水处理基本原理和资料

此部分资料仅供参考，其内容准确与否，尚待确认。

一、 活性炭过滤器

吸附市政自来水中的余氯，以避免对树脂和反渗透膜造成不可逆转的损坏。用活性炭进行吸附处理。活性炭不仅吸附能力强，而且吸附容量大，其主要原因就是其多孔结构，其比表面积达500~700平方米/克。因此可以完全吸附水中的余氯及部分吸附有机物，而且对色度、臭味也有较好的去除效果。

二、 脱气塔

脱气塔在纯水中是为了除去二氧化碳气体而设的，以免对后续RO膜造成伤害。脱气塔里面添有一定高度的直径为50mm的多面塑料空心球，当纯水从管道中以一定流速流至脱气塔里时，经过这些空心球时，被分散成细小水粒，流速减小，加上鼓风机从脱气塔底部鼓入空气，二氧化碳则有充分的时间脱离脱气塔。

用鼓风脱气方式除去水中游离二氧化碳的设备，水自设备上部引入，经喷淋装置喷洒开，流过表面积大的填料，空气自下部风口进入逆向穿过填料层，水中的游离二氧化碳迅速地析出进入空气中，自顶部排出，在水处理工艺中一般设置在氢离子交换器的后面，只要选用合适，正常情况下，经除碳器后，水中的残留二氧化碳，可不超过5毫克/升 。

三、 板式热交换器

水的温度过高或过低，都会严重因影响RO膜产水量和除盐率，而当水在25深度时，是RO膜运行的最佳状态。板式交换器是由一组波纹金属板组成，板上有孔，共传热的两种液体通过。流体的流量、物理性质、压力降和温度差决定了板片的数量和尺寸。波纹板不仅提高了湍流程度，并且形成许多支撑点，足以承受介质间的压力差。冷热两种液体在并联的板片间逆流交替通过，可充分地是热量在两者中传递。

四、 硫酸加药装置

当原水中的碱度（碳酸氢根）和二氧化碳含量较高，通过添加硫酸可以将碳酸氢根转化成二氧化碳，再以脱气塔去除。

五、 软化器

用来降低或基本消除水中硬度的装置，其出水残留硬度可降至0.03mmol/L（以1/2Ca2+计）。在此，我们利用阳离子交换树脂进行处理，把水中的钙镁离子交换出来。在软化过程中，当水流过树脂层后的出水硬度超过某一规定值，水质已经不符合要求，此时，需要更新新树脂。

六、 精密过滤器

精密过滤器可以起到树脂捕捉器的作用，防止软化器/混床漏出的树脂进入CDI，影响出水水质。紫外线杀菌器后的精密过滤器可以滤除杀死的细菌。

七、 CDI（CEDI）装置

CEDI技术是指采用离子交换膜、电活性介质（通常是离子交换树脂）和直流电压三项技术来去除水中离子及离子态物质的除盐技术。

大部分商业用CEDI装置在模块进出口间的制水隔室里都包含交替的可透性阳膜和阴膜，面向带正电的阳极板的是阴离子交换膜（AEM）（膜带正电性），与此相对的是CEM。阴膜面向阳极和阳膜面向阴极之间组成的隔室是淡水室；阴膜面向阴极和阳膜面向阳极之间的隔室是浓水室。

为了在低离子强度溶液中促进离子交换，淡水室甚至有时连浓水室都填充上离子交换树脂。在隔室边上加上外部电源形成一横向直流电场，因而液体中的离子被电场力吸引到各自的反向电极中。最终结果是淡水室的离子被除去，浓水室被浓缩。

大型CEDI包括盘片框架式和螺旋缠绕式两种。

盘片框架式装置主要有两种：即薄池和厚池，是以淡水室的厚度来定义的。比如说，薄池的淡水室厚度为2~3mm的装置，那厚池就是淡水室厚度为8~10mm的装置。

最早投入商业运营的CEDI装置是在淡水室填充混床离子交换树脂的薄池装置。为提高它们的性能，多年来虽然在形式上有所改变，但基本工作原理一样，且已证明此技术有效可靠。Ionpure公司采用该技术的产品，在市场上有销售的像H系列，P系列和Compact CDI是在浓水室填充跟谈水池一样厚度的离子交换树脂。

