超滤——反渗透

关键词：

超滤——反渗透（精选六篇）

超滤——反渗透篇1

反渗透技术是一种高效的脱盐技术, 在多个领域皆有运用, 已经从最初的给水处理发展到废水处理工艺中, 尤其是在工业废水处理回用过程中的应用, 促进了工业用水的循环利用, 对环保与水资源的循再生利用都有很大现实意义。

1 浸没式超滤和反渗透技术概述

1.1 基本技术原理

超滤是一种通过膜表面的微孔结构将溶液进行净化和分离的膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质, 膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜是一层非常薄而致密的薄膜, 超滤膜的孔径范围为0.01μm~0.2μm, 只允许溶液中的溶剂、无机盐及小分子有机物透过, 而将溶液中的悬浮物等大分子物质截留, 从而达到大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。正常情况下, 超滤产水的浊度小于0.1NTU, SDI小于3, 因此超滤技术常用作直饮水的处理技术、各类反渗透包括海水淡化的预处理技术。超滤技术用作反渗透的预处理时, 其稳定的高品质的产水可以显著改善反渗透系统的性能, 提高反渗透系统的运行稳定性, 减少膜的污染, 降低反渗透膜的化学清洗频率。

浸没式超滤通常是指将超滤膜组件浸没在被处理的水中, 采用产水侧抽吸的方式将水以及其他小分子物质等穿透过膜层, 变成产水, 悬浮物则在膜池中不断浓缩。浸没式超滤的膜元件材质主要是PVDF。压力式超滤通常是指在超滤膜的原水侧加压, 使原水中的水和其他小分子物质、溶解性盐类沿与膜垂直方向透过膜, 而原水中的悬浮物等杂质在膜表面浓缩, 随剩余部分原水沿与膜平行的方向带走。压力式超滤的膜元件材质主要有PS、PES和PVDF。

反渗透的原理是利用半透膜透水不透盐的特性, 去除水中的各种盐份。在反渗透膜的原水侧加压, 使原水中的一部分纯水沿与膜垂直方向透过膜, 水中的盐类和胶体物质在膜表面浓缩, 剩余部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走。透过膜的水中仅残余少量盐份, 收集利用透过水, 即达到了脱盐的目的。

1.2 工艺分析

浸没式超滤+反渗透的工艺中反渗透膜对进水的要求较高, 尤其温度等, 因此在超滤过程中应对原水进行性质调适, 即根据反渗透膜的工作需要进行适当的预处理。

1.3 浸没式超滤与反渗透技术在中水处理的研究

浸没式超滤+反渗透工艺主要是针对有机污染物不高、有一定的悬浮物、盐含量高的特征的中水, 在试验中总结其适应性, 并确定可行性及相应的工艺参数。

1.4 处理要求

某厂设计使用硫酸法生产钛白粉, 在生产中产生大量的废水, 其排放的废水量高达每小时500 m3~600 m3, 为了最大限度减少该厂对环境的污染, 并对中水进行处理和回收, 为生产工艺服务, 降低生产成本支出, 达到节能减排、增产不增污的目的。

2 试验分析

2.1 工艺分析

钛白中水温度较高, 基本在50℃以上, 需首先进行冷却处理, 将水温从50℃降至38℃以下, 加入絮凝剂进行混凝, 混凝后进入浸没式超滤装置, 通过产水反洗泵进行抽吸产水, 并间歇进行反洗, 透过液进入超滤产水箱, 超滤装置间歇进行浓水排放。超滤产水进入反渗透装置进行脱盐处理, 首先经过给水泵提升进入反渗透保安过滤器, 再通过反渗透高压泵送入反渗透膜组件进行脱盐, 由于试验过程中采用单支膜处理, 为了模拟大生产的运行情况, 必须将浓水进行回流, 根据回收率的不同, 部分浓水外排。为了防止膜元件结垢和氧化, 必须在进水中加入阻垢剂和还原剂。反渗透产水可以直接进入生产工艺使用。试验的关键是确定工艺运行参数, 选择合适的阻垢剂, 确定经济的、合理的系统回收率。

2.2 试验过程

首先对钛白中水进行水质全分析, 详细、准确的水质分析报告是进行工艺选择、工艺参数确定、药剂选择的关键和前提, 通过多次取样、送样, 选择知名的水质分析机构, 得到的准确的水质分析数据。

