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納濾水處理設(shè)備 我有新說法
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八十年代初期,隨著新制膜方法的出現(xiàn)和制膜工藝的不斷改進(jìn),一個(gè)膜家族中的新成員納濾膜( Nanofiltration membrane,NF )得以問世。因其透過物大小在1~ 10nm ,能使90%的NaCl透析,而99%的蔗糖被截留。顯然,這種膜既不能稱為反滲透膜(因?yàn)椴荒芙亓魺o機(jī)鹽),也不屬于超濾膜范疇(因?yàn)椴荒芡肝龅头肿恿康挠袡C(jī)物)。由于這種膜在滲透過程中截留率大于95%的分子約為1納米,因而它被命名為"納濾膜(Nanofiltration)"。在上世紀(jì)90年代以來,才有了商品納濾膜的生產(chǎn),且其應(yīng)用范圍日益廣泛,被廣泛應(yīng)用于行業(yè)中各種分離和濃縮提純過程。

特征

作為一種新型分離技術(shù),納濾膜在其分離應(yīng)用中表現(xiàn)出下列三個(gè)顯著特征:一是其截留分子量介于反滲透膜和超濾膜之間,為 200 ~ 2000 ;二是納濾膜對(duì)無機(jī)鹽有一定的截留率,因?yàn)樗谋砻娣蛛x層是由聚電解質(zhì)所構(gòu)成,對(duì)離子有靜電相互作用。三是超低壓大通量,即在超低壓下( 0.1Mpa )仍能工作,并有較大的通量。

從結(jié)構(gòu)上來看納濾膜大都是復(fù)合型膜,即膜的表面分離層和它的支撐層的化學(xué)組成不同。根據(jù)其第一個(gè)特征推測(cè)納濾膜的表面分離層可能擁有 1nm 左右的微孔結(jié)構(gòu),故被稱之為 " 納濾 " 。

納濾膜對(duì)小分子量有機(jī)物和鹽類的分離有很好的效果。其分離過程無任何化學(xué)反應(yīng),無需加熱,無相變化,不影響分離物質(zhì)的生物活性、風(fēng)味和香氣等,并具有節(jié)能、無公害特點(diǎn)

用納濾膜與生化反應(yīng)器耦合在一起,開發(fā)的膜生化反應(yīng)器,可以用膜分離產(chǎn)物,底物和酶則被截留,通過不斷添加底物,即可以達(dá)到反復(fù)利用酶并得到高產(chǎn)率生化產(chǎn)品的目的。

應(yīng)用

① 軟化:膜軟化水主要是利用納濾膜對(duì)不同價(jià)態(tài)離子的選擇透過特性而實(shí)現(xiàn)對(duì)水的軟化。膜軟化在去硬度的同時(shí),還可以去除其中的濁度、色度和有機(jī)物,其出水水質(zhì)明顯優(yōu)于其他軟化工藝。而且膜軟化具有無須再生、無污染產(chǎn)生、操作簡(jiǎn)單、占地面積省等優(yōu)點(diǎn),具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

膜軟化在美國(guó)已很普遍,佛羅里達(dá)州近10多年來新的軟化水廠都采用膜法軟化,代替常規(guī)的石灰軟化和離子交換過程。近幾年來,隨著納濾性能的不斷提高,納濾膜組件的價(jià)格不斷下降,膜軟化法在投資、操作、維護(hù)等方面已優(yōu)于或接近于常規(guī)法。

② 用于去除水中有機(jī)物:納濾膜在飲水處理中除了軟化之外,多用于脫色、去除天然有機(jī)物與合成有機(jī)物(如農(nóng)藥等)、三致物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前體和揮發(fā)性有機(jī)物,保證飲用水的生物穩(wěn)定性等。

三致物質(zhì)的去除:研究表明,納濾膜能夠去除水中大部分的有毒有害的有機(jī)物和Ames致突變物,使TA98及TA100菌株在各試驗(yàn)劑量下的致突比MR值均小于2 ,Ames試驗(yàn)結(jié)果呈陰性。進(jìn)一步的研究將要考察納濾技術(shù)對(duì)飲水中的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的截留特性,為安全優(yōu)質(zhì)飲水提供依據(jù)。

