纳滤膜技术及应用介绍

自来水处理及其特点
自来水水源类型及其污染
自来水水源 河水 湖水 水库水 井水 深井水 浅井水
自来水水源的污染 市政废水及废渣 工业废水及废渣
自来水处理流程及其特点
自来水处理流程
混凝投药
沉淀
过滤
消毒
自来水处理特点 工艺简单 重点在除浊、除嗅、杀菌消毒 有一定的去除COD、BOD的能力 可能含余氯
• 满足了客户控制电导度约为400µs/cm的要求。 • 省去了混合MF产品水以提高成品水硬度的麻烦。 • 使 TOC 的脱除率 >94%. • 给水压力降低到 50 psi (3.4Bar). • 在Mead湖地区新系统中，成为指定产品。
陶氏纳滤膜案例－NF200
地点：
法国巴黎 Mery市
水源：
0.06 0.15 1.0 <3 <1 <10*
市政污水2(日本) ~0
~0 0.15 1.0 <3 <1 <10*
注： * 该值指(NO3-+NO2-)的总和。 **该值因反硝化过程所至。
可见，自来水的亚硝酸盐含量一般不超 标。但工业污染可能会导致严重超标。
自来水可能含有的具体成分
无机成分 (粒径单位：埃)
系统设计及运行参数
系统容量：6 m3/h 系统排列：2:1
NF90 NF90 NF90 NF90
每个压力容器元件数：2 支
水温：16C
系统回收率：56％
总脱盐率：82%
进水/产水电导：3503/660 us/cm
运行压力：7.5 Bar
NF90 NF90
陶氏纳滤膜案例－NF90
系统预处理部分及纳滤部分流程图
应用范围
非水处理
NF-400
NF90-400
(硝酸盐、杀虫 剂、除草剂、铁)
否
是
主要去除杀虫剂
NF270-400
(地表水、TOC去 除、部分软化)
NF200-400
(去除杀虫剂)
陶氏纳滤膜选型
判断标准 应用领域 硬度脱除 盐分脱除 TOC脱除 进料TDS
水处理 高 高 高 高
水处理 中等 中等 高 中等
纳滤膜NF的主要特点及其与 RO、UF、MF的区别
纳滤膜NF的主要特点及
其与RO、UF、MF的区
别
项目
RO
NF
UF
MF
孔径(nm)
0.3-0.7 1-2
1-100
50-10000
截留粒径 >0.06nm >1.0nm 2.0-100nm >100nm
带电否
负电
负电 否
否
运行压力(Bar) 8-69
NF－制造饮用水的最佳选择
自来水
高纯水
地表水
RO
唉! 寡淡无味 纯净水
井水
喔噻! 真好喝
NF
直饮水
中水
分析：由纳滤NF制得的直饮水，因其口感好，富含 人体所需的营养元素而倍受国内外亲睐。可见，NF 是制造饮用水/直饮水的最佳选择。
陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩
陶氏纳滤膜分类
水处理
高 脱盐率 低
纳滤工艺过程示意图
给水含 : 单价盐分 二价盐分
纳滤特点：
对离子的选择性透过 孔径与反渗透接近 运行压力比反渗透低 既可用于纯化，又可用于分离和浓缩
浓水
NF膜
渗透产品水
NF－制造饮用水的最佳选择
NF－制造饮用水的最佳选择
问：MF和UF能有效去除中水或自来水中的COD、BOD5、 TOC吗？
答：不能。在新加坡、澳大利亚的经验表明，MF去除率 几乎为0，而UF只能达到5-20％。
NF部分的实际电耗为1.43度电/Baidu Nhomakorabea3淡水，制水成本 约4.0度电/m3淡水。
陶氏纳滤膜案例－NF270
简介
• 美国 Park 服务公司在全美共运营 379套水处理系统。
• 其中，有4套依赖地表水源的系统 位于Mead湖国家度假胜地。
• 元件类型：NF270-400
Salt Lake City
Lake Mead
Value
50psi (3.4bar) 25psi (1.7bar) 14.0gfd (23.8lmh)
80.0 % 78F (25.6C)
启动3周后，在仅仅 50 psi (3.4Bar)给水压力下，产 水量达到 380 m3/d。
陶氏纳滤膜案例－NF270
该系统的特点小节
FILMTEC NF270-400 纳滤元件...
