加工方法制得的，密封于容器中，不含任何添加物，可直接饮用的水。5.饮用矿物质水：以饮用纯净水为溶剂，通过一定添加装置，定量添加一种或几种矿物质添加剂加工方法制得的，密封于容器中，可直接饮用的水。5.苏打水：以饮用纯净水或饮用天然水为溶剂，通过一定添加装置，压入二氧化碳或定量添加碳酸氢钠、甜味剂和香料中的一种或几种添加剂加工制得的，密封于容器中，可直接饮用的水。严格来说，苏打水属于碳酸饮料。\n（四）我国水资源情况1.1缺水水是生命之源，是维持生命的根本。虽然地球表面的绝大部分由水所覆盖，总量近13.8亿吨，但只有7%的水是淡水，其中3%以冰的形式存在于南北两极等，目前还无法使用。中国人均水资源为2632m3/人，是世界平均值的1/4。尤其是中国的北方，可用的水资源只有1200m3/人。由于过量开采地下水，华北平原的地下水位每年平均下降1.5m。由于水位下降，造成地面下沉、海水倒灌等诸多问题。我国617个城市中，有300个城市缺水，50多个严重缺水。北京属严重缺水城市，上海属水质性缺水城市。1.2污染全国约有1/3的工业废水和4/5的生活废水未经处理就直接排入江、河、湖、海,使水资源遭到严重的污染。据环保部门监测，全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理就直接排入水体。\n1.3节约用水综上所述，合理有效地开发和利用水资源，防止水源污染，已是关系到国计民生和可持续发展的当务之急。（五）水的性质与天然水的内容物1.1水的物理化性能水的分子式为H2O，是由氢、氧两种元素组成的无机物，相对分子质量为18.015，常温下是无色、无味、无臭的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸汽。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。\n2.1天然水的内容物天然水中的内容物，按照其颗粒大小不同可以分为三类：颗粒最大的为悬浮物质，粒径约在10-4mm 以上，肉眼可见。这些微粒主要是由泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌以及有机物等组成；其次为胶体物质，粒径在10-4~10-6mm。胶体是许多离子和分子的集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物，有机胶体物质主要是腐殖质；颗粒最小的是离子和分子，称为溶解物质，粒径小于10-6mm，主要是溶解于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。天然水在大自然的循环过程中，无时不与外界接触，在与地面、地层接触时，溶解了土壤和岩石，卷带了各种悬浮物质；水溶解了来自空气的和有机物分解出来的气体；水还经常受到工业废物、排出物、油状物及工艺加工的物料所污染，使水中杂质的成分变得非常复杂。\n2.2天然水中的杂质对水质的影响悬浮物质泥沙、粘土：使水浑浊、产生粘泥藻类及原生动物：使水有色度、有臭味、浑浊并产生粘泥细菌：致病、产生粘泥、产生腐蚀其它不溶物质：产生沉积胶体物质溶胶（如硅胶）：致使结垢高分子化合物（如腐殖酸胶体等）：使水浑浊、产生吸附和沉积水中溶解物质HCO3-、CO32-、OH-：使水具形成结垢的倾向，例如碳酸钙、碳酸镁。SO42-：使水具有形成硫酸盐垢的倾向,例如硫酸钙、硫酸钡。Cl-：产生金属腐蚀。F-：过量可致病。O2：腐蚀金属。Ca2+、Mg2+：可能形成结垢。CO2：降低水的pH。Fe3+、Mn2+：产生气味，腐蚀金属，并可能形成氢氧化物沉淀。\n（六）水处理基础概念3.1水的浑浊度：水中存在的悬浮及胶体状态的微粒使水产生浑浊，其浑浊的程度称为浑浊度。生活饮用水的浑浊度规定不可超过5度。3.2水的硬度：水中的钙离子与镁离子同一些阴离子结合在一些，在水加热或浓缩时可能形成水垢。水中的钙与镁的含量和就是水的硬度。用mmol/L表示。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度，单位为mg/LCaCO3。3.3水的碱度：指水中能够接受[H+]与强酸进行中和反应的物质含量。在天然水中，碱度主要由HCO3-的盐类组成。单位为mmol/L。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度，单位为mg/LCaCO3。3.4水的pH值：是表示水中氢离子浓度的负对数值，表示为pH=-Lg[H+]，氢离子的浓度是水的酸碱性的标志，当H+的浓度为10-7mol/L时，则pH=7,水呈中性。