“LOW-FLUV”CEDI参考文献中对该技术的陈述有误，因为通常的淡水流量是150gfd。为说明此观点，举例说像反渗透的通畅的淡水量为20~30gfd，但是在反渗透中，水实际上是透过了膜，因而膜通量是一个确切定义的指标。而在CEDI中，产品水只是流经了树脂床，只有盐以离子的形式要透过膜进行迁移。对于CEDI来说，也许停留时间会是更有意义的指标，从这个角度来看，现今的薄池和厚池技术是属于同一范畴。

对于薄池型混床CEDI，在淡水室有两个截然不同的区域带。强离子态物质最先被去除，而弱离子态物质是随着水流的继续通过被缓慢去除。我们所指的这两个区域带分别是增强迁移区和电解再生区。

在超纯水的生产中，CEDI装置的进水是经过反渗透处理的产品水，该进水含极少量的可溶物、离子和像二氧化碳及二氧化硅之类的弱离子物质。由于要除去物质的量极少，因而在装置在增强迁移区就能去除大部分强离子物质，在该区域，离子交换树脂只是充当了加速离子从淡水室通过各自对应膜进到浓水室的导体，这是由于离子树脂的传导性要比水高出好几个数量级。

大部分强离子类物质在树脂床上部被去除以后，淡水室的电导率就由离子交换树脂来维持。在加上了水解必须的最小热力学电压后，氢离子和氢氧根离子浓度就会增加。在反极性的树脂和树脂表面或膜和树脂表面的作用下能加速水解反应，水解后的氢离子和氢氧根离子将树脂再生，同时使如离子物质转变为离子态

被迁移到浓水中被除去。

CEDI的出水压力必须大于浓水出水压力。

八、反渗透膜进水浊度<1NTU

九、阻垢剂 适用于金属氧化物、硅以及致垢盐类含量高之水质

十、除盐率=（原水TDS-生产水TDS）/原水TDS*100 回收率=产水流量/原水流量*100

半透膜的除盐量与原水的TDS浓度成正比，与使用压力无关；纯水产量与膜的使用压力成正比。

十一、紫外线杀菌器

紫外线杀菌具有杀菌能力强、速度快，对所有菌种均有效，不需向水中投加药剂，不改变水的化学成分等优点，是一种最简便的灭菌方法，因而适合于超纯水制备系统。

十二、保安过滤器

自来水中的悬浮颗粒经过与处理设备仍残留一些细小颗粒，而且预处理设备经过长期运行和反冲洗的水力摩擦会产生一些悬浮颗粒。这些杂质颗粒随着进水直接进入RO设备，长期下来，会造成膜的堵塞。故设置保安过滤器，其道保护RO膜的作用。

十三、寒水石槽

寒水石，也就是石灰石，主要成分为碳酸钙，能与酸和碱都发生中和反应，故而PH高或低时，寒水石槽都能将PH指调至中性，然后再排放。

安装说明

一、 水泵

部分型号的水泵电机配置了吊眼螺栓，但不能被用于吊起整台水泵。当整台 水泵被吊升时，必须检查以下条目：

CR1,3,5,8,15的水泵必须用绳子或其它类似的方式在泵头部分起吊。 对于配非以上提及的电机的水泵，我们推荐采用绳子包在泵头处起吊。 环境温度高于40摄氏度或电机被安装在水平面1000米以上，电机输出功率 会降低。

由于有过热危险，泵不应工作在最小流量状态下。

电机起/停次数：4KW（含）以下：100次/小时，其他：20次/小时。 泵底座上的箭头显示了液体在泵内流动的方向。 严禁马达落地。

泵两侧加装闸阀，有利于清洁维修，换装逆止阀可防止倒流损坏泵。

注意：泵未灌水排气前，请不要启动泵。排气时，注意水别上到人或物。

二、 活性炭过滤器

填充滤料之前须清扫过滤器内部，严格按装填滤料尺寸要求进行，在每层滤 料装填后进行平整，以使滤料均匀分布。建议滤料装填前须用水冲洗，以便去除泥沙及碎屑。依次装入2~4mm粗石英砂200mm，10~20目活性炭1000mm。

