反滲透系統(tǒng)優(yōu)化設計與運行

第1章 概論1
1.1膜工藝技術的定義1
1.2膜工藝技術的歷史1
1.3反滲透膜技術應用2
1.4反滲透膜產品市場2
1.5反滲透技術的發(fā)展4
1.5.1膜材料與膜結構4
1.5.2元件結構的演化4
1.5.3提高脫鹽率水平4
1.5.4降低膜工作壓力4
1.5.5提高抗污染能力5
1.5.6提高抗氧化能力5
1.5.7提高耐高壓能力6
1.5.8提高耐高溫水平6
1.5.9增大膜元件規(guī)格6
1.5.10增加膜元件面積7
1.5.11改變隔網的厚度7
1.5.12改進隔網的形狀7
1.5.13增加膜袋的數量7
1.5.14改進膜元件端板7
1.6納濾膜技術的進步8
1.7反滲透的相關技術8
1.7.1能量回收技術8
1.7.2超微濾預處理8
1.7.3膜生物反應器9
1.7.4電去離子技術9
1.7.5濃水利用技術9
1.7.6壓力容器技術10
1.7.7膜清洗與保運10
第2章 傳統(tǒng)預處理工藝與技術12
2.1預處理工藝分類12
2.2砂濾與炭濾工藝14
2.2.1混凝砂濾工藝14
2.2.2砂濾工藝過程16
2.2.3砂濾工藝特征17
2.2.4活性炭濾工藝17
2.2.5多路閥與容器18
2.3水質的軟化工藝20
2.3.1樹脂軟化工作原理20
2.3.2樹脂軟化工藝過程21
2.3.3樹脂再生工藝過程22
2.3.4樹脂的順逆流再生23
2.3.5軟化工藝設計參數24
2.3.6多路閥與軟化裝置24
2.4除鐵及除錳工藝26
2.5精密及保安濾器26
2.6水體的溫度調節(jié)27
2.7多級離心加壓泵28
2.7.1水泵的不同類型29
2.7.2水泵的規(guī)格參數29
2.7.3水泵規(guī)格與節(jié)能31
2.8預處理系統(tǒng)流程32
2.8.1預處理的工藝順序32
2.8.2預處理的流量梯度34
2.8.3預處理的壓力梯度35
2.9預處理系統(tǒng)控制36
2.9.1恒流控制的系統(tǒng)特性36
2.9.2基頻向下的調速方式37
2.9.3水泵的回流與
截流控制37
第3章 分離膜工藝的技術基礎39
3.1膜分離的性能39
3.2膜分離的分類39
3.3膜過程的機理42
3.3.1多孔膜的篩分理論42
3.3.2致密膜的溶擴理論43
3.4錯流運行方式44
3.5濃差極化現(xiàn)象45
3.5.1濃差極化的數學模型45
3.5.2濃差極化的系統(tǒng)影響46
3.6分級工藝處理47
第4章 超微濾預處理工藝技術49
4.1超微濾膜工藝技術49
4.1.1膜材料及結構分類49
4.1.2膜組件結構與安裝49
4.1.3壓力方向與回收率50
4.1.4膜組件的徑流方向51
4.1.5超微濾膜工藝性能51
4.1.6膜組件污染與清洗52
4.2超微濾膜工藝結構53
4.2.1分置式超微濾工藝結構53
4.2.2浸沒式超微濾工藝結構54
4.3超微濾膜系統(tǒng)設計54
4.4超微濾膜系統(tǒng)運行56
4.4.1膜組件運行模型56
4.4.2潔凈膜組件特性56
4.4.3污染膜組件特性57
4.4.4膜通量清洗特性58
4.5超微濾系統(tǒng)前處理59
4.5.1前處理必要性59
4.5.2疊片式過濾器60
4.6超微濾膜系統(tǒng)模型61
4.6.1膜組件微分方程模型61
4.6.2膜組件離散數學模型64
4.6.3膜系統(tǒng)運行數學模型64
4.7中空膜透水性測試66
第5章 反滲透膜性能與膜參數69
5.1反滲透膜工藝原理69
5.1.1半透膜與滲透壓強69
5.1.2反滲透膜過程原理70
5.1.3膜片及膜元件結構71
5.2膜元件的主要參數72
5.2.1膜元件的標準性能參數72
5.2.2膜元件的運行極限參數76
5.2.3膜元件給水水質極限參數78
5.3膜元件的恒量參數79
5.3.1膜元件恒壓力參數79
5.3.2膜元件恒通量參數80
5.3.3膜元件膜壓降參數81
5.3.4膜元件的三項指標81
