纳滤膜的技术及应用介绍

水处理
高 高 高 高 NF90
水处理
中等 中等 高 中等 NF270
水处理
低 低 高 低 NF200
非水处理
高
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：1997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 )
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...
• 满足了客户控制电导度约为400µ s/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。
纳滤膜NF的主要特点及其与 RO、UF、MF的区别
项目
纳滤膜NF的主要特点及 其与RO、UF、MF的区 别 RO NF UF
0.3-0.7 >0.06nm 负电 8-69 98-99.6 完全 完全 1-2 1-100 >1.0nm 2.0-100nm 负电 否 3.5-20 1-7 20-90 完全 完全 0 部分 较完全
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)
陶氏纳滤膜案例－NF200
系统流程图
絮凝剂PAC 消毒剂O3
UF
MF
纳滤工艺过程示意图
给水含 : 单价盐分 二价盐分
浓水
NF膜
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
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％。 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
系统预处理部分及纳滤部分流程图
絮凝剂
深井水
预沉降
MMF
*
砂滤
酸 阻垢剂
贮水箱
NF90
精滤
*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+
Ca2+ Mg2+
330.1
402 94.0
112.3
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 Feed Pressure Concentrate Pressure Average Flux Recovery Temperature Value 50 psi (3.4 bar) 25 psi (1.7 bar) 14.0 gfd (23.8 lmh) 80.0 % 78F (25.6C)
陶氏纳滤膜案例－NF90
系统设计及运行参数 系统容量：6 m3/h 系统排列：2:1 每个压力容器元件数：2 支
NF90 NF90
NF90 NF90
NF90 NF90
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
陶氏纳滤膜案例－NF90

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。
Dissolved Component TDS 1 Alkalinity (HCO3 ) Ca++ TOC 2
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
N
Salt Lake City
Lake Mead
Las Vegas
Los Angeles Phoenix
• 这些系统是从最初的砂滤升级为现在的MF+NF联合系统。
分析：离子/分子的粒径范 围为1.0-4.3埃
自来水可能含有的具体成分
有机成分 无生命 无生命 有生命 有生命
单糖 甘油 脂肪酸 乙酸 丙酸 丁酸 乳酸 氨基酸
多肽 芳香族单体 丙酮酸 乙醇 其他
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
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。
<1 <1
<10* <10*
自来水3(四川)
0.37-0.38 0.07-0.08
0.06 ~0
0.15
0.15 0.15
1.0
1.0 1.0
<3
<3 <3
<1
<1 <1
<10*
<10* <10*
市政污水1(德国) 1.77** 市政污水2(日本) ~0
注： * 该值指(NO3-+NO2-)的总和。 **该值因反硝化过程所至。
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。
NF－制造饮用水的最佳选择
自来水 地表水 井水 中水 RO 纯净水 喔噻! 真好喝 高纯水
唉! 寡淡无味
NF
直饮水
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。
陶氏纳滤膜案例－NF200
地点：
法国巴黎 Mery市
水源：
瓦兹河水(受农药污 染)
启动日期：
1999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
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
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
处理后含量
~0 1~40?
生活饮用水卫生标准
<3 <100
CODcr(mg/l)
BOD5(mg/l) SS (mg/l)
3-16
<5 20-40
1.5
<1 1.2-2.0
<6
<4 <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。
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
2002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
陶氏纳滤膜分类/选型/案例/业绩
陶氏纳滤膜分类
水处理 高 低
应用范围
非水处理
脱盐率
NF-400
否 主要去除杀虫剂 是
NF90-400
(硝酸盐、杀虫 剂、除草剂、铁)
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 膜的选型
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) 离子 Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Fe2+ Fe3+ Zn2+ Cu2+ Mn2+ Cr3+ Al3+ 粒径 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 离子 H+ FClBrIS2NH4+ HCO3CO32NO3NO2SO42PO43粒径 0.00002 2.72 3.62 3.9 4.32 3.68 分子 H2 O2 N2 Cl2 H2O NH3 CH4 CO2 H2S H2SiO3 粒径 2.89 3.46 3.64 <3.98 3.0 <2.03 3.80 3.3 <2.59
自来水及市政污水亚硝酸盐含量特点
单位：mg/L 水样
自来水1(上海) 自来水2(镇江)
原水 含量
0.1-0.15 0.001-0.22
处理后 含量
0.008-0.01 <0.001
生活饮用水卫生标准
China III China IV WHO USA Japan
0.15 0.15
1.0 1.0
<3 <3
1 总溶解固体
Feed (ppm) 573 134 54 3.6
Permeate (ppm) 250 97 14 0.2
Rejection3 (%) 56 28 74 94
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。
运行1天后的产品水导电度为403µ s/cm。 运行3周后的产品水导电度为416µ s/cm。
MF 50-10000 >100nm 否 0.5-0.7 0 不能 部分
孔径(nm) 截留粒径 带电否 运行压力(Bar) 能截留的物质 盐分% 病毒 细菌
NF、RO、UF、MF的孔径比较
120
100
Pore size (nm)
50nm 肿瘤病毒 15nm
80
60
40
20
1nm
0
UF
NF
RO
RO
NF
MEMCOR
®
纳虑 Cl2 Finished Water
CMF
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 µ s/cm 脱除率要求：

有机碳高脱除率以满足 EPA 标准 钙和碱度低脱除率以防止腐 蚀并维持口感。
40 CFR 141:64 “消毒副产品的最大污染 物水平” 客户要求产品水至少达到 400 µs/cm ( ~ 250 ppm TDS)
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。 NF部分的实际电耗为1.43度电/m3淡水，制水成本 约4.0度电/m3淡水。
8.3 1.6
66%
97.9% 96.3%
HCO3ClSO42NO3-
165.9
897.3 368.2 82.7
16.8
147.5 6.3 38.5
89.9%
83.6% 98.3% 53.4%
SiO32TDS* 总硬度 **
17.5
2365 1392.9
2.3
335 27.2
86.9%
86% 98%
Βιβλιοθήκη Baidu
自来水池
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
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
大肠杆菌 (个/L) 细菌 (cfu/ml)
原水含量
700-1600 100-4000
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