中试试验设备:选择国际知名品牌的膜组件, 根据钛白水的特征选择浸没式的中空纤维超滤膜系统, 单只膜排的有效面积为34 m2, 材料为改性聚偏氟乙烯, 膜过滤孔径为0.03μm, 产水反洗泵采用进口的凸轮转子泵, 可以正向和反向运行, 一泵两用。反渗透装置单支标准膜面积85 ft2, 给水流道宽度为28 mil, 为了更真实模拟工业化生产, 反渗透采用浓水部分回流的运行方式, 反渗透系统回收率可以根据回流量不同进行调整。保安过滤器滤芯的过滤精度为5μm。

药剂选择:混凝剂采用PAC, 浸没式超滤清洗药剂采用次氯酸钠和柠檬酸;反渗透系统加入阻垢剂和还原剂, 每套加药装置包括加药箱和计量泵。

试验流程:针对钛白中水的特点, 并根据厂里的实际用地情况, 选择处理流程简单、占地面积小的浸没式超滤+反渗透的组合工艺, 根据中试试验的结果以达到检验处理工艺的目的。工艺流程如下:

试验检测分析:试验中的TDS测定选择台式检测仪, 并进行导电性测定, 浊度采用便携式浊度仪进行测定, 钙离子、镁离子、硫酸根离子测定采用标准滴定, 氯离子检测采用硝酸银标准滴定法。并根据试验需要不定期送到专业公司对试验检测数据进行检验。

2.3 试验相关参数分析

在试验中分别对浸没式超滤和反渗透处理过程的技术指标与相关参数进行分析, 其中与浸没式滤超运行直接相关的参数包括:排浓周期、产水通量、产水时间。排浓周期的影响:排浓周期越长则跨膜压差增加越快, 在20~22之间效果最佳;产水通量影响:通过中试, 最佳的产水通量应控制在40LMH左右, 最高可以达到45 LMH。产水时间的影响:产水时间越长跨膜压差增加的越快, 中试表明产水时间22 min最佳。通过中试表明:浸没式超滤在处理微污染废水时, 工艺流程简单, 占地面积小, 处理效果好, 产水完全满足反渗透的进水要求。

从反渗透工艺看, 阻垢剂、回收率是影响反渗透运行及产水水质的关键。由于钛白废水无机结垢离子含量高, 溶度积高, 且结垢后不易清洗, 所以阻垢剂的选择对反渗透的稳定运行极为关键。不同厂家的阻垢剂对膜的处理效果有很大的差异, 经过试验对比分析发现, 纳尔科公司的阻垢剂的效果较为理想。进一步的测试中发现, 该阻垢剂在70%回收率下运行, 进水压力在前11天较为稳定, 产水量也没有明显的波动, 但是在11天后出现了进水压力增加的情况, 所以其在70%回收率下稳定运行时间为11天。在试验中发现, 不同时间同一回收率的稳定时间略有不同。

试验还需要确定最佳的回收率, 在实际应用中考虑选择65%与60%两组回收率进行对比, 膜的产水通量选择为15.2LMH, 试验结果显示:65%的稳定运行时间为22天, 而60%回收率的极限运行时间为28天。标准试验中70%回收率下系统稳定极限为11天。从系统稳定运行来看, 回收率不应高于60%。

2.4 试验结论

首先, 浸没式超滤反渗透技术在钛白中水的处理中可以获得较好的处理效果, 处理后水质完全满足工艺生产的要求。

其次, 反渗透处理中, 试验显示采用纳尔科阻垢剂的效果最佳, 且控制其回收率为60%时, 系统化学清洗周期为28天左右, 这样的工艺水平基本可以适应大规模的生产需求。

2.5 浸没式超滤+反渗透技术应用中的要点分析

2.5.1 操作压力的控制

反渗透技术中, 进水压力的控制是十分重要的, 反渗透动力消耗在处理成本中所占比例较大。用反渗透工艺处理工业废水时, 由于工业废水中的无机盐含量高、成分复杂, 所以在运行时的操作压力较高。操作压力的高低还与系统回收率有着密切的关系, 回收率越高操作压力越大。从反渗透系统的稳定运行和降低处理成本角度出发, 系统回收率不易设置过高, 操作压力也不易过高。

2.5.2 膜污染的防治

保证反渗透膜的使用寿命和清洗周期。首先应该完善预处理系统, 保证反渗透系统进水水质符合要求;对反渗透膜元件定期进行化学清洗;对膜元件的污染物定期进行分析, 选择最佳的清洗剂和清洗方法;长时间停机时, 首先应该把膜元件清洗好, 然后进行保护。

浸没式超滤虽然运行效果良好, 但是由于水中的钙等离子浓度较高, 容易结垢, 所以也应该加强对膜组件的清洗和保护, 定期进行化学清洗, 恢复膜组件的性能。

3 结语

上述分析可见, 利用浸没式超滤+反渗透技术对工业中水进行处理获得高质量的产品水, 进行生产水循环利用可以帮助降低排放污染并提高水资源的利用效果。

参考文献

[1]陈胜喜, 刘小亮.多介质过滤器、超滤和反渗透技术在中水回用中的应用探讨[J].节能, 2014, (07) :15-16.