5.3.5膜元件的透水壓力81
5.4膜元件的運行特性82
5.4.1膜元件給水溫度特性82
5.4.2膜元件產水通量特性82
5.4.3膜元件給水含鹽量特性83
5.4.4膜元件的回收率特性83
5.4.5膜元件壓降影響因素84
5.5元件各項水質特性84
5.5.1膜元件的透鹽率特性85
5.5.2膜元件產水pH值特性86
5.5.3膜元件濃水pH值特性87
5.5.4膜過程的碳酸鹽平衡88
5.6膜元件濃差極化度89
5.7各類物質的透過率89
第6章 反滲透膜系統(tǒng)典型工藝 91
6.1系統(tǒng)結構與技術術語91
6.1.1系統(tǒng)典型結構91
6.1.2膜堆結構術語92
6.2設計依據與設計指標92
6.2.1系統(tǒng)設計依據92
6.2.2系統(tǒng)工藝設計94
6.3膜品種與系統(tǒng)透鹽率94
6.4設計導則與元件數量95
6.4.1系統(tǒng)設計導則95
6.4.2系統(tǒng)元件數量97
6.5膜系統(tǒng)的極限回收率97
6.5.1難溶鹽的極限收率97
6.5.2濃差極化極限收率104
6.5.3殼濃流量極限收率107
6.5.4系統(tǒng)的極限回收率107
6.5.5軟件中的極限收率108
6.6系統(tǒng)結構與參數分布108
6.6.1系統(tǒng)的串并聯(lián)結構108
6.6.2膜系統(tǒng)的分段結構109
6.6.3沿流程的參數分布111
6.7系統(tǒng)的運行能耗分析113
6.8恒量運行的設備保證113
6.8.1高壓水泵規(guī)格114
6.8.2濃水截流閥門114
6.9阻垢劑的功能與使用115
第7章 反滲透膜系統(tǒng)特殊工藝117
7.1濃水回流工藝117
7.2通量均衡工藝119
7.2.1通量失衡相關問題119
7.2.2首段淡水背壓工藝121
7.2.3首末段間加壓工藝122
7.2.4元件品種優(yōu)配工藝123
7.2.5均衡通量附加功效124
7.2.6端通量比與膜品種125
7.3分段供水工藝125
7.4淡水回流工藝126
7.5一級半脫鹽工藝127
7.6監(jiān)測控制系統(tǒng)128
7.6.1儀表監(jiān)測手動控制128
7.6.2儀表監(jiān)測自動控制129
7.7在線清洗系統(tǒng)129
第8章 膜系統(tǒng)典型設計與分析 131
8.1小型規(guī)模系統(tǒng)設計131
8.1.1單段結構系統(tǒng)131
8.1.2兩段結構系統(tǒng)134
8.1.3三段結構系統(tǒng)135
8.1.4小型系統(tǒng)總結136
8.2混型元件系統(tǒng)設計136
8.3中型規(guī)模系統(tǒng)設計137
8.4大型規(guī)模系統(tǒng)設計138
8.4.1系統(tǒng)的段殼濃水比值138
8.4.2大型規(guī)模的系統(tǒng)結構139
8.4.3大型系統(tǒng)的膜堆特征141
8.5系統(tǒng)的規(guī)模與成本142
8.6系統(tǒng)設計基本要務143
8.7設計軟件計算誤差143
第9章 反滲透膜系統(tǒng)運行分析 144
9.1膜系統(tǒng)中各項平衡關系144
9.1.1系統(tǒng)的流量壓力平衡144
9.1.2系統(tǒng)功耗與功率平衡145
9.2可調節(jié)水泵系統(tǒng)的運行146
9.2.1收率變化的影響146
9.2.2溫度變化的影響147
9.2.3污染加重的影響148
9.2.4恒流量與恒壓力149
9.3無調節(jié)水泵系統(tǒng)的運行149
9.3.1收率變化的影響149
9.3.2溫度變化的影響151
9.3.3污染加重的影響151
9.3.4回收率與產水質152
9.4提高產水量的應急措施152
9.4.1有調節(jié)水泵條件153
9.4.2無調節(jié)水泵條件153
9.4.3可調節(jié)水溫條件153
9.5提高脫鹽率的應急措施153
