反渗透系统优化设计与运行PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1膜工艺技术的定义 1

1.2膜工艺技术的历史 1

1.3反渗透膜技术应用 2

1.4反渗透膜产品市场 2

1.5反渗透技术的发展 4

1.5.1膜材料与膜结构 4

1.5.2元件结构的演化 4

1.5.3提高脱盐率水平 4

1.5.4降低膜工作压力 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提高耐高压能力 6

1.5.8提高耐高温水平 6

1.5.9增大膜元件规格 6

1.5.10增加膜元件面积 7

1.5.11改变隔网的厚度 7

1.5.12改进隔网的形状 7

1.5.13增加膜袋的数量 7

1.5.14改进膜元件端板 7

1.6纳滤膜技术的进步 8

1.7反渗透的相关技术 8

1.7.1能量回收技术 8

1.7.2超微滤预处理 8

1.7.3膜生物反应器 9

1.7.4电去离子技术 9

1.7.5浓水利用技术 9

1.7.6压力容器技术 10

1.7.7膜清洗与保运 10

第2章 传统预处理工艺与技术 12

2.1预处理工艺分类 12

2.2砂滤与炭滤工艺 14

2.2.1混凝砂滤工艺 14

2.2.2砂滤工艺过程 16

2.2.3砂滤工艺特征 17

2.2.4活性炭滤工艺 17

2.2.5多路阀与容器 18

2.3水质的软化工艺 20

2.3.1树脂软化工作原理 20

2.3.2树脂软化工艺过程 21

2.3.3树脂再生工艺过程 22

2.3.4树脂的顺逆流再生 23

2.3.5软化工艺设计参数 24

2.3.6多路阀与软化装置 24

2.4除铁及除锰工艺 26

2.5精密及保安滤器 26

2.6水体的温度调节 27

2.7多级离心加压泵 28

2.7.1水泵的不同类型 29

2.7.2水泵的规格参数 29

2.7.3水泵规格与节能 31

2.8预处理系统流程 32

2.8.1预处理的工艺顺序 32

2.8.2预处理的流量梯度 34

2.8.3预处理的压力梯度 35

2.9预处理系统控制 36

2.9.1恒流控制的系统特性 36

2.9.2基频向下的调速方式 37

2.9.3水泵的回流与截流控制 37

第3章 分离膜工艺的技术基础 39

3.1膜分离的性能 39

3.2膜分离的分类 39

3.3膜过程的机理 42

3.3.1多孔膜的筛分理论 42

3.3.2致密膜的溶扩理论 43

3.4错流运行方式 44

3.5浓差极化现象 45

3.5.1浓差极化的数学模型 45

3.5.2浓差极化的系统影响 46

3.6分级工艺处理 47

第4章 超微滤预处理工艺技术 49

4.1超微滤膜工艺技术 49

4.1.1膜材料及结构分类 49

4.1.2膜组件结构与安装 49

4.1.3压力方向与回收率 50

4.1.4膜组件的径流方向 51

4.1.5超微滤膜工艺性能 51

4.1.6膜组件污染与清洗 52

4.2超微滤膜工艺结构 53

4.2.1分置式超微滤工艺结构 53

4.2.2浸没式超微滤工艺结构 54

4.3超微滤膜系统设计 54

4.4超微滤膜系统运行 56

4.4.1膜组件运行模型 56

4.4.2洁净膜组件特性 56

4.4.3污染膜组件特性 57

4.4.4膜通量清洗特性 58

4.5超微滤系统前处理 59

4.5.1前处理必要性 59

4.5.2叠片式过滤器 60

4.6超微滤膜系统模型 61

4.6.1膜组件微分方程模型 61

4.6.2膜组件离散数学模型 64

4.6.3膜系统运行数学模型 64

4.7中空膜透水性测试 66

第5章 反渗透膜性能与膜参数 69

5.1反渗透膜工艺原理 69

5.1.1半透膜与渗透压强 69

5.1.2反渗透膜过程原理 70

5.1.3膜片及膜元件结构 71

5.2膜元件的主要参数 72

5.2.1膜元件的标准性能参数 72

5.2.2膜元件的运行极限参数 76

5.2.3膜元件给水水质极限参数 78

5.3膜元件的恒量参数 79

5.3.1膜元件恒压力参数 79

5.3.2膜元件恒通量参数 80

5.3.3膜元件膜压降参数 81

5.3.4膜元件的三项指标 81

5.3.5膜元件的透水压力 81

5.4膜元件的运行特性 82

5.4.1膜元件给水温度特性 82

5.4.2膜元件产水通量特性 82

5.4.3膜元件给水含盐量特性 83

5.4.4膜元件的回收率特性 83

5.4.5膜元件压降影响因素 84

5.5元件各项水质特性 84

5.5.1膜元件的透盐率特性 85

5.5.2膜元件产水pH值特性 86

5.5.3膜元件浓水pH值特性 87

5.5.4膜过程的碳酸盐平衡 88

5.6膜元件浓差极化度 89

5.7各类物质的透过率 89

第6章 反渗透膜系统典型工艺 91

6.1系统结构与技术术语 91

6.1.1系统典型结构 91

6.1.2膜堆结构术语 92

6.2设计依据与设计指标 92

6.21系统设计依据 92