消毒副產(chǎn)物及其前體物的去除:消毒副產(chǎn)物主要包括三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)和可能的三氯乙醛氫氧化物(CH)。國(guó)外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究,納濾膜對(duì)這三種消毒副產(chǎn)物的前體物的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適的納濾膜的選用, 可以使得飲用水水質(zhì)滿足更高的安全優(yōu)質(zhì)飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

消毒副產(chǎn)物及其前體物的去除:國(guó)外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究,納濾膜對(duì)這三種消毒副產(chǎn)物的前體物的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適的納濾膜的選用, 可以使得飲用水水質(zhì)滿足更高的安全優(yōu)質(zhì)飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

此外,納濾出水是低腐蝕性的,對(duì)飲用水管網(wǎng)的使用期和管道金屬離子的溶出有正面的影響,有利于保護(hù)配水系統(tǒng)的所有材科。試驗(yàn)表明采用必要后處理的納濾膜系統(tǒng)能夠使管網(wǎng)中鉛的溶解減少50%,同時(shí)使其他溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的去除:對(duì)飲用水中痕量揮發(fā)性有機(jī)物具有較高的去除率。

在管道直飲水中的應(yīng)用: 納濾可以截留二價(jià)以上的離子和其他顆粒,所透過的只有水分子和一些一價(jià)的離子(如鈉、鉀、氯離子)。納濾可以用于生產(chǎn)直飲水,出水中仍保留一定的離子,并可降低處理費(fèi)用。

原理

一、飲用水中有害物質(zhì)的脫除

納濾膜在飲水處理中除了軟化之外,多用于脫色、去除天然有機(jī)物與合成有機(jī)物(如農(nóng)藥等)、三致物質(zhì)、消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前體和揮發(fā)性有機(jī)物,保證飲用水的生物穩(wěn)定性等。

1) 三致物質(zhì)的去除

這方面的研究主要是以國(guó)內(nèi)清華大學(xué)為代表的課題組,利用色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)、Ames致突實(shí)驗(yàn)為評(píng)價(jià)手段,考察了微污染水源水(包括地表水和地下水)中致突、致畸和致癌的有毒有害有機(jī)物質(zhì)的納濾去除效果。研究表明,納濾膜能夠去除水中大部分的有毒有害有機(jī)物和Ames致突變物,Ames試驗(yàn)結(jié)果呈陰性。對(duì)飲水中的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的截留,為安全優(yōu)質(zhì)飲水提供依據(jù)。

2) 消毒副產(chǎn)物及其前體物的去除

國(guó)外的科技工作者在這方面已開展了廣泛的研究,納濾膜對(duì)這三種消毒副產(chǎn)物的前體的平均截留率分別為97%、94%和86%。通過合適納濾膜的選用,可以使得飲用水水質(zhì)滿足更高的安全優(yōu)質(zhì)飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3) 保證飲用水的生物穩(wěn)定性

飲用水的生物穩(wěn)定性通常采用可同化有機(jī)碳(AOC)和可生物降解的溶解性有機(jī)物(BDOC)表示。研究表明,AOC和BDOC在低離子強(qiáng)度、低硬度和高pH值下的截留率較高,相比之下,AOC的截留率受水環(huán)境條件影響較大,而由大分子有機(jī)物(如腐植酸、棕黃酸)構(gòu)成的BDOC的截留率受水環(huán)境影響很小。

有利于保護(hù)配水系統(tǒng)的所有材料。同時(shí)使其它溶出的金屬離子濃度滿足飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4) 揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的去除

地表水和地下水中的大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)鹵化物(HOVs)是致癌物質(zhì),常規(guī)的HOVs去除工藝(包括活性炭吸附、氧化、吹脫和生物處理)會(huì)出現(xiàn)一些問題,例如有毒副產(chǎn)物形成、污染物被轉(zhuǎn)移進(jìn)入空氣或固相中、原水中微污染濃度的變化或氧化劑的投加等。膜技術(shù)(包括真空膜蒸餾和納濾)避免了副產(chǎn)物的產(chǎn)生和污染物的轉(zhuǎn)移,另外HOVs的回用成為可能。研究表明商業(yè)有機(jī)納濾膜對(duì)飲用水中痕量的HOVs(如三氯乙烯、四氯乙烯和氯仿)具有較高的截留率。

