純水制備預處理要求

第二章純水制備預處理要求2.1水中有害成分對純水制備的影響2.2純水裝置對進水的水質要求2.3純水預處理技術1精選完整ppt課件2.1水中有害成分對純水制備的影響2精選完整ppt課件3精選完整ppt課件成分說明對離子交換劑的影響懸浮物水處理過程中未除凈的泥沙、粘土、氫氧化鐵（或鋁）的絮凝體、微細顆粒、藻類、細菌及原生動物等

附著于樹脂顆粒表面，降低交換容量，堵塞樹脂層空隙，引起壓力損失增大；當反沖洗不良時，污物可深入樹脂層內部，使樹脂結塊造成偏流，惡化出水水質。有機物油脂、含氮化合物、有機胺、木質磺酸、有機鐵、細菌及其他微生物、腐殖酸的聚羧酸化合物

主要污染陰離子交換樹脂，使其交換容量下降，再生劑耗量增大，出水水質惡化，縮短樹脂的使用壽命。油分可附著在樹脂層表面，減少水和樹脂的接觸面積，細菌及其他微生物可堵塞樹脂層空隙造成樹脂結垢。氧化劑活性氯

使陽離子交換樹脂活性基氧化分解，長鏈斷裂，引起樹脂的不可逆轉膨脹，結構破裂。鐵、錳進水中的鐵、錳與空氣接觸時，極易生成氫氧化物沉淀

鐵錳離子比鈣、鎂、鈉離子更易于被樹脂吸附，且不易被低濃度再生劑置換出來，累積在樹脂顆粒內部，降低交換容量、惡化出水水質。形成氫氧化物膠體后產生沉淀，堵塞樹脂微孔和空隙，壓降增大。4精選完整ppt課件5精選完整ppt課件產生堵塞現象使?jié)馑液偷抑械乃畨翰幌嗟?，嚴重時會使膜面破裂。懸浮物、細菌粘附在膜面上，成為離子遷移的一層障礙，使膜面電阻增大，降低效率，致水質惡化。帶極性有機物被膜吸附后，會改變膜的極性，使膜的選擇性透過性能降低，膜電阻增大。高價金屬離子（如鐵、錳等）與膜結合，會使離子交換膜中毒，游離氯使膜產生氯化，進水硬度高時會導致極化和沉淀結垢。6精選完整ppt課件7精選完整ppt課件（1）懸浮物和膠體物質：堵塞反滲透膜，使透水率很快下降，脫鹽率下降。（2）氧化劑如游離氯：復合膜和芳香聚酰胺膜對游離氯較為敏感，大于0.1mg/L的游離氯就能使其性能惡化。而醋酸纖維膜對游離氯的耐受能力較強，可達0.5～1.0mg/L，通常游離氯的進水含量控制在0.2～0.5mg/L。(我國飲用水標準規(guī)定出廠水游離性余氯在接觸30min后不應低于0.3mg/L，管網末端不低于0.05mg/L)（3）鐵錳鋁等金屬氧化物：含量高時，在膜表面易形成氫氧化物膠體，產生沉淀現象，導致膜部分或全部被堵塞。故應在預處理工藝中除鐵錳鋁等，使之達到規(guī)定的指標。8精選完整ppt課件（4）硫酸根（SO42-）和二氧化硅（SiO2）：易產生硫酸鈣和二氧化硅沉淀，在膜表面沉積水垢，缺少有效的清除方法。這樣膜就會受到污染，水通量降低，壓差明顯上升，反滲透裝置的效率迅速下降。（5）細菌及其他微生物：微生物污染會形成致密的凝膠層，會吸附高濃度離子，使?jié)獠顦O化更嚴重，降低流動混合效果，同時由于酶的作用也會促進膜的降解和水解，表現為水通量逐漸下降，脫鹽率逐漸下降和壓降逐漸增大。醋酸纖維膜易受細菌的侵蝕而降解，并使膜的醋酸化程度減少，脫鹽率大大下降；復合膜和聚酰胺膜不易受微生物侵蝕，但微生物如積聚繁殖，組件內部通道堵塞，水通量下降，縮短膜的使用壽命。9精選完整ppt課件項目填充床電滲析EDI電滲析EDI離子交換反滲透RO卷式膜（醋酸纖維素系）中空纖維膜（聚酰胺系）1濁度（度）1~3逆流再生宜＜2順流再生宜＜5＜1.0＜0.32色度（度）＜53淤塞密度指數SDI值＜5＜5＜34PH值5~94~64~115水溫（℃）5~405~455~405~356CODMn（O2,mg/L）＜3＜2＜3＜1.57硬度（CaCO3）（mg/L）＜1.08TOC（mg/L）＜0.59游離氯（mg/L）＜0.05＜0.3＜0.10.2~1.0＜0.110鐵（總鐵計）（mg/L）＜0.01＜0.3＜0.3＜0.05＜0.0511錳（mg/L）＜0.01＜0.112鋁（mg/L）＜0.05＜0.0513表面活性劑（mg/L）＜0.5檢不出檢不出14洗滌劑、油分、H2S等（mg/L）＜0.01檢不出檢不出15沉淀物（SiO2,Ba鹽等）（mg/L）＜0.5濃水不發(fā)生沉淀注：強堿II型樹脂、丙烯酸樹脂的進水溫度應不大于35℃。2.2純水裝置對進水水質的要求10精選完整ppt課件淤塞密度指數

