纳滤膜的技术及应用介绍.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Tap water treatment for potable water,Nanofiltration membrane Application,自来水,饮用水,纳 滤 膜 应 用,2002年1月10日,NF90-400NF200-400,NF270-400 NF-400,1,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,2,自来水处理及其特点,3,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,4,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,5,自来水水质特点,6,自来水水质主要特点,自来水大肠杆菌、细菌、CODcr、BOD,5,、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?100,CODcr(mg/l)3-161.56,BOD,5,(mg/l)514,SS(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。,7,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(NO,3,-,+NO,2,-,)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。,8,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 H,2,2.89,K,+,2.66 F,-,2.72 O,2,3.46,Mg,2+,1.30 Cl,-,3.62 N,2,3.64,Ca,2+,1.98 Br,-,3.9 Cl,2,3.98,Sr,2+,2.26 I,-,4.32 H,2,O 3.0,Ba,2+,2.70 S,2-,3.68 NH,3,2.03,Fe,2+,1.48 NH,4,+,CH,4,3.80,Fe,3+,1.28 HCO,3,-,CO,2,3.3,Zn,2+,1.48 CO,3,2-,H,2,S 2.59,Cu,2+,1.50 NO,3H,2,SiO,3,Mn,2+,1.60 NO,2,-,Cr,3+,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,12,NF、RO、UF、MF的孔径比较,UF,NF,RO,肿瘤病毒,15nm,50nm,1nm,13,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,14,NF制造饮用水的最佳选择,15,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、BOD,5,、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、BOD,5,、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、BOD,5,、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。,16,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。,17,陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩,18,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,19,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,20,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),21,陶氏纳滤膜案例NF90,系统设计及运行参数,系统容量：6 m,3,/h,系统排列：2:1,每个压力容器元件数：2 支,水温：16,C,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,NF90,22,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。,23,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%,Ca,2+,4028.397.9%,Mg,2+,94.01.696.3%,HCO,3,-,165.916.889.9%,Cl,-,897.3147.5836%,SO,4,2-,368.26.398.3%,NO,3,-,82.738.553.4%,SiO,3,2-,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。,24,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(94%.,给水压力降低到 50 psi(34Bar).,在Mead湖地区新系统中，成为指定产品。,31,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：,NF200-400,32,陶氏纳滤膜案例NF200,系统参数：,系统容量：5840m,3,/h,水温：1-25,C,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/m,2,.h(10GFD),33,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O,3,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),34,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：,35,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 1988NF7028,of CommercePalm Beach,FL,City 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(5880m,3,/h)。,36,陶氏纳滤膜业绩,出力,地点 启动 NF Type(M3/H),City of Wachula,FL1990NF70 71,Gulf Utilities-,1990NF70 79Corkscrew Plant Estero,FLExpanded1994NF90158,Expanded1996NF90237,Palm Coast Utilities1992NF70315Palm Coast,FL,37,陶氏纳滤膜业绩,出力,地点启动 NF Type(M3/H),City of Boynton 1993NF70631 Beach,FLExpanded1998NF701262,Village of Royal Palm 1993NF70237 Beach,FL,City of Miramar,FL1995NF70473,Volusia County1995NF9079Spruce Creek,FL,38,陶氏纳滤膜业绩,出力,地点 启动 NF Type(M3/H),Galarza 1996NF70631 Almanzora PlantAlmeria,Spain,Cooper City,FL1998NF90472,Indian River County1998NF90473Hobart Park,FL,Mery City,France,*,1999 NF200 5880,*注：,全球最大的纳滤(NF)项目。,39,纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑,40,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,CMFCF,SDI3,在线混凝,MMF,GAC,CF,方案四,絮凝,澄清,MMF,CF,方案五,国产UF,CF,41,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,Cl,2,/NaClO/O,3,/H,2,O,2,/其他+NaHSO,3,/GAC,2.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,42,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IP50K,sp,硫酸钙垢6.1X10,-5,加阻垢剂IP2.0K,sp,氟化钙垢3.95X10,-11,加阻垢剂IP100K,sp,硫酸锶垢2.81X10,-7,加阻垢剂IP50K,sp,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。,43,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,44,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,NF903-101-12,NF2703-101-12,NF2003-101-12,NF3-101-11.5,最高温度35,C30,C,清洗pH范围1-111-12,最佳清洗,温度20-30,C,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,45,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,46,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$(0.58RMB),给水类型：南方自来水/地表水(SDI=35),TDS:307mg/L,水温：25,C,元件类型：BW30-400/NF90-400,系统的结构：完全一样。即元件数目、PV数目、排列均相同，回收率等主要运行参数也相同。只有背压和循环流量根据必要性稍作调整，以使设计保持合理性。,产水量的分级产水量分为1、10、50、100m3/h四个大小不同的等级。,比较的前提条件,47,NF的经济性考虑,-NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：1m,3,/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费,Kwh/天$/天 RMB/天,NF90-400 13.5 0.95 7.9,BW30-400 39.0 2.73 22.7,产水,1m,3,/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,m,3,/h,NF90-400 23%3.5 0 0 1 1 2.5,BW30-400 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,48,NF的经济性考虑,-NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：10m,3,/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费,Kwh/天$/天 RMB/天,NF90-400 73.0 5.11 42.4,BW30-400 164.9 11.54 95.8,产水,10m,3,/h时，NF比RO省电,58,。每,年按运行300天计，三年可省电费:,4803.2,元/支元件。,NF省电效果,元件类型 系统 给水 第一段 第二段 系统 元件数 再循环,回收率 压力,Bar,背压,Bar,背压,Bar,排列 /PV 流量,m,3,/h,NF90-400 60%4.9 1.0 0 2:2:1 2 5,BW30400 60%11.1 0 0 2:2:1 2 5,49,NF的经济性考虑,-NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：50m,3,/h,系统参数,耗电参数,元件类型 电耗 电费 电费,Kwh/天$/天 RMB/天,NF90-400 374.5 26.22 217.6,BW30-400 661.1 46.28 384.1,产水,50m,3,/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,m,3,/h,NF90-400 75%6.3 2.5 1.3 7:4:2 4 0,BW30-400 75%11.1 0 0 7:4:2 4 5,50,NF的经济性考虑,-NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量：100m,3,/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 52.43 435.2,BW30-400 1322.3 92.56 768.2,产水,100m,3,/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,m,3,/h,NF90-400 75%6.3 2.5 1.3 14:8:4 4 0,BW30-400 75%11.1 0 0 14:8:4 4 10,51,NF的经济性考虑,-NF与RO运行电耗/电费的比较,产水量(m,3,/h),产水量(m,3,/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。,52,Thank you!,欢迎访问陶氏网站 WWW.DOW.COM WWW.FILMTEC.COMWWW.DOWEX.COM,53,欢迎访问陶氏网站 WWW.DOW.COM WWW.FILMTEC.COMWWW.DOWEX.COM,谢 谢！,54,