当H+的浓度大于10-7mol/L时，则pH＜7时，水呈酸性，H+越多，水的酸性越强。当H+的浓度小于10-7mol/L时，则pH＞7时，水呈碱性，H+越少，水的碱性越强。3.5总有机碳TOC:有机化和物都是含炭化合物，所以测出水中的总有机碳（TOC）含量也就能代表水中的有机化合物含量。\n3.6电导率:指水温在25℃时，边长为1CM立方体水的相对两侧面之间的电阻的倒数，单位为西门子/厘米（S/CM），由于单位较大，一般用微西门子／厘米（μS/cm）。测定值与水的温度/盐分有关系，温度/盐分越高，电导率越高，反之越低。电导率(μS/cm)=1/电阻率(MΩ*CM)。绝对纯水在25℃时的理论电导率为0.0546μS/cm。3.7总溶解固体TDS:指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。一般情况下，可用电导率值了解溶液中的盐份，电导率越高，盐份越高，TDS越高。在无机物中，除开溶解成离子状的成分外，还可能有呈分子状的无机物。天然地下水中的有机物和呈分子状的无机物一般可以不考虑，所以一般也把含盐量称为总溶解固体。3.8生化耗氧量BOD:用于表示水中可生物降解的含碳有机物浓度用于表示水中有机是水中有机物在生物化学需氧氧化过程中（即需氧细菌生长的过程中）所必须吸取的氧量。标准实验的温度为20度，时间为5天，称5日生化需氧量（BOD5）。3.9耗氧量COD:用来表示有机物的含量。是企图把通过氧化剂（标准试剂为浓硫酸为重铭酸钾的沸腾混合物）在短时间（2H以内）内对有机物的氧化作用所需的氧量，用来表示有机物的含量。由于下列原因，COD值一般高于BOD值：（1）无机物的氧化；（2）耐生物降解有机物的氧化。\n（七）常用的单位换算1电导单位：μs/cm(微西门子/厘米)，s/cm（西门子/厘米）1000us/cm=1s/cm2电阻单位：MΩ.cm（兆欧.厘米）1/1MΩ.cm=1μs/cm3浓度单位：ppm：百万份之一，浓度单位1ppm=1mg/L1%=10000ppmppb：十亿分之一，浓度单位1ppm=1000ppb4压力单位：psi：英制压力单位，磅/平方英寸bar：国际标准组织定义的压力单位，1psi=0.07bar5ft：英尺，英制长度单位1ft=30.5cm6ft2：平方英尺，英制面积单位1ft2=929cm27功率单位：hp：马力，功率单位kw：千瓦，国际标准定义的功率单位1hp=0.746kw1kw=1.34hp\n纯净水水处理工艺（一）为什么要水处理？天然水源中含有较多杂质，若直接将此水用于反渗透系统、纳滤系统、精密过滤系统，则会在设备传热面上析出盐类结晶物，即发生结垢现象，大大降低过滤效果，影响设备的正常使用。水中溶解氧常引起设备管线内表面腐蚀，成为腐蚀因素，缩短金属材料的寿命。还有地表水或敞开式循环水与大气接触机会较多，适宜微生物生长，往往会生成异味物质，影响饮水安全，威胁设备的使用寿命。因此为了保证水质安全、高效运行，对用于饮用水必须进行水处理。水质主要被以下三种物质影响:1.总悬浮物质:砂,胶体,三价铁等。2.总溶解固形物:钠离子,氯离子,钙离子,镁离子，两价铁等。3.生物污染:细菌,热原体,藻类等。\n（二）两个基本慨念1.水处理：是采用各种必要的物理、化学或生物学的工艺技术，将水中的污染物质和不需要的物质分离出去，使水质达到所要求水质标准的一种加工净化的过程。2.水处理工艺：是由不同功能的水处理工序和输配水的管道容器及连接阀门等辅助设施所组成。每个水处理工序都有一种主要处理设备。\n（三）纯净水的一般水处理工艺根据各工序的功能分三大部分：前端预处理：主要有多介质过滤、活性炭过滤、超滤膜、离子交换、5um保安过滤（PP棉滤芯）。多介质过滤：去除总悬浮物，降低RO进水的SDI值。活性炭过滤：去除低分子有机物和氯气，去色和脱气。超滤膜：去除有机物、悬浮物、胶体、染料和微生物钠离子交换：降低水的硬度。5um保安过滤：防止悬浮物颗粒等进入下一工序。中段脱盐处理：电渗析、反渗透。反渗透：去除绝大部分离子及所有其它物质。电渗析：去除部分离子、高分子有机物、悬浮物和微生物。终端杀菌处理：紫外线杀菌、臭氧杀菌、钛棒保护过滤。紫外线/臭氧杀菌：分散溶解在水中并对水进行杀菌。钛棒保护过滤：防止管道脱落物和盐垢等颗粒进入下一工序\n1.多介质过滤器也称压力过滤器，填充一种石英砂滤料称为砂过滤器；填充两种以上过滤介质则称为多介质过滤器。