纳滤膜技术应用介绍

TapwatertreatmentforpotablewaterNanofiltrationmembraneApplication自来水饮用水纳滤膜应用2002年1月10日NF90-400NF200-400NF270-400NF-400Agenda日程安排1.自来水处理及其特点2.自来水水质特点3.纳滤膜特点及其与RO、UF、MF的区别4.NF－制造饮用水的最佳选择5.陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩6.纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑7.与其他品排NF膜的比较8.NF的经济性考虑自来水处理及其特点自来水水源类型及其污染自来水水源河水湖水水库水井水深井水浅井水自来水水源的污染市政废水及废渣工业废水及废渣自来水处理流程及其特点混凝投药沉淀过滤消毒自来水处理流程自来水池自来水处理特点工艺简单重点在除浊、除嗅、杀菌消毒有一定的去除COD、BOD的能力可能含余氯自来水水质特点自来水水质主要特点自来水大肠杆菌、细菌、CODcr、BOD5、SS、色度含量水样指标原水含量处理后含量生活饮用水卫生标准大肠杆菌(个/L)700-1600~03细菌(cfu/ml)100-40001~40?100CODcr(mg/l)3-161.56BOD5(mg/l)514SS(mg/l)20-401.2-2.03.0色度(度)5-30515分析：自来水如果消毒不严，则可能会含少量细菌及相对较多的病毒；如果消毒严格，则会含较多余氯。自来水及市政污水亚硝酸盐含量特点单位：mg/L水样原水处理后生活饮用水卫生标准含量含量ChinaIIIChinaIVWHOUSAJapan自来水1(上海)0.1-0.150.008-0.010.151.03110*自来水2(镇江)0.001-0.220.0010.151.03110*自来水3(四川)0.37-0.380.07-0.080.151.03110*市政污水1(德国)1.77**0.060.151.03110*市政污水2(日本)~0~00.151.03110*注：*该值指(NO3-+NO2-)的总和。**该值因反硝化过程所至。可见，自来水的亚硝酸盐含量一般不超标。但工业污染可能会导致严重超标。自来水可能含有的具体成分无机成分(粒径单位：埃)离子粒径离子粒径分子粒径Na+1.90H+0.00002H22.89K+2.66F-2.72O23.46Mg2+1.30Cl-3.62N23.64Ca2+1.98Br-3.9Cl23.98Sr2+2.26I-4.32H2O3.0Ba2+2.70S2-3.68NH32.03Fe2+1.48NH4+CH43.80Fe3+1.28HCO3-CO23.3Zn2+1.48CO32-H2S2.59Cu2+~1.50NO3-H2SiO3Mn2+~1.60NO2-Cr3+2.60SO42-Al3+1.0PO43-分析：离子/分子的粒径范围为1.0-4.3埃自来水可能含有的具体成分有机成分无生命无生命单糖多肽甘油芳香族单体脂肪酸丙酮酸乙酸乙醇丙酸其他丁酸乳酸氨基酸有生命有生命原生动物病毒酵母菌亚病毒霉菌(元病毒)螺旋体细菌支原体立克次氏体衣原体分析：水质成分如此复杂繁多。可见，在进行系统设计之前，充分掌握水质的主要及重要指标十分必要。纳滤膜NF的主要特点及其与RO、UF、MF的区别纳滤膜NF的主要特点及其与RO、UF、MF的区别项目RONFUFMF孔径(nm)0.3-0.71-21-10050-10000截留粒径0.06nm1.0nm2.0-100nm100nm带电否负电负电否否运行压力(Bar)8-693.5-201-70.5-0.7能截留的物质盐分%98-99.620-9000病毒完全完全部分不能细菌完全完全较完全部分NF、RO、UF、MF的孔径比较020406080100120RONFUFMFPoresize(nm)UFNFRO肿瘤病毒15nm50nm1nmNF膜给水含:单价盐分二价盐分渗透产品水浓水纳滤工艺过程示意图纳滤特点：对离子的选择性透过孔径与反渗透接近运行压力比反渗透低既可用于纯化，又可用于分离和浓缩NF－制造饮用水的最佳选择NF－制造饮用水的最佳选择问：MF和UF能有效去除中水或自来水中的COD、BOD5、TOC吗？