9.5.1改變工藝或參數153
9.5.2改變膜堆的結構154
9.6系統(tǒng)的裝卸與啟停過程155
9.6.1系統(tǒng)的安裝過程155
9.6.2元件的裝載過程156
9.6.3系統(tǒng)的啟動過程156
9.6.4系統(tǒng)的運行過程157
9.6.5系統(tǒng)開停機過程157
9.6.6系統(tǒng)的停運保護158
9.6.7元件的卸載過程158
9.6.8系統(tǒng)的清洗周期158
9.7膜工藝系統(tǒng)的中型試驗159
9.7.1中試的必要與可行159
9.7.2中試過程注意事項159
第10章 系統(tǒng)污染、故障與清洗161
10.1污染的分類與分布161
10.1.1膜系統(tǒng)的污染分類161
10.1.2沿流程的污染分布162
10.1.3沿高程的污染分布163
10.1.4元件內的污染分布164
10.2膜系統(tǒng)污染的影響166
10.2.1無機污染的影響167
10.2.2有機污染的影響168
10.2.3生物污染的影響169
10.2.4混合污染的影響169
10.3系統(tǒng)的污染與運行170
10.4污染的發(fā)展與對策171
10.4.1膜系統(tǒng)污染的發(fā)展171
10.4.2污染與通量的均衡171
10.4.3污染膜元件的重排172
10.5污染與故障的甄別173
10.6在線與離線的清洗174
10.6.1在線水力沖洗174
10.6.2在線化學清洗175
10.6.3元件離線清洗176
10.7系統(tǒng)性能的標準化177
10.7.1參數標準化基本概念177
10.7.2海德能的標準化模型178
10.7.3陶氏化學標準化模型179
10.8元件性能指標測試180
10.8.1運行條件下的測試180
10.8.2標準條件下的測試181
10.8.3衰減條件下的測試181
第11章 元件及系統(tǒng)的數學模型 183
11.1膜元件的理論數學模型183
11.1.1元件理想結構模型183
11.1.2元件理論數學模型184
11.2膜系統(tǒng)的離散數學模型186
11.2.1單一元件離散模型186
11.2.2串聯(lián)元件離散模型189
11.2.3并聯(lián)膜殼離散模型189
11.2.4單一膜段離散模型190
11.2.5多段系統(tǒng)離散模型190
11.3膜系統(tǒng)的管路數學模型191
11.3.1給濃水管道結構模型191
11.3.2產淡水管道結構模型194
11.3.3給濃水殼聯(lián)結構模型195
11.4膜元件的透水及透鹽系數196
11.4.1多元函數的回歸分析196
11.4.2透過系數的理論模型197
11.4.3透過系數的實用模型202
11.5膜元件的阻力與極化系數204
11.5.1給濃水流道阻力系數204
11.5.2膜元件濃差極化系數205
11.6元件污染層的透過系數205
11.6.1有機污染層的透過系數206
11.6.2無機污染層的透過系數206
11.7濃差極化層的透過系數209
第12章 元件、管路及通量優(yōu)化210
12.1系統(tǒng)元件的優(yōu)化配置210
12.1.1元件指標與系統(tǒng)透鹽率210
12.1.2元件指標與系統(tǒng)通量比212
12.1.3單指標差異元件的配置212
12.1.4三指標差異元件的配置212
12.1.5離線洗后元件優(yōu)化配置215
12.1.6新舊各半元件優(yōu)化配置215
12.1.7系統(tǒng)中的元件更換方式216
12.2管路結構參數的優(yōu)化218
12.2.1系統(tǒng)徑流方向的優(yōu)化218
12.2.2給濃管道參數的優(yōu)化218
12.2.3產水徑流方向的優(yōu)化219
12.2.4膜元件的產水含鹽量220
12.2.5殼聯(lián)結構與膜殼接口220
12.2.6元件與管路混合優(yōu)化221
