Ультрачистая вода - это вода, из которой полностью удалены проводящие ионы, коллоиды, органическое вещество и другие примеси, со стойкостью продукта к воде, превышающей 18 MΩ·cm (при 25 °C).Системы сверхчистой воды обычно используют технологии предварительной обработки, обратного осмоса (RO), электродейонизации (EDI) и послеочистки, часто дополняемые вспомогательными методами обработки, такими как УФ-лампы и устройства для удаления TOC (общий органический углерод).
Процесс производства сверхчистой воды:
Стандартный процесс: вода из-под крана → Система предварительной обработки → Многоступенчатая высокоточная система ОР → Система EDI → Удаление TOC → Система полировки с смешанным покрытием → Точка использования (POU).Во время производстваВ качестве источника питания используются насосы, а резервуары для хранения воды на различных этапах обеспечивают безопасную и стабильную работу насоса.
Кроме того, во время работы фильтра можно добавлять различные химические вещества для регулирования рН воды, уменьшения остаточного хлора и замедления скалирования мембраны РО и т. д. В более холодных северных регионах зимойна входе в систему предварительной обработки могут быть добавлены теплообменники для повышения температуры водопроводной воды для удовлетворения требований процесса;.
Кроме того, очистка резервуара сверхчистой воды газом азота имеет решающее значение для изоляции воды от атмосферы и предотвращения вторичного загрязнения.
Важность предварительной обработки:
1. RO Потребности в воде для питания мембраны:
Система ОР является наиболее важным компонентом в производстве сверхчистой воды.Системы РО имеют особые требования к воде питания:
-
Индекс плотности селища (SDI) < 4.0
-
Неровность (NTU) < 1.0
-
Содержание органического вещества (COD) < 1,5 мг/л
-
Остаточное содержание хлора < 0,1 мг/л (в идеале контролируется при 0 мг/л)
-
Содержание железа < 0,05 мг/л при растворенном кислороде > 5 мг/л
-
Кремний (SiO2) в концентрате < 100 мг/л
-
Индекс насыщения Лангелье (LSI): pHb - pH < 0
-
Ионы, склонные к образованию нерастворимых солей (например, Sr, Ba): Ионный продукт (Ipb) < 0,8 Ksp
2Роль системы предварительной обработки:
Система предварительной обработки удаляет из воды остатки хлора, крупные суспендированные твердые вещества, флокулированные коллоиды, органическое вещество, оксиды, органические соединения и тяжелые металлыдо этогоон поступает в систему ОР, тем самым уменьшая значения СОД и СДИ.
Кроме того, ионы, такие как кальций, магний, барий, сульфаты, силикаты и карбонаты могут быть сложены путем добавления ингибиторов масштаба для формирования более крупных частиц,которые затем выпускаются в виде концентрата из установки РО.
(1) Влияние сбоев системы на мембраны РО:
Как указано в разделе о предварительной обработке, подавляющее большинство вредных макромолекул удаляется системой предварительной обработки, прежде чем достигнуть мембран РО.Если система предварительной обработки неэффективна и не соответствуют требованиям нескольких параметров питательной воды РО, может произойти необратимое физическое и химическое повреждение элементов мембраны ОР, что значительно сокращает их срок службы.
-
Скалирование мембраны РО
-
Загрязнение мембраны РО оксидами металлов
-
Закрытие мембраны РО суспендирующими твердыми веществами
-
Загрязнение коллоидами, органическими веществами и микроорганизмами, что приводит к увеличению COD воды продукта.
(2) Влияние сбоев системы на систему сверхчистой воды РО:
Неисправности в системе предварительной очистки влияют на всю систему сверхчистой воды РО тремя основными способами:
-
Уменьшает урожайность и качество воды в системе.
-
Увеличивает потребление воды и энергии оборудования RO.
-
Увеличивает эксплуатационные расходы, включая расходы на ингибиторы чешуи и другие химикаты для очистки воды.