答：不能。在新加坡、澳大利亚的经验表明，MF去除率几乎为0，而UF只能达到5-20％。问：RO和NF能有效去除中水或自来水中的COD、BOD5、TOC吗？答：能够。日常经验表明，NF和RO去除率均可达到90％以上。分析：由于生产中水和自来水的过程中，人为生化或天然生化过程进行得较彻底，大分子有机物几乎全部降解。剩下的COD、BOD5、TOC主要为水溶性好的小分子及少量微生物。故MF、UF的去除效果不好，NF、RO则很好。NF－制造饮用水的最佳选择自来水地表水中水井水RONF高纯水纯净水直饮水唉!寡淡无味喔噻!真好喝分析：由纳滤NF制得的直饮水，因其口感好，富含人体所需的营养元素而倍受国内外亲睐。可见，NF是制造饮用水/直饮水的最佳选择。陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩陶氏纳滤膜分类应用范围NF-400脱盐率主要去除杀虫剂NF90-400(硝酸盐、杀虫剂、除草剂、铁)NF270-400(地表水、TOC去除、部分软化)NF200-400(去除杀虫剂)水处理非水处理高低是否陶氏纳滤膜选型判断标准应用领域水处理水处理水处理非水处理硬度脱除高中等低盐分脱除高中等低TOC脱除高高高高进料TDS高中等低膜的选型NF90NF270NF200NF陶氏纳滤膜案例*－NF90系统概况地点：山东长岛南隍城启动日期：1997年4月膜类型：NF90-400给水类型：海岛深井苦咸水*注：该案例数据摘自«水处理技术»(2000年4月第2期)陶氏纳滤膜案例－NF90系统设计及运行参数系统容量：6m3/h系统排列：2:1每个压力容器元件数：2支水温：16C系统回收率：56％总脱盐率：82%进水/产水电导：3503/660us/cm运行压力：7.5BarNF90NF90NF90NF90NF90NF90陶氏纳滤膜案例－NF90系统预处理部分及纳滤部分流程图深井水预沉降MMF砂滤精滤NF90贮水箱絮凝剂酸阻垢剂**注：多介质过滤器出口SDI可达到2.8。符合NF90的进水要求。陶氏纳滤膜案例－NF90离子的脱除效果离子原水(mg/L)产品水(mg/L)脱除率%Na+330.1112.366%Ca2+4028.397.9%Mg2+94.01.696.3%HCO3-165.916.889.9%Cl-897.3147.583.6%SO42-368.26.398.3%NO3-82.738.553.4%SiO32-17.52.386.9%TDS*236533586%总硬度**1392.927.298%注：*实际的TDS在2365－5938.6mg/L的范围内波动。**以CaCO3计。实际的硬度在1392.9－2897mg/L的范围内波动。陶氏纳滤膜案例－NF90该系统的特点小节1.NF90对硬度的去除率较高(98%)，可实现膜软化。2.NF90能很好适应TDS波动大的水质。3.NF90能适应高硬度的水质。4.运行压力低(10Bar)，经济可行。NF部分的实际电耗为1.43度电/m3淡水，制水成本约4.0度电/m3淡水。陶氏纳滤膜案例－NF270简介•美国Park服务公司在全美共运营379套水处理系统。•其中，有4套依赖地表水源的系统位于Mead湖国家度假胜地。•元件类型：NF270-400•这些系统是从最初的砂滤升级为现在的MF+NF联合系统。