纳滤膜技术应用介绍ppt课件.ppt

Tap water treatment for potable waterNanofiltration membrane Application自来水饮用水纳 滤 膜 应 用,2002年1月10日,NF90-400NF200-400NF270-400 NF-400,Agenda 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) 100-4000140?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 China III China IV WHO USA Japan自来水1(上海) 0.1-0.15 0.008-0.010.151.0 3 1 10*自来水2(镇江) 0.001-0.22 0.001 0.151.0 3 1 10*自来水3(四川) 0.37-0.38 0.07-0.08 0.151.0 3 1 10*市政污水1(德国) 1.77* 0.06 0.151.0 3 1 10*市政污水2(日本) 0 0 0.151.0 3 1 10*,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+ 1.90 H+ 0.00002 H2 2.89K+ 2.66 F- 2.72 O2 3.46Mg2+ 1.30 Cl- 3.62 N2 3.64Ca2+ 1.98 Br- 3.9 Cl2 3.98Sr2+ 2.26 I- 4.32 H2O 3.0Ba2+ 2.70 S2- 3.68 NH3 2.03Fe2+ 1.48 NH4+ CH4 3.80Fe3+ 1.28 HCO3- CO2 3.3Zn2+ 1.48 CO32- H2S 2.59Cu2+ 1.50 NO3- H2SiO3Mn2+ 1.60 NO2-Cr3+ 2.60 SO42-Al3+ 1.0 PO43-,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 RO NF UF MF孔径(nm) 0.3-0.7 1-2 1-100 50-10000截留粒径 0.06nm 1.0nm 2.0-100nm 100nm带电否 负电 负电 否 否运行压力(Bar) 8-69 3.5-20 1-7 0.5-0.7能截留的物质盐分% 98-99.6 20-90 0 0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,UF,NF,RO,肿瘤病毒,15nm,50nm,1nm,NF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,RO,NF,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,NF90,NF270,NF200,NF,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：6 m3/h系统排列：2:1每个压力容器元件数：2 支水温：16C系统回收率：56总脱盐率：82%进水/产水电导：3503/660 us/cm运行压力：7.5 Bar,NF90,NF90,NF90,NF90,NF90,NF90,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23655938.6mg/L的范围内波动。 * 以CaCO3计。实际的硬度在1392.92897mg/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。,陶氏纳滤膜案例NF270,Overton Beach Marina, Overton, Nevada,微滤: USFilters MEMCOR CMF 纳虑: 2 x 2 x 1 Array of 8-inch, 4-element vessels系统容量：380 m3/d 饮用水,微滤和纳滤联合系统:,陶氏纳滤膜案例NF270,地表水源: Mead湖湖水TDS： 570 ppm 导电度：880 s/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。,40 CFR 141:64 “消毒副产品的最大污染物水平”客户要求产品水至少达到 400 s/cm( 250 ppm TDS),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,FILMTEC NF270-400 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403s/cm。运行3周后的产品水导电度为416s/cm。,陶氏纳滤膜案例NF270,能量效率提高,FILMTEC NF270-400 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 50 psi (3.4Bar)给水压力下，产水量达到 380 m3/d。,陶氏纳滤膜案例NF270,该系统的特点小节,FILMTEC NF270-400 纳滤元件.满足了客户控制电导度约为400s/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 50 psi (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：1-25C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：17.0 L/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NF200,1. 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50 ppb，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)Palm Beach County/ 1987NF706.6 Elementary School #17 Loxahatchee Groves, FL Palm Beach Park 1988NF7028of CommercePalm Beach, FLCity of Sully Iowa1988NF7016,*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 NF Type(M3/H)City of Wachula, FL1990NF70 71Gulf Utilities- 1990NF70 79Corkscrew Plant Estero, FLExpanded1994NF90158Expanded1996NF90237Palm Coast Utilities1992NF70315Palm Coast, FL,陶氏纳滤膜业绩,出力地点启动 NF Type(M3/H)City of Boynton 1993NF70631 Beach, FLExpanded1998NF701262Village of Royal Palm 1993NF70237 Beach, FLCity of Miramar, FL1995NF70473Volusia County1995NF9079Spruce Creek, FL,陶氏纳滤膜业绩,出力地点 启动 NF Type(M3/H)Galarza 1996NF70631 Almanzora PlantAlmeria, SpainCooper City, FL1998NF90472Indian River County1998NF90473Hobart Park, FLMery City, France* 1999 NF200 5880,*注：全球最大的纳滤(NF)项目。