6.2.2系统工艺设计 94

6.3膜品种与系统透盐率 94

6.4设计导则与元件数量 95

6.4.1系统设计导则 95

6.4.2系统元件数量 97

6.5膜系统的极限回收率 97

6.5.1难溶盐的极限收率 97

6.5.2浓差极化极限收率 104

6.5.3壳浓流量极限收率 107

6.5.4系统的极限回收率 107

6.5.5软件中的极限收率 108

6.6系统结构与参数分布 108

6.6.1系统的串并联结构 108

6.6.2膜系统的分段结构 109

6.6.3沿流程的参数分布 111

6.7系统的运行能耗分析 113

6.8恒量运行的设备保证 113

6.8.1高压水泵规格 114

6.8.2浓水截流阀门 114

6.9阻垢剂的功能与使用 115

第7章 反渗透膜系统特殊工艺 117

7.1浓水回流工艺 117

7.2通量均衡工艺 119

7.2.1通量失衡相关问题 119

7.2.2首段淡水背压工艺 121

7.2.3首末段间加压工艺 122

7.2.4元件品种优配工艺 123

7.2.5均衡通量附加功效 124

7.2.6端通量比与膜品种 125

7.3分段供水工艺 125

7.4淡水回流工艺 126

7.5一级半脱盐工艺 127

7.6监测控制系统 128

7.6.1仪表监测手动控制 128

7.6.2仪表监测自动控制 129

7.7在线清洗系统 129

第8章 膜系统典型设计与分析 131

8.1小型规模系统设计 131

8.1.1 单段结构系统 131

8.1.2两段结构系统 134

8.1.3三段结构系统 135

8.1.4小型系统总结 136

8.2混型元件系统设计 136

8.3中型规模系统设计 137

8.4大型规模系统设计 138

8.4.1系统的段壳浓水比值 138

8.4.2大型规模的系统结构 139

8.4.3大型系统的膜堆特征 141

8.5系统的规模与成本 142

8.6系统设计基本要务 143

8.7设计软件计算误差 143

第9章 反渗透膜系统运行分析 144

9.1 膜系统中各项平衡关系 144

9.1.1系统的流量压力平衡 144

9.1.2系统功耗与功率平衡 145

9.2可调节水泵系统的运行 146

9.2.1收率变化的影响 146

9.2.2温度变化的影响 147

9.2.3污染加重的影响 148

9.2.4恒流量与恒压力 149

9.3无调节水泵系统的运行 149

9.3.1收率变化的影响 149

9.3.2温度变化的影响 151

9.3.3污染加重的影响 151

9.3.4回收率与产水质 152

9.4提高产水量的应急措施 152

9.4.1有调节水泵条件 153

9.4.2无调节水泵条件 153

9.4.3可调节水温条件 153

9.5提高脱盐率的应急措施 153

9.5.1改变工艺或参数 153

9.5.2改变膜堆的结构 154

9.6系统的装卸与启停过程 155

9.6.1系统的安装过程 155

9.6.2元件的装载过程 156

9.6.3系统的启动过程 156

9.6.4系统的运行过程 157

9.6.5系统开停机过程 157

9.6.6系统的停运保护 158

9.6.7元件的卸载过程 158

9.6.8系统的清洗周期 158

9.7膜工艺系统的中型试验 159

9.7.1 中试的必要与可行 159

9.7.2中试过程注意事项 159

第10章 系统污染、故障与清洗 161

10.1污染的分类与分布 161

10.1.1膜系统的污染分类 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元件内的污染分布 164

10.2膜系统污染的影响 166

10.2.1无机污染的影响 167

10.2.2有机污染的影响 168

10.2.3生物污染的影响 169

10.2.4混合污染的影响 169

10.3系统的污染与运行 170

10.4污染的发展与对策 171

10.4.1膜系统污染的发展 171

10.4.2污染与通量的均衡 171

10.4.3污染膜元件的重排 172

10.5污染与故障的甄别 173

10.6在线与离线的清洗 174

10.6.1在线水力冲洗 174

10.6.2在线化学清洗 175

10.6.3元件离线清洗 176

10.7系统性能的标准化 177

10.7.1参数标准化基本概念 177

10.7.2海德能的标准化模型 178

10.7.3陶氏化学标准化模型 179

10.8元件性能指标测试 180

10.8.1运行条件下的测试 180

10.8.2标准条件下的测试 181

10.8.3衰减条件下的测试 181

第11章 元件及系统的数学模型 183

11.1膜元件的理论数学模型 183

11.1.1元件理想结构模型 183

11.1.2元件理论数学模型 184

11.2膜系统的离散数学模型 186

11.2.1单一元件离散模型 186

11.2.2串联元件离散模型 189

11.2.3并联膜壳离散模型 189

11.2.4单一膜段离散模型 190