超滤——反渗透篇2

超滤反渗透处理城市二级生活污水处理厂出水中试研究

摘要：本实验采用超滤反渗透处理二级城市生活污水出水,进行生活污水回用实验研究.实验结果表明:超滤反渗透对处理后出水的COD,TP,TN,TDS,Cl-处理效率分别为90%,95%,95%,99%,97%以上.超滤反渗透出水达到能够完全满足《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》(GB/T 18921-),可以回用于景观用水.除N的指标外可以满足地表水二类水质标准,绝大部分指标满足饮用水水源标准.作者：杨琦尚海涛席宏波王洪臣甘一萍 YANG Qi SHANG Haitao XI Hongbo WANG Hongchen GAN Yiping 作者单位：杨琦,尚海涛,席宏波,YANG Qi,SHANG Haitao,XI Hongbo(中国地质大学,北京,水资源与环境学院,北京,100083)

王洪臣,甘一萍,WANG Hongchen,GAN Yiping(北京城市排水集团有限责任公司,北京,100022)

期刊：膜科学与技术 ISTICPKU Journal：MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 27(3) 分类号：X703.1 关键词：污水回用超滤反渗透

超滤——反渗透篇3

1相关定义概述

1.1超滤技术

超滤作为一种膜分离技术过程，是目前世界水处理领域研究的热点之一。主要由筛除机理去除水中杂质，在压力作用下，水从高压侧透过膜到低压侧，水中大分子及微粒组分被膜阻挡，水逐渐浓缩后以液体的形式排出。

1.2反渗透预处理技术

预处理在反渗透海水淡化程序中是一个至关重要步骤。预处理的目的是通过混凝沉淀工艺除去海水中的悬浮生物、有毒物质和细菌，调节原水酸碱值和水温，防止金属氧化物和微溶盐的沉淀等，使进水达到超滤进水要求，随后通过超滤系统的处理，再达到反渗透的进水要求。反渗透法原理，如图1-1

图1-1 反渗透法原理

1.3海水淡化

海水淡化即利用海水脱盐，是分离海水中盐和水的工程。从海水中取出盐，或者说除去海水中的盐，都可以达到淡化的目的。如图1-2 海水淡化系统工艺流程

图1-2 海水淡化系统工艺流程

2超滤的技术优点

（1）超滤是一种绿色物理分离技术，其分离机理主要是筛分和扩散作用。

（2）超滤技术可有效去除几乎全部致病微生物。

（3）超滤可以较有效地去除原水中的有机物。

（4）超滤是通过膜孔直接筛除去除水中污染物，对污染物的去除有极好的稳定性。

（5）超滤采用的操作压力为0.1～0.4MPa，小于纳滤膜的操作压力，能耗较低。

（6）水通过超滤膜的过滤时间很短，超滤膜设备的容积很小。

（7））超滤设备可实现工业化生产和自动化控制，日常运行和维护管理较方便。

3超滤技术预处理工艺

3.1超滤技术预处理的必要性

由于反渗透膜不能直接对原水进行操作处理，原水中的成分会对渗透膜造成损害，缩短其使用寿命。各种细微颗粒、多种多价阳离子及微生物还会对膜造成污染和淤堵。反渗透膜的进水水质要求如图1.3所示。

图1-3反渗透进水水质要求

由此可见，只有达到规定标准的进水水质才能使用反渗透膜进行操作。为了满足这一要求，必须采取适当的预处理工艺，完善的预处理流程是保证超滤技术反渗透长期有效顺利进行的关键。

3.2确定预处理工艺

通过SDI或FMI两种指数来表示预处理的效果。原水水质的好坏程度和变化特点决定了预处理的工艺系统是否复杂，所以，在选择预处理工艺系统之前有必要对原水水质进行分析，在操作过程中要检测水质的各种数据指标。