LosAngelesSaltLakeCityPhoenixLasVegasLakeMeadN陶氏纳滤膜案例－NF270OvertonBeachMarina,Overton,Nevada微滤:USFilter’sMEMCOR®CMF纳虑:2x2x1Arrayof8-inch,4-elementvessels系统容量：380m3/d饮用水微滤和纳滤联合系统:Cl2原水NF产品水MF产品水MEMCOR®CMFFinishedWater纳虑陶氏纳滤膜案例－NF270地表水源:Mead湖湖水•TDS：570ppm导电度：880µs/cm脱除率要求：有机碳高脱除率以满足EPA标准钙和碱度低脱除率以防止腐蚀并维持口感。40CFR141:64“消毒副产品的最大污染物水平”客户要求产品水至少达到400µs/cm(~250ppmTDS)使用FilmTec纳滤膜之前以前使用其他品牌产品时，为了提高产品水中的硬度，必须在NF产品水中潺兑过量的MF产品水。陶氏纳滤膜案例－NF270运行效果FILMTECNF270-400纳滤元件提高了矿物质的透过率，从而免去了混合的需要，同时仍然保持了TOC的高脱除率。1总溶解固体2总有机碳3具体离子的脱除效果会因系统不同而变化，取决于给水组成。运行1天后的产品水导电度为403µs/cm。运行3周后的产品水导电度为416µs/cm。DissolvedComponentFeed(ppm)Permeate(ppm)Rejection3(%)TDS157325056Alkalinity(HCO3)1349728Ca++541474TOC23.60.294陶氏纳滤膜案例－NF270能量效率提高FILMTECNF270-400纳虑元件能量效率高。在低压下提供了高产水率。启动3周后，在仅仅50psi(3.4Bar)给水压力下，产水量达到380m3/d。OperatingParameterValueNetFeedPressure50psi(3.4bar)ConcentratePressure25psi(1.7bar)AverageFlux14.0gfd(23.8lmh)Recovery80.0%Temperature78F(25.6C)陶氏纳滤膜案例－NF270该系统的特点小节FILMTECNF270-400纳滤元件...•满足了客户控制电导度约为400µs/cm的要求。•省去了混合MF产品水以提高成品水硬度的麻烦。•使TOC的脱除率94%.•给水压力降低到50psi(3.4Bar).•在Mead湖地区新系统中，成为指定产品。陶氏纳滤膜案例－NF200地点：法国巴黎Mery市水源：瓦兹河水(受农药污染)启动日期：1999年9月元件类型：NF200-400陶氏纳滤膜案例－NF200系统参数：系统容量：5840m3/h水温：1-25C运行压力：5-15Bar系统回收率：85%系统共分：8列单列配置：108:54:28每个容器元件数：6支NF200-400元件总数/压力容器总数：9120/1520支设计通量：~17.0L/m2.h(~10GFD)陶氏纳滤膜案例－NF200系统流程图瓦兹河水澄清池MMF低压泵CF高压泵NF200絮凝剂PAC消毒剂O3阻垢剂产品水池***注：*进水浊度8-60NTU，水质季节性变化大。**NF的进水要求SDI5(浊度1NTU)陶氏纳滤膜案例－NF2001.原水TOC高，浊度大，故产水通量控制不宜过高。2.产品水TOC0.18ppm。3.莠去津50ppb，低于探测极限。4.Ca：~40ppm。5.很好达到去除有机物，保留有益矿物质的目的。该案例的特点及效果：陶氏纳滤膜业绩*出力地点启动NF类型(M3/H)PalmBeachCounty/1987NF706.6ElementarySchool#17LoxahatcheeGroves,FLPalmBeachPark1988NF7028ofCommercePalmBeach,FLCityofSullyIowa1988NF7016*注：该业绩按时间先后顺序排列。在NF应用的初始阶段，系统容量较小；随着人们对NF应用的经验增加，系统容量不断增加，最终在法国巴黎建成当今世界最大的NF系统(5880m3/h)。陶氏纳滤膜业绩出力地点启动NFType(M3/H)CityofWachula,FL1990NF7071GulfUti