11.2.5多段系统离散模型 190

11.3膜系统的管路数学模型 191

11.3.1给浓水管道结构模型 191

11.3.2产淡水管道结构模型 194

11.3.3给浓水壳联结构模型 195

11.4膜元件的透水及透盐系数 196

11.4.1多元函数的回归分析 196

11.4.2透过系数的理论模型 197

11.4.3透过系数的实用模型 202

11.5膜元件的阻力与极化系数 204

11.5.1给浓水流道阻力系数 204

11.5.2膜元件浓差极化系数 205

11.6元件污染层的透过系数 205

11.6.1有机污染层的透过系数 206

11.6.2无机污染层的透过系数 206

11.7浓差极化层的透过系数 209

第12章 元件、管路及通量优化 210

12.1系统元件的优化配置 210

12.1.1元件指标与系统透盐率 210

12.1.2元件指标与系统通量比 212

12.1.3单指标差异元件的配置 212

12.1.4三指标差异元件的配置 212

12.1.5离线洗后元件优化配置 215

12.1.6新旧各半元件优化配置 215

12.1.7系统中的元件更换方式 216

12.2管路结构参数的优化 218

12.2.1系统径流方向的优化 218

12.2.2给浓管道参数的优化 218

12.2.3产水径流方向的优化 219

12.2.4膜元件的产水含盐量 220

12.2.5壳联结构与膜壳接口 220

12.2.6元件与管路混合优化 221

12.3通量优化与通量调整 222

12.3.1最低费用的通量优化 222

12.3.2季节性系统通量调整 224

12.3.3峰谷性系统通量调整 227

12.3.4时变性系统通量调整 228

第13章 两级系统的工艺与优化 229

13.1两级系统的工艺结构 229

13.2二级系统的工艺特征 230

13.2.1二级系统设计通量 230

13.2.2二级系统的回收率 230

13.2.3二级系统浓差极化 230

13.2.4二级系统元件品种 231

13.2.5二级系统流程长度 231

13.2.6二级系统段壳数量 232

13.2.7二级系统元件数量 233

13.3二级系统的给水脱气 233

13.3.1脱气塔工艺 233

13.3.2脱气膜工艺 234

13.4调整系统给水pH值 234

13.5两级系统的试验分析 235

13.5.1一级透盐率的影响因素 235

13.5.2透盐率与给水的pH值 236

13.5.3二级系统的透盐率特性 237

13.5.4两级系统的透盐率特性 238

13.5.5不同透盐水平系统配置 240

13.6两级系统清洗与换膜 241

13.6.1两级系统的清洗 241

13.6.2两级元件的配置 241

第14章 纳滤系统的设计与运行 243

14.1纳滤膜工艺技术 243

14.2纳滤膜系统应用 243

14.3纳滤膜系统工艺 244

14.4纳滤脱除有机物 247

14.5氧化改性纳滤膜 249

14.5.1废弃反渗透膜现状 249

14.5.2氧化纳滤膜的制备 250

14.5.3氧化纳滤膜的稳定 251

14.5.4氧化纳滤膜的应用 252

14.6纳滤元件运行特性 252

14.6.1纳滤元件运行特性模型 253

14.6.2纳滤元件运行特性曲线 254

14.7纳滤元件透过系数 255

14.7.1纳滤元件系数特性模型 256

14.7.2纳滤元件系数特性曲线 257

第15章 海水及亚海水淡化系统 259

15.1海水成分及总含盐量 259

15.2海淡工艺的脱硼处理 260

15.3海淡系统的工作压力 260

15.4海淡系统的最高收率 261

15.5海淡系统的温度调节 261

15.6海淡系统的能量回收 263

15.7海水淡化的系统设计 264

15.7.1给水含盐量35g/L系统 264

15.7.2给水含盐量30g/L系统 265

15.8亚海水淡化系统设计 266

15.8.1给水含盐量20000mg/L系统 266

15.8.2给水含盐量15000mg/L系统 267

15.8.3给水含盐量10000mg/L系统 267

15.8.4给水含盐量5000mg/L系统 267

第16章 膜系统的运行模拟软件 269

16.1系统设计与运行模拟 269

16.2模拟软件的基本功能 270

16.2.1系统基本参数输入 270

16.2.2系统运行方式设置 272

16.2.3运行模拟计算报告 273

16.3系统参数的各项修改 274

16.3.1元件参数修改 274

16.3.2元件特性修改 274

16.3.3配管参数修改 275

16.3.4联壳参数修改 276

16.4系统模拟的程序框图 276

16.4.1系统模拟计算框图 277

16.4.2膜段内部计算框图 278

16.4.3膜壳内部计算框图 280

16.4.4单支元件计算框图 280

16.4.5模拟软件计算分析 281

16.5模拟软件的应用范例 282

16.6模拟软件的开发前景 283

索引 284

参考文献 286