純化水系統(tǒng)培訓(xùn)

純化水系統(tǒng)知識

項目部

2010-9-28

三純化水系統(tǒng)純化水系統(tǒng)圖

純化水系統(tǒng)常見配置方法1一級反滲透系統(tǒng)出水電阻率一般在≤20μs/cm（25℃），原水電導(dǎo)率600以下飲料、制酒用水、精細(xì)化工2二級反滲透系統(tǒng)一般地說該純水電阻率將低于0.5Mcm(25C)，即電導(dǎo)率高于2uS/cm。3雙級反滲透+加堿以除去一級反滲透純水中二氧化碳的方法，能確保雙級反滲透純水的電阻率≤2μs/cm制藥企業(yè)預(yù)處理單元

1水質(zhì)要求：原水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

2主要設(shè)備

原水箱、原水泵、多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、軟水器、阻垢加藥系統(tǒng)、保安過濾器、換熱器

預(yù)處理單元3主要設(shè)備功能1）多介質(zhì)過濾器工作原理：多介質(zhì)過濾器（機(jī)械過濾器）是以成層狀的無煙煤、石英砂、多孔陶瓷、錳砂或其他材料為床層，床的頂層由最輕和最粗品級的材料組成，而最重和最精的材料放在床的低部。其原理為按深度過濾--水中較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被去除。常用：二層濾料+墊層或三層濾料+墊層無煙煤+石英砂+錳砂石英砂過濾器（下-上）10mm以上5-10mm2-5mm0.5-1.5mm性能特點：

多介質(zhì)過濾器能夠有效去除原水中懸浮物、機(jī)械雜質(zhì)、有機(jī)物、菌藻類，降低水的濁度，保證其出水SDI（污染指數(shù)）小于等于4。預(yù)處理單元2）活性炭過濾器

活性炭過濾器是一種內(nèi)裝填粗石英砂墊層及優(yōu)質(zhì)活性炭的壓力容器。性能特點：

能夠吸附前級過濾中無法去除的余氯以防止后級反滲透膜受其氧化降解，同時還吸附從前級泄漏過來的小分子有機(jī)物等污染性物質(zhì)，對膠體及色素、重金屬離子、水中異味、COD等有較明顯的去除吸附作用?？梢赃M(jìn)一步降低RO進(jìn)水的SDI值，TOC<2.Oppm。余氯＜

0.05mg/L

活性碳過濾器為有機(jī)物集中地，為防污染除要求能反沖外，還需定期用蒸汽消毒。

過濾器示意圖：

預(yù)處理單元4）保安過濾器保安過濾器用來截留預(yù)處理系統(tǒng)漏過的少量機(jī)械雜質(zhì)，防止這些顆粒經(jīng)高壓泵加速后可能擊穿反滲膜組件，造成大量漏鹽的情況。

1）采用新型聚丙烯為濾材，根據(jù)不同精度過濾孔徑，截留不同粒徑的微粒，從而達(dá)到過濾的目的。

2）濾材可分為線繞濾芯、熔噴濾芯、燒結(jié)濾管等，濾材不同，過濾孔徑也各不相同，是介于砂濾與超濾之間的一種過濾，孔徑一般在0.01-120μm范圍。

保安過濾器

預(yù)處理單元3）換熱器（板式、列管）對活性炭過濾器進(jìn)行巴氏消毒?；钚蕴窟^濾器是有機(jī)物、微生物、熱原物質(zhì)集中的地方，活性炭吸附了有機(jī)物、懸浮粒子，不僅富集了微生物，而且造成了微生物生長的有利條件。巴氏消毒的程序一般為80℃下2小時，由熱交換器將水加熱至80℃以上，然后用泵進(jìn)行局部循環(huán)，在80℃以上熱水作用下微生物被殺菌，已吸附有機(jī)物及細(xì)菌內(nèi)毒素被解吸附。在消毒程序結(jié)束時再進(jìn)行反沖，不僅有效地消除了微生物的污染，而且起到了將活性炭再生的作用。

反滲透系統(tǒng)ReverseOsmosis（RO）定義：用足夠壓力使溶液中溶劑通過反滲透膜分離出來。和自然滲透方向相反，故稱反滲透。作用原理是擴(kuò)散和篩分，是純化水系統(tǒng)核心設(shè)備。性能特點：它主要負(fù)責(zé)脫除水中的可溶性鹽份、膠體、有機(jī)物及微生物等，它可以去除水中的97%以上的離子，還能有效去除TOC及內(nèi)毒素，TOC去除率達(dá)到90%。反滲透膜組件采用芳香族聚酰胺復(fù)合膜，孔徑很小，大都≤10×10–10

