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內容簡介

　　本書突齣反滲透係統的各項設計原則，設計方法及設計步驟，針對溫度及汙染等條件變化的運行特徵與應對措施，分析瞭膜元件及膜係統的數學模型，包括瞭納濾係統設計及海水淡化係統設計。上述內容在國內圖書中尚未得見。
　　書寫過程中，通過大量的相關計算比較，進而得齣設計方案，因此所述設計理論及方法具體可行，具有較高的可信度與可讀性。
　　本書的另一特點是突齣瞭在原有設備資源條件下，如何進行係統的優化設計，以提高係統的設計與運行水平。
　　本書主要針對大中小型水處理膜技術企業的工程技術及企業管理人員，也包括各類設計院的設計人員。書中關於數學模型及軟件開發的內容將對高校的研究提供一個較高的平颱，以促進國內針對實際工藝的科研水平的提高。

作者簡介

　　靖大為，天津城建大學，教授，1994年至2000年任天津悠久機械有限公司（日資）總經理。
　　該公司為美國海德能公司反滲透膜的代理。
　　該公司業務範圍包括産品銷售與工程承包。
　　2001年至2014年任天津城建大學教授進行電氣與環境專業的教學與科研。
　　承擔國傢自然科學基金、建設部與市建委科研項目。
　　在《膜科學與技術》、《水處理技術》、《工業水處理》
　　等核心期刊及普通期刊發錶幾十篇論文。
　　擔任學校膜工藝技術研究生課程教學多年。
　　指導學校13屆碩士研究生30餘人。