3.2.1常规预处理工艺

典型的常规预处理流程主要有：絮凝、沉淀、过滤、消毒等。如图1-4 反渗透常规预处理流程

图1-4 反渗透常规预处理流程

常规预处理方法被广泛应用于海水淡化程序之中，特点是：花费高，占地大，过滤过程繁琐复杂。更重要的是，常规预处理方法无法对细和胶体颗粒形成天然屏障，起到保护RO膜、延长其寿命的作用，而且出水量和出水水质受原水水质影响极大，不能满足RO进水水质对稳定性的要求。

3.2.2非常规预处理工艺

超滤作为RO的预处理工艺，可构成UF/RO集成技术，新型的毛细管型UF膜可以处理高度污染的浅层海水。过滤过程是以膜两侧压差为原动力，以机械筛分原理为基础的一种海水分离过程，使用压力通常为0.03～

0.6MPa，筛分孔径为0.005～0.1微米，截留分子量为1000～500000道尔顿，可确保RO在高通量和高截留率下操作。作为反渗透的前端处理工艺，超滤能够使水的品质快速打到反渗透进水要求，为反渗透长期有效的运行创造必要的条件，但同时也要注意超滤膜化学清洗时残留的氯根的处理，氯根会导致反渗透膜的氧化，降低处理效果，因此使用时要格外注意。

3.3超滤用作反渗透预处理的优势

①超滤技术可以降低投资成本。超滤可以明显改善进水的预处理水质，从而降低对反渗透膜的污染和伤害，提升其运行流速，降低投资费用。预处理效果较差导致的微粒沉积就是导致反渗透膜的受到污染的重要原因之一，用SDI指标可以显示发生这类污染的概率。从浊度和SDI上看，UF的过滤效果更好更稳定。如图1-5 SDI指数对反渗透膜性能的影响。

超滤——反渗透篇4

现阶段我国工业和农业用水占比分别为:22.8%和60%。单位工业产品平均用水量是很多发达国家的数十、数百倍, 这使我国的用水情况变得十分窘迫, 其产生的废水更对生态环境造成的污染也非常严重。分析2004年全国环境统计公报可知, 全国废水排放总量482.4×109t, 相比2003年增加了4.9%。其中45.8%都是工业排放的废水, 相比2003年增加了4.1%。据有关统计, 目前全国600多个城市中, 400多个城市均有供水不足的现象产生, 其中有多达110个城市严重缺水, 例如北京、天津等北方城市为资源性缺水;上海、广州等南方城市为水质性缺水。因此, 提高水资源回用率和尽可能减少排污已成为各企业生产中考虑的首要问题之一。

该企业依据国家“节能减排”的指导思想, 将车间综合废水进行深度处理后, 得到的脱盐水回用于生产。该工程的处理工艺采用了目前世界成熟、先进、可靠的超滤膜+反渗透的双膜技术, 具有技术先进、运行稳定、出水水质好、投资回收周期短等优点。该项目于2006年6月开始建设, 2006年10月建成投产, 系统稳定运行至今。本文介绍了超滤与反渗透的原理及应用, 并结合实际介绍了该工艺的设计流程。进入反渗透系统的废水先采用超滤系统进行预处理, 可以有效的使反渗透膜的运行化学清洗周期得到延长, 也能使反渗透膜的使用寿命得到较大限度的延长[1]。

2. 超滤及反渗透原理

2.1 超滤原理

超滤是一种以机械筛分为主要分离原理, 将大粒子溶质从溶液中分离出的膜分离过程。超滤的驱动力来自于膜两侧的压力差, 其分离过程中的过滤介质即为超滤膜。由于超滤膜只允许水、无机盐及小分子物质透过, 因此在一定额度的压力作用下, 料液从超滤膜表面流过时, 超滤膜会阻止料液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质通过, 从而达到溶液的净化、分离与浓缩的目的[2,3]。

超滤的特点: (1) 分离机理一般认为是机械筛分; (2) 超滤膜的分离范围为相对分子质量 (MWC0) 500~1000000的大分子物质和胶体物质; (3) 属于压力驱动膜分离过程; (4) 操作压力低, 一般不考虑渗透压的影响; (5) 过滤方式有全量过滤和错流过滤两种; (6) 超滤膜的形态结构为不对称结构[4]。

2.2 反渗透原理及其应用

当在浓溶液上外加大于渗透压的压力时, 浓溶液中的水分子就会通过半透膜流向稀溶液, 使浓溶液的浓度变得更大, 此过程是渗透的相反过程, 称为反渗透。反渗透是利用溶剂渗透膜 (半透膜) 选择性地透过溶剂 (通常是水) 而截流溶质的分离过程。反渗透和超滤也有相同点, 其主要驱动力也来自于膜两侧的压力差, 以反渗透膜作为过滤介质, 将进料中的水 (溶剂) 和离子 (或小分子) 分离, 从而达到纯化和浓缩的目的[2,3]。反渗透膜的分离性能一般是在高压下进行的, 因此具有实际应用价值的反渗透膜要求具备:膜的脱盐率高、透水率大;机械强度好, 耐压密;化学稳定性好, 能耐酸、碱、微生物的侵蚀;使用寿命长, 性能衰减少;制膜容易, 价格低廉。