（10埃），它具有極高的脫鹽能力。反滲透系統(tǒng)包括高壓泵、反滲透膜組、清洗系統(tǒng)及控制儀表反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求：項目濁度（NTU）SDI余氯（mg/L）Fe2＋（mg/L）TOC（mg/L）限值≤1≤5≤0.1≤4≤3

應(yīng)用領(lǐng)域：·海水淡化、苦咸水淡化

·工業(yè)純水、鍋爐補(bǔ)給水制造

·飲用水市政給水、排水、中水處理

·冷卻循環(huán)水、工業(yè)、市政污水處理

·食品、制藥及各種工藝用水、半導(dǎo)體超純水制造

·各種水溶液的脫鹽、·地表水除濁、廢水處理及脫色

·市政景觀及農(nóng)業(yè)灌溉

·乳制品分離、濃縮

分離及濃縮

反滲透系統(tǒng)發(fā)展歷史：1960年美國加利福尼亞大學(xué)的洛布與素里拉簡發(fā)明了第一代高性能的非對稱性醋酸纖維素膜，反滲透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。1970年杜邦公司發(fā)明了芳香族聚酰胺中空纖維反滲透器；

1980年全芳香族聚酰胺復(fù)合膜及其卷式元件問世；

1990年中壓、低壓、及超低壓高脫鹽聚酰胺復(fù)合膜進(jìn)入市場，從而為反滲透技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊前景；

1998年低污染膜研發(fā)成功，進(jìn)一步擴(kuò)大了反滲透的應(yīng)用范圍；反滲透系統(tǒng)知名廠家：美國陶氏陶氏化學(xué)公司是世界上唯一一家同時擁有膜和離子交換樹脂兩大類分離技術(shù)和產(chǎn)品的公司，自從陶氏公司發(fā)明世界上第一個RO反滲透膜以來，膜已應(yīng)用到各行各業(yè)，為人類提供了很大的技術(shù)改變。美國海德能世界上最大的膜生產(chǎn)商之一，在國內(nèi)建立大型生產(chǎn)基地、研發(fā)中心80%美國通用流體膜韓國世韓日本東麗

反滲透系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式1、板框式

這種形式的裝置由通用公司發(fā)展起來的。膜支撐體在一種圓形平板上，這塊平板稱為多孔板，常見的有不銹鋼多孔板和聚氯乙烯多孔板，產(chǎn)水通過多孔板匯集起來。缺點：①安裝和維護(hù)費用高，②進(jìn)料分布不均勻，③流槽窄，④多級膜裝卸復(fù)雜，⑤單位體積中膜的比表面積低，產(chǎn)水量少。

盡管有這些缺點，但由于它的結(jié)構(gòu)簡單可靠，體積比管式裝置小，在小規(guī)模的生產(chǎn)場所還是有一定的優(yōu)勢的。

反滲透系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式2管式

它能夠處理含懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的液體，像沉淀一樣在管式裝置中把料液進(jìn)行濃縮，運行期間系統(tǒng)處處都可以保持良好的排水作用，適當(dāng)調(diào)節(jié)水力條件，常常可以預(yù)防溶液的濃縮弄臟或堵塞膜。其主要優(yōu)缺點可以歸納如下：

優(yōu)點：①能夠處理含懸浮固體的溶液，②合適的流動狀態(tài)就可以防止?jié)獠顦O化和膜污染等，并容易調(diào)整。

缺點：①設(shè)備端部用膜較多，裝置制造和安裝費用較昂貴。②單位體積中膜的比表面積小。③必須把管子外部包起來。④要使用支撐材料

反滲透系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式3螺旋式反滲透裝置

a)反滲透膜膜體由反滲透膜、純水導(dǎo)水層、原水導(dǎo)水層組成。純水導(dǎo)水層被密封于兩層反滲透膜之間；原水導(dǎo)水層與外界相通，其一端是原水進(jìn)水端，另一端是濃水排放端。b)原水中一部分水分子通過反滲透膜，而原水的濃度隨即上升，原水成為濃水，沿原水導(dǎo)水層流出膜體，這樣就形成了廢水。c)水分子通過反滲透膜后，在純水導(dǎo)水層集結(jié)，并沿垂直方向流動。純水導(dǎo)水層與中心管相連，純水匯集到中心管后，從純水出水口流出。優(yōu)點：①單位體積中膜的表面積比率大②壓力導(dǎo)管的設(shè)計簡單，安裝和更換容易，結(jié)構(gòu)緊湊。