\n1.1多介质过滤器的工作原理：多介质过滤器内填精制的石英砂和无烟煤，采用不同颗粒的大小滤料，从上到下、由小而大的依次排列顺序；当水从上流经滤层时，水中部分的固体悬浮物质进入上层滤料形成了微小的孔眼，受到吸附和机械阻留作用被滤料的表面层所截留。同时这些被截留的悬浮物质之间又发生重叠和架桥等作用，就好象在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤着水中的悬浮物质，就形成了所谓的薄膜过滤。同时，由于滤料之间紧密排列，水中的悬浮物质颗粒流经滤层中那些曲曲弯弯的孔道时，水中的悬浮物质在滤料的颗粒表面与絮凝体相互黏附，从而发生接触混凝过程。1.2多介质过滤器的作用：去除粒度大于20um的机械杂质、悬浮物和部分胶体；使出水的浊度小于0.5NTU，耗氧量小于1.5mg/L，含铁量小于0.05mg/L，SDI小于5。\n1.3构成罐体：玻璃钢、碳钢（内涂防腐材料）、不锈钢滤料：石英砂、无烟煤、锰砂1.4多介质过滤器的一般技术参数和要求：罐体直径：φ30cm-φ320cm罐体高度：120cm-320cm工作压力（进水）：钢罐体≤0.6MPa玻璃钢罐体≤0.25MPa工作压力差（进出水）：0.05MPa-0.15MPa单水反冲洗：强度10-15L/min时间10min气水反冲洗：先用压缩气吹，再用水冲洗压缩空气强度18-25L/min时间3min水冲洗强度5-8L/min时间5min单层滤料:粒径0.3-0.53mm/厚度700mm承托层粒径3-5mm/厚度100mm正常滤速8-10m/h强制滤速10-14m/h双层滤料:上层滤料粒径0.65-0.75mm/厚度460mm下层滤料粒径0.45-0.60mm/厚度240mm承托层粒径3-5mm/厚度100mm正常滤速10-14m/h强制滤速14-18m/h\n1.5多介质过滤器的运行效果：由多介质过滤器的过滤机理可以知道，架桥过滤作用是多介质过滤器最为重要的，其利用初期截留的污染物形成一层过滤薄膜，来拦截于其本身粒径相当的污染物，过滤精度会越来越高，过滤效果也会越来越好；相同压力下，透过的水量也越来越少，产水效率低。在实际运行的过程中，一般要使过滤器保持0.05MPa以上的压差，从而能保持一个较好的产水水质，同时当压差超过0.12MPa的时候，可考虑进行反洗操作，以防止滤料结块。1.6辅助设备：絮凝剂添加装置1.6.1组成：a.可计量容器b.搅拌器c.计量泵和连接管道\n1.6.2絮凝剂作用原理：絮凝剂药剂在溶解水后会发生水解反应，形成分子量很大的物质，因药剂的特性，这些水解产物都带有一定的电荷（反渗透水处理系统一般选择带负电荷的絮凝剂）。当水中的污染物、胶体、有机物等与絮凝剂发生接触的时候，会因为电荷的因素和大分子量的因素而结合在一起，并随着反应时间的延长和捕获污染物的增多，会在水中形成较大的絮体，从而能被后续的过滤设备拦截，从而增加预处理产水的效果。1.6.3絮凝剂的使用与作用过程：a.溶解稀释：先溶解在水中，浓度为0.1%-0.5%。b.添加混合：通过计量泵添加混合，添加浓度2-50ppm。c.凝聚反应：絮凝剂在水中水解并产生负电荷胶体，与水中胶体或悬浮物接触，形成矾花小絮体，并逐渐凝成大絮体而便于沉淀。此过程大约在10-30S内完成，一般不超过2min。d.沉淀澄清：当絮凝体粒径达到20um时，会阻挡在多介质滤层上，然后水中形成的小絮粒被迅速吸附在滤层上，从而达到良好的去除效果\n1.6.4常用的絮凝剂：a.无机絮凝剂：聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝、氯化铁b.有机絮凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）、ST1.6.5影响絮凝效果的因素：a.水温：影响絮凝剂的水解--提前溶解/温水溶解、加量添加b.浊度/悬浮物：过高过低都影响形成矾花—加大添加量c.PH值：絮凝剂在偏碱性水中效果好--加大添加量d.混合效果：添加稀释倍数控制在500-1000倍。e.反应时间：根据管径和泵的流量计算出水流1分钟的管道长度，来选定射流器（添加口）的位置。\n1.7多介质过滤器的水清洗a.反冲清洗：向原水箱注水至适宜高度，关闭多介质过滤罐的进水阀、出水阀、正冲排污阀，打开反冲排污阀、反冲进水阀，最后开启源水泵进行反冲清洗20-25分钟，调节反冲水进水阀，把压力控制在1.2-1.5MPa之间，直到排污口出水的颜色无差异为止。b.正冲清洗：反冲洗结束后，打开正冲排污阀、进水阀，关闭反冲进水阀、反冲排污阀，进行正冲洗10分钟左右。c.清洗结束后，如进行下一水处理工艺，先打开出水阀，再关闭正冲排污阀，否则要先关闭原水泵，然后依序打开出水阀，关闭正洗排污阀。