1、多介质过滤器
多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质,在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒状材料,从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程,常用的滤料有石英砂,无烟煤,锰砂等,主要用于水处理除浊,软化水,纯水的前级预处理等,出水浊度可达3度以下。特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等。
原理:当水从上流经滤层时,水中部分的固体悬浮物质、胶体等进入上层滤料形成的微小眼孔,受到吸附和机械阻留的作用被滤料的表面层所截留,从而使水得到进一步的澄清和净化,为后续设备的运行提供了良好的进水条件。随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高,直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料,使过滤器内填料悬浮松动,从而使粘附于填料表面的截留物剥离并被水流带走,恢复过滤功能。
反洗时有条件宜采用气水擦洗法,先用压缩空气和水低速反洗,再用正常水量1.5-2倍左右的水进行高速反洗,反洗时滤料膨胀系数宜为55%,冲洗时间10-15min左右,冲洗强度为:水洗13—18L/(S.m2);气、水同时进行时气为10—15L/(S.m2),水为8—10L/(S.m2)。反洗后需进行5—10min正洗方转入运行。
2、活性炭过滤器
活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备,作为水处理脱盐系统前处理能够吸附前级过滤中无法去除的余氯,可有效保证后级设备使用寿命,提高出水水质,防止污染,特别是防止后级反渗透膜,离子交换树脂等的游离态余氯中毒污染。同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质,对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用,还具有降低COD的作用。可以进一步降低RO进水的SDI值,保证 SDI<2,TOC<2.Oppm。
原理:活性炭过滤器利用活性炭的吸附特性将水中的有机污染物、微生物及溶解氧等吸附于炭的表面,增加微生物降解有机污染物的机率,延长有机物的停留时间,强化生物降解作用,将炭表面吸附的有机物去除;还可去除水中的异臭异味,去色度,去除重金属、合成洗涤剂以及脱氯等,可有效防止反渗透表面的有机物及氯的污染。随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高,直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料,使过滤器内填料悬浮松动,从而使粘附于填料表面的截留物剥离并被水流带走,恢复吸附过滤功能。
反洗时因其比重较轻,反冲洗强度为4-8L/m²·S,滤料的反洗膨胀率为40~50%,反洗时宜选用低流速反洗,以防止活性炭被反洗水冲走。冲洗时间10-15min左右,反洗后需进行5—10min正洗方转入运行。
3、阻垢剂加药系统
由于反渗透过程为溶解固形物浓缩排放和淡水的利用.当水受浓缩时会有无机盐结晶析出,形成碳酸盐水垢(CaCO3、MgCO3)和硫酸盐水垢。造成膜元件的污堵结垢,降低产水量。特别是硫酸盐晶体(如BaSO4、SrSO4),因为它的晶体往往带有锋利的尖角,会刺穿半透膜,造成浓水漏过膜表面,无法达到预期的脱盐目标。所以需加入阻垢剂以防止碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙镁等物质在膜面沉淀。阻垢剂加药系统包括加药泵和药箱,与反渗透主机联动。阻垢剂为反渗透专用的无磷复合阻垢剂,设计投加量3ppm-5ppm。(调试时做小样决定)。
阻垢剂加药装置主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性,以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的污堵使用阻垢剂可延长系统的清洗周期和膜的使用寿命,从而降低运行成本。
4、保安过滤器
保安过滤器的作用是截留前级水体中可能带来的颗粒物与机械杂质,进行拦截,以防止其进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜件,造成大量漏盐的情况,同时划伤高压泵的叶轮。
保安过滤器采用耐腐蚀的304不锈钢材质外壳,一般内装 5μm 滤芯,水中残存的微量悬浮颗粒、胶体、微生物等,被截留或吸附在滤芯表面和孔隙中。随着制水时间的增长滤芯因截留物的污染,其运行阻力逐渐上升,当进、出水大于设定的压差(通常为 0.1MPa)时应当及时更换。在正常工作情况下,滤芯可维持2-3个月的使用寿命。
本装置选用PP熔喷过滤芯由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成,纤维在空间随机形成三维微孔结构,微孔孔径沿滤液流向呈梯度分布,集表面、深层、粗精过滤于一体,可截留不同粒径的杂质,具有过滤精度高,截污能力大等优点。
5、反渗透RO系统
反渗透膜亦称逆渗透(RO)是1960 年美国加利福尼亚大学的洛布(Loeb)与素里拉简(Sourirtajan)发明的一项高新膜分离技术,其孔径小至纳米级(1 纳米=10-9米 ),在一定的压力下,H2O 分子可以通过 RO 膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过 RO 膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
原理:渗透是一种物理现象,当两种含有不同浓度盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐浓度融和到均等为止。然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为自然渗透。但如果在含盐量高的水侧,试加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压力。如果压力在加大,可以使水向相反方向渗透,而盐分剩下。因此,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中(如源水),施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把源水中的水分子压到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到出去水中盐分的目的,这就是反渗透除盐原理。
