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水处理工艺

原水 → 预处理系统 → 反渗透系统 → 后处理系统 → 产品水


水质来源的分析

原水来源 : 自来水(城市、乡镇),地表水、地下水、雨水,中水、废水,海水、苦咸水
注意事项 : 在市政水厂添加了化学药剂,阳离子聚合物,氧化铝 / 氯化铁,正磷酸锌,添加了互不相容的化学药剂,氧化剂,采样的正确性和模拟性


水质 —— 检测指标

铵离子(NH4+)      总铁(Fe2+/Fe3+)      亚硝酸根(NO2-)      活性二氧化硅(SiO2)
钾离子( K+ )        锰离子( Mn2+ )      硝酸根( NO3- )        硬度
钠离子( Na+ )       铜离子( Cu2+ )      氯离子( Cl- )         二氧化碳( CO2 )
镁离子( Mg2+ )      锌离子( Zn2+ )      氟离子( F- )          游离氯( Cl )
钙离子( Ca2+ )      铝离子( Al3+ )      硫酸根( SO42- )       PH 值
钡离子( Ba2+ )      碱度                  磷酸根( PO43- )       总含固量( TDS )
锶离子( Sr2+ )      碳酸氢根( HCO3- )   硫化氢( H2S )         水温
铁离子( Fe2+ )      碳酸根( CO32- )     胶体二氧化硅( SiO2 )  电导率
生物耗氧量( BOD )   化学耗氧量( COD )   总有机碳( TOC )       浊度( NTV )

预处理系统
原水→泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→泵→锰砂过滤器→精密过滤器→超滤器→水箱
介质:石英砂、白煤层高:1.0~1.6m 流速:10 ~ 20m/h 冲洗压差:0.03~0.06Mpa 水质:SDI<5
介质:果壳炭层高:1.0 ~ 1.6m 流速:10~20m/h 有机物除去率:90%
介质:锰砂层高:1.0 ~ 1.5m 流速:10~20m/hFe、Mn去除率:90%
介质:聚丙烯容量:>5倍 精度:3 ~ 10μm
介质:PSF、PAN 形式:中空纤维 截留分子量:1~15万 COD去除率:60% 悬浮物去除率:SDI<1
材质:PE、SS 要求:无死角 容量:0.5 倍

设计依据
膜元件的材质与构型( PA*/CA ,卷式 */ 中空纤维
进水质量(水源及其变化)
进水流量(小型 / 大型装置)
反渗透的回收率(高回收率需要完善的预处理)
后处理设备和要求(后处理低负荷和高需求需要更好的预处理)

对象、要求
对象:悬浮固体胶体   有机物   生物体   结垢物
要求: 悬浮固体胶体浊度<1NTUSDI<5 (15min),有机物TOC<2ppm,生物体菌落数<10000cfu/ml,
      结垢物CaCO3浓度CSI<0、SrSO4 Sr<2ppm、CaSO4 Ca+SO4<250ppm、BaSO4 Ba<50ppbMn
      Mn< 0.05ppm、Fe(可溶)Fe<0.3ppmSi(可溶)SiO2<25ppm


对策
全过滤:多介质过滤、锰砂过滤、活性炭过滤、保安过滤
错流过滤:微滤、超滤、混床
离子交换:软化、阴阳床、石灰软化
化学药剂添加:阻垢剂、分散剂、 PH 值调节、加氯 / 除氯
其它:紫外杀菌、热交换、脱气

预处理设计
难溶盐           离交软化、阴离子软化、石灰软化、添加化学阻垢剂 *
金属氧化物       离交软化、石灰软化、锰砂过滤 * 、添加化学分散剂
溶解硅           石灰软化、热交换器、脱除铁 * 、硅分散剂 *
微粒和胶体       澄清、石灰软化、砂滤 * 、多介质过滤 * 、微滤、超滤 *
天然有机物       澄清、石灰软化、活性炭过滤 * 、微滤、超滤 *
微生物(滋生)   化学杀菌剂 * 、紫外杀菌、微滤、超滤、保持流动和减少死角

反渗透系统
预处理水箱 → 增压泵 → 保安过滤器 → 高压泵 → 止回阀 →RO 元件 → 水箱
材质:不锈钢    形式:离心泵    增压: 0.3Mpa
介质:聚丙烯    容量: 3~5 倍    精度: 1 ~ 3μm
材质:不锈钢    形式:多级离心泵    增压: 1.2Mpa
材质:不锈钢    作用:防止膜产生背压力
形式:卷式    材质: PA   尺寸: 8040 、 4040
材质: PE 、 SS   要求:无死角    容量: 0.5 倍


配置方式

RO 配置方式一般有一级多段、多级多段两种,增加段数以提高水利用率,增加级数以提高水质量。
* 多级多段中后级浓水回到前级原水既可提高水利用率,又可提高水质量。


脱盐效率

组件:(1)≥99%,(2)≥99.7%;
系统:(1)≥95%, (2)≥98%;
测试: 2000ppmNaCl 纯水溶液


操作条件
   影响
压力        压力升高,流量几乎线性上升,脱盐率急速上升后缓慢上升
温度        温度升高,流量几乎线性上升,脱盐率缓慢下降
盐浓度      盐浓度增大,水流量和脱盐率缓慢下降
回收率      回收率增加,水通量和脱盐率缓慢下降至一定值后急速下降
PH 值       PH 值在很宽的范围内变化对水流和脱盐率无影响,在极端情况下脱盐率下降

原因
膜降解(水解、氧化、机械损坏)
沉淀物沉积(碳酸垢、硫酸垢、硅垢)
胶体沉积(金属氧化物、污泥)
有机物沉积(天然有机物、不溶油类、阻垢剂、铁沉淀 … )
生物污染(藻类、真菌、细菌侵蚀、生物黏泥)
症状(与现象相对应):
系统进水与浓水间压降增加
反渗透进水压力发生变化
标准化后的产水流量发生变化
标准化后的产水盐透率发生变化

故障诊断
可能的原因       可能发生地点    进水与浓水间压降    产水量         盐透率
金属氧化物污染   第一段          正常 / 增加          降低        正常 / 增加
胶体污染         第一段          正常 / 增加          降低        正常 / 增加
结垢污染         最后一段        增加               降低          增加
生物污染         任何一段        正常 / 增加          降低        正常 / 增加
有机污染         任何一段        正常               降低          降低 / 增加
氧化物作用       第一段最严重    正常 / 降低          增加         增加
磨损(颗粒)     第一段最严重    降低               增加           增加
密封泄漏         随机分布        正常 / 增加       正常 / 增加     增加
回收率过高       任何一段        降低              正常 / 降低     增加

减少故障和清洗
在取得水质全分析的基础上设计反渗透系统
在进行设计前确定反渗透元件进水的 SDI 值
如果进水质量发生变化,需作出相应的设计调整,必须保证足够的预处理水平,选择正确的膜元件,选择比较保守的水通量,选择合理的水回收率,设计足够的横向流速和浓水流速,对运行数据进行标准化

清洗的对象
碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶的垢;铁、锰、铜、镍的水合氧化物垢
硅垢 --- 有机和无机胶体沉积物,自然的和人为的有机沉积物,细菌、真菌、霉菌等生物滋长物
清洗时机(与清洗对象相对应)
标准化后的产水量比上次清洗后减少 10 ~ 15%
标准化后的产水水质比上次清洗后减少 10 ~ 15%
当标准化后的压降比上次清洗后增加 10 ~ 15%
在长期停用前作为日常的维护

 
 
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