內頁插圖

目錄

第1章 概論1
1.1膜工藝技術的定義1
1.2膜工藝技術的曆史1
1.3反滲透膜技術應用2
1.4反滲透膜産品市場2
1.5反滲透技術的發展4
1.5.1膜材料與膜結構4
1.5.2元件結構的演化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提高抗汙染能力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增大膜元件規格6
1.5.10增加膜元件麵積7
1.5.11改變隔網的厚度7
1.5.12改進隔網的形狀7
1.5.13增加膜袋的數量7
1.5.14改進膜元件端闆7
1.6納濾膜技術的進步8
1.7反滲透的相關技術8
1.7.1能量迴收技術8
1.7.2超微濾預處理8
1.7.3膜生物反應器9
1.7.4電去離子技術9
1.7.5濃水利用技術9
1.7.6壓力容器技術10
1.7.7膜清洗與保運10
第2章 傳統預處理工藝與技術12
2.1預處理工藝分類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砂濾工藝特徵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軟化工藝設計參數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水體的溫度調節27
2.7多級離心加壓泵28
2.7.1水泵的不同類型29
2.7.2水泵的規格參數29
2.7.3水泵規格與節能31
2.8預處理係統流程32
2.8.1預處理的工藝順序32
2.8.2預處理的流量梯度34
2.8.3預處理的壓力梯度35
2.9預處理係統控製36
2.9.1恒流控製的係統特性36
2.9.2基頻嚮下的調速方式37
2.9.3水泵的迴流與
截流控製37
第3章 分離膜工藝的技術基礎39
3.1膜分離的性能39
3.2膜分離的分類39
3.3膜過程的機理42
3.3.1多孔膜的篩分理論42
3.3.2緻密膜的溶擴理論43
3.4錯流運行方式44
3.5濃差極化現象45
3.5.1濃差極化的數學模型45
3.5.2濃差極化的係統影響46
3.6分級工藝處理47
第4章 超微濾預處理工藝技術49
4.1超微濾膜工藝技術49
4.1.1膜材料及結構分類49
4.1.2膜組件結構與安裝49
4.1.3壓力方嚮與迴收率50
4.1.4膜組件的徑流方嚮51
4.1.5超微濾膜工藝性能51
4.1.6膜組件汙染與清洗52
4.2超微濾膜工藝結構53
4.2.1分置式超微濾工藝結構53
4.2.2浸沒式超微濾工藝結構54
4.3超微濾膜係統設計54
4.4超微濾膜係統運行56
4.4.1膜組件運行模型56
4.4.2潔淨膜組件特性56
4.4.3汙染膜組件特性57
4.4.4膜通量清洗特性58
4.5超微濾係統前處理59
4.5.1前處理必要性59
4.5.2疊片式過濾器60
4.6超微濾膜係統模型61
4.6.1膜組件微分方程模型61
4.6.2膜組件離散數學模型64
4.6.3膜係統運行數學模型64
4.7中空膜透水性測試66
第5章 反滲透膜性能與膜參數69
5.1反滲透膜工藝原理69
5.1.1半透膜與滲透壓強69
5.1.2反滲透膜過程原理70
5.1.3膜片及膜元件結構71
5.2膜元件的主要參數72
5.2.1膜元件的標準性能參數72
5.2.2膜元件的運行極限參數76
5.2.3膜元件給水水質極限參數78
5.3膜元件的恒量參數79
5.3.1膜元件恒壓力參數79
5.3.2膜元件恒通量參數80
5.3.3膜元件膜壓降參數81
5.3.4膜元件的三項指標81
5.3.5膜元件的透水壓力81
5.4膜元件的運行特性82
5.4.1膜元件給水溫度特性82
5.4.2膜元件産水通量特性82
5.4.3膜元件給水含鹽量特性83
5.4.4膜元件的迴收率特性83
5.4.5膜元件壓降影響因素84
5.5元件各項水質特性84
5.5.1膜元件的透鹽率特性85
5.5.2膜元件産水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各類物質的透過率89
第6章 反滲透膜係統典型工藝 91
6.1係統結構與技術術語91
6.1.1係統典型結構91
6.1.2膜堆結構術語92
6.2設計依據與設計指標92
6.2.1係統設計依據92
6.2.2係統工藝設計94
6.3膜品種與係統透鹽率94
6.4設計導則與元件數量95
6.4.1係統設計導則95
6.4.2係統元件數量97
6.5膜係統的極限迴收率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係統的極限迴收率107
6.5.5軟件中的極限收率108
6.6係統結構與參數分布108
6.6.1係統的串並聯結構108
6.6.2膜係統的分段結構109
6.6.3沿流程的參數分布111
6.7係統的運行能耗分析113
6.8恒量運行的設備保證113
6.8.1高壓水泵規格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 反滲透膜係統特殊工藝117
7.1濃水迴流工藝117
7.2通量均衡工藝119
7.2.1通量失衡相關問題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淡水迴流工藝126
7.5一級半脫鹽工藝127
7.6監測控製係統128
7.6.1儀錶監測手動控製128
7.6.2儀錶監測自動控製129
7.7在綫清洗係統129
第8章 膜係統典型設計與分析 131
8.1小型規模係統設計131
8.1.1單段結構係統131
8.1.2兩段結構係統134
8.1.3三段結構係統135
8.1.4小型係統總結136
8.2混型元件係統設計136
8.3中型規模係統設計137
8.4大型規模係統設計138
8.4.1係統的段殼濃水比值138
8.4.2大型規模的係統結構139
8.4.3大型係統的膜堆特徵141
8.5係統的規模與成本142
8.6係統設計基本要務143
8.7設計軟件計算誤差143
第9章 反滲透膜係統運行分析 144
9.1膜係統中各項平衡關係144
9.1.1係統的流量壓力平衡144
9.1.2係統功耗與功率平衡145
9.2可調節水泵係統的運行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汙染加重的影響148
9.2.4恒流量與恒壓力149
9.3無調節水泵係統的運行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汙染加重的影響151
9.3.4迴收率與産水質152
9.4提高産水量的應急措施152
9.4.1有調節水泵條件153
9.4.2無調節水泵條件153
9.4.3可調節水溫條件153
9.5提高脫鹽率的應急措施153