c.清洗频率：每当进出水压力差大于0.1Mpa或累计生产20小时后进行一次。\n2.活性炭过滤2.1工作原理与作用2.1.1原理：当水流经多孔的活性炭时，水中污染物（微小颗粒、胶体、有机物、余氯等）被吸附在微细孔隙内而去除。分为物理吸附和化学吸附。a.物理吸附原理：活性炭中具有大量的φ2-5nm的孔隙，有很高的比表面积（一般都在1000m2/g以上），因而具有很强的物理吸附能力，能有效地吸附水中的有机物、胶体。物理吸附没有极性，过程是可逆的。b.化学吸附：在活性炭的结晶体上都带有氧化物基因和负电荷，使活性炭具有一定的极性，过程不可逆。活性炭去除余氯产生一下反应：Cl2+H2O---HOCl+H++Cl-CH+mHOCl---COm+mH++mCl-CH+2NHCl2+mH2O---N2+9(2+2m)H++4Cl-+COm2m2NH2Cl+COm---mN2+mH2O+2mH++2mCl-+CH\n2.1.2作用：去除水中的余氯、颜色、气味、微小颗粒、胶体、有机物、部分微生物和金属离子，使出水余氯小于0.1mg/L、耗氧量小于3mg/L。2.2活性炭过滤器结构：与机械过滤器相同。2.3活性炭过滤技术参数：滤料：粒径10-40目比表面积＞1000m2/g厚度100cm-150cm正常滤速6-10m/h底部承托层：石英砂粒径3-6mm厚度20cm-30cm工作压力（进水）：钢罐体≤0.6MPa玻璃钢罐体≤0.25MPa工作压力差（进出水）：0.05MPa-0.15MPa反冲洗水流速：4-8m/h活性炭使用寿命：一年\n2.4活性炭过滤器的清洗a.反冲清洗：阀门调节同多介质过滤罐一致，反冲20-25分钟，调节反冲阀门把压力调到0.8-1.0MPa之间，直到出水色泽、气味无明显差异为止。b.正冲清洗：阀门调节同多介质过滤罐一致，正洗10分钟左右。c.清洗结束，如进行下一水处理工艺，先打开出水阀，再关闭正冲排污阀，否则要先关闭原水泵，然后依序打开出水阀，关闭正冲排污阀。d.清洗频率：一般每周进行一次，或水质污染指数大于1.5时。3.超滤3.1超滤膜的原理：在一定的压力下，当原水流过膜表面时，膜表面密布的细小的微孔(0.05-1um)只允许水和溶解性小分子物质透过，截留大于微孔的其它杂质和大分子物质成为浓缩液，而实现净化、分离和浓缩。3.2超滤膜的使用参数：工作压力0.2-0.6MPa工作温度5-40℃进水PH值2.0-13.0进出水压差0.03-0.15MPa\n3.3超滤的作用：a.用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质。b.去除细菌,染料,大分子有机物,蛋白质,悬浮物,胶体物质。3.4超滤的特点：比表面积大、运行能耗低、成本小3.5常用超滤膜的类型：外压式中空纤维超滤膜\n3.6超滤膜的清洗：当进出水压差达到0.12MPa时，关闭出水阀，打开脓水排放阀，使用高压（0.2-0.4MPa）大流量的水流，从进水阀直冲脓水排放阀，将膜内壁上截留的污染物冲去。但无法清除堵塞在膜孔中的微小颗粒，因此还必须进行反冲洗。时间为10-15分钟。3.7超滤膜的反洗：清洗完毕后，打开反洗阀和排放阀，关闭进水阀，让水流反向从膜丝外部向内渗透，可以将堵塞在膜孔中的细小颗粒冲去。时间为15-30分钟。3.8超滤膜的加药反洗：在对超滤膜反洗水中加入15ppm的次氯酸钠或30ppm的过氧化氢，进行反冲洗，可有效杀灭超滤膜内滋生的微生物。反洗时间与反洗相同。加药反洗后再顺向直冲洗10分钟。建议:每三次反洗后或平均每周进行一次加药杀菌反冲洗。3.9超滤膜的保存：超滤膜使用前或停止使用一周以上时，需要加保护液密封保存。保护液为0.95%的亚硫酸氢钠和10%丙二醇的水溶液。\n4.钠型离子交换4.1钠型离子交换树脂工作原理：a.在纯净水生产中，通过交换树脂中的钠离子与水中的钙镁离子进行置换反应，来降低水的硬永久硬度。反应式如下：Ca2++2NaR---2Na++CaR2Mg2++2NaR---2Na++MgR2b.当交换树脂中存留了一定的钙镁离子后，交换树脂就会失效。这时就需要用高浓度食盐溶液对交换树脂进行再生处理，即用钠离子把树脂中的钙镁离子置换出来。反应式如下：2NaCl+CaR2---CaCl+2NaR2NaCl+MgR2---MgCl+2NaR4.2钠离子交换树脂软水器一般技术参数：工作压力：0.2-0.6MPa树脂高度：1.2M工作温度：5-50℃树脂型号：001X7进水硬度≤600mg/L出水硬度≤3mg/L再生方式：顺流动态再生控制：定时/定量工作流速：15-20m/h再生流速：3-5m/h罐体材料：玻璃钢/不锈钢\n4.3钠离子交换树脂软化工作周期：（1）运行：一般运行流速为15-20m/h，瞬时可达30m/h，保证出水硬度在0.03mmol/L以下。