,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,预处理方案,方案一,方案二,方案三,在线混凝,MMF,MMF,CF,SDI4,CMF,CF,SDI3,在线混凝,MMF,GAC,CF,方案四,絮凝,澄清,MMF,CF,方案五,国产UF,CF,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,消毒杀菌方案,1. 氧化性杀生剂 + 还原剂Cl2/NaClO/O3/H2O2/其他+ NaHSO3/GAC2. 非氧化性杀生剂陶氏公司 DBNPA (50-170ppm, 3h/周)贝迪公司 881(400ppm, 30min/周)甲醛 (0.5-3.0%)其他兼容性药剂3. 氧化性杀生剂 + 还原剂 + 非氧化性杀生剂,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,阻垢方案,一个合理的阻垢方案必须建立在完整的水质分析之上。垢的类型溶度积常数阻垢方案 阻垢剂经验极限*碳酸钙垢8.7X10-9加酸/阻垢剂/软化*LSI2.5硫酸钡垢1.08X10-10加阻垢剂IP50Ksp硫酸钙垢6.1X10-5加阻垢剂IP2.0Ksp氟化钙垢3.95X10-11加阻垢剂IP100Ksp硫酸锶垢2.81X10-7加阻垢剂IP50Ksp二氧化硅垢加阻垢剂,1.* 具体某种阻垢剂的极限请参考其供应商的资料。2.* 加酸时，酸的类型和纯度都很重要。软化可能破坏水的口感。,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,设计技巧,1.完整的水质全分析2.ROSA软件辅助设计 (可从网址www.F下载)3.根据进水水质的好坏，选择合适的排列，使单支元件回收率、产水通量、给水流量、浓水流量不超过设计导则值。4.纳滤系统运行压力极低，整个系统的通量分配怎么做到尽可能均匀一些，是一个值得重点关注的问题。对大系统 浓水再循环/产品水背压/段间升压泵 可增加段数，减少每个压力容器的元件数。对小系统 浓水再循环/产品水背压/段间升压泵5.温度和压力对通量的显著影响,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,清洗方案,及时清洗是至关重要的。元件类型连续运行pH范围短时清洗pH范围NF903-101-12NF2703-101-12NF2003-101-12NF3-101-11.5,最高温度35C30C清洗pH范围1-111-12,最佳清洗温度20-30C,标准清洗方案1.简单酸洗(0.2%HCl)+简单碱洗(0.1%NaOH+0.1-1%EDTA)2.严厉酸洗(浸泡1-12h)+严厉碱洗(浸泡1-12h),清洗pH值与温度的关系,陶氏NF与其他品牌纳滤膜的比较,1. 测试条件最严：含盐量最高，压力最低。2. 在相同测试条件下，产水量最大。3. 产品系列齐全：既能满足非水应用的需求，又能满足水处理应用的需求；既能满足高脱盐率的需求，也能满足中等脱盐率的需求，还能满足低脱盐率高TOC去除率的需求。4. 切割分子量(MWCO)最为典型(国内特种分离专家的评语)。5. 产品一致性非常好。,陶氏纳滤膜相比于其他品牌的特点,NF的经济性考虑- NF与RO运行电耗/电费的比较,泵效率：75电费：0.07US$(0.58RMB)给水类型：南方自来水/地表水(SDI= 35) TDS:307mg/L水温：25C元件类型：BW30-400/NF90-400系统的结构：完全一样。即元件数目、PV数目、排列均相同，回收率等主要运行参数也相同。只有背压和循环流量根据必要性稍作调整，以使设计保持合理性。产水量的分级产水量分为1、10、50、100m3/h四个大小不同的等级。,比较的前提条件,NF的经济性考虑- NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：1m3/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 13.5 0.95 7.9BW30-400 39.0 2.73 22.7,产水1m3/h时，NF比RO省电65。每年按运行300天计，三年可省电费:13320.0元/支元件。,NF省电效果,元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 23% 3.5 0 0 1 1 2.5BW30-400 23% 10.1 0 0 1 1 2.5,节省的钱足可买1支同样的纳虑元件,NF的经济性考虑- NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：10m3/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 73.0 5.11 42.4BW30-400 164.9 11.54 95.8,产水10m3/h时，NF比RO省电58。每年按运行300天计，三年可省电费:4803.2元/支元件。,NF省电效果,元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 60% 4.9 1.0 0 2:2:1 2 5BW30-400 60% 11.1 0 0 2:2:1 2 5,NF的经济性考虑- NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：50m3/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 374.5 26.22 217.6BW30-400 661.1 46.28 384.1,产水50m3/h时，NF比RO省电43.3。每年按运行300天计,三年可省电费:2881.7元/支元件。,NF省电效果,元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 75% 6.3 2.5 1.3 7:4:2 4 0BW30-400 75% 11.1 0 0 7:4:2 4 5,NF的经济性考虑- NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：100m3/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费 Kwh/天 $/天 RMB/天NF90-400 749.0 52.43 435.2BW30-400 1322.3 92.56 768.2,产水100m3/h时，NF比RO省电43.4。每年按运行300天计,三年可省电费:2882.4元/支元件。,NF省电效果,元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环 回收率 压力Bar 背压Bar 背压Bar 排列 /PV 流量m3/hNF90-400 75% 6.3 2.5 1.3 14:8:4 4 0BW30-400 75% 11.1 0 0 14:8:4 4 10,NF的经济性考虑- NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量 (m3/h),产水量 (m3/h),NF相比于RO的省电率 (),NF三年节省电费/支元件 (元),经济比较结果：纳滤NF相比于RO，省电率高达40-65%。可见，纳虑不仅是提供优质饮用水的技术，而且是一项节能技术，有着非常显著的运行成本优势。,Thank you !,欢迎访问陶氏网站 WWW.DOW.COM WWW.FILMTEC.COMWWW.DOWEX.COM,欢迎访问陶氏网站 WWW.DOW.COM WWW.FILMTEC.COMWWW.DOWEX.COM,谢 谢！,