离子 粒径 离子
Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Fe2+ Fe3+ Zn2+ Cu2+ Mn2+ Cr3+ Al3+
1.90 2.66 1.30 1.98 2.26 2.70 1.48 1.28 1.48 ~1.50 ~1.60 <2.60 1.0
H+
F-
Cl-
Br-
I-
S2-
深井水
絮凝剂
预沉降
MMF * 砂滤
贮水箱
NF90
精滤
酸 阻垢剂
*注：多介质过滤器出口SDI可达到2.8。 符合NF90的进水要求。
陶氏纳滤膜案例－NF90
离子的脱除效果
离子
原水(mg/L)
产品水(mg/L) 脱除率%
Na+
330.1
112.3
66%
Ca2+
402
8.3
97.9%
Mg2+
94.0
1.6
自来水池
自来水水质特点
自来水水质主要特点
自来水大肠杆菌、细菌、 CODcr 、BOD5、SS、色度含量
水样指标
原水含量 处理后含量 生活饮用水卫生标准
大肠杆菌 (个/L) 700-1600 ~0
<3
细菌 (cfu/ml)
100-4000 1~40?
<100
CODcr(mg/l)
3-16
1.5
<6
96.3%
HCO3Cl-
165.9 897.3
16.8 147.5
89.9% 83.6%
SO42-
368.2
6.3
NO3-
82.7
38.5
SiO32-
17.5
2.3
TDS*
2365
335
98.3% 53.4% 86.9% 86%
总硬度 **
1392.9
27.2
98%
注： * 实际的TDS在2365－5938.6mg/L的范围内波动。
** 以CaCO3计。实际的硬度在1392.9－2897mg/L的 范围内波动。
陶氏纳滤膜案例－NF90
该系统的特点小节
1. NF90对硬度的去除率较高(98%)，可实现膜软化。 2. NF90能很好适应TDS波动大的水质。 3. NF90能适应高硬度的水质。 4. 运行压力低(<10Bar)，经济可行。
Dissolved Component
TDS 1 Alkalinity (HCO3 ) Ca++ TOC 2
Feed (ppm)
573 134 54 3.6
Permeate (ppm)
250 97 14 0.2
Rejection3 (%)
56 28 74 94
1 总溶解固体 2 总有机碳 3 具体离子的脱除效果会因系统不同而变化，取决于给水组成。
NH4+ HCO3CO32NO3NO2SO42PO43-
粒径 0.00002 2.72 3.62 3.9 4.32 3.68
分子 粒径
H2
2.89
O2
3.46
N2
3.64
Cl2 <3.98
H2O 3.0
NH3 <2.03
CH4 3.80
CO2 3.3
H2S <2.59
H2SiO3
分析：离子/分子的粒径范 围为1.0-4.3埃
Las Vegas
Los Angeles
N
Phoenix
• 这些系统是从最初的砂滤升级为现在的MF+NF联合系统。
陶氏纳滤膜案例－NF270
Overton Beach Marina, Overton, Nevada
微滤和纳滤联合系统:
微滤: USFilter’s MEMCOR® CMF 纳虑: 2 x 2 x 1 Array of 8-inch, 4-element vessels 系统容量：380 m3/d 饮用水
3.5-20 1-7
0.5-0.7
能截留的物质
盐分%
98-99.6 20-90 0
0
病毒
完全
完全 部分 不能
细菌
完全
完全 较完全 部分
NF、RO、UF、MF的孔径比较
50nm
肿瘤病毒
15nm
1nm UF
NF RO
Pore size (nm)
120 100 80 60 40 20
0 RO NF UF MF
自来水可能含有的具体成分
有机成分
无生命
单糖
甘油 脂肪酸 乙酸 丙酸 丁酸 乳酸 氨基酸
无生命
多肽
芳香族单体 丙酮酸 乙醇 其他
有生命
原生动物
酵母菌 霉菌 螺旋体 细菌 支原体 立克次氏体 衣原体
有生命
病毒 亚病毒 (元病毒)
分析：水质成分如此复杂繁多。可见，在进行系统设计 之前，充分掌握水质的主要及重要指标十分必要。
BOD5(mg/l)
<5
<1
<4
SS (mg/l)
20-40
1.2-2.0
<3.0
色度 (度)
5-30