（2）反洗：反洗水流速5-10m/h，时间10-15分钟或以排水清澈为终点,目的是松动树脂层；清除树脂层上截留的污物，树脂完全暴露，保证再生的效果。（3）吸盐再生：排除积水，进再生液。采用盐泵将3%-5%的食盐溶液以3-5m/h的速度流过树脂层,直到出水带有明显的盐味,出水硬度小于0.5mg/L为再生终点。此过程一般需要30分钟。（4）置换慢冲洗：再生结束后，用原水以吸盐同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程。这个过程仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，这是再生的重要置换过程，一般也需要30分钟。（5）快速正洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，用原水以接近运行的10-15m/h流速对树脂层进行冲洗，时间为5-15分钟，以出水水质符合运行指标为终点（转入运行）。\n4.4钠离子树脂交换器的结构\n5.5um保安过滤（PP棉过滤）5.15um保安过滤器构成：不锈钢过滤容器+滤材常用的滤材有：线绕滤芯、烧结滤管（钛管）、熔喷滤芯（PP棉）。5.2保安过滤器的工作原理与作用：采用成型的滤材，在压力的作用下，使原液通过滤材，滤渣留在管壁上，滤液透过滤材流出，从而达到去除水中的悬浮物、某些胶体物质和细小颗粒物的目的。保安过滤器常安装在电渗析、离子交换、反渗透、超滤等装置之前，起保护作用。一般使用3～6个月左右或进出水压力差值大于0.1MPa时进行清洗或更换，目的是确保预处理效果，使后面装置免于被颗粒、悬浮物损坏。钛管保安过滤器常安装在灌装设备前面。5.3主要技术参数：运行压力：0.05-0.6MPa工作温度：5℃－40℃过滤精度：3μm-100μm微孔直径：0.1-10.0um滤芯接口：平压式、插入式\n5.4保安过滤器的性能特点a.过滤精度高，滤芯孔径均匀；b.过滤阻力小，通量大、截污能力强，使用寿命长；c.滤芯材料洁净度高，对过滤介质无污染；d.耐酸、碱等化学溶剂；e.强度大，耐高温，滤芯不易变形；f.价格低廉，运行费用低，易于清洗，滤芯可更换。\n6.电渗析6.1电渗析的原理和过程6.1.1原理：在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用阴阳离子交换膜的选择透过性，把溶质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。6.1.2制取淡水的基本过程：利用离子交换膜的选择透过性，即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。在外加直流电场作用下，阴、阳离子分别往阳极和阴极移动，分别通过阴阳离子交换膜，如果电荷是相同的．则会被离子交换膜排斥，从而可以制得淡水。\n6.2电渗析的组成：由交替排列的膜和隔板以及两端电极组装而成。在电渗析器中，一张阴膜、淡水隔板、阳膜、浓水隔板组成一个膜对，若干膜对组合成膜堆；一对电极之间的膜堆称为一级，淡水水流方向相同的膜堆称为段。\n6.3电渗析的特点a.能量消耗低：电渗析除盐过程中，只是用电能来迁移水中的盐分，而大量的水不发生相的变化。b.药剂耗量少．环境污染小：电渗析法处理水时，不使用药剂，仅酸洗时需要少量的酸。c.对原水含盐量变化适应性强：电渗析可根据需要进行设计，如段数、级数或多台电渗析器的串联、并联或不同除盐方式(直流式、循环式或部分循环式)来。d.操作简单，易于实现机械化、自动化：只需控制在恒定直流电压下运行，不需要调节流速、电流及电压来适应水质、温度的变化，容易做到机械化、自动化操作。e.设备紧凑耐用．预处理简单：电渗析器是用塑料隔板、阴阳离子交换膜及电极组成，隔板相膜多层叠加在一起，运行时通电即可制得淡水，因此设备紧凑耐用。f.水的利用率较高：电渗析器运行时，浓水和极水可以循环使用，水的利用率较高，可达到70％～80％，国外可高达90％。6.4电渗析的缺点：a.只能除去水中的盐分，不能去除水中有机物，某些高价离子和有机物还会污染膜，易发生浓差极化而产生结垢。b.脱盐率较低，装置比较庞大且组装要求高。\n7.反渗透膜过滤7.1反渗透过滤系统组成：是由增压泵、膜壳、RO膜及连接管道阀门与附属控制仪表等组成。