滤料装填完毕后，须进行反冲洗（直至排水清澈至少进行2~3次），把碳粉 冲走。注意控制进水流量和反冲洗流量要求，以免缩短使用周期，更甚者会使滤料结块，影响出水水质。何时进行反冲洗是由过滤器进、出口压力差或出水水质来决定的，当过滤器进、出水压力差大于0.07Mpa时，须进行反冲洗，一般连续运行24hr应反洗一次。

以上程序完成后，活性炭过滤器需要反洗，方可投入使用，反洗水质达到清 澈即可，这可能会花较长的时间，反洗压力切莫过大，否则会造成分层不清而影响出水效果。

三、 RO装置

仔细检查上游进水管路并从中除去所有的灰尘、油脂、金属碎屑等，如有必 要，应对进水管路和反渗透压力容器进行化学清洗，以保证所有的异物均被有效除去。

仔细检查进水质量，元件安装前，应该让经预处理系统处理的合格水利过膜 压力外壳30分钟，同时检查进入反渗透的水质是否符合膜元件进水规范要求，检察官路是否泄漏。

拆下压力容器的端板和止推环。

用干净水冲洗已打开的压力容器，除去灰尘和沉积物。如果需要进一步清洗 的话，可做一个大到能填满压力容器内径的拖把，让拖把吸满50%甘油水溶液，在压力容器内来回拖拉几下，直到压力容器内壁干净和润滑为止。

元件安装前，要保证安装和投运系统的所有零件和化学药剂均齐全，预处理 系统运转正常。只有在马上投运系统，才可打开包装，安装膜元件，否则应在原包装内密封存放膜元件。

从包装箱内小心取出膜元件检查元件上的盐水密封圈位置和方向是否正确

（盐水密封圈开口方向必须面向进水方向）。

将膜元件不带盐水密封圈的一端从压力容器进水端平行地推入，直到元件露 在压力容器进水端外面约10公分左右。必须注意始终从压力容器进水端安装元件。

将元件间连接内接头插入元件产水中心管内，在安装接头前，可在接头O形 圈上涂抹商量的硅基O形圈润滑剂（道康宁111可以使用，特殊不能使用的场合除外，推荐使用化学纯甘油作为连接接头用和O形圈的主要润滑剂，甘油是符合FDA规定化学品），如果没有，请直接用合格预处理水湿润即可。

注意：不能让连接内街头承受元件的重量。

重复以上步骤，直至所有元件都装入压力容易内，转移到浓水端，在第一支 元件产水中心管上安装元件内接头，元件和压力容器的长度决定了单个压力容器内可装填膜元件的数量。

在压力容器浓水端安装止推环，定位止推环，省略此步骤会严重损坏膜元件。 仔细定位压力容器浓水端端板，对准元件将浓水端板组合件平行推入压力容 器。旋转调整浓水端组合件，使之与外部连接管对准。

安装端板卡环。

从进水侧将膜元件推向浓水侧直到第一支安装的膜元件与浓水端板牢固的 接触。

安装进水端端板。之前，建议用调整片调节膜元件和端板间的间隙，可防止 元件在开机和停机时的轴向窜动和元件间的冲击。

重复以上步骤，在每一支压力容器内安装膜元件并连接所有的外部进水、浓 水和产水管路。

希门凯电子（无锡）一案：

活性炭过滤器运行、反洗（15min）、静止（5min）、正洗（10min）。 运行流量 30（28~32）CMH 反洗流量 50（40~52）CMH 正洗流量 30（28~32）CMH 出水压力 3.0~4.5kg/cm2 反洗周期连续运行24hr 余氯 <=0.1mg/L