傳統(tǒng)的飲用水處理主要通過絮凝、沉降、砂濾和加氯消毒來去除水中的懸濁物和細(xì)菌,而對(duì)各種溶解性化學(xué)物質(zhì)的脫除作用很低。隨著水源的環(huán)境污染加劇和各國(guó)飲水標(biāo)準(zhǔn)的提高,可脫除各種有機(jī)物和有害化學(xué)物質(zhì)并能保留人體所需的微量元素的納濾凈水日益受到人們的重視。

二、大量工業(yè)裝置的運(yùn)行實(shí)踐表明,納濾膜可用于脫除河水及地下水中含有的三鹵甲烷中間體THM(加氯消毒時(shí)的副產(chǎn)物為致癌物質(zhì))、低分子有機(jī)物、農(nóng)藥、異味物質(zhì)、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質(zhì)。

三、中水、雨水、污水、廢水處理

四、食品、飲料、制藥行業(yè)

此領(lǐng)域中的納濾膜應(yīng)用十分活躍,如各種蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、奶類、酒類、醬油、調(diào)味品等的濃縮、精制。

五、化工工藝過程水溶液的濃縮、分離

技術(shù)特點(diǎn)

◇ 核心膜元件采用進(jìn)口有機(jī)膜,結(jié)合工藝技術(shù)要求及用戶具體需求而選用不同構(gòu)型的膜形式,以確保不同體系內(nèi)膜元件截留性能、膜通量和整套膜系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

◇ 納濾膜系統(tǒng)可在較低的操作壓力下,同步實(shí)現(xiàn)物料的脫鹽與濃縮,且生產(chǎn)周期短,脫鹽較為che底,所得產(chǎn)品純度高,品質(zhì)穩(wěn)定性好。

◇ 根據(jù)客戶具體需要,可將經(jīng)過納濾膜的透過液回收,且膜元件通過專業(yè)清洗后可恢復(fù)到膜元件的最佳性能,充分實(shí)現(xiàn)膜設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。

◇ 處理過程始終處于常溫狀態(tài),且過程無相變,對(duì)物料中各有效組成成分無任何不良影響,特別適用于熱敏性物質(zhì)的處理,所得產(chǎn)品有效成分含量高,根據(jù)工藝要求可繼續(xù)進(jìn)入下道工段或直接進(jìn)行干燥處理。 ◇ 系統(tǒng)采用全封閉管道式運(yùn)行,衛(wèi)生級(jí)不銹鋼制作,工作現(xiàn)場(chǎng)安全衛(wèi)生,可滿足GMP或FDA規(guī)范化生產(chǎn)要求。

◇ 由于系統(tǒng)處理過程無相變,始終處于常溫狀態(tài),因而能耗低,運(yùn)行成本低。

◇ 工藝集成化程度高,布局合理,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制,在線監(jiān)控重要工藝參數(shù),隨時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況,專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)工程師將為您隨時(shí)提供系統(tǒng)維護(hù)最新信息。

工藝流程

1. 原水罐 (可選)

儲(chǔ)存原水,用于沉淀水中的大泥沙顆粒及其它可沉淀物質(zhì)。同時(shí)緩沖原水管中水壓不穩(wěn)定對(duì)水處理系統(tǒng)造成的沖擊。(如水壓過低或過高引起的壓力傳感的反應(yīng))。

2.增壓泵

恒定系統(tǒng)供水壓力,穩(wěn)定供水量。

3.多介質(zhì)過濾器

采用多次過濾層的過濾器,主要目的是去除原水中含有的泥沙、鐵銹、膠體物質(zhì)、懸浮物等顆粒在20um以上的物質(zhì),可選用手動(dòng)閥門控制或者全自動(dòng)控制器進(jìn)行反沖洗、正沖洗等一系列操作。保證設(shè)備的產(chǎn)水質(zhì)量,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。同時(shí),設(shè)備具有自我維護(hù)系統(tǒng),運(yùn)行費(fèi)用很低。