Принципы работы UF и систем активированного угля:
Обычные системы предварительной обработки на практике включают системы ультрафильтрации (УФ) и системы активированного угля.Система активированного угля обычно состоит из мультимедийного фильтра (MMF) и фильтра активированного угля (ACF).
1Принцип работы системы UF:
-
Дисковый фильтр:Работает с помощью поверхностной и глубокой фильтрации с использованием плотно упакованных пластиковых дисков.
-
Ультрафильтрация (УФ):Технология разделения мембраны под давлением. Под давлением небольшие молекулы растворенного вещества и растворителя проходят через мембрану с определенными размерами пор, в то время как более крупные молекулы растворенного вещества (молекулярный вес 10,5 мм) проходят через мембрану с определенным размером пор.000 - 30, 000 Da) сохраняются, частично очищая раствор путем удаления макромолекул (см. схематический рисунок 1 для принципа UF).
2Принцип работы системы активированного угля:
-
Мультимедийный фильтр (MMF):Использует одно или несколько фильтрующих сред (например, кварцевый песок, антрацит, марганцевый песок) под давлением.эффективное удаление суспендированных твердых веществ и очистка водыОн уменьшает SDI ниже 3 и используется для удаления туманности и в качестве предварительной обработки для смягченной/чистой воды.
-
Активированный угольный фильтр (ACF):Вода из MMF поступает в ACF, который содержит слой кварцевого песка, поддерживающего среду активированного углерода.и суспендированные примеси в первую очередь посредством физической адсорбции (силы ван дер Ваальса) в его обширной сети пор.
Плюсы и минусы UF и систем активированного угля:
Каждый тип системы предварительной обработки имеет свои преимущества и недостатки во время работы.
Система ультрафильтрации (УФ):
-
Про:
-
Высокий концентрационный коэффициент, уровень восстановления воды продукта может превышать 90%.
-
Отличная прозрачность и качество воды.
-
В качестве предварительной обработки РО UF значительно снижает инвестиционные затраты на РО и продлевает срок службы мембраны РО (до более чем 3 лет).
-
Высокий уровень автоматизации, простая структура, низкие затраты на эксплуатацию/обслуживание; способность к обратной стирке и химической очистке (CIP) в режиме онлайн.
-
Небольшой след.
-
-
Минусы:
-
Размеры пор мембраны UF (0,002 - 0,1 мкм) охватывают широкий диапазон фильтрации (колоиды ≥0,1 мкм, латекс ≥0,5 мкм, бактерии ≥0,2 мкм, частицы ≥5 мкм).влияющие на скорость потока и срок службы мембраны.
-
Более высокая первоначальная стоимость инвестиций (обычно в 2-3 раза больше стоимости системы ФНП + ФНП для той же мощности).
-
Строгие требования к давлению вводной воды.
-
Не может быть отключен в течение длительного периода времени; мембраны требуют химической консервации для длительного бездействия.
-
Система активированного угля:
-
Про:
-
Более низкая стоимость первоначальной инвестиции.
-
Устойчивый выход воды; менее чувствителен к изменениям давления вводной воды.
-
-
Минусы:
-
Большой след.
-
Во время работы активированный уголь и антрацит подвергаются физико-химическим реакциям, что приводит к естественному потреблению, истощению адсорбционной способности и ухудшению качества воды продукта.отрицательное влияние на низовую систему ОР.
-
Цикл обратной промывки для ACF трудно контролировать и часто короткий. Недостаточная обратная промывка приводит к утечке углеродных штрафов, серьезно загрязняя качество воды и оборудование в нижнем потоке.Нечастое отмывание приводит к высокому дифференциальному давлению через фильтр, создавая эксплуатационные риски и снижая скорость потока.
-
Высокие долгосрочные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, значительная нагрузка на работу; фильтрующая среда имеет короткий срок службы (требует ежегодной замены).
-