硫酸加药装置 浓度：50% 密度：1.669

加药前关闭加药泵；缓缓加入药桶中；加水至刻度，搅拌均匀；打开加 药泵电源；打开加药泵排气阀，将加药管线中的空气排除；触摸加药管线，确认药品确实加入系统中。

阻垢剂加药装置

K5030 淡黄色~黄褐色液体 比重 1.13~1.17（20摄氏度） pH值 1.6~3.6 COD 3.4%

主要成分：含磷高分子有机物

使用100%药液 阻垢剂浓度 3ppm

保安过滤器更换周期：1~2月

紫外线杀菌器进水压力2.0~4.0kg/cm2 出水压力1.5~3.5kg/cm2 精密过滤器更换周期3~6月

8040型膜清洗药剂的说明 清洗液 成分 配置100加仑PH调节 （379升）溶液时的加入量 1 柠檬酸 17.0磅（7.7公斤） 用氨水调节pH至反渗透产品水（无游离氯） 100加仑（379升） 3.0 2 三聚磷酸钠 17.0磅（7.7公斤） 用硫酸调节至PhEDTA四钠盐 7.0磅（3.18公斤） 至10.0 反渗透产品水（无游离氯） 100加仑（379升） 3 三聚磷酸钠三聚磷酸钠十二17.0磅（7.7公斤） 用硫酸调节至pH烷基苯磺酸钠 2.13磅（0.97公至10.0 反渗透产品水（无游离氯） 斤） 100加仑（379升） 为了让清洗达到更好的效果，建议用户采用栗田公司专用的膜用清洗剂。 冲洗3~5分钟，排出最初20%已污染/变色的化学清洗溶液；低流量循环 5~15分钟——每根8英寸压力容器流量为12gpm（45.6升/分钟）；中流量循环5~15分钟——每根8英寸压力容器流量为24gpm（90.8升/分钟）；第一次大流量循环30~60分钟——每根8英寸压力容器流量为36gpm~40gpm（136~151.2升/分钟）；静泡（选择使用）：轻度污染浸泡1~2小时（浸泡有利于污染物的去除，应当在必需的情况下才进行浸泡，原则上应尽量减少化学药剂与膜地接触时间）；第二次大流量循环（选择使用）5~60分钟——每根8英寸压力容器流量为36gpm~40gpm（136~151.2升/分钟）；冲洗：选择与清洗溶液pH值机温度相同且与系统容积相同量的反渗透产品水冲洗，并将出水排入下水通道，然后使用未调节过的反渗透产品反复冲洗，保证化学清洗液全部被排出；使用第一种杀菌溶液（选择使用）——中等流量循环15~60分钟，浸泡1~2小时，用反渗透产品水冲洗；利用第二种清洗液进行清洗（选择使用）——先用低pH溶液清洗，再用高pH溶液清洗；最终冲洗：通常冲洗10~30分钟——使用通常的经过前处理的进水低压冲洗；运行前冲洗——与正常运行操作条件相同，但产品水排入下水通道至产水水质达到所需标准。清洗温度不低于15摄氏度。RO膜在清洗完成后10小时内必须让其运行，否则需要加入消毒液进行保护。

符合膜元件消毒用杀菌剂

1）甲醛（在美国认为该药剂有一定毒性） 剂量：0.1~1.0%

对于新膜，必须操作24小时后才可使用，否则会导致不可恢复的水

通量损失

可用于做长期贮存时的杀菌液 2）异噻唑啉

剂量：15 ~25ppm

Rohm & Hass的Kathon或Betz公司的Simicide C-68 可用作长期贮存时的杀菌液 3）亚硫酸氢钠

剂量：500ppm，使用30~60分钟 1.0%溶液可用做长期贮存 4）过氧化氢/过乙酸

剂量：0.2%（两种化合物之和） 1.0%溶液可用做长期贮存

pH：3~4（高pH值会引起膜氧化） 温度：25摄氏度（最高）

如果存在铁或过渡金属，会引起某些型号膜的氧化 反复循环20~30分钟/浸泡2小时/随后冲洗 对于破坏生物粘膜可能需要4小时的接触时间 是有效、迅速的氧化型杀菌剂 对于破坏生物粘膜比较有效 本杀菌剂不适用于长期贮存

输送泵的扬程通常选择 30~40m 反洗泵的扬程通常选择 20~30m 高扬泵的扬程通常选择 130~150m

石英砂过滤器填料： 石英砂 Ф0.4~Ф0.6 80% 75% 石英砂 Ф2~Ф4 20% 25% 活性炭过滤器填料： 石英砂 Ф2~Ф4 20% 25% 活性炭 10~20目 80% 75% 过滤器反洗流量 1．石英砂过滤器 反洗流速30m/h，Q=πr2*υ (35m/h) 2. 活性炭 反洗流速20m/h

