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除盐水处理工艺,主讲人：魏永通,讲课内容,除盐流程设备认识及原理常见问题及解决方法运行经验交流,除盐流程,水库、水务公司中继泵房工业蓄水池超滤给水泵双介质过滤器超滤装置清水箱清水泵高压泵反渗透淡水箱淡水泵阳床除碳水箱阴床混床除盐水箱机组热井,锅炉补给水系统,锅炉补给水处理系统包括两部分：预脱盐系统和离子交换除盐系统。其中预脱盐系统包括：超滤系统、反渗透系统、加药系统、化学清洗系统、压缩空气系统等。离子交换除盐系统包括离子交换系统，酸碱再生系统，压缩空气系统，废水中和处理系统等。,水处理系统流程,絮凝剂,原水,锅炉补给水的主要作用,锅炉补给水处理的主要任务是保证供给数量充足、质量合格的除盐水，以保证机组的安全、经济运行。值班人员应熟练掌握水处理系统状况和操作技术，能及时排除故障， 保证设备安全、 经济运行。,设备认识,双介质过滤器 过滤机理 过滤机理概括有一下两个作用：一种是机械筛分；另一种是接触凝聚。 机械筛分作用主要发生在滤料层的表面。当含有悬浮物的水进入滤料层时，滤层表面易将悬浮物截留下来。 水中的微粒在流经滤层中弯弯曲曲的孔隙时，与滤料颗粒有更多的碰撞机会，在滤料表面起到有效的接触作用，使水中的颗粒易于凝聚在滤料表面，称为接触凝聚。,除盐设备认识,双介质过滤器滤料（1）化学稳定性 滤料应具有良好的化学稳定性，以免在过滤过程中滤料发生溶解现象，影响出水水质。（2）截污能力 所谓滤料层的截污能力是指在一个过滤周期内单位体积滤料所截留的悬浮杂质量，单位以Kg/m3或g/cm3计。 （3）机械强度 滤料应有足够的机械强度，以免滤料在反洗过程中因颗粒间互相摩擦和碰撞而发生破碎。 （4）粒度 滤料总是由许多大小不一的颗粒所组成，为表示其组成情况，常用“粒径 ” 和 “不均匀系数”两个指标。粒径表示滤料颗粒大小的概况，不均匀系数表示滤料中不同大小的滤料颗粒的分布情况。,超滤装置,超滤膜过滤是一种膜分离技术，其膜为多孔型不对称结构，主要用于溶液中物质大分子级别的分离。超滤膜过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.10.6MPa，筛分孔径从0.010.1m，截留分子量为5100万道尔顿左右。,超滤膜的过滤原理,超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，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，因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的。参见下图,反渗透,反渗透是一种新型的膜分离技术，发展很快，并越来越多的用于许多行业的水处理上。反渗透工艺是利用反渗透膜将淡水和盐水隔开，并在盐水一侧施加压力，使盐水中的水透过膜到淡水一侧，从而达到溶质与水分离的目的。反渗透膜分离过程不需加热，没有相的变化，具有消耗能量少、设备简单、操作简便、适用范围广等优点。,反渗透原理示意图,浓水,给水,SO4,HCO3,Cl,H2O,Fe,Mg,Ca,+,+,+,Na,+,卷式膜元件结构示意图,原水,原水流道网,原水,透过水流道网,RO膜,集水管,膜透过水,浓水,（四）反渗透膜组件的组合方式,反渗透装置前常设置5-10um的微孔过滤器（或称精密过滤器），过滤器之后有高压泵、反渗透膜组件和各类控制装置。组件的排列形式有一级、二级和多级。所谓一级是指进料液经一次加压反渗透或超滤分离，二级是指经过二次加压反渗透或超滤分离。在同一级中，排列相同的组件组成一个段。常见组合方式一级一段连续式一级一段循环式 临河发电为一级两段连续式一级多段循环式一级多段连续式多级反渗透,（六）衡量反渗透膜性能的主要指标,1.脱盐率和透盐率脱盐率：通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。透盐率：进水中可溶性杂质透过膜的百分比。2.产水量 产水量是指反渗透系统的产能，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。 渗透流率：是表征反渗透膜元件的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天（GFD)表示.过高的流率将导致垂直于膜表面的水流速加快，加剧膜污染。3.回收率 回收率：膜系统中给水转化成产水或透过液的百分比。