<5
<15
分析：自来水如果消毒不严，则可能会含少量细菌及 相对较多的病毒；如果消毒严格，则会含较多余氯。
自来水及市政污水亚硝酸盐含量特点
单位：mg/L
水样
原水 处理后 生活饮用水卫生标准
含量 含量 China III China IV WHO USA Japan
MEMCOR
®
CMF
纳虑
Cl2
Finished Water
原水
MF 产品水
NF 产品水
陶氏纳滤膜案例－NF270
地表水源: Mead湖湖水 • TDS： 570 ppm 导电度：880 µs/cm
脱除率要求：
有机碳高脱除率以满足 EPA 标准
40 CFR 141:64 “消毒副产品的最大污染 物水平”
问：RO和NF能有效去除中水或自来水中的COD、BOD5、 TOC吗？ 答：能够。日常经验表明，NF和RO去除率均可达到90％ 以上。
分析：由于生产中水和自来水的过程中，人为生化或天然
生化过程进行得较彻底，大分子有机物几乎全部降解。剩下 的COD、BOD5、TOC主要为水溶性好的小分子及少量微生 物。故MF、UF的去除效果不好，NF、RO则很好。
Tap water treatment for potable water
Nanofiltration membrane Application
自来水饮用水 纳滤膜应用
NF90-400 NF270-400
NF200-400 NF-400
2019年1月10日
Agenda 日程安排
1. 自来水处理及其特点 2. 自来水水质特点 3. 纳滤膜特点及其与RO、UF、MF的区别 4. NF－制造饮用水的最佳选择 5. 陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩 6. 纳滤膜处理系统设计/运行几点考虑 7. 与其他品排NF膜的比较 8. NF的经济性考虑
运行1天后的产品水导电度为403µs/cm。 运行3周后的产品水导电度为416µs/cm。
陶氏纳滤膜案例－NF270
能量效率提高
FILMTEC NF270-400 纳虑元件能量效率高。在低压 下提供了高产水率。
Operating Parameter
Net FeedPressure Concentrate Pressure Average Flux Recovery Temperature
陶氏纳滤膜案例－NF200
系统流程图
絮凝剂PAC
消毒剂O3
瓦兹河水 * 澄清池
MMF
产品水池
NF200 ** 高压泵
低压泵
阻垢剂
CF
注：* 进水浊度 8-60NTU，水质季节性变化大。 **NF的进水要求SDI<5 (浊度<1NTU)
瓦兹河水(受农药污 染)
启动日期：
2019年9月
元件类型：
NF200-400
陶氏纳滤膜案例－NF200
系统参数： 系统容量：5840m3/h 水温：1-25C 运行压力：5-15Bar 系统回收率：85% 系统共分：8列 单列配置：108:54:28 每个容器元件数：6支 NF200-400 元件总数/压力容器总数：9120/1520支 设计通量：~17.0 L/m2.h (~10GFD)
钙和碱度低脱除率以防止腐 蚀并维持口感。
客户要求产品水至少达到 400 µs/cm ( ~ 250 ppm TDS)
使用 FilmTec 纳滤膜之前
以前使用其他品牌产品时，为了提高产品水中的硬度，必须在NF产品水中 潺兑过量的MF产品水。
陶氏纳滤膜案例－NF270
运行效果
FILMTEC NF270-400 纳滤元件提高了矿物质的透过率，从而免去了 混合的需要，同时仍然保持了TOC的高脱除率。
水处理 低 低 高 低
非水处理 高
膜的选型 NF90 NF270 NF200 NF
陶氏纳滤膜案例*－NF90
系统概况 地点：山东长岛南隍城 启动日期：2019年4月 膜类型：NF90-400 给水类型：海岛深井苦咸水
*注：该案例数据摘自«水处理技术»( 2000 年 4 月第 2 期 )
陶氏纳滤膜案例－NF90
自来水1(上海) 0.1-0.15 0.008-0.01 0.15 1.0 <3 <1 <10*
自来水2(镇江) 0.001-0.22 <0.001 0.15 1.0 <3 <1 <10*
自来水3(四川) 0.37-0.38 0.07-0.08 0.15 1.0 <3 <1 <10*
市政污水1(德国) 1.77**