9.5.1改變工藝或參數153
9.5.2改變膜堆的結構154
9.6係統的裝卸與啓停過程155
9.6.1係統的安裝過程155
9.6.2元件的裝載過程156
9.6.3係統的啓動過程156
9.6.4係統的運行過程157
9.6.5係統開停機過程157
9.6.6係統的停運保護158
9.6.7元件的卸載過程158
9.6.8係統的清洗周期158
9.7膜工藝係統的中型試驗159
9.7.1中試的必要與可行159
9.7.2中試過程注意事項159
第10章 係統汙染、故障與清洗161
10.1汙染的分類與分布161
10.1.1膜係統的汙染分類161
10.1.2沿流程的汙染分布162
10.1.3沿高程的汙染分布163
10.1.4元件內的汙染分布164
10.2膜係統汙染的影響166
10.2.1無機汙染的影響167
10.2.2有機汙染的影響168
10.2.3生物汙染的影響169
10.2.4混閤汙染的影響169
10.3係統的汙染與運行170
10.4汙染的發展與對策171
10.4.1膜係統汙染的發展171
10.4.2汙染與通量的均衡171
10.4.3汙染膜元件的重排172
10.5汙染與故障的甄彆173
10.6在綫與離綫的清洗174
10.6.1在綫水力衝洗174
10.6.2在綫化學清洗175
10.6.3元件離綫清洗176
10.7係統性能的標準化177
10.7.1參數標準化基本概念177
10.7.2海德能的標準化模型178
10.7.3陶氏化學標準化模型179
10.8元件性能指標測試180
10.8.1運行條件下的測試180
10.8.2標準條件下的測試181
10.8.3衰減條件下的測試181
第11章 元件及係統的數學模型 183
11.1膜元件的理論數學模型183
11.1.1元件理想結構模型183
11.1.2元件理論數學模型184
11.2膜係統的離散數學模型186
11.2.1單一元件離散模型186
11.2.2串聯元件離散模型189
11.2.3並聯膜殼離散模型189
11.2.4單一膜段離散模型190
11.2.5多段係統離散模型190
11.3膜係統的管路數學模型191
11.3.1給濃水管道結構模型191
11.3.2産淡水管道結構模型194
11.3.3給濃水殼聯結構模型195
11.4膜元件的透水及透鹽係數196
11.4.1多元函數的迴歸分析196
11.4.2透過係數的理論模型197
11.4.3透過係數的實用模型202
11.5膜元件的阻力與極化係數204
11.5.1給濃水流道阻力係數204
11.5.2膜元件濃差極化係數205
11.6元件汙染層的透過係數205
11.6.1有機汙染層的透過係數206
11.6.2無機汙染層的透過係數206
11.7濃差極化層的透過係數209
第12章 元件、管路及通量優化210
12.1係統元件的優化配置210
12.1.1元件指標與係統透鹽率210
12.1.2元件指標與係統通量比212
12.1.3單指標差異元件的配置212
12.1.4三指標差異元件的配置212
12.1.5離綫洗後元件優化配置215
12.1.6新舊各半元件優化配置215
12.1.7係統中的元件更換方式216
12.2管路結構參數的優化218
12.2.1係統徑流方嚮的優化218
12.2.2給濃管道參數的優化218
12.2.3産水徑流方嚮的優化219
12.2.4膜元件的産水含鹽量220
12.2.5殼聯結構與膜殼接口220
12.2.6元件與管路混閤優化221
12.3通量優化與通量調整222
12.3.1最低費用的通量優化222
12.3.2季節性係統通量調整224
12.3.3峰榖性係統通量調整227
12.3.4時變性係統通量調整228
第13章 兩級係統的工藝與優化 229
13.1兩級係統的工藝結構229
13.2二級係統的工藝特徵230
13.2.1二級係統設計通量230
13.2.2二級係統的迴收率230
13.2.3二級係統濃差極化230
13.2.4二級係統元件品種231
13.2.5二級係統流程長度231
13.2.6二級係統段殼數量232
13.2.7二級係統元件數量233
13.3二級係統的給水脫氣233
13.3.1脫氣塔工藝233
13.3.2脫氣膜工藝234
13.4調整係統給水pH值234
13.5兩級係統的試驗分析235
13.5.1一級透鹽率的影響因素235
13.5.2透鹽率與給水的pH值236
13.5.3二級係統的透鹽率特性237
13.5.4兩級係統的透鹽率特性238
13.5.5不同透鹽水平係統配置240
13.6兩級係統清洗與換膜241
13.6.1兩級係統的清洗241
13.6.2兩級元件的配置241
第14章 納濾係統的設計與運行 243
14.1納濾膜工藝技術243
14.2納濾膜係統應用243
14.3納濾膜係統工藝244
14.4納濾脫除有機物247
14.5氧化改性納濾膜249
14.5.1廢棄反滲透膜現狀249
14.5.2氧化納濾膜的製備250
14.5.3氧化納濾膜的穩定251
14.5.4氧化納濾膜的應用252
14.6納濾元件運行特性252
14.6.1納濾元件運行特性模型253
14.6.2納濾元件運行特性麯綫254
14.7納濾元件透過係數255
14.7.1納濾元件係數特性模型256
14.7.2納濾元件係數特性麯綫257
第15章 海水及亞海水淡化係統 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海淡係統的工作壓力260
15.4海淡係統的最高收率261
15.5海淡係統的溫度調節261
15.6海淡係統的能量迴收263
15.7海水淡化的係統設計264
15.7.1給水含鹽量35g/L係統264
15.7.2給水含鹽量30g/L係統265
15.8亞海水淡化係統設計266
15.8.1給水含鹽量20000mg/L係統266
15.8.2給水含鹽量15000mg/L係統267
15.8.3給水含鹽量10000mg/L係統267
15.8.4給水含鹽量5000mg/L係統267
第16章 膜係統的運行模擬軟件269
16.1係統設計與運行模擬269
16.2模擬軟件的基本功能270
16.2.1係統基本參數輸入270
16.2.2係統運行方式設置272
16.2.3運行模擬計算報告273
16.3係統參數的各項修改274
16.3.1元件參數修改274
16.3.2元件特性修改274
16.3.3配管參數修改275
16.3.4聯殼參數修改276
16.4係統模擬的程序框圖276
16.4.1係統模擬計算框圖277
16.4.2膜段內部計算框圖278
16.4.3膜殼內部計算框圖280
16.4.4單支元件計算框圖280
16.4.5模擬軟件計算分析281
16.5模擬軟件的應用範例282
16.6模擬軟件的開發前景283
索引284
參考文獻286

前言/序言

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