水处理工艺与水质净化设计方案Word格式.docx
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mmol/l
%
项目
K+
1.8
0.05
1.4
总硬度
155.1
Na+
7.0
0.30
8.7
永久硬度
25
Ca2+
42.08
2.10
60.9
暂时硬度
130.1
Mg2+
12.16
1.00
29
负硬度
0.00
Fe3+
<0.05
总碱度
Fe2+
PH值
7.5
NH4+
<0.02
气味
无
总计
63
3.45
100.0
色度
Cl-
4.96
0.14
4.0
浑浊度
3NTU
SO42-
35.84
0.75
21.2
水温
25℃
HCO3-
158.6
2.60
73.4
气温
CO32-
可溶性总固体
191.9
NO3-
2.88
游离CO2
12.78
NO2-
<0.004
CODMn
2.16
HPO42-
<0.10
H2SiO3
7.66
202.3
3.54
F
0.10
Al
1-1-2电子级超纯水中国国家标准GB/T11446.1-1997之EW-Ⅱ规定。
指标\级别
EW-Ⅰ
EW-Ⅱ
EW-Ⅲ
EW-Ⅳ
电阻率MΩ,cm(25℃)
18以上,(95%时间)不低于17
15,(95%时间)不低于13
12.0
0.5
全硅,最大值,μg/L
2
10
50
1000
>1μm微粒数,最大值,个/mL
0.1
5
500
细菌个数,最大值,个/mL
0.01
100
铜,最大值,μg/L
0.2
1
锌,最大值,μg/L
镍,最大值,μg/L
钠,最大值,μg/L
0.5
钾,最大值,μg/L
氯,最大值,μg/L
硝酸根,最大值,μg/L
磷酸根,最大值,μg/L
硫酸根,最大值,μg/L
总有机酸,最大值,μg/L
20
200
水质分析:
结合出水水质要求和原水水质报告表分析原水
含盐量高;
这其中钾离子、钠离子量、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸根、硝酸根、碳酸氢根含量较高,含有少量的三价铁离子、氨根离子、亚硝酸根离子、磷酸氢根离子。
硬度较高,有机物含量低。
水质呈中性。
无色、无味、浊度不高。
可溶性总固体较高。
含有游离性CO2
含有少量F、Al
根据水质检测报告,要达到终端水质达到电子级超纯水中国国家标准GB/T11446.1-1997之EW-Ⅱ规定;
必须进行除盐处理等。
对须达到电子级超纯水EW-II标准及以上的,一般会采用RO-EDI结合工艺等,具体会采用哪一种主处理工艺,还跟原水水质、现场情况等等因素有关。
电子超纯水的制备通常包括:
预处理、主处理、后(终端)处理,这其中主处理工艺的确定尤其重要,终端水质要达到要求的水质标准,主处理工艺起到决定性的作用预处理、主除盐工序、后处理三大部分组成。
预处理是为了满足主主除盐工序进水要求;
后处理工艺作为主主除盐工序的补充,其出水满足终端出水要求。
最终使出水达到国家超纯水的标准。
目前制备超电子纯水的主除盐工序有:
电渗析、反渗透、离子交换、超滤、连续电除盐等或将它们组合运用,以达到出水要求。
下面就分别介绍它们的特点,通过比较选择出适合本工艺的除盐工序。
1.2对比选择除盐工艺
1.2.1电渗析
电渗析是一种利用电能来进行的膜分离技术。
它在外加直流电场作用下,利用阴离子交换膜(简称阴膜,它只允许阴离子通过而阻挡阳离子)和阳离子交换膜(简称阳膜,它只允许阳离子透过而阻挡阴离子)的选择透过性,使一部分离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中去,从而使一部分水纯化,另一部分水浓缩。
应用范围
目前电渗析器应用范围广泛,它在水的淡化除盐、海水浓缩制盐精制乳制品,果汁脱酸精和提纯,制取化工产品等方面,还可以用于食品,轻工等行业制取纯水、电子、医药等工业制取高纯水的前处理。
锅炉给水的初级软化脱盐,将苦咸水淡化为饮用水。
电渗析器适用于电子、医药、化工、火力发电、食品、啤酒、饮料、印染及涂装等行业的给水处理。
也可用于物料的浓缩、提纯、分离等物理化学过程。
电渗析还可以用于废水、废液的处理与贵重金属的回收,如从电镀废液中回收镍。
电渗析的优点:
1.电渗析无相变过程。
因此电渗析器耗能低,一般将电渗析作为离子交换法的前级处理工序。
这样比单独用离子交换法可节约50%—90%。
并且电渗析出水稳定、运行周期长。
2.电渗析器组装灵活。
电渗析器既可以并联组装增加产水量,也可以串联以提高脱盐率。
3.电渗析器操作简便,污染环境少。
电渗析的缺点:
清洗拆卸麻烦,脱盐效果不如反渗透,在没有实现浓水回收,极水循环的时候,水回用率低,仅50%,而反渗透回收能到75%。
1.2.2反渗透
反渗透是一种以压力作为推动力,利用选择性膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性,从水体中提取淡水的膜分离过程。
基本原理:
把相同体积的稀溶液(如淡水)和浓液(如海水或盐水)分别置于一容器的两侧,中间用半透膜阻隔,稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜,向浓溶液侧流动,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,形成一个压力差,达到渗透平衡状态,此种压力差即为渗透压渗透压的大小决定于浓液的种类,浓度和温度与半透膜的性质无关。
若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动,此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反,这一过程称为反渗透。
应用范围:
太空水、纯净水、蒸馏水等制备;
酒类制造及降度用水;
医药、电子等行业用水的前期制备;
化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备;
锅炉补给水除盐软水;
;
海水、苦咸水淡化;
造纸、电镀、印染等行业用水级废水处理。
1.2.3反渗透-膜应用现状
在各种膜分离技术中,反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。
估计自1995年以来,反渗透膜的使用量每年平均递增20%;
据保守的统计,1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜6000支,4英寸膜26000支。
2000年和2001年的市场更为强劲,膜用量一年比一年有较大幅度的提高。
据估算,反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。
国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水,饮用水的市场规模次之,电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。
在现在高纯水的制备中,广泛采用反渗透作为预脱盐的主要工序,它的优点为:
1.由于反渗透装置的脱盐率一般可稳定在90%以上,因而使离子交换树脂的负荷减轻到10%,从而减少了树脂再生的成本,这相当于使树脂的产水量增加10倍,这样可以使相应的设备小型化,并使再生频率减少10倍以上。
2.减少了因树脂再生所消耗的化学药品如NaOH,HCl等的费用、人工费,以及由于再生而造成的废水处理等项费用。
并减少了环境污染。
3.减缓了由于源水水质波动而造成的产水水质的变化,从而有利于生产中水质的稳定,这对电子工业中成品质量的稳定有积极的作用。
4.由于反渗透能有效地去除细菌等微生物、有机物,以及铁、锰、硅等无机物,从而可以减轻因有机物和无机物而引起的树脂污染,延长离子交换树脂的寿命。
5.设置反渗透器后,大大减轻了终端微孔膜过滤器的负担,从而延长终端微孔膜过滤器的寿命。
但是作为脱盐主要手段的反渗透,也存在一些不足,主要是:
1.由于反渗透装置要在高压下运转,因此必须配制相应的高压泵和高压管路。
2.由于回收率的限制,源水只有50%—75%左右被利用。
而对于超纯水制备来说,进入反渗透器以前,源水已经过相应的预处理,水质比较好,如果对浓水不进行有效地利用,将会造成浪费。
1.2.5离子交换
离子交换是一种特殊的固体吸附过程,它是由离子交换剂在电解质溶液中进行的。
一般的离子交换剂是一种不溶于水的固体颗粒状物质,即离子交换树脂。
它能够从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子,而把自身所含的另外一种带相同电荷符号的离子等量地交换出来,并释放到溶液中去,这就是所谓的离子交换。
水的软化、高纯水的制备、环境废水的净化。
溶液和物质的纯化,如铀的提取和纯化。
金属离子的分离、痕量离子的富集及干扰离子的除去。
抗菌素的提取和纯化等
离子交换树脂是一种高分子的聚合物,它与其他离子交换剂相比具有以下优点:
化学稳定性好
机械强度高
交换容量高
外形大多为球状颗粒,水流阻力小。
1.2.6超滤
超滤的分离原理是用半透膜作选择障碍层,允许某些组分透过,而保留混合物中其他组分,从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的的一种新型膜分离技术。
超滤装置的使用领域:
1.反渗透给水的预处理,高效、紧凑的超滤因过滤精度很高,可以为反渗透膜提供最大限度的保护
2.大中型饮用水厂的深度处理
3.市政及工业废水处理:
超滤可比传统处理工艺提供更好的处理效果,实现中水、废水回用
4.循环排污水回用净化处理
5.污水中有用物质的回收
6.矿泉水的制备、饮用水、井水的脱菌处理,去除水中各种悬浮物、胶体杂质,特别是去除隐孢子、鞭毛虫、大肠杆菌等致病微生物
7.口服液、生物制品的除菌、澄清、纯化分离
8.高纯水终端处理
9果汁、蛋白质、酶制剂的浓缩分离
超滤的优点:
具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节能。
1.2.7连续电除盐
工作原理:
电去离子(electronization,简称EDI)技术在我国又叫填充床电渗析,是一种新
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