SDI（與污染指數FI等同）：SDI是測定在標準壓力和標準時間間隔內，一定體積水樣通過一特定微孔膜濾器的阻塞率。測定是向Φ47㎜的0.45um的微孔濾膜上連續(xù)加入一定壓力（30Psi，相當于2.1㎏/㎝2）的被測定水，記錄下濾得500ml水所需的時間T0（秒）和15分鐘后再次濾得500ml水所需的時間Tt(秒)，按下式求得阻塞系數PI（%）PI

(%)

=(1-T0/Tt)×100SDI15=PI/15SDI11精選完整ppt課件12精選完整ppt課件2.3.1預處理常用工藝手段（1）氧化：氧化是利用強氧化劑氧化分解水中有機污染物的一種化學處理方法。同時有些氧化劑還可去除水中的色、味、臭及鐵、藻類等。將氧化與混凝、過濾、吸附等處理手段結合使用，可以達到良好的預處理效果。

(常用氧化劑有氯系氧化劑和氧系氧化劑：氯、次氯酸鈉(NaClO)、漂粉精(Ca(ClO)2）)、二氧化氯(ClO2)等；氧系氧化劑：臭氧（O3）和雙氧水(H2O2)。2.3純水預處理技術13精選完整ppt課件（2）混凝與接觸混凝過濾：混凝的處理對象主要是細顆粒的懸浮物和膠體。通過加入化學藥劑，使水中這類雜質形成大顆粒絮狀物，使之在重力作用下沉淀，與水分離。

接觸混凝過濾是指在水中加入混凝劑，水與混凝劑在流經砂柱縫隙的過程中反復接觸碰撞進行混凝、反應，當生成的絮狀體達到一定體積后則被截留在砂柱的空隙中，這些被截留的絮狀體進一步吸附所流過水中的細小礬花，使水質得到澄清。14精選完整ppt課件(3)

吸附：吸附法是利用多孔性固體物質，使水中一種或多種有害物質被吸附在固體表面而去除的方法。

去除對象包括：水中有機物、膠體物質、微生物、余氯、嗅味等。常用吸附劑有粉末或粒狀活性炭、大孔吸附劑、吸附樹脂等。(4)精密過濾：指為去除水中通常砂濾所不能去除的微細懸浮物或膠體粒子而進行的過濾處理,又稱為微孔過濾。通常采用成型濾材，如濾布、濾網、濾紙、濾片等，去除粒徑微細的顆粒。15精選完整ppt課件（5）超過濾：以超濾膜為核心，是近年來迅速發(fā)展的新技術，屬于膜分離范疇。