就目前而言, 反渗透已经在电子、电力、医药、化工、食品饮料及海水淡化等多个领域广泛应用。

3. 系统设计

3.1 污水水质

进水水质情况:进水PH值=3~7, TDS≤1000 mg/L, 电导率≤2000μS/cm, 浊度≤20 NTU, COD≤75 mg/L, 水温10~30℃。

3.2 废水处理工艺流程及说明

根据该废水的特点以及该厂对处理后脱盐水的水质、水量要求, 采用流程如图1:

(1) 预处理工序

废水进入调节池, 由原水泵泵入叠片式自清洗过滤器以去除粒径大的悬浮物。在原水泵前加Na OH调节将PH值在6~9范围内;原水泵后投加PAC使水中胶体和悬浮物形成大的矾花, 易通过过滤器滤除, 降低超滤装置的进水浊度, 延长超滤膜的反洗间隔;同进投加Na Cl O抑制细菌在膜表面的生长, 减轻膜元件的生物污染, 延长超滤膜及反渗透膜的使用寿命和清洗周期[5]。

(2) 超滤系统

叠片式自清洗过滤器出水进入超滤膜组进一步去除悬浮颗粒、胶体、部分有机物等杂质。本工艺设计的超滤系统运行方式采用错流过滤。典型的过滤压差为0.5-1.0 bar, 超滤的产水的浊度小于0.1 NTU, 产水SDI值小于2.5, 稳定、优质的产水品质既达到了传统过滤的无法达到的功效, 同时保证了后续反渗透系统中RO膜的运行、使用寿命, 使反渗透系统的性能大幅提高, 使反渗透装置清洗周期得到较大限度的延长, 增长反渗透膜元件的使用寿命[1]。

在超滤膜表面沉积的固体颗粒通过定期的气洗和水反洗进行去除, 将反洗周期定为30分钟左右。反洗进行时由计量泵适量加入Na Cl O, 主要目的是为了使超滤膜的通量在短期内能恢复到最佳并杀菌。随着膜组件工作时间的延长, 膜污染会不断加重, 膜的透水速率会不断下降, 为了恢复膜的通量, 需要对膜组件进行化学清洗。化学清洗时应根据原水质中杂质的情况选择适合的化学药品, 一般先酸洗再碱洗:酸洗液一般采用2%的柠檬酸, 碱洗液为0.5%的Na OH/200 ppm Na OCl。何时进行化学清洗由系统的运行状态决定, 一般当系统的跨膜压差达到0.15--0.2MPa时进行化学清洗。超滤系统与反渗透系统共用化学清洗装置。

(3) 反渗透系统

超滤产水经过反渗透供水泵进入过滤精度为5μm的保安过滤器, 然后进入反渗透膜系统。反渗透膜要求进水余氯<0.1ppm, 反渗透进水中投加亚硫酸钠还原水中的余氯保护反渗透膜, 通过ORP检测仪自动控制还原剂的投加量。在反渗透分离过程中, 可溶性无机物同时被浓缩, 浓水侧含盐量成倍增长, 易产生严重的结垢现象, 在反渗透进水中加入阻垢剂, 提高水难溶岩的饱和度[5]。

反渗透作用是脱除水中的可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。本系统采用二级反渗透工艺以适应现在和以后水质的变化, 以及反渗透膜本身随着运行时间的延长而出现的脱盐率的自然衰减。采用TML20-400型低压抗污染膜, 其运行压力控制在1.1-1.3 MPa。反渗透膜组运行时间过长, 会容易被某些难以去除的杂质污染, 比如微量盐份结垢和有机物长时间的积累会使膜组件性能一定程度的下降, 使其运行压力增大, 所以在进行清洗时必须适量使用化学药品, 以使其除盐能力恢复正常。反渗透一般每3-6个月化学清洗一次, 每次清洗约1-2小时。

