反滲透系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行
本書突出反滲透系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)步驟、針對(duì)溫度及污染等條件變化的運(yùn)行特征與應(yīng)對(duì)措施，分析了膜元件及膜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括了納濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)及海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。上述內(nèi)容在國(guó)內(nèi)圖書中尚未得見。
書寫過程中，通過大量的相關(guān)計(jì)算比較，進(jìn)而得出設(shè)計(jì)方案，因此所述設(shè)計(jì)理論及方法具體可行，具有較高的可信度與可讀性。
本書的另一特點(diǎn)是突出了在原有設(shè)備資源條件下，如何進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行水平。
本書主要針對(duì)大中小型水處理膜技術(shù)企業(yè)的工程技術(shù)及企業(yè)管理人員，也包括各類設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)人員。書中關(guān)于數(shù)學(xué)模型及軟件開發(fā)的內(nèi)容將對(duì)高校的研究提供一個(gè)較高的平臺(tái)，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)針對(duì)實(shí)際工藝的科研水平的提高。
本書突出反滲透系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)步驟、針對(duì)溫度及污染等條件變化的運(yùn)行特征與應(yīng)對(duì)措施，分析了膜元件及膜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括了納濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)及海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。上述內(nèi)容在國(guó)內(nèi)圖書中尚未得見。 書寫過程中，通過大量的相關(guān)計(jì)算比較，進(jìn)而得出設(shè)計(jì)方案，因此所述設(shè)計(jì)理論及方法具體可行，具有較高的可信度與可讀性�！ ”緯牧硪惶攸c(diǎn)是突出了在原有設(shè)備資源條件下，如何進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行水平。
靖大為，天津城建大學(xué)，教授，1994年至2000年 任天津悠久機(jī)械有限公司（日資）總經(jīng)理。
該公司為美國(guó)海德能公司反滲透膜的代理。
該公司業(yè)務(wù)范圍包括產(chǎn)品銷售與工程承包。
2001年至2014年 任天津城建大學(xué)教授 進(jìn)行電氣與環(huán)境專業(yè)的教學(xué)與科研。
承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、建設(shè)部與市建委科研項(xiàng)目。
在《膜科學(xué)與技術(shù)》、《水處理技術(shù)》、《工業(yè)水處理》
等核心期刊及普通期刊發(fā)表幾十篇論文。
擔(dān)任學(xué)校膜工藝技術(shù)研究生課程教學(xué)多年。
指導(dǎo)學(xué)校13屆碩士研究生30余人。
第1章 概論1
1.1膜工藝技術(shù)的定義1
1.2膜工藝技術(shù)的歷史1
1.3反滲透膜技術(shù)應(yīng)用2
1.4反滲透膜產(chǎn)品市場(chǎng)2
1.5反滲透技術(shù)的發(fā)展4
1.5.1膜材料與膜結(jié)構(gòu)4
1.5.2元件結(jié)構(gòu)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(wǎng)的厚度7
1.5.12改進(jìn)隔網(wǎng)的形狀7
1.5.13增加膜袋的數(shù)量7
1.5.14改進(jìn)膜元件端板7
1.6納濾膜技術(shù)的進(jìn)步8
1.7反滲透的相關(guān)技術(shù)8
1.7.1能量回收技術(shù)8
1.7.2超微濾預(yù)處理8
1.7.3膜生物反應(yīng)器9
1.7.4電去離子技術(shù)9
1.7.5濃水利用技術(shù)9
1.7.6壓力容器技術(shù)10
1.7.7膜清洗與保運(yùn)10
第2章 傳統(tǒng)預(yù)處理工藝與技術(shù)12
2.1預(yù)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(zhì)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(shè)計(jì)參數(shù)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(diào)節(jié)27
2.7多級(jí)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(shù)29
2.7.3水泵規(guī)格與節(jié)能31
2.8預(yù)處理系統(tǒng)流程32
2.8.1預(yù)處理的工藝順序32
2.8.2預(yù)處理的流量梯度34
2.8.3預(yù)處理的壓力梯度35
2.9預(yù)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(diào)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(shù)基礎(chǔ)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(jī)理42
3.3.1多孔膜的篩分理論42
3.3.2致密膜的溶擴(kuò)理論43
3.4錯(cuò)流運(yùn)行方式44
3.5濃差極化現(xiàn)象45
3.5.1濃差極化的數(shù)學(xué)模型45
3.5.2濃差極化的系統(tǒng)影響46
3.6分級(jí)工藝處理47
第4章 超微濾預(yù)處理工藝技術(shù)49
4.1超微濾膜工藝技術(shù)49
4.1.1膜材料及結(jié)構(gòu)分類49
4.1.2膜組件結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)53
4.2.1分置式超微濾工藝結(jié)構(gòu)53
4.2.2浸沒式超微濾工藝結(jié)構(gòu)54
4.3超微濾膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)54
4.4超微濾膜系統(tǒng)運(yùn)行56