超濾不能去除低分子量的鹽類，但能有效地去除大部分膠體、大分子化合物、微生物等分子量為500～500000的溶質。其用于預處理時，一般是作為預處理的終端。（6）殺菌：水中存在的微生物，會對后續(xù)處理設備產生不良影響。

殺菌方法：氯殺菌、二氧化氯殺菌、臭氧殺菌、紫外線殺菌）16精選完整ppt課件2.3.2水中鐵、錳成分的去除地表水中含有溶解氧，鐵錳主要以不溶解的Fe(OH)3和MnO2形態(tài)存在，所以鐵錳含量不高。地下水中由于缺少溶解氧，以致高價的鐵和錳還原稱為溶解的＋2價鐵和＋2價錳，因而鐵錳含量較高。在我國地下水的含鐵量一般小于5~10mg/L，含錳量約在0.5~2.0mg/L。我國飲用水水質標準規(guī)定，鐵≤0.3mg/L，錳≤0.1mg/L。

17精選完整ppt課件2.3.2.1地下水除鐵一、為什么要除鐵含Fe2+的地下水有鐵腥味，在地表時間略長，水質即發(fā)渾，洗滌織物及器具時會留下銹色斑點;Fe2+污染離子交換樹脂，使樹脂中毒而降低交換能力；作鍋爐補給水時，容易在鍋爐受熱面上結成鐵垢；冷卻水中鐵含量超過0.5mg/L時，會促使鐵細菌繁殖,堵塞管道,降低熱交換器的換熱能力。二、地下水除鐵方法一般常用的是氧化方法,氧化劑有氧、氯和高錳酸鉀等。18精選完整ppt課件1曝氣自然氧化除鐵法（1）基本原理

4Fe2++O2+10H2O═4Fe(OH)3↓+8H+

（2）曝氣自然氧化除鐵法的適用范圍及處理效果適用于水中含鐵濃度在5~10mg/L，pH在6.5~7.0范圍內，處理后水中鐵可降至0.3mg/L以下。

（3）曝氣裝置常用的有蓮蓬頭曝氣裝置和跌水曝氣裝置。19精選完整ppt課件1)蓮蓬頭曝氣裝置

一般直接置于重力式過濾池的上面;安裝高度為1.5～2.5米（當原水中二價鐵含量小于5mg/L時，噴頭距水面高度為1.5m即可；當二價鐵含量大于10mg/L時，高度為2.5m較好）。每個蓮蓬頭的服務面積為1.0～1.5平方米。優(yōu)點：結構簡單、操作方便；缺點：噴淋時水易散失，噴頭孔易被鐵沉積物堵塞，影響噴水效果。20精選完整ppt課件2）跌水曝氣

是將地下水提至地面后經溢流堰或者水管，自高處自由下落，使水變薄變細，水在下落過程中，可與空氣充分接觸，達到曝氣目的。跌水級數可采用1～3級，每級跌水高度為0.5～1.0米，單寬流量為20～50米3/時·米。21精選完整ppt課件2天然錳砂曝氣接觸氧化除鐵工藝當處理含鐵量較高的地下水時，可采用：含鐵地下水－曝氣－天然錳砂濾池。用天然錳砂作濾料除鐵時，對水中二價鐵的氧化反應有很強的接觸催化作用，它能大大加快二價鐵的氧化反應速度。經典理論認為天然錳砂除鐵的催化機理為，天然錳砂中含有MnO2，它是Fe2+氧化成Fe3+的良好催化劑，其催化反應為：4MnO2+3O2═2Mn2O7Mn2O7+6Fe2++3H2O═2MnO2+6Fe3++6OH-4Fe3++12OH-═4Fe(OH)3↓22精選完整ppt課件