缺點：①料液含懸浮固體時不適宜②料液流動路線短③壓力消耗高④再循環(huán)濃縮困難

反滲透系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式4中空纖維式反滲透裝置

美國杜邦公司和道斯化學(xué)公司提出用純中空纖維素作為反滲透膜，制造出中空纖維式反滲透裝置。這種裝置類似于一端封死的熱交換器，內(nèi)部可以裝填幾百萬根中空纖維，其中外徑50μm、內(nèi)徑25μm

。高壓溶液從容器旁打進(jìn)去，經(jīng)過中空纖維膜的外壁，從中空纖維管束的另一端把滲透液收集起來，濃縮后的料液從另一端連續(xù)排掉。

優(yōu)點：①單位體積中膜的表面積比率高，因此組件可以小型化；②膜不需支撐材料，中空纖維本身可以受壓而不破裂。

缺點：①膜表面去污困難，料液需經(jīng)嚴(yán)格預(yù)處理；②中空纖維膜一旦損壞是無法更換的。

反滲透系統(tǒng)膜材質(zhì)：目前市場上，膜材料主要為醋酸纖維CA和芳香聚酰胺PA類醋酸纖維膜：主要是因為其耐氯，所以還是經(jīng)久不衰。但是其適合的pH范圍小，易水解

芳香聚酰胺膜：進(jìn)水幾乎不能有氯，只能通過各種預(yù)處理除氯。

反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：海德能

●低壓高脫鹽海德能反滲透膜CPA系列●超低壓大通量海德能反滲透膜ESPA系列●海水淡化用海德能反滲透膜SWC系列●低污染高脫鹽海德能反滲透膜LFC系列●衛(wèi)生級反滲透膜SanRO系列/衛(wèi)生級熱消毒型反滲透膜SanRO-HS系列

反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：●低壓高脫鹽海德能反滲透膜CPA系列CPA膜是美國海德能公司于1989年上市的芳香族聚酰胺復(fù)合膜，在用于苦咸水脫鹽的工業(yè)反滲透系統(tǒng)中，具有最高的脫鹽率。

需要特別提出的是，CPA3-LD是傳統(tǒng)CPA3膜元件的升級產(chǎn)品。

CPA系列低壓反滲透膜元件主要包括四種8英寸膜元件（CPA2、CPA3、CPA3-LD和CPA4）和一種4英寸膜元件（CPA2-4040）。主要用在需要高產(chǎn)水量及高脫鹽率的地下水處理系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：●超低壓大通量海德能反滲透膜ESPA系列二、ESPA?（EnergySavingPolyAmide）型反滲透膜元件，是美國海德能公司于1995年5月在世界上率先推出的節(jié)能型超低壓高通量復(fù)合反滲透膜。它具有超低的運行壓力（較常規(guī)的低壓復(fù)合反滲透膜的運行壓力降低約25%-40%）、在保持高脫鹽率的同時，具有更高的水通量。這些都使得設(shè)備制造成本和系統(tǒng)運行費用大幅降低，并且節(jié)約了大量能源，使得反滲透脫鹽技術(shù)被更廣泛地推廣及認(rèn)可。

ESPA?系列的8英寸膜元件已經(jīng)發(fā)展到五個型號：ESPA1（標(biāo)準(zhǔn)超低壓反滲透膜）、ESPA2（高脫鹽率超低壓反滲透膜）、ESPA4、ESPA2+和ESPAB4英寸膜元件也發(fā)展到三個型號：ESPA1-4040、ESPA2-4040和ESPA4-4040。

美國海德能公司的ESPA?系列超低壓反滲透膜是世界上產(chǎn)水量最高、運行壓力最低、且在相同運行條件下具有最高脫鹽率的膜元件。在進(jìn)水含鹽量（TDS）低于1000mg/L時，ESPA?系列膜元件具有無可替代的優(yōu)勢反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：●低污染高脫鹽海德能反滲透膜LFC系列LFC(即LowFoulingComposite的英文縮寫)膜是美國海德能公司于1998年在世界上率先推出的低污染型低壓復(fù)合膜，LFC?系列代表著美國海德能公司在芳香聚酰胺復(fù)合膜制造領(lǐng)域又一新的突破。LFC?系列膜元件不僅具有復(fù)合膜的低壓、高通量和高脫鹽率等特點，而且還具有電中性和高親水性的特點。與帶負(fù)電的傳統(tǒng)反滲透復(fù)合膜元件相比，LFC?系列低污染反滲透膜元件的表面呈現(xiàn)電中性（LFC1、LFC3和LFC3-LD）或正電性（LFC2）。LFC2型反滲透膜元件是目前全世界唯一表面荷正電的芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜。

目前，LFC?

