脱盐水纯水处理相关基础知识

水处理相关基础知识净水站•净水站一般流程原水泵管道过滤器管道混合器一体化净水器清水池加药装置管道过滤器•Y型过滤器具有结构简单，纳污量大，流体阻力较小，排污方便的优点。在需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。在拆卸时，需要将其前后阀门关闭并泄压，以保证安全。管道混合器•常见的几种管道混合器：•1、喷嘴式管道混合器•2、涡流式管道混合器•3、多孔板式、异形板式管道混合器•4、静态螺旋片式混合器螺旋片式管道混合器•静态螺旋片式混合器，是在多孔板、异形板式混合器上发展而来，每节混合器有一个180°扭曲的固定螺旋叶片，分左旋和右旋两种。相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90°。管道内螺旋叶片是固定的，流体通过它产生流向变化，出现紊流现象从而提高混合效率，这种静态混合器除产生降压外，它不用外部能源。•静态混合技术与传统搅拌技术对比：•1.连续工艺，混合过程不被打断；•2.剪切力极小不破坏混合物，如：絮凝体；•3.混合效果为可计算控制的，可对装置进行有效的控制；•4.混合距离和安装空间非常小，且静态混合器本身就是管道的一部分，可将其看作特殊的管道，避免了传统的搅拌槽等的缺陷；•5.传质效率很高，压降和能量消耗非常低；•6.没有运动部件，不存在磨损，几乎没有维护费用；•7.不会被阻塞，安装方式和材质可以是任何形状、任何尺寸和任何材质；加药装置和药剂•一套加药装置包括溶药搅拌罐和隔膜计量泵。药剂投入溶药罐，经搅拌器充分搅拌后，用隔膜泵均匀泵入主管道。•对于净水站，主要投加的药剂是混凝剂和助凝剂。•一般用的比较多的有聚合氯化铝，一般称它为混凝剂，英文简称PAC。是一种多羟基，多核络合体的阳离子型无机高分子絮凝剂，固体产品外观为黄色或白色固体粉末。•助凝剂指的是聚丙烯酰胺，英文简称PAM。外观上是一种白色或略带黄色的粒状物。分子量一般为100-500万。在水中溶解度较高，但溶解速度很慢，需要充分搅拌并有较长的溶解时间。PAC作用机理•1、压缩双电层•2、吸附电中和•3、吸附架桥作用•4、沉淀物网捕机理•以上介绍的混凝的四种机理，在水处理中常不是单独孤立的现象，而往往可能是同时存在的，只是在一定情况下以某种现象为主而已，目前看来它们可以用来解释水的混凝现象。但混凝的机理尚在发展，有待通过进一步的实验以取得更完整的解释。PAM作用机理•1.酰胺基氢健的作用在泥沙颗粒表面吸附；•2.大数量级的长链在水中有巨大的吸附表面积•3.双电离压缩•4.与离子的反应可能是络合反应•5.由于分子链固定在不同颗粒的表面上，各个固相颗粒之间形成聚合桥。一体化净水器•一体化净水器是净水站的主要设备，是集絮凝，反应，沉淀，过滤为一体的净水设备。一体化净水器结构一体化净水器工作过程•1、正常运行•2、反洗•3、排泥纯水制备的前期处理•1、多介质过滤器•2、活性炭过滤器•3、袋式过滤器•4、保安过滤器工业制备纯水的方法•超滤•纳滤•反渗透•电渗析•离子交换•电去离子技术超滤超滤（Ultrafiltration，UF）也叫错流过滤（CrossFiltration），是一个压力驱动的膜分离过程，它利用多孔材料的拦截能力，将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在0.01-0.1微米之间，对于细菌和大多数病毒、胶体、淤泥等具有极高的去除率，从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的。超滤的工作原理外压式内压式•超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。纳滤纳滤(NF)介于反渗透和超滤之间，其膜表面分离皮层一般可具有纳米级的分离微孔结构，相对于反渗透膜对NaCl的脱除率在95%以上，一般将对NaCl脱除率在90%以下的膜均可称为纳滤膜。纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来•纳滤分离作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似机械筛分。但是纳滤膜本体带有电荷性。这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因。•纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业，诸如超纯水制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等实际分离过程中。•与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高脱除率,基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩。反渗透•反渗透（RO）又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。