3. 运行时 流速=10m/h（砂滤与活性炭）(活性炭流速15.86m/h) 软化运行 流速=20~40m/h 阳床运行 流速=5m/h

抛光混床 流速=30~40m/h

钠离子交换器（软化器） 流速=20~30m/h（运行） 复床（阳+阴） 流速=20~30m/h（运行） 混床 流速=40~60m/h 软化树脂量

每小时流量硬度含量 I = Q * T

流量 硬度

软化树脂交换量40g/L，1小时所需树脂量=(Q*T)/40

1升树脂用盐量为100g (盐的浓度10%)

阳树脂的膨胀率为40%（反洗后）一般按50%计算 阴树脂的膨胀率为

RO： 膜壳

4040*1芯、4040*2芯、4040*3芯、4040*4芯、4040*5芯、4040*6芯 8040*1芯、8040*2芯、8040*3芯、8040*4芯、8040*5芯、8040*6芯 膜

4040膜壳进出水口Ф15 浓水出口Ф20 8040膜壳进出水口Ф25 浓水出口Ф40

3

CPA2-4040：产水0.25m/h（25摄氏度） CPA2-8040：产水1 m3/h（25摄氏度） 温度每降低1摄氏度，产水量降低3% 一级RO产水率70%~75%（以70%计算），一级RO出水≤20μs/cm 二级RO产水率80%~85%（以80%计算），二级RO出水≤5μs/cm EDI出水>10MΩ 混床出水>17 MΩ

常用配置：1：1、2：1、3：2、2：1：1等

单位换算

1mmH2O = 10Pa 1Mpa = 10bar

1bar=106Pa (1Mpa) bar*14.5=psi m3/h*4.4=GPM m3/d*264.2=gpd

m/h*0.59=GFD（加仑/平方英尺·天）

1psi=0.07kg/cm

2

150psi=1Mpa=10kg/cm 1kg=10mH2O

SDI 污染密度指数 ROS进水水质

海德能公司反渗透系统设计原则

1． 平均水通量及允许每年水通量衰减百分数

水源 SDI 水通量 水通量衰减百分数/年 地表水 2~5 8~14GFD 7.3~9.9 井水 <2 14~18GFD 4.4~7.3 反渗透产品水 <1 20~30GFD 2.3~4.4

2． 允许每年盐透过率增加百分数

膜型 缩写 盐透过率增加百分数/年 醋酸膜 CAB1、CAB2、CAB3、CAB4 17~33

2

超低压复合膜 聚酰胺复合膜 海水淡化膜 聚乙烯醇钠滤膜 聚酰胺钠滤膜 ESPA1、ESPA2、ESPA3 CPA2、CPA3、CPA4 SWC1、SWC2、SWC3 PVD1 ESNA1、ESNA2

3~17 3~17 3~17 3~17 3~17

3． 每根压力容器中的最大给水流量及最小浓水流量

膜直径（英寸） 最大（G/M） 最大（m3/hr） 最小（GPM）最小（m3/hr） 4 16 3.6 3 0.7 6 30 8.8 7 1.6 8 7.5 17.0 12 2.7 8.5 8.58 19.3 14 3.2

4． 浓缩水中难溶盐的饱和极限

盐分 饱和值% CaSO4 230 SrSO4 800 BaSO4 6000 SiO2 100

5． 饱和指数极限值

条件 LSI值 不加阻垢剂时的LSI及SDSI <=-0.2 用六偏磷酸钠做阻垢剂时的LSI及SDSI <=0.5 用有机阻垢剂时的LSI及SDSI <=1.8 *LSI：Langlier和Stiff & Davis饱和指数 硬度

反渗透膜的污染及清洗方法

（适用于ESPA、ESNA、CPA及SWC系列复合膜）4，6，8，8.5英寸直径 注： （1）在任何情况下不可让带有游离氯的水与复合膜元件接触，如果发生这种接触，将会造成膜元件性能下降，而且再也无法恢复其性能，在管路或设备杀菌后，应确保送往反渗透元件的给水中无游离氯存在。在无法确定是否有游离氯时，应通过化验来确认。使用亚硫酸氢钠溶液来中和残余氯，并确保足够的接触时间的保证反应完全。