系列的8英寸產(chǎn)品有LFC1、LFC2、LFC3以及LFC3-LD共四個品種，4英寸產(chǎn)品有LFC1-4040和LFC2-4040兩個品種。

目前已經(jīng)有超過數(shù)十萬支LFC?系列反滲透膜元件在全世界幾百個大、中型項目中使用，最典型的是城市污水回用項目。LFC?

系列反滲透膜元件可適用于含有兩性或陽離子型表面活性劑的工業(yè)廢水和市政污水中。

反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：●海水淡化用海德能反滲透膜SWC系列SWC系列海水淡化反滲透復(fù)合膜是美國海德能公司對世界的又一大貢獻(xiàn)美國海德能公司開發(fā)的海水淡化反滲透膜預(yù)元件，采用了先進(jìn)的高分子合成技術(shù)，使高脫鹽率和大產(chǎn)水量得以同時實現(xiàn)，它可將不同含鹽量的海水處理成為可直接飲用的淡水，更高效率的利用豐富的海水資源，這為解決世界各國淡水資源緊缺問題提供了一條新途徑。

目前世界大多數(shù)海水淡化工廠都選用美國海德能公司的海水淡化膜元件，累計制水量已經(jīng)超過190萬噸/日。我國在近幾年也啟動了大量的海水淡化項目，比如：浙江玉環(huán)電廠海水淡化項目和山東青島黃島電廠海水淡化項目等。

美國海德能公司自開發(fā)出第一支商品化的海水淡化膜SWC1以來，又不斷開發(fā)出新的海水淡化膜元件SWC2、SWC3及SWC4。為了進(jìn)一步豐富海水淡化系列膜元件，同時為了提高海水中硼元素（B）的脫除率，最新推出了高脫鹽率、高脫硼的海水淡化復(fù)合膜SWC3+、SWC4+。在2004年又開發(fā)出了目前世界上產(chǎn)水量和脫鹽率最高，運行壓力最低的SWC5海水淡化反滲透膜元件反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：●衛(wèi)生級反滲透膜SanRO系列/衛(wèi)生級熱消毒型反滲透膜SanRO-HS系列

美國海德能公司開發(fā)生產(chǎn)的衛(wèi)生級反滲透膜元件有兩個序列：50℃的標(biāo)準(zhǔn)型衛(wèi)生級反滲透膜SanROTM系列和85℃的熱消毒型SanRO-HSTM系列。衛(wèi)生級反滲透膜SanROTM和SanRO-HSTM系列產(chǎn)品已通過了美國食品與藥品管理局（FoodandDrugAdministration）的認(rèn)證，在醫(yī)藥純水及其它高純水系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。藥用純水是指制劑、制藥、工藝、容器沖洗及化妝品配制用水。衛(wèi)生級膜元件主要在第二級使用，用來保證純水裝置最終產(chǎn)品水達(dá)到藥典的要求。反滲透系統(tǒng)膜規(guī)格型號：40404英寸40英寸單膜回收率15%產(chǎn)水0.25T80408英寸40英寸單膜回收率15%產(chǎn)水1T系統(tǒng)配置：一級多段流程：如果一次過濾達(dá)不到回收率要求（一級65-75%二級75-85%），可采用多段串聯(lián)過濾。每段的有效橫截面積遞減。2段：2：13：2三段：4：2：1多級流程：當(dāng)一級流程不能達(dá)到出水水質(zhì)要求（一級一般在≤20μs/cm），將一級流程的產(chǎn)品水再送入另一個反滲透單元。膜組件的排列形式可分為串聯(lián)式和并聯(lián)式。反滲透系統(tǒng)EDI系統(tǒng)定義：

EDI即連續(xù)電除鹽（Electrodeionization），是利用混和離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子，同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。

性能特點：把傳統(tǒng)的電滲析技術(shù)ED和離子交換技術(shù)IE有機(jī)地結(jié)合起來，是一種無需使用酸堿、利用直流電源從原水中連續(xù)去除離子，連續(xù)制取高品質(zhì)純水的過程。EDI技術(shù)主要用于反滲透（RO）產(chǎn)水的深度除鹽，目前已廣泛地應(yīng)用在電子、電力、生物、制藥、化工等諸多領(lǐng)域，是傳統(tǒng)混床工藝的最佳取代技術(shù)，它的出現(xiàn)是水處理技術(shù)的一次革命性的進(jìn)步，標(biāo)志著水處理工業(yè)最終全面跨入綠色產(chǎn)業(yè)的行列。