4.活性炭過濾器

系統(tǒng)采用果殼活性炭過濾器,活性炭不但可吸附電解質(zhì)離子,還可進(jìn)行離子交換吸附。經(jīng)活性炭吸附還可使高錳酸鉀耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2~7mg/L(O2),此外,由于吸附作用使表面被吸附復(fù)制的濃度增加,因而還起到催化作用、去除水中的色素、異味、大量生化有機(jī)物、降低水的余氯值及農(nóng)藥污染物和除去水中的三鹵化物(THM)以及其它的污染物。

5.離子軟化系統(tǒng)/加藥系統(tǒng)

為防止?jié)馑颂貏e是納濾裝置最后一根膜組件濃水側(cè)出現(xiàn)CaCO3,MgCO3,MgSO4,CaSO4,BaSO4, SrSO4, SiSO4的濃度積大于其平衡溶解度常數(shù)而結(jié)晶析出,損壞膜原件的應(yīng)有特性 ,在進(jìn)入膜組件之前,應(yīng)使用離子軟化裝置或投放適量的阻垢劑阻止碳酸鹽, SiO2,硫酸鹽的晶體析出.

6.精密過濾器

采用精密過濾器對(duì)進(jìn)水中殘留的懸浮物、非曲直粒物及膠體等物質(zhì)去除,使RO系統(tǒng)等后

續(xù)設(shè)備運(yùn)行更安全、更可靠。濾芯為5um熔噴濾芯、目的防止上級(jí)過濾單元,漏掉的大于5um的雜質(zhì)除去。防止進(jìn)入反滲透裝置損壞膜的表面,從而損壞膜的脫鹽性能。

7.高壓泵

采用立式多級(jí)不銹鋼離心高壓泵,這是 主機(jī)的一個(gè)重要組件,它的作用是給納濾膜輸送一定數(shù)量一定壓力的水源。其品質(zhì)的好壞對(duì)整機(jī)的影響很大。使用中應(yīng)保證不得空轉(zhuǎn),不得長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行,經(jīng)常按要求排除空氣,應(yīng)保證電器部件的干燥。

8.納濾主機(jī)

納濾主機(jī)運(yùn)用泵的壓力使溶液中的溶劑通過納膜分離出來,將水中有害物質(zhì)去除,也將大部分細(xì)菌、膠體及大分子量的有機(jī)物去除,同時(shí)保留部分微量元素。

9.儲(chǔ)水箱

儲(chǔ)存納濾主機(jī)制備的成品水。

10.臭氧殺菌器(可選)

殺滅由二次污染產(chǎn)生的細(xì)菌保證成品水的衛(wèi)生指標(biāo)。

產(chǎn)品型號(hào)

型號(hào)

產(chǎn)水量

(m/H)

電機(jī)功率

(KW)

入口管徑

(inch)

外型凈尺寸

(mm)

主機(jī)運(yùn)輸重量(Kg)

YS-NF -0.5

0.5

1.50

3/4"

500×664×1550

140

YS-NF -1

1

2.20

1"

1600×700×1550

250

YS-NF -2

2

4.00

1"

2500×700×1550

360

YS-NF -3

3

4.00

1.5"

2500×900×1550

560

YS-NF -5

5

8.50

2"

2500×664×1550

600

YS-NF -8

8

10.00

2"

3600×800×1550

750

YS-NF -10

10

11.00

2"

3600×800×1550

800

YS-NF -15

15

16.00

2.5"

4600×800×1550

840

YS-NF -20

20

22.00

2.5"

4600×1000×1550

1540

YS-NF -30

30

37.00

3"

6600×1000×1600

2210

YS-NF -40

40

45.00

4"

6600×1000×1600

2370

YS-NF -50

50

55.00

5"

6600×1625×2000

3500

YS-NF -60

60

75.00

6"

6600×1625×2000

3950

YS-NF -80

80

90.00

8"

6600×1800×2000

4500

YS-NF -100

100

110.00

10"

6600×2200×2000

5700

參考資料

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