近年，通過實驗研究發(fā)現，舊天然錳砂的接觸氧化活性比新天然錳砂強，當舊天然錳砂的反洗過度，催化活性會大降低，這表明錳砂表面的鐵質濾膜具有催化作用，稱為鐵質活性濾膜。鐵質活性濾膜的化學組成經測定為Fe(OH)3?2H2O，其催化反應機理為：鐵質活性濾膜首先以離子交換方式吸附水中的二價鐵離子：

Fe(OH)3·2H2O+Fe2+=Fe(OH)2（OFe）·2H2O++H+

當水中有溶解氧時，被吸附的二價鐵離子在活性濾膜的催化下迅速地氧化并水解，從而使催化劑得到再生：Fe(OH)2（OFe）·2H2O++1/4O2+5/2H2O=2Fe(OH)3·2H2O+H+

反應生成物又作為催化劑參與反應，因此，鐵質活性濾膜接觸氧化除鐵是一個自催化過程。23精選完整ppt課件曝氣氧化除鐵工藝系統(tǒng)如下圖24精選完整ppt課件CT型壓力式地下水除鐵裝置-接觸催化除鐵工藝25精選完整ppt課件2.3.2.2地下水除錳一、為什么要除錳地下水中的錳多以Mn（HCO3）2的形式存在，含錳高的水有異味，作為工業(yè)用水時，會產生灰色、黑色、棕色斑痕，對離子交換樹脂也有毒害作用。因此，需要去除地下水中的錳。二、除錳的方法和工藝以氧化法為主，即將水中的二價錳氧化成四價錳，四價錳能從水中析出，再用固液分離的方法將之去除，從而達到除錳的目的。氧化劑有氧、氯和高錳酸鉀等。用空氣中的氧為氧化劑最經濟

26精選完整ppt課件1、曝氣接觸氧化法除錳水中的二價錳被溶解氧化為四價錳，只在水的pH>9.0時氧化速度才比較快，自然氧化法除錳難以在生產中應用。研究和實際運行發(fā)現，可采用曝氣接觸氧化工藝除錳，在長期運行的曝氣、反應沉淀、石英砂過濾處理的流程中，在石英砂濾料表面自然形成了錳質濾膜，具有催化作用，水中的二價錳在錳質濾膜的催化作用下能迅速被溶解氧氧化而從水中去除，稱為曝氣接觸氧化法除錳。機理不明確。曝氣接觸氧化法催化除錳機理過去認為是二氧化錳，現有研究認為是多種錳氧化物共同起作用，需待進一步研究。

27精選完整ppt課件2、地下水除鐵除錳工藝

錳和鐵的化學性質相近，所以在含錳地下水中常含有鐵。當地下水的含鐵量和含錳量均較低時，一般可采用單級曝氣過濾工藝。

此時，鐵、錳可在同一濾池到濾層中去除，上部濾層為除鐵層，下部濾層為除錳層。28精選完整ppt課件

鐵的氧化還原電位比錳要低，二價鐵對高價錳（如四價錳）便成為還原劑，因此，二價鐵能大大阻礙二價錳的氧化。

故在地下水中鐵錳共存且含量均較高時，則除鐵層范圍會增大，剩余的濾層不能有效截留水中的錳，因而存在部分錳泄漏，濾后水不符合水質要求。此時，為了防止錳的泄漏，可采用兩級曝氣、過濾處理工藝，即第一級除鐵，第二級除錳。其工藝流程如下：29精選完整ppt課件3、其他除鐵錳工藝技術

近年來，國內外在進行生物法除鐵除錳的研究。某些微生物（如鐵細菌)可加速水中溶解氧對二價鐵和二價錳的氧化。推薦的生物法除鐵除錳工藝見下圖：

該工藝系統(tǒng)適用于地下水同時含有二價鐵和二價錳的情況，水中二價鐵對于除錳細菌的代謝是不可缺少的。通過微曝氣控制水中的溶解氧和曝氣后水的pH不過高，以免二價鐵氧化為三價鐵，對生物除錳不利。30精選完整ppt課件2.3.3除氯技術一、為什么要除氯