EDI系統(tǒng)EDI系統(tǒng)組成：EDI水泵EDI模塊控制系統(tǒng)監(jiān)控、計量系統(tǒng)純水罐EDI模塊組成：模塊

正負(fù)電極陽離子交換膜陰離子交換膜陰陽離子交換樹脂

EDI系統(tǒng)工作原理：陰離子交換膜只允許陰離子透過，不允許陽離子透過；而陽離子交換膜只允許陽離子透過，不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列，并使用網(wǎng)狀物將每個EDI單元隔開，形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下，在淡水室中，離子交換樹脂中的陰陽離子分別在電場作用下向正負(fù)極遷移，并透過陰陽離子交換膜進(jìn)入濃水室，同時給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據(jù)由于離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續(xù)發(fā)生的。通過這樣的過程，給水中的離子穿過離子交換膜進(jìn)入到濃水室被去除而成為除鹽水。

后處理單元主要設(shè)備：紫外線殺菌器微孔過濾器列管式換熱器（雙管板）后處理單元主要設(shè)備功能1.紫外線殺菌器

波長在200-300nm紫外線具有滅菌作用，其中波長為254-257nm波段滅菌效果最好，可殺滅純化水中可能余留的細(xì)菌特點：①紫外殺菌速度快、效率高、效果好，一般經(jīng)3kW的紫外線照射10s后，對水中大腸桿菌的去除率達(dá)98％左右；②紫外線照射不會改變水的物理、化學(xué)性質(zhì)，對純水不會帶人附加物所引入的污染；③能適用于各種水的流量下使用，操作簡單，使用方便，只需定期地清洗石英玻璃套管即可；④體積小，輕便，耗電低，壽命長。

后處理單元主要設(shè)備功能1.紫外線殺菌器

組成部分：紫外線殺菌裝置由外筒、殺菌燈、石英套管及電氣設(shè)施等組成。外筒由鋁、鎂合金或不銹鋼等材料制成。其圓筒內(nèi)壁要求有很高的光潔度，要求其對紫外線的反射率達(dá)85％左右。殺菌燈為高強(qiáng)度低壓汞燈，可放射出波長為253.7nm的紫外線，這種波長紫外線的輻射能量占燈管總輻射能量的80％以上。為保證殺菌效果，要求其紫外線照射量大于3000μW·s/cm，燈管壽命一般不短于7000h。紫外線的燈管是石英套管。這是由于石英的污染系數(shù)小，耐高溫，且石英套管對253.7nm的透過率高達(dá)90％以上。價格高，易碎紫外線殺菌裝置的電氣設(shè)施包括電源顯示、電壓指示、燈管顯示、事故報警、石英計時器及開關(guān)等。對紫外殺菌器的質(zhì)量要求有兩點，即：①一定要保證99.9％的殺菌率；②當(dāng)純化水通過該裝置后，電阻率降低值不得超過0.5MΩ·cm(25℃)；后處理單元后處理單元主要設(shè)備功能2.微孔過濾器0.22μm微孔過濾器,目的是過濾被紫外線殺滅的細(xì)菌尸體及顆粒。后處理單元主要設(shè)備功能3.列管式換熱器工作原理：用80℃以上的熱水循環(huán)1—2小時，采用這一消毒手段的純化水系統(tǒng)，其微生物污染水平通常能有效地控制在低于50CFU/mL的水平。巴氏消毒能有效地控制系統(tǒng)的內(nèi)源性微生物污染。設(shè)備和管道列管式換熱器（雙管板）其為雙管板結(jié)構(gòu)，雙管板換熱器管子的兩端分別連接在兩塊管板上，兩塊管板之間留有一定的空間，并裝設(shè)開孔接管。當(dāng)管子與一側(cè)管板的連接處發(fā)生泄漏時，漏入的流體在此空間內(nèi)收集起來，通過接管引出，因此可保證殼程流體和管程流體不致相互串漏引起交叉污染。雙管板換熱器主要用于嚴(yán)格要求參與換熱的兩流體不互相串漏的場合。后處理單元其他消毒方式臭氧消毒1原理利用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧直接對水系統(tǒng)進(jìn)行消毒，具有極強(qiáng)氧化能力，對微生物如病毒，芽孢有很強(qiáng)殺傷力；臭氧滲入細(xì)胞壁破壞細(xì)菌有鏈狀結(jié)構(gòu)致細(xì)胞死亡。2臭氧制取方法空氣電離水電解紫外線3缺點臭氧需要消除，否則可能影響產(chǎn)品品質(zhì)；需要去除臭氧，很難通過FDA

化學(xué)消毒：如雙氧水，甲醛，次氯酸鈉，多用于前處理階段系統(tǒng)設(shè)備管道1.設(shè)備管道的材料