基本原理•把相同体积的稀溶液（如淡水）和浓液（如海水或盐水）分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。反渗透的特点•反渗透膜分离过程在常温下进行，无相变，能耗低，可用于热敏感物质的分离、浓缩；可有效的去除无机盐和小分子有机化合物物；具有较高的脱盐率和较高的水回用率；膜分离装置结构简单，操作方便，便于实现自动化；但是需要在比较高的压力下进行工作，需要配备高压泵和耐高压管路；反渗透膜分离装置对进水要求较高，需要对原水进行一定的预处理；分离过程中，易产生膜污染，为延长膜的使用寿命和提高分离效果，需要定期清洗。衡量反渗透性能的主要指标•1.脱盐率和透盐率盐透过率=产水浓度/进水浓度×100%脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100%透盐率=100%–脱盐率•2.产水量产水量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时来表示。•3.回收率回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水要求而定的。膜系统的回收率在设计时就已经确定，回收率=（产水流量/进水流量）×100%影响反渗透产水率和脱盐率的因素•1、压力的影响•2、回收率的影响•3、进水温度的影响•4、进水PH的影响•5、进水盐浓度的影响反渗透膜的清洗•反渗透装置在正常运行一段时间之后，将受到各种微量有机物、无机物的污染。当膜受到污染后，往往会出现反渗透装置的产水量、脱盐率和装置进出口压力降增大等明显征状。当装置的产水量下降10％（在同温度和压力下），盐透过量增加一倍，压降增加一倍，这三种现象出现其中一个时，进行化学清洗是必要的。同时当反渗透装置需要长期停用而进行保护之前，也需要进行化学清洗。值得注意的是，如果进水温度降低也会导致产水量下降，这是正常的，并不表明膜被污染，预处理、高压等方面产生故障也会导致进水压力、进水流量、产水流量和脱盐率的下降。电渗析电渗析(eletrodialysis,简称ED)技术是膜分离技术的一种,它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析工作流程•在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。离子交换膜对离子选择性透过1.孔隙作用2.静电作用3.扩散作用其它迁移过程(1)同名离子迁移(2)电解质的浓差扩散(3)水的渗透(4)水的电渗透(5)压差渗漏(6)水的解离离子交换离子交换器分为：钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。基本原理钠离子交换器•钠离子交换器即水软化器，是应用离子交换技术，通过树脂上的功能离子与水中的钙、镁离子进行交换，从而吸附水中多余的钙、镁离子，达到去除水垢（碳酸钙或碳酸镁）的目的。•水软化器中装有软化剂树脂，这种人造的离子交换树脂上有软性矿物质钠，可以与溶解在水中的钙、镁等硬性矿物质发生离子交换反应，而钠不会以水垢的形式堆积在物体表面上，所以对与它接触的物体危害很小。复床和混床•复床和混床都是利用阴阳离子交换树脂与水中的离子进行交换，得到除离子的目的。•阴阳离子交换床也就是复床，它是由阳、阴离子交换器串联使用；混床是将阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，由于混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，可以使交换反应进行得十分彻底。混床一般设置于一级复床之后，对水质的进一步纯化处理。当水质要求不高时，也可以单独使用。离子交换树脂的基本类型•1强酸性阳离子树脂•2弱酸性阳离子树脂•3强碱性阴离子树脂•4弱碱性阴离子树脂离子交换树脂的吸附选择性•(１)对阳离子的吸附高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下：Fe3+Al3+Pb2+Ca2+Mg2+K+Na+H+(２)对阴离子的吸附强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：SO42－NO3－Cl－HCO3－OH－弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：OH－柠檬酸根3－SO42－酒石酸根2－草酸根2－PO43－NO2－Cl－醋酸根－HCO3－树脂的保养和保存•(1)保持一定水分•(2)保持一定温度•(3)杂质去除•(4)定期活化处理抛光混床•抛光混床（MBI）又称一次性混床，一般用于超纯水处理系统末端，来保证系统出水水质能够维持用水标准。一般出水水质都能达到18兆欧以上，以及对TOC、SIO2都有一定的控制能力。抛光树脂出厂的离子型态都是H、OH型，装填后及可使用无需再生。一般用于半导体行业。电去离子技术电去离子技术（EDI）技术简介:EDI（Electrodeionization）它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生。EDI工作原理EDI运行要求