膜系统的回收率在设计时就已确定，是基于预设的进水水质而定的。回收率通常希望最大化以便提高经济效益，但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。,离子交换器,水经反渗透脱盐后，除去了绝大部分的溶解盐类，但还有大约1%左右的溶解盐类尚未除尽，用作锅炉补给水和工艺用水时，还需进一步进行深度除盐处理。深度除盐采用的是离子交换法。,离子交换树脂的分类,1、按交换基团的性质分类：阳离子交换树脂（强酸性树脂、弱酸性树脂）、阴离子交换树脂（强碱性树脂、弱碱性树脂）2、按离子交换树脂的孔型分类：凝胶型树脂：30埃（纳米的十分之一）以下，孔径极小，它只通过直径很小的离子；直径较大的分子通过时容易堵塞孔道而影响树脂的交换能力。大孔型树脂：孔径从几十到上万埃，可以使直径较大的分子通行无阻，所以用它去除水中高分子有机物具有良好的效果。,离子交换树脂的产品型号离子交换树脂的产品型号主要由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品交换基团的性质，称为分类代号。 如：0：强酸性、1：弱酸性、2：强碱性、3：弱碱性、 4：螯合性、5：两性、 6：氧化还原性。第二位数字代表骨架的组成，称为骨架代号。 0：苯乙烯系、 1：丙烯酸系、2：酚醛系、3：环氧系、 4：乙烯吡啶系、5：脲醛系、 6：氯乙烯系。第三位数字为顺序号，用以区别交换基团或交联剂等的差异。凝胶型树脂的交联度（值越大物质硬度越大，形变能力越差）是在型号后用“”号连接阿拉伯数字表示。大孔型树脂在型号前以符号“D”加以区别，它不需要表明交联度。如：0017、2017、D301,离子交换树脂的性能1、外观：a 颜色：离子交换树脂依其组成不同，呈现的颜色也多不相同。苯乙烯系均呈黄色。凝胶型树脂呈透明或半透明状态。b：形状 圆球率应达90%以上；圆球率越高透水性越好，水流阻力小，容积内装载量大。2、粒度 粒度大，交换速度慢；粒度小，树脂的交换能力大，但水通过树脂层的压力损失就大。另外，树脂粒度相差很大，将使小颗粒树脂堵塞大颗粒树脂间的空隙，造成水流不均，水流阻力增大。3、密度 单位体积树脂的质量称为离子交换树脂的密度。分干态密度和湿态密度两种。4、含水率 指在水中充分膨胀的湿树脂中所含水分的百分数。5、转型膨胀率 离子交换树脂从单一离子型转为另一种单一离子型时体积变化的百分数。6、耐磨性 树脂颗粒在使用中由于相互摩擦和胀缩作用会产生破裂现象。一般树脂每年的损耗不超过37%。,四、离子交换机理,RSO3H+Na+RSO3Na+H+ RNOH+ Cl- RNCl+OH- H+OH- H2O R-SO3H 为强酸性阳树脂 R-NOH 为强碱性阴树脂 Na+ 代表阳离子 Cl- 代表阴离子,选择性：离子交换树脂对水中各种离子的交换能力是不 相同的，有些离子易被离子交换树脂吸着，但吸着后要把它解吸下来就比较困难；反之，有些离子则难被离子交换树脂吸着，但易被解吸，这种性能称为离子交换树脂的选择性。选择规律：一般情况，离子交换树脂优先交换那些化合价数高的离子，在同价离子中优先交换原子序数大的离子。,强酸性阳离子交换树脂： Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H+（易受铁污染） 弱酸性阳离子交换树脂： H+ Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ 强碱性阴离子交换树脂： SO42- NO3- Cl- OH-F- HCO3- HSiO3- 弱碱性阴离子交换树脂： OH- SO42- NO3- Cl- HCO3- HSiO3-,水,水是由水分子组成，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。在大自然中纯水是没有的。因为水是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质，此外还有一些不溶于水的物质和谁混杂在一起。天然水中的杂质虽然种类很多，但在它们的组成中，一般不外乎常见的20多种元素。这些元素除了少数呈单质外，大都形成酸、碱、盐之类的化合物或其它复杂的化合物，分散在水中。超临界锅炉对水质要求十分严格，必须对水进行彻底地净化处理，才能作为锅炉补给水和工艺用水。,一、原水的水质,1.天然水中的杂质 按杂质的颗粒大小分：悬浮物 粒径约在10-4mm以上的微粒，这类杂质在水中很不稳定，很容易除去。