4.4.1膜組件運(yùn)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(shù)學(xué)模型64
4.6.3膜系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)學(xué)模型64
4.7中空膜透水性測(cè)試66
第5章 反滲透膜性能與膜參數(shù)69
5.1反滲透膜工藝原理69
5.1.1半透膜與滲透壓強(qiáng)69
5.1.2反滲透膜過程原理70
5.1.3膜片及膜元件結(jié)構(gòu)71
5.2膜元件的主要參數(shù)72
5.2.1膜元件的標(biāo)準(zhǔn)性能參數(shù)72
5.2.2膜元件的運(yùn)行極限參數(shù)76
5.2.3膜元件給水水質(zhì)極限參數(shù)78
5.3膜元件的恒量參數(shù)79
5.3.1膜元件恒壓力參數(shù)79
5.3.2膜元件恒通量參數(shù)80
5.3.3膜元件膜壓降參數(shù)81
5.3.4膜元件的三項(xiàng)指標(biāo)81
5.3.5膜元件的透水壓力81
5.4膜元件的運(yùn)行特性82
5.4.1膜元件給水溫度特性82
5.4.2膜元件產(chǎn)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(xiàng)水質(zhì)特性84
5.5.1膜元件的透鹽率特性85
5.5.2膜元件產(chǎn)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(zhì)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(jié)構(gòu)與技術(shù)術(shù)語(yǔ)91
6.1.1系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)91
6.1.2膜堆結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)92
6.2設(shè)計(jì)依據(jù)與設(shè)計(jì)指標(biāo)92
6.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)92
6.2.2系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)94
6.3膜品種與系統(tǒng)透鹽率94
6.4設(shè)計(jì)導(dǎo)則與元件數(shù)量95
6.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則95
6.4.2系統(tǒng)元件數(shù)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(jié)構(gòu)與參數(shù)分布108
6.6.1系統(tǒng)的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)108
6.6.2膜系統(tǒng)的分段結(jié)構(gòu)109
6.6.3沿流程的參數(shù)分布111
6.7系統(tǒng)的運(yùn)行能耗分析113
6.8恒量運(yùn)行的設(shè)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(guān)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(jí)半脫鹽工藝127
7.6監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)128
7.6.1儀表監(jiān)測(cè)手動(dòng)控制128
7.6.2儀表監(jiān)測(cè)自動(dòng)控制129
7.7在線清洗系統(tǒng)129
第8章 膜系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)與分析 131
8.1小型規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)131
8.1.1單段結(jié)構(gòu)系統(tǒng)131
8.1.2兩段結(jié)構(gòu)系統(tǒng)134
8.1.3三段結(jié)構(gòu)系統(tǒng)135
8.1.4小型系統(tǒng)總結(jié)136
8.2混型元件系統(tǒng)設(shè)計(jì)136
8.3中型規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)137
8.4大型規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)基本要?jiǎng)?wù)143
8.7設(shè)計(jì)軟件計(jì)算誤差143
第9章 反滲透膜系統(tǒng)運(yùn)行分析 144
9.1膜系統(tǒng)中各項(xiàng)平衡關(guān)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(diào)節(jié)水泵系統(tǒng)的運(yùn)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(diào)節(jié)水泵系統(tǒng)的運(yùn)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(chǎn)水質(zhì)152
9.4提高產(chǎn)水量的應(yīng)急措施152
9.4.1有調(diào)節(jié)水泵條件153
9.4.2無調(diào)節(jié)水泵條件153
9.4.3可調(diào)節(jié)水溫條件153
9.5提高脫鹽率的應(yīng)急措施153
9.5.1改變工藝或參數(shù)153
9.5.2改變膜堆的結(jié)構(gòu)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(dòng)過程156
9.6.4系統(tǒng)的運(yùn)行過程157
9.6.5系統(tǒng)開停機(jī)過程157
9.6.6系統(tǒng)的停運(yùn)保護(hù)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(yàn)159
9.7.1中試的必要與可行159
9.7.2中試過程注意事項(xiàng)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(nèi)的污染分布164
10.2膜系統(tǒng)污染的影響166
10.2.1無機(jī)污染的影響167
10.2.2有機(jī)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(yùn)行170
10.4污染的發(fā)展與對(duì)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(xué)清洗175
10.6.3元件離線清洗176
10.7系統(tǒng)性能的標(biāo)準(zhǔn)化177