\n7.2反渗透原理：在一定的压力下，高浓度溶液中的溶剂通过选择性的半透膜，向低浓度溶液渗透转移，从而将溶液中的溶剂分离出去，达到水质净化的目的。\n7.3反渗透膜(RO膜)：其孔径只有0.1-2nm,小于细菌或病毒的直径，各种微生物、重金属离子、可溶性固体、有机物均无法通过，只有水分子、溶解性气体和溶于水的的分子量的微量离子能通过。可去除水中90%-99%的杂质。\n膜元件端板给水产水流向(透过膜后)淡水网反渗透膜产水膜封口浓水网产水浓水产水中心管\n7.4RO膜的特性：方向性和选择性a.方向性：膜分致密层和多孔层，水从致密层流向多孔层才能达到脱盐效果。b.选择性：电荷选择、分子直径选择阳离子的选择透过率排列：H+＞Na+＞K+＞Ca2+＞Mg2+＞Fe3+＞Al3+阴离子的选择透过率排列：OH-＞NO3-＞Cl-＞HCO3-＞SO42-＞CO32-7.5RO膜的分类；常用的为卷式超低压芳香聚酰胺复合膜a.按工作压力分：高压膜：5.6-10.5MPa用于海水淡化低压膜：1.4-4.2MPa用于苦咸水淡化超低压膜：0.5-1.4MPa用于水软化分离b.按结构分：卷式、管式、板框式中空纤维c.按材质分：聚砜膜、芳香聚酰胺复合膜、醋酸纤维素膜\n7.6反渗透的特点：常温条件下，可以对溶质和水进行分离或浓缩，因而能耗低；杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质；较高的水回用率；分离装置简单，容易操作和维修7.7RO膜的工作参数正常工作压力0.4-1.5MPa工作温度5-40℃脱盐率：90-99%进水SDI≤5进水浊度≤1.0NTU单膜回收率：15%进水游离氯≤0.1mg/L进水PH：长期运行3-10短期运行3-107.8影响RO膜产水的因素：a.RO膜的数量：数量越多，产水量越大。b.系统进水压力：压力越大，产水量越大，产水电导率会略有升高。c.系统的运行温度：在5-40℃之间，温度越高，产水量越大，产水电导率会略有升高。以25ºC为基准,操作温度上升/下降1ºC,相应膜元件渗透通量上升/下降3%。d.进水水质：溶质溶度越大，产水量越小。\n7.9技术慨念7.9.1产水：溶液透过反渗透膜后;收集而成的溶液,一般指净化水。7.9.2浓水：没有透过反渗透膜而离开反渗透系统的溶液,其中含有大量的无机盐和有机物。7.9.3脱盐率：溶液中溶质不透过反渗透膜的比例。7.9.4透过率：溶液中溶质透过反渗透膜的比例。7.9.5回收率：产水与进水的比例。7.10反渗透装置的安装调试步骤a.对进水进行分析，结果表明符合进水要求，方可进行装置通水调试。b.对供水泵的压力控制系统进行调整。c.检查装置所有管道之间连接是否紧固，压力表是否安全。d.全开压力表开关和总进水阀、浓水排放阀、产水排放阀。e.启动预处理设备，并调整至供水量大于装置进水量。f.待出水无甲醛气味，关闭装置总进水阀。g.启动高压泵，并缓缓开启装置总进水阀，控制装置进水压力小于0.5MPa，冲洗15分钟，并检查各高低压管路、仪表是否工作正常。h.调整进水阀、浓水排放阀，使进水压力达到1.0-1.3Mpa，且产水量，浓排水量的比例为3:1。i.检测产品水电导率，符合要求时开启产品水出水阀。\n7.11反渗透装置的安装调试注意事项：a.装置运行到现场后，应放置于室内，周围环境温度最低不得低于5C，最高不得高于38C。当温度高于35C时，应加强通风措施。b.装置到达后，应在一个月内安装完毕，并应立即进行通水试车运行。c.装置在未进行通水试车之前，任何阀门均不得开启，以免保护溶液流出，致使元件损坏。d.装置就位后，应调整装置支承点，使组件处于基本水平的位置，且与基础接触可靠。e.装置与供水泵间相接的管路及阀门在连接之前应进行脱脂的处理，供水泵过流部分也应进行脱脂处理。f.装置的产水输出管最大输出高度应小于8米。g.R/O清洗系统R/O装置间如用硬管连接，则进、回液管均不得直接敷设在地面上，以免损坏。h.RO膜拆封后，应立即安装；安装时注意方向和水流方向一致。\n7.12反渗透膜元件清洗的一般步骤：a.用泵将干净、无游离氯的反渗透产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。b.用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液。c.将清洗液在压力容器中循环1小时或预先设定的时间，对于8英寸压力容器时，流速为133-151升/分钟，对于4英寸压力容器流速为34-38升/分钟。d.清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。