3.3 工艺特点说明

(1) 通过加药对废水的物理化学性质进行调节, 然后采用叠片过滤的方法, 能够有效地对废水中的大颗粒和悬浮物进行预处理。

(2) 采用超滤膜、反渗透双膜装置, 既能与目前世界废水处理行业的发展趋势相符合, 又能为产水的水质和水量提供保障, 还具有低投入、高产出的特点。

(3) 采用新型节能电机, 降低运行成本。

(4) 系统工艺简明, 设备模块化设计, 占地面积小, 扩容简单。

(5) 系统配置必要的在线测试仪表及自动阀门, 采用PLC+上位机控制, 自动化程度高。

3.4 工程经济分析

该工程投资为370万元, 其中设备费为260万元、建安费为65万元、其它费用为45万元。该系统反渗透产水为30m3/h, 运行成本为2.4m3/h:其中电费为0.725元/m3, 药剂费为0.755元/m3, 人工费为0.13元/m3, 设备维护及折旧费为0.15元/m3, 膜更换费为0.64元/m3 (膜使用寿命按3a计算) 。节省的工业新水费为4.1元/m3, 节省的排污费为1.5元/m3, 每年节约费用= (4.1+1.5-2.4) ×30×93%×24×360=77.1万元, 则该系统运行5.2年既能将工程投资回收。若按产出脱盐水及节省的排污费计算, 则吨水效益约为10元/m3, 每年节约费用= (10-2.4) ×30×93%×24×360=183.2万元, 则该系统的工程投资回收仅需2年。

4. 结论

(1) 该工程建成投产至今, 系统运行稳定, 产水水质达到并好于业主要求, 说明该处理工艺在技术上是可行的, 并且是安全可靠的。

(2) 该系统的吨水制造成本较低, 并且能在短时间内回收工程投资, 经济效益显著。

(3) 将电子工业废水进行回收再利用, 不但可以减少废水的排放量, 又可以使废水资源化, 符合“节能减排”的要求。

参考文献

[1]刘茉娥, 蔡邦肖, 陈益棠.膜技术在污水治理及回用中的应用.北京:化学工业出版社, 2005, 156-213.

超滤——反渗透篇5

一、基本情况

以某厂为例, 此厂的中水具体指循环冷却水的排污水, 排污水是由矿井涌水进行2倍浓缩之后而形成的, 因此, 此厂为了减少水耗, 通过使用循环水系统排污水作为生理脱盐水的原水, 并对此做了工程方案的论证。规模的设计:循环水最大的排污水量为每小时500立方米、一级除盐水设计能力为每小时250立方米、二级除盐水设计能力为每小时220立方米。产水水质指标:Si O2≤0.02mg/L, 电导率≤0.3μS/cm。制定了两个方案: (1) 循环水排污水、多介质过滤器、超滤装置、超滤水箱、一级反渗透、二级反渗透、脱碳塔、混床、除盐水箱、除盐水泵、电厂除氧器。 (2) 循环水排污水、多介质过滤器、超滤装置、超滤水箱、一级反渗透、脱碳塔、中间水箱、阳床、阴床、混床、除盐水箱、除盐水泵、电厂除氧器。此厂的技术人员在经过重复试验之后发现, 循环水排污水在经过一级反渗透处理之后, 含盐质量的浓度仍然很高, 如果选择使用离子交换工艺, 将会造成酸碱的消耗量增大, 从而无法体现反渗透技术减少环境污染以及运行成本的作用。进行技术经济比较可以看出, 方案 (1) 比方案 (2) 能在每吨水上节约0.58元的成本。因此, 选择方案 (1) 的水处理工艺较为合适。

二、反渗透装置的选择

我国在很早之前就开始使用反渗透装置, 最先应用于生物制药行业。随着近年来我国水预处理技术的不断发展以及超滤技术的广泛使用, 在很大程度上提高了反渗透技术在电厂水处理、污水处理以及化工生产中的应用效果。在目前水处理中被广泛应用的反渗透装置一般为卷式结构, 在实际运行过程中, 超滤来水先进入膜壳, 再经过反渗透膜产水, 最后流进中心管中。在实际操作过程中, 必须对反渗透的产水率进行严格控制, 因为并非产水率越高就越好, 产水率过高会容易造成浓差极化。导致浓差极化产生的原因是多样化的, 并不只是由于产水率过高而引起的, 膜的水通量较大也会产生浓差极化。浓差极化的出现会导致盐透过量增大以及产水能耗的增加, 从而大大降低了膜性能。根据此厂的水质情况, 原本将一级反渗透产水率设定为70%, 但是由于此厂的水质中SO42-离子含量偏高, 从而容易在膜表面形成Ca SO4等难溶盐, 因此, 为了避免浓差极化情况的产生, 对事先设定的产水率进行了调整, 最后设定为65%, 这个产水率是根据膜生产厂家的设计导则进行计算出来的。要根据这个产水率找到一种阻垢剂, 如果在使用这种阻垢剂之后能使浓水的兰格利尔指数≤1, 就表示浓水侧不会产水浓差极化的情况。因此, 确定产水率最重要的前提条件是必须在这个产水率下找到可以使浓水的兰格利尔指数≤1的阻垢剂。一级渗透一般使用两段布置, 当浓水排放后, 产水流入二级反渗透, 而二级反渗透一般使用三段布置, 目的则为了提高产水率, 当浓水进入超滤水箱时, 产水流进混床。由于此厂的原水中含有较高的HCO3-, 通过循环水冷却塔后, 使水中溶解的CO2脱离水体, 从而有效减少了原水中HCO3-含量。此外, 可以使用Na OH除碳, 而不会对p H和产水电导率产水影响, 因此, 可以取消脱碳塔。让二级反渗透水直接进入混床, 通过混床的再生功能出水, 最后进入除盐水箱。