反渗透膜采用世界上最先进的芳香族聚酰胺螺旋卷式复合膜,单支膜脱盐率≥99%,反渗透装置由复合膜元件、高压泵、玻璃钢压力容器、化学清洗装置、支架和仪表控制柜组成。配备就地控制盘,盘上安装各种就地仪表和控制按钮。反渗透脱盐装置采用PLC 控制,全自动运行。配备流量计、压力表、电导率仪等。
6、RO膜污染特征与化学清洁剂的选择
表一:污染物类型与装置性能的变化
污染物类型
| 装置性能变化 | ||
盐透过率 | 压力差 | 产水量 | |
1、金属氢氧化物 | 迅速增加 | 迅速增加 | 迅速降低 |
2、钙沉淀物 | 明显增加 | 中等程度增加 | 略有降低 |
3、胶体 | 缓慢增加 | 缓慢增加 | 缓慢降低 |
4、混合胶体 | 迅速增加 | 缓慢增加 | 缓慢降低 |
5、细菌残骸 | 明显增加 | 明显增加 | 明显降低 |
表二 污染物种类与化学清洁剂配方
配 方 | CaCO3 | CaSO4 BaSO4 SrSO4 | 金属氧化物 | 无机胶体 | 微生物 | 有机物 |
NO1:2.0℅(重量)柠檬酸 +NH4OH(pH4.0) +Triton X-100 0.1℅(1) | ★ | ★ | ★ | |||
NO2: 盐酸(pH 4.0)(2) | ★ | ★ | ||||
NO3: 2.0℅(重量)柠檬酸 +NH4OH(Ph 8.0) | ★ | |||||
N04: 5Na2EDTA +NaOH(pH 7-8) (3) | ★ | |||||
N05: 1℅(重量)甲醛 | ★ | |||||
NO6: 三聚磷酸钠2。0℅(重量) Na2EDTA O.8℅(重量) Triton X-100 0.1℅ PH 7.5-8.0(H2SO4调节) | ★ |
注:“★”表示清洗效果好或较好。
7、PH调节系统
由于二氧化碳无法被RO膜脱除,它会存在于反渗透产水中,形成碳酸引起电导率的上升,通过将一级RO产水加碱调节PH到碱性(8.2 ) 左右,可将二氧化碳转化成碳酸氢根离子,从而被二级RO膜脱除,确保二级RO产水符合要求。
pH 调节系统采用全自动方式控制,配备计量泵自动向管道中投加稀释后的 NaOH 溶液,计量精确,整体设计轻巧,准确的速度控制,不受热源及电磁干挠,自动添加药剂,保证二级 RO 产水水质稳定。
8、EDI电除盐系统
EDI 设备连续电除盐(EDI,Electro deionization),是利用混和离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子,同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下,分别透过阴阳离子交换膜而被除去的过程。这一过程离子交换树脂是电连续再生的,因此不需要使用酸和碱对之再生。这种新技术可以替代传统的离子交换(DI)装置,生产出电阻率≥15MΩ.CM 的超纯水。
离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以选择性地透过离子,其中阴离子交换膜只允许阴离子透过,不允许阳离子透过;而阳离子交换膜只允许阳离子透过,不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个 EDI 单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的 EDI 单元罗列在一起,使阴 离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,在离子交换膜之间添加特殊的离子交换树脂,其形成的空间被称为浓水室。在给定的直流电压的推动下,在淡水室中,离子交换树脂中的阴阳离子分别向正、负极迁移,并透过阴阳离子交换膜进入浓水室,同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由于离子电迁移而留下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程,给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。带负电荷的阴离子(例如 OH-、Cl-)被正极(+)吸引而通过阴离子交换膜,进入到邻近的浓水室。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到邻近的阳离子交换膜,而阳离子交换膜不允许阴离子通过,这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子(例如 Na+ 、H+)以类似的方式被阻隔在浓水室。在浓水室,透过阴阳膜的离子维持电中性。EDI 组件电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成,一部分源于被除去离子的迁移,另一部分源于水本身电离产生的H+和OH-离子的迁移。在 EDI 组件中存在较高的电压梯度,在其作用下,水会电解产生大量的H+和 OH-。这些就地产生的 H+和 OH-对离子交换树脂有连续再生的作用。EDI 组件中的离子交换树脂可以分为两部分,一部分称作工作树脂,另一部分称作抛光树脂,二者的界限称为工作前沿。工作树脂承担着除去大部分离子的任务,而抛光树脂则承担着去除弱电解质等较难清除离子的任务。
EDI的特点
1、无须用酸碱再生、无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施、使用安全可靠,避免工人接触酸碱
2、节省了再生用水及再生污水处理设施
3、降低了运行及维护成本
4、占地面积小、安装简单、产水率高(可达90-95%)
5、连续运行、产品水水质稳定、不会因再生而停机
9、抛光混床系统
抛光混床一般情况用在超纯水处理系统末端,是树脂离子交换的原理。容器内部装填有免再生抛光精混核子级离子交换树脂,离子型态都是H、OH型,作为终端除盐设备,可将前级给水的电阻率提升到用户的需求值,以及对TOC、SIO2都有一定的控制能力。
抛光混床离子交换对入水有特定的要求,其入水必须是阳、阴、混床离子交换系统的产水,或EDI连续电除盐系统的产水。只有满足其入水要求的给水条件,抛光混床离子交换才能够长期稳定运行。
10、UV杀菌器/TOC去除仪
UV杀菌器/TOC去除仪是一种物理杀菌法.细菌受紫外光照射后,紫外光谱能量为细菌核酸所吸收,其活力发生改变,菌体内的蛋白质和酶的合成发生障碍,因而导致微生物发生变异或死亡.根据试验,波长在200~250nm的紫外线具有杀菌能力,而波长为253.7nm的紫外线杀菌效果最好。而波长为185nm的紫外线具有很好的TOC脱除效果。设备耗材为灯管。需要定期进行更换,使用寿命≥9000小时。