e.用泵将干净、无游离氯的产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。f.在冲洗反渗透系统后，在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂(通常需15-30分钟)。7.13反渗透膜的清洗条件与清洗试剂：无论进水条件是否符合反渗透膜的进水要求，当膜元件的产水量下降达标10%，系统压差增加15%或产品水电导升高时，考虑使用合适的化学清洗剂（柠檬酸、氢氧化钠、磷酸、EDTA四钠、十二烷基苯磺酸钠、焦亚硫酸钠等）清洗。\n7.14反渗透膜的保存消毒:当反渗透系统停机超过3天，设备中的反渗透膜元件需要作适当的保存消毒程序；停机在3到5天时，可以用1%的亚硫酸氢钠溶液来保存。如果停机超过一星期时，便要考虑用福尔马林进行保存。7.15RO水处理系统常见两种配置方式：（1）一级两段连续式：（2）两级两段连续式：\n7.16阻垢剂的添加7.16.1作用与原理：结垢是水中微溶盐结晶沉淀的结果。在盐类过饱和溶液中，首先产生晶核，再形成少量微晶粒，并按一种特有的次序排列起来，使小晶粒不断长大，形成大晶体。如果投加某些药剂，破坏或控制结晶的某一进程，水垢就难以形成。具有阻垢性能的药剂包括螯合剂、抑制剂和分散剂。螯合剂与阳离子形成螯合物或络合物，将金属离子封闭起来，阻止其与阴离子反应生成水垢。抑制剂能扩大物质结晶的不稳定区，在相当大的过饱和程度上将结垢物质稳定在水中不析出。7.16.2常用阻垢剂：a.缓蚀阻垢剂：有机多元磷酸(ATMP\HEDP)、有机膦羧酸(BPBP\PBTCA)b.阻垢分散剂：聚羧酸类(PAA)7.16.3添加装置：与絮凝剂添加装置相同7.17PH值调节剂7.17.1使用情况：原水中含有较多的二氧化碳气体7.17.2PH值调节剂种类：氢氧化钠7.17.3添加装置：与絮凝剂添加装置相同\n8.紫外线杀菌8.1原理：生物体内的核酸吸收紫外线的能量会改变自身的结构，破坏核酸的功能，致使细菌死亡。8.2紫外线杀菌的特点：a.速度快、效率高、效果好；b.操作简单，使用方便；c.不带入附加物和污染物；d.体积小、耗能低、费用小；e.没有持续消毒作用，水易受污染；f.灯管寿命短。8.3影响紫外灯杀菌效果的因素a.剂量:剂量=紫外线的辐射能量×照射时间b.水质：水的色度/浊度/总铁含量高会降低紫外线的杀菌效果c.灯管的功率：使用一定时间后，其辐射能量会下降40%，需要更换。d.灯管周围介质的温度：温度越低，辐射能会降低；灯管周围的温度保持在25-35℃，辐射能充分发挥，灯管寿命延长。e.水层厚度：控制在1-2.2cm内f.水的流速：80-100L/h.Wg.灯管的材质与厚度\n8.4紫外线杀菌器使用注意事项a.在使用过程中，应保持紫外线灯表面的清洁，一般每两周用酒精棉球擦拭一次，发现灯管表面有灰尘、油污时，应随时擦拭。b.用紫外线灯消毒室内空气时，房间内应保持清洁干燥，减少尘埃和水雾，温度低于20℃或高于40℃，相对湿度大于60%时应适当延长照射时间。c.用紫外线消毒物品表面时，应使照射表面受到紫外线的直接照射，且应达到足够的照射剂量。d.不得使紫外线光源照射到人，以免引起损伤。e.紫外线强度计至少1年标定1次。8.5饮用水紫外线杀菌器装置\n9.臭氧杀菌9.1原理：[O]原子具有极强的氧化能力，它能把细胞膜氧化断裂，引起细胞质的粉碎，从而细胞死亡。9.2臭氧杀菌的特点a.效率高、菌谱广、速度快；b.需要臭氧发生器和添加装置；c.杀菌能力不受水中物质的影响；d.具有持续的杀菌作用；e.不会带入污染物，剩余O3会全部转化成O2；f.使用剂量小；g.易泄露，对人体有伤害。9.3臭氧发生器：以空气或高浓度氧气为原料，用高压电晕放电的方法产生臭氧的装置。氧气源产臭氧浓度达4%-6%；空气源产臭氧浓度达1%-3%\n9.4臭氧添加装置：微孔曝气头\水射器\管道混合器微孔曝气头的技术参数：平均孔径10-25um气泡直径0.3-1.5mm臭氧吸收率80%-95%臭氧分解率1.6%-2%透气率：2-9ml/(cm2.min.mmH2O)9.5影响臭氧杀菌效果的因素a.臭氧浓度：0.3-0.6ppmb.臭氧与水的混合均匀度c.臭氧与水的混合接触时间9.6使用臭氧杀菌的注意事项：a.臭氧对人有毒，国家规定大气中允许浓度为0.2mg/m3。b.臭氧为强氧化剂，对多种物品有损坏，浓度越高对物品损害越重，可使铜片出现绿色锈斑、橡胶老化，变色，弹性降低，以致变脆、断裂，使织物漂白褪色等。使用时应注意。c.多种因素可影响臭氧的杀菌作用，包括温度、相对湿度、有机物、pH、水的浑浊度、水的色度等。