（2）在清洗溶液中应避免使用阳离子表面活性剂，因为如果使用可能会造成膜元

件的不可逆转的污染。

1． 碳酸钙垢

在阻垢剂添加系统出现故障时或加酸系统出现故障而导致给水Ph值升高，那么碳酸钙 就有可能沉积出来，应尽早发现碳酸钙沉淀的发生，以防止生长的晶体对膜表面产生损伤，如早期发生碳酸钙污垢，可以用降低给水pH至3~%之间1~2小时的方法去除。对沉淀时间更长的碳酸垢，则应采用柠檬酸清洗液进行循环清洗或通宵浸泡。 注：应确保任何清洗液的pH不至低于2.0，否则可能会对RO膜元件造成损害，特别

是在温度较高时，更应注意。最高的pH值不应高于11.0。可使用氨水来提高pH，使用硫酸或盐酸来降低pH值。

绘图部分： 管道用实线，控制部分用虚线 蓝色线为主管道，白色线为辅管道，紫色线为加药管道 M16螺丝 螺母宽13mm M12螺丝 螺母宽8mm M20螺丝 螺母宽16mm 不锈钢（CS）管路：弯头弯度中心半径=1.5管道直径 正三通中心至开口边距离=管道直径

换热器材质 流体 不锈钢（AISI304，AISI316等） 净水、河川水、食用油、矿物油 钛及钛钯（Ti，Ti-Pd） 海水、盐水、盐化物 20Cr，18Ni，6Mo（254Smo） 稀硫酸、稀硫盐化物水溶液、无机水溶液 镍Ni 高温，高浓度苛性钠 HASTELLOY合金（C276,D205,B2G） 浓硫酸、盐酸、磷酸 石墨 盐酸、中浓度硫酸、磷酸、氟酸

CS+R/L 罐 包林生 013801532045 富乐阀门 李福连 李哲龙 13335045000 QHW980@SOHU.COM 上海理日申能仪器 64375540 姜美娟女士 RIA FIS FIQ

40角铁厚3mm 50角铁厚5mm

碳钢罐直径 800、1000、1200、1400、1500、1600、1800、2000高度1800

6立方水箱用连杆式液位计

RO后硬度以3ppm计算

阻垢剂：3ppm*22.3*103L/h=67*103mg/h=67g/h=670g/h（10%） 取650Ml/H=0.65L/h 刻度30~50

pH用（冲程+脉冲）贵的，其他一般的（脉冲）

膜最小通量一级3.6立方/天，二级2立方/天

纯水一次电源容量

Acid waste water SD Alkaline waste water AD Acid/F waste water AFD

活性炭除余氯，氯主要对阳床有影响，所以软化器的进水可以是市政自来水。 天然淡水的电导率通常在50~500μs/cm，25摄氏度时电导率与含盐量大致成正比关系，1μs/cm的电导率相当于0.55~0.90mg/L的含盐量。

投加缓蚀剂，阻垢剂时，循环冷却水的含盐量一般不宜大于2500mg/L。

循环水中钙离子浓度的低限不宜小于30mg/L，因软水虽不易结垢，但其腐蚀性较强，在投加阻垢剂的情况下，不宜大于200mg/L。

软化器DN50以下的用隔膜阀，大于50的用蝶阀。软化器正洗、反洗、运行所用管径一样。再生时流速5m/s；80以上用蝶阀；之间用球阀。

泵进口处管径=18.6*（Q/(1.0~1.5)）1/2

其中可选范围，表示流速，高压泵选低值，输送泵选高值 泵的进口管径比泵的出口管径达一号

泵出口处管径=18.6*（Q/(1.9~2.5)）1/2

溢流水口管径=18.6*（Q/(0.5~1.0)）1/2

此处Q表示进水流量，通常以流水口管径比进水口管径大两倍。

排水口管径18.6*（Q/(0.5~1.0)）1/2 此处Q表示水箱量/2

泵后水流速1.5~2m/s，泵前为1.2m/s，回水以1.5m/s计算，无压流速为1m/s

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