10.7.1參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化基本概念177
10.7.2海德能的標(biāo)準(zhǔn)化模型178
10.7.3陶氏化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化模型179
10.8元件性能指標(biāo)測(cè)試180
10.8.1運(yùn)行條件下的測(cè)試180
10.8.2標(biāo)準(zhǔn)條件下的測(cè)試181
10.8.3衰減條件下的測(cè)試181
第11章 元件及系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 183
11.1膜元件的理論數(shù)學(xué)模型183
11.1.1元件理想結(jié)構(gòu)模型183
11.1.2元件理論數(shù)學(xué)模型184
11.2膜系統(tǒng)的離散數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)模型191
11.3.1給濃水管道結(jié)構(gòu)模型191
11.3.2產(chǎn)淡水管道結(jié)構(gòu)模型194
11.3.3給濃水殼聯(lián)結(jié)構(gòu)模型195
11.4膜元件的透水及透鹽系數(shù)196
11.4.1多元函數(shù)的回歸分析196
11.4.2透過系數(shù)的理論模型197
11.4.3透過系數(shù)的實(shí)用模型202
11.5膜元件的阻力與極化系數(shù)204
11.5.1給濃水流道阻力系數(shù)204
11.5.2膜元件濃差極化系數(shù)205
11.6元件污染層的透過系數(shù)205
11.6.1有機(jī)污染層的透過系數(shù)206
11.6.2無機(jī)污染層的透過系數(shù)206
11.7濃差極化層的透過系數(shù)209
第12章 元件、管路及通量?jī)?yōu)化210
12.1系統(tǒng)元件的優(yōu)化配置210
12.1.1元件指標(biāo)與系統(tǒng)透鹽率210
12.1.2元件指標(biāo)與系統(tǒng)通量比212
12.1.3單指標(biāo)差異元件的配置212
12.1.4三指標(biāo)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(jié)構(gòu)參數(shù)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(shù)的優(yōu)化218
12.2.3產(chǎn)水徑流方向的優(yōu)化219
12.2.4膜元件的產(chǎn)水含鹽量220
12.2.5殼聯(lián)結(jié)構(gòu)與膜殼接口220
12.2.6元件與管路混合優(yōu)化221
12.3通量?jī)?yōu)化與通量調(diào)整222
12.3.1**費(fèi)用的通量?jī)?yōu)化222
12.3.2季節(jié)性系統(tǒng)通量調(diào)整224
12.3.3峰谷性系統(tǒng)通量調(diào)整227
12.3.4時(shí)變性系統(tǒng)通量調(diào)整228
第13章 兩級(jí)系統(tǒng)的工藝與優(yōu)化 229
13.1兩級(jí)系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)229
13.2二級(jí)系統(tǒng)的工藝特征230
13.2.1二級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通量230
13.2.2二級(jí)系統(tǒng)的回收率230
13.2.3二級(jí)系統(tǒng)濃差極化230
13.2.4二級(jí)系統(tǒng)元件品種231
13.2.5二級(jí)系統(tǒng)流程長(zhǎng)度231
13.2.6二級(jí)系統(tǒng)段殼數(shù)量232
13.2.7二級(jí)系統(tǒng)元件數(shù)量233
13.3二級(jí)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(diào)整系統(tǒng)給水pH值234
13.5兩級(jí)系統(tǒng)的試驗(yàn)分析235
13.5.1一級(jí)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(jí)系統(tǒng)的透鹽率特性237
13.5.4兩級(jí)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(jí)系統(tǒng)清洗與換膜241
13.6.1兩級(jí)系統(tǒng)的清洗241
13.6.2兩級(jí)元件的配置241
第14章 納濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行 243
14.1納濾膜工藝技術(shù)243
14.2納濾膜系統(tǒng)應(yīng)用243
14.3納濾膜系統(tǒng)工藝244
14.4納濾脫除有機(jī)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(yīng)用252
14.6納濾元件運(yùn)行特性252
14.6.1納濾元件運(yùn)行特性模型253
14.6.2納濾元件運(yùn)行特性曲線254
14.7納濾元件透過系數(shù)255
14.7.1納濾元件系數(shù)特性模型256
14.7.2納濾元件系數(shù)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**收率261
15.5海淡系統(tǒng)的溫度調(diào)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yùn)行模擬軟件269
16.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)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(shù)輸入270
16.2.2系統(tǒng)運(yùn)行方式設(shè)置272
16.2.3運(yùn)行模擬計(jì)算報(bào)告273
16.3系統(tǒng)參數(shù)的各項(xiàng)修改274
16.3.1元件參數(shù)修改274
16.3.2元件特性修改274
16.3.3配管參數(shù)修改275
16.3.4聯(lián)殼參數(shù)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(jì)算框圖277
16.4.2膜段內(nèi)部計(jì)算框圖278
16.4.3膜殼內(nèi)部計(jì)算框圖280
16.4.4單支元件計(jì)算框圖280
16.4.5模擬軟件計(jì)算分析281
16.5模擬軟件的應(yīng)用范例282
16.6模擬軟件的開發(fā)前景283
索引284
參考文獻(xiàn)286
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