使用时应加以控制。\n天然水水处理工艺(一)天然矿泉水\天然水(山泉水)的水处理工艺根据各工序的功能分三大部分：前端预处理：曝气、其它同纯净水。中段过滤：微滤、纳滤。终端杀菌处理：同纯净水。\n1.曝气：使水充分与空气接触，以达到去除有害气体与二氧化碳，或氧化某些金属离子以便沉淀去除。生产含气天然矿泉水不适用本工艺。曝气是针对CO2、H2S、铁锰含量高的原水而采取的改善水质感官性状的有效措施。1.1曝气的方法：自然跌水曝气法喷淋曝气法（常用）机械（叶轮）曝气法射流器曝气法穿空管曝气法（除铁锰）1.2曝气去除铁锰的原理（反应式）：4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Mn(OH)2+O2==2MnO(OH)22.微孔滤膜(MF)：是种精密过滤技术，MF膜孔径在0.2-10um之间，通过筛分作用，把0.3-15um的微粒进行分离。它能把病毒、细菌、胶体等去除。2.1微滤的特点：a.孔径均匀，过滤精度高b.孔隙大，流速快c.滤膜薄，吸附少，无介质脱落，不污染被过滤液体d.容污量小，易赌塞，滤膜使用寿命短e.具有体积小、过滤面积大\n2.2微滤膜技术参数：工作压力≤0.5MPa工作温度5-85℃过滤流量：0.2～50t/h进水PH：4.0-10进水SDI≤5过滤精度：0.1-10.0μ2.3微滤膜滤芯材质：聚丙烯膜（PP），聚四氟乙烯膜（PTFE），聚偏二氟乙烯膜（PVDF）醋酸纤维膜（CN-CA）；分疏水性（适用于气体）和亲水性（适用于液体）滤芯，可根据需要选用。2.4微滤膜滤芯长度：10″、20″、30″、40″2.5微滤膜滤芯插口形式：卡入式；插入式、平压式三种；2.6滤器进出接口：快装卡盘、SMS圆螺纹、法兰、英制管螺纹等多种接口形式；2.7过滤器CIP清洗装置\n2.8过滤滤芯的在线CIP三步清洗消毒步骤：a.碱洗：配置1%氢氧化钠清洗液，PH值控制在10-11之间。将清洗液加入CIP清洗箱中，打开清洗泵，开始时调节流量以使流量缓慢增加，并保持运行清洗用液的流量为3-5T/H。在将清洗液回流到CIP清洗箱之前，应排放掉从过滤容器中流出的污水（刚开始的20%的清洗液）。当PH值变化超过0.5单位时，重新调到目标值。清洗15-30分钟。b.碱洗结束后，用给水或产品水进行低压冲洗，并不回流到CIP清洗箱中，直到出水PH值与给水一致。c.酸洗：配制3-5%柠檬酸清洗液，PH值控制在3-4之间。步骤和方法同碱洗。d.酸洗结束后，用给水或产品水进行低压冲洗，并不回流到CIP清洗箱中，直到出水PH值与给水一致。e.消毒液消毒：配置200ppm的ClO2消毒液进行CIP冲洗消毒15分钟。步骤和方法同碱洗。清洗结束后，按正常生产运行并把过滤后水直接排放，30分钟后才进入下一工艺流程。清洗消毒频率：滤芯前后压差大于0.15MPa或停产一周时。单独消毒频率：停产48小时或滤芯首次使用前。\n3.纳滤(NF)：它是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，其截留分子量在200-1000的范围内，孔径为０.5～5纳米，因此称纳滤，其实纳滤膜就是疏松型RO膜。3.1纳滤膜的特点：a.能截留一定量的无机盐，具有离子选择性透过率。阳离子的选择透过率排列：Na+＞K+＞Ca2+＞Mg2+＞Cu2+阴离子的选择透过率排列：NO3-＞Cl-＞HCO3-＞SO42-＞CO32-b.膜表面分离层有1nm左右的微孔结构，即具有纳米级孔径。c.工作压力比RO低，通量比RO大。3.2纳滤膜的技术参数工作压力0.5-1.0MPa脱盐率40%-90%其它同RO膜3.3纳滤膜材质基本与RO膜相同主要有纤维素和聚酰胺两大类。纤维素类有CA、CTA及CA+CTA复合膜。聚酰胺类主要是芳香族聚酰胺（PA）。3.4常用的芳香聚酰胺类复合NF膜的分类:NF-40、NF-70、NF-90。\n3.5各种膜过滤截留分离性能对比：3.6纳滤膜和反渗透膜对一些溶质的截留率的比较\n矿物质水水处理工艺（一）矿物质水的水处理工艺与纯净水的水处理工艺不同之处，是在臭氧混合之前增加一个矿物质添加装置。其装置是由水箱、计量泵、搅拌器、水射器及连接管道、阀门组成。1.矿盐添加装置技术要求：a.容器材质：316L不锈钢或食品级塑料b.溶剂：纯净水c.水温：8-30℃d.计量泵：5-15升e.搅拌器转速：50-150rpmf.容器的容量：40-120升g.添加出口压力：2.0KPah.矿盐稀释倍数：500-1000\n2.矿盐添加装置示意图\n谢谢THEEND