三、预处理装置的选择

超滤工艺和多介质过滤器的结合形成了一种较为稳定的预处理工艺, 在实际使用过程中可以将出水SDI值控制在3以内, 可以对反渗透进行有效地保护。由于此厂的水质中含有较高的溶解固形物, 且硬度较高, 而且循环水排污水的水质较差以及细菌、悬浮物、有机物的含量较高。因此, 必须在循环水排污水中加入絮凝剂, 然后使用多介质过滤器进行过滤, 能有效地去除水中胶体微粒、有机物以及悬浮固体, 从而有效地提高了后续超滤的膜通量, 以确保超滤系统安全稳定的运行。超滤膜只能发挥物力过滤的作用, 其结构为中空纤维。超滤膜分为内压式和外压式, 内压式使用的材料是聚醚砜, 外压式使用的材料则是聚偏二氟乙烯。内压式超滤膜和外压式超滤膜都具备各自的特点。内压式结构中由于原水通过中空纤维丝芯管流入, 经过膜壳收集后形成产水, 因此, 必须严格按照规定进行原水的预处理工作, 避免污染物堵住中空纤维的芯管。要加大对水预处理的投资, 内压式的反洗水量应该占超滤水量的十分之一。相反, 外压式结构对进超滤前的给水预处理没有很高的要求, 并且不会造成中空纤维丝芯管被污染物堵死。在反洗的过程中要通入压缩空气, 其目的是为了加大膜的振动, 以便抖落污染物。超滤的自用水量会随着压缩空气的通入而减少, 外压式的自用水量占超滤产水的5%至7%。通过对两种结构进行比较, 循环排污水经过多介质过滤器过滤之后, 污染物的含量被大大地减少, 并已经达到进超滤的相关标准。因此, 超滤可以采用内压式结构。

四、结论

综上所述, 经实践表明, 反渗透装置和超滤的相结合使中水回用技术的整体水平得到了有效地提高, 不但可以用于生活污水处理, 还能进行生产污水的处理。其中超滤装置的使用有效地改善了反渗透进水水质, 从而确保了反渗透装置快速稳定的运行。

摘要：城市中排出的污水或生产生活污水经过相关处理之后达到一定的水质标准, 并且可以在一定范围内重复使用的非饮用杂用水被称为中水。虽然中水回用水处理技术在我国有着极其广阔的应用前景, 但是在目前的实际生产过程中中水回用技术仍然存在一些技术上的问题, 因此, 给实际应用造成了影响。本文通过实际举例并总结出中水回用技术在实际中的应用。

超滤——反渗透篇6

超滤及反渗透系统易于操作, 对进水水质变化适应性强, 排水对环境污染小, 价格也日趋经济, 因此, 目前国内外电厂已广泛应用超滤及反渗透技术于水处理系统。

国电长治热电厂工程建设规模为2×300MW级燃煤空冷供热机组, 配置2×1171t/h锅炉, 并同步建设石灰石-石膏湿法脱硫, 预留脱硝场地。规划容量为4×300MW级供热机组。电厂厂址位于浊漳南源流域, 为大陆性季风气候, 一年四季分明。

下面, 从该工程锅炉补给水处理系统的工艺流程选择、膜单元设计、运行成本分析等几个方面作介绍。

2 工艺选择

国电长治热电厂工程水源由长治市污水处理厂的中水作为电厂的生产主供水源, 其水质分析报告见表1。

mg/L

注:工程名称:国电长治热电厂, 取样日期:2011年6月5日。

根据水质分析报告及工程项目具体情况, 设计采用超滤反渗透工艺对锅炉补给水进行预脱盐处理, 具体工艺流程如下:

石灰软化处理后的中水 (或备用水) →加热器→多介质过滤器→超滤器→超滤水箱→反渗透升压泵→5μm过滤器→高压泵→反渗透膜组件。

超滤装置具有除去水中的大分子颗粒、胶体、部分有机物、有效降低水中的浊度及SD, I的功能, 其出水应满足反渗透进水的要求。反渗透系统主要用于去除水中各种溶解固形物、胶体硅及有机物, 作为后续除盐系统设备的预脱盐装置。

设备性能保证值设计如下:

超滤系统的控制指标

产水量:≥76m3/h (套) (20℃)

回收率:≥90%

产水水质:第一年SD, I<2, 第二、三年SD, I<3

反渗透系统的控制指标

脱盐率:≥98% (运行第一年)

≥97% (运行3年后)

产水量:≥100m3/h (套) (20℃)

回收率:≥75% (运行3年后)

根据该项目水源情况、需要达到的处理目标, 并结合业主需求, 合理选择膜元件, 对膜单元进行设计计算。

3 膜系统设计

3.1 超滤膜系统设计

本项目中超滤装置按4列设计, 每列出力76m3/h, 每列都能单独运行, 也可同时运行。超滤膜元件采用加拿大塞维尔SVM1060外压式中空纤维膜产品, 每列采用20支膜元件, 4列共80支膜。

膜元件材质为PVDF, 膜面积75m2, 膜孔径为0.04μm。

超滤按错流过滤方式设计, 设计通量55L/m2·h, 工作压力0.15MPa, 水回收率90%。

根据水质资料提出适合本工程的超滤系统运行参数见表2。

超滤需进行周期反洗, 反洗频率、持续时间等反洗参数根据水质情况确定。反洗步骤分为空气清洗、顶部反洗、底部反洗、排水、正冲四个步骤。正冲水采用超滤进水, 反洗水采用超滤产水。为了预防膜污染, 运行中加入少量次氯酸钠, 反洗时加入较大量的次氯酸钠, 起杀菌作用。

3.2 反渗透膜系统设计

本项目中反渗透装置按2列设计, 每列出力:100m3/h;每列都能单独运行, 也可同时运行, 2×100t/h组装一个框架。膜元件选用美国陶氏公司BW30-400FR型抗污染反渗透复合膜元件, 涡卷式反渗透膜。膜组件的级、段排列组合方式为一级两段14∶7排列。反渗透压力容器选用哈尔滨乐普6芯膜壳, 每列采用126支膜元件, 2列共252支膜。

膜元件材质为芳香族聚酰胺, 膜面积37m2。

反渗透装置设计通量21.9L/m2·h, 工作压力1.30MPa, 回收率75%, 脱盐率99.75%, 三年后系统总脱盐率97%。

反渗透进水的控制指标见表3。

4 运行成本分析

根据现场运行情况, 对该超滤及反渗透系统进行了运行成本分析, 见表4。

从表中数据可以看出, 运行成本主要分为能耗、换膜费用、化学清洗费用等。再加上人工费、设备维护费、固定资产折旧费等, 超滤反渗透部分的运行总成本约为1.74元/t。

5 结论

本文以长治热电厂锅炉补给水处理系统为例, 对超滤反渗透系统的设计进行了介绍, 并通过分析计算得出超滤反渗透部分相关设备的运行总成本可以控制在2元/t以下, 系统运行成本较低。

此外, 在电厂锅炉补给水处理方面, 采用超滤反渗透进行预处理具有可连续产水, 产水质量高、系统运行稳定、运行中无停止再生操作等优点, 可以为后续除盐系统的安全稳定运行创造有力条件。

目前膜技术发展较快, 各种复合膜、低压膜均已商品化、国产化, 它们的使用大大降低了电耗费用等运行成本, 这使得采用超滤、反渗透技术变得更加经济。

总之, 超滤及反渗透系统对发电机组稳定运行、保证电厂安全经济起着重要作用。作为电厂锅炉补给水处理系统中的重要一环, 超滤及反渗透技术正得到普遍推广和应用。

摘要：近年来, 超滤和反渗透技术不断成熟、普及, 这一技术已被国内外广泛用于水处理系统。论文以国电长治热电厂火电机组锅炉补给水处理系统内的超滤和反渗透设备为例, 介绍了超滤和反渗透技术在电厂锅炉补给水处理系统中的应用。