12.3通量優(yōu)化與通量調整222
12.3.1最低費用的通量優(yōu)化222
12.3.2季節(jié)性系統(tǒng)通量調整224
12.3.3峰谷性系統(tǒng)通量調整227
12.3.4時變性系統(tǒng)通量調整228
第13章 兩級系統(tǒng)的工藝與優(yōu)化 229
13.1兩級系統(tǒng)的工藝結構229
13.2二級系統(tǒng)的工藝特征230
13.2.1二級系統(tǒng)設計通量230
13.2.2二級系統(tǒng)的回收率230
13.2.3二級系統(tǒng)濃差極化230
13.2.4二級系統(tǒng)元件品種231
13.2.5二級系統(tǒng)流程長度231
13.2.6二級系統(tǒng)段殼數量232
13.2.7二級系統(tǒng)元件數量233
13.3二級系統(tǒng)的給水脫氣233
13.3.1脫氣塔工藝233
13.3.2脫氣膜工藝234
13.4調整系統(tǒng)給水pH值234
13.5兩級系統(tǒng)的試驗分析235
13.5.1一級透鹽率的影響因素235
13.5.2透鹽率與給水的pH值236
13.5.3二級系統(tǒng)的透鹽率特性237
13.5.4兩級系統(tǒng)的透鹽率特性238
13.5.5不同透鹽水平系統(tǒng)配置240
13.6兩級系統(tǒng)清洗與換膜241
13.6.1兩級系統(tǒng)的清洗241
13.6.2兩級元件的配置241
第14章 納濾系統(tǒng)的設計與運行 243
14.1納濾膜工藝技術243
14.2納濾膜系統(tǒng)應用243
14.3納濾膜系統(tǒng)工藝244
14.4納濾脫除有機物247
14.5氧化改性納濾膜249
14.5.1廢棄反滲透膜現(xiàn)狀249
14.5.2氧化納濾膜的制備250
14.5.3氧化納濾膜的穩(wěn)定251
14.5.4氧化納濾膜的應用252
14.6納濾元件運行特性252
14.6.1納濾元件運行特性模型253
14.6.2納濾元件運行特性曲線254
14.7納濾元件透過系數255
14.7.1納濾元件系數特性模型256
14.7.2納濾元件系數特性曲線257
第15章 海水及亞海水淡化系統(tǒng) 259
15.1海水成分及總含鹽量259
15.2海淡工藝的脫硼處理260
15.3海淡系統(tǒng)的工作壓力260
15.4海淡系統(tǒng)的最高收率261
15.5海淡系統(tǒng)的溫度調節(jié)261
15.6海淡系統(tǒng)的能量回收263
15.7海水淡化的系統(tǒng)設計264
15.7.1給水含鹽量35g/L系統(tǒng)264
15.7.2給水含鹽量30g/L系統(tǒng)265
15.8亞海水淡化系統(tǒng)設計266
15.8.1給水含鹽量20000mg/L系統(tǒng)266
15.8.2給水含鹽量15000mg/L系統(tǒng)267
15.8.3給水含鹽量10000mg/L系統(tǒng)267
15.8.4給水含鹽量5000mg/L系統(tǒng)267
第16章 膜系統(tǒng)的運行模擬軟件269
16.1系統(tǒng)設計與運行模擬269
16.2模擬軟件的基本功能270
16.2.1系統(tǒng)基本參數輸入270
16.2.2系統(tǒng)運行方式設置272
16.2.3運行模擬計算報告273
16.3系統(tǒng)參數的各項修改274
16.3.1元件參數修改274
16.3.2元件特性修改274
16.3.3配管參數修改275
16.3.4聯(lián)殼參數修改276
16.4系統(tǒng)模擬的程序框圖276
16.4.1系統(tǒng)模擬計算框圖277
16.4.2膜段內部計算框圖278
16.4.3膜殼內部計算框圖280
16.4.4單支元件計算框圖280
16.4.5模擬軟件計算分析281
16.5模擬軟件的應用范例282
16.6模擬軟件的開發(fā)前景283
索引284
參考文獻286