水发生浑浊现象，都是由此类物质所造成的。胶体 颗粒直径在10-6 10-4mm之间的微粒，是许多分子和离子的集合体。天然水中的有机胶体多数是由于水中植物或动物肢体的腐烂和分解而生成的，其中主要为腐殖质。湖泊水中腐殖质最多，它常常使水呈黄绿色或褐色。天然水中的矿物质胶体，主要是铁、铝和硅的化合物。溶解物质 颗粒大小约为10-6mm以下,包括离子和溶解气体。,天然水的特点 地下水由于通过土壤层时，起到了过滤的作用，所以没有悬浮物，经常是透明的。但由于它通过土壤和岩层时溶解了其中各种可溶性矿物质，故它的含盐量比地面水的大。地下水含盐量的多少决定于其流经地层的矿物质成分，接触的时间和水流过路程的长短等。NaC l、Na2SO4 、 MgSO4 、 MgCl2 、CaCl2 和其它易溶盐类，最易溶于地下水中。CaCO3 、MgCO3 可 溶 于含有游离co2的水中，所以水中或多或少都含有钙 镁的碳酸氢盐。构成土壤的主要成分硅酸盐和铝硅酸盐几乎不溶于水，但当水中含有CO2和有机酸时，可以促使其溶于水。地下水的水质终年很稳定，可以用作水源。,地面水与地下水特点比较,地面水的特点 （1）具有悬浮物。江河水中悬浮物、胶体含量随季节变化而变化，一般为几十至几百毫克升。 （2） 含盐量、硬度较低。 （3）含氧量是饱和状态。 （4）易受环境污染。地下水的特点 （1）悬浮物、胶体及水生物较少。 （2） 含盐量、硬度较高。 （3）二氧化碳含量较高。 （4）水质水温较稳定。,天然水的分类,按含盐量来分低含盐量水含盐量在200mg/L以下中等含盐量水含盐量为200500mg/L较高含盐量水含盐量为5001000mg/L高含盐量水含盐量为1000mg/L以上 我国江河水大都属于低含盐量和中等含盐量水，地下水大部分是中等含盐量水。按硬度来分极软水硬度在1.0mmol/L以下软水硬度在1.03.0mmol/L中等硬度水硬度在3.06.0mmol/L硬水硬度在6.09.0mmol/L极硬水硬度在9.0mmol/L以上 我国江河水的硬度情况是：在东南沿海一带最低，大部小于1.0mmol/L，愈向西北硬度愈大，最大可达9.0mmol/L，东北地区，硬度由北向南增大。,水质指标,悬浮物 悬浮物的量虽然可以用重量分析法测定，但由于操作麻烦，所以常用大致可以表征悬浮物多少的透明度或浑浊度来代替。含盐量含盐量表示水中所含盐类的总和，可以通过水质的全分析，用计算法求得。电导率 当水中各种离子的相对量一定时，则离子总浓度愈大，其电导率也愈大，所以在实际应用中可直接以电导率反映水中含盐量。对于同一种水，电导率愈大，含盐量就愈大，水质越坏。硬度 硬度是用来表示水中某些容易形成垢类以及洗涤时容易消耗肥皂一 类物质。对于天然水来说，这些物质主要是钙镁离子，所以通常把硬度看作是这两种离子。因此，总硬度就表示钙、镁离子之和。碱度和酸度 碱度表示水中含OH- 、CO32-、HCO3-及其他一些弱酸盐类量的总和。酸度是指水中含有能与强碱起中和作用的物质的量。可能形成酸度的物质有强酸、强酸弱碱盐、酸式盐和弱酸。化学耗氧量 利用耗氧量来表征有机物多少的原理是基于有机物具有可氧化的共性。用重铬酸钾法测定的耗氧量可称为化学需氧量，用CODcr表示。生化需氧量 表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量，通常用BOD表示。,膜分离技术,一、概述 膜分离技术的基础是分离膜。分离膜是具有选择性透过性能的薄膜，某些分子（或微粒）可以透过薄膜，而其它的则被阻隔。这种分离总是要依于不同的分子（或微粒）之间的某种区别，最简单的区别是尺寸，三维空间之中，什么都有大小巨细，而膜有孔径。当然分子（或微粒）还有其它的特性差别可以利用，比如荷电性（正、负电），亲合性（亲油、亲水），溶解性，等等。按照阻留微粒的尺寸大小，液体分离膜技术有反渗透（亚纳米级）、纳滤（纳米级）、超滤（10纳米级）和微滤（微米和亚微米级），另外还有气体分离、渗透蒸发、电渗析、液膜技术、膜萃取、膜催化、膜蒸馏等膜分离过程。,过滤图谱,Purification Process, 盐, 水,膜净化技术,超滤,Ultra Filtration,纳滤,Nano Filtration,反渗透,Reverse Osmosis,微滤,Micro Filtration,(m),(m),(m),(A),过滤器常见问题及解决办法,反渗透常见问题及解决办法,相关操作,预脱盐设备的化学清洗除盐设备的再生 原因； 使用药品； 清洗方法； 清洗注意事项。,