污水回用的反渗透设备的工作原理和设计参数 PPT课件

1 1092710105市政学院邢学辞 污水回用的反渗透设备的工作原理和设计参数 2 水资源概况 随着城市化进程的加快 造成废弃物和生活污水的累积 污水的直接排放 破坏了水生生态系统的平衡 污水回用不仅可以补充水资源 而且可以减轻水体污染 保持水体的生态平衡和良好的环境 如果将污水进行适当的处理和回用 可以大大减少排污量 逐渐恢复水体的生态平衡 改善环境 促进水环境的良性循环 有利于区域环境的综合整治 具有显著的环境效益 实施污水再生回用为缓解水资源紧张的压力 必须进行开源节流 市政废水回用于电厂中反渗透技术的应用研究有重大意义 中国城市缺水现状 3 要实现再生水的回用 必须对其原水 工业污废水 市政废水等进行必要的处理 以达到不同的回用要求 城市废水回用处理技术是在城市污水处理技术的基础上融合给水处理技术 工业用水深度处理技术等发展起来的 城市废水回用处理技术打破了传统意义上的给水处理 污水处理和特种水处理的界限 促使技术路线和工艺流程的升级换代 优化组合 为实现回用目标服务 城市污水处理可分为三级 一级处理 主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质 二级处理 主要去除水中呈胶体和溶解状体的有机污染物质三级处理 是在一级 二级处理后 进一步去除难降解的有机物 氮磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等 1再生水处理技术发展 发展前景 4 发展前景 实际工程中 应根据每一个回用工程的实际情况确定合适的工艺组合 以工业回用为例 不同的工业回用对象有不同的回用水质要求 发达国家城市污水的回用技术已普遍采用先进的深度处理技术 运行控制技术也趋向自动化 但这些工艺与设备从投资到运行费用普遍较高 运行控制复杂 对于发展中国家来说 在现阶段普遍采用还缺乏经济基础 因此 在选择回用技术时要充分考虑回用水处理的投资及运行成本 反渗透技术逐渐被接受 对其的研究也有重要意义 2再生水处理技术的选择 5 反渗透设备的工作原理 6 7 在废水回用技术中 膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法 与传统分离操作 如蒸发 萃取 沉淀 混凝和离子交换等 相比较 过程中大多数无相的变化 可以在常温下操作 具有效率高 工艺简单和污染轻等优点 且在处理过程中无需投加任何药剂 处理后水质可达到回用要求 其中 反渗透技术在水质要求较高的处理工艺中应用较为广泛 1反渗透技术的发展及在废水回用中的应用 反渗透设备的工作原理 8 相同的外压下 当溶液与溶剂为半透膜隔开时 纯溶剂会通过半透膜使溶液变稀的现象称为渗透 其原理下图所示 当单位时间内溶剂分子从两个相反的方向穿过半透膜的数目彼此相等 即达到渗透平衡 其原理如下图所示 反渗透技术就是指在高于溶液渗透压的作用下 使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动 其它物质不能透过半透膜而将这些物质和纯溶剂分离开来 如下图 2反渗透膜分离的基本原理 反渗透设备的工作原理 9 反渗透设备的工作原理 2反渗透膜分离的基本原理 10 反渗透设备的工作原理 3反渗透水处理设备的工作原理 原水先经过盘式过滤器粗滤后 在高压泵施加的压力 大于原水与淡水之间的渗透压 下 纯水部分透过膜组件流入到淡水 产品水 侧压力容器 再汇入到产品水管网系统中 而膜组件外的剩余部分 浓水 即离子浓度含量高的水 则汇集到浓水管网系统中 反渗透系统主要作用就是脱除盐类 保证出水水质符合要求 反渗透系统主要包括 过滤器 高压泵 反渗透装置以及加药系统等部分 11 保安过滤器 对于反渗透进水 除了需要预先对原水进行常规的多介质过滤外 还有必要采用微滤 如滤芯滤料过滤 以除去水中微量的悬浮杂质 因为反渗透对进水中悬浮杂质含量有严格的要求 保安过滤器属于精密过滤器 其工作原理是利用PP滤芯5um的空隙进行机械过滤 水中残存的微量悬浮颗粒 胶体 微生物等 被截留或吸附在滤芯表面和空隙中 3反渗透水处理设备的工作原理 反渗透设备的工作原理 12 反渗透设备的工作原理 3反渗透水处理设备的工作原理 高压泵 高压泵是RO系统的主要组成部分 它向膜组件提供平稳 不间断的流量和合适的压力 对CA膜 高压泵需提供2 6MPa压力 对常规复合膜 则仅需1 6MPa压力 对超低压复合膜 压力仅需1 05MPa 选择离心泵时 应选择系统较合适的流量和压力 以使泵获得较高的总效率 离心泵的总效率约为62 92 之间 它为有效功率Pe与轴功率P之比 也等于水力效率 容积效率 及机械效率 三者的乘积 13 反渗透设备的工作原理 3反渗透水处理设备的工作原理 膜及膜组件的选用及组合 由于反渗透技术应用于水的脱盐领域的优越性越来越明显 因此被广泛的研究 研制出了许多膜材料 常刚于电站水处理的有醋酸纤维索膜 CA膜 和聚酰胺膜 PA膜 反渗透膜需要制成一定的构型才可用于水处理 日前膜的构型主要有平板式 管式 卷式和中空纤维式 构成膜元件 一个或数个膜元件组合起来 放置在压力容器组件内 构成一个脱盐部件 称为膜组件 膜组件的截面示意图如下 14 反渗透设备的工作原理 3反渗透水处理设备的工作原理 膜组件的截面示意图 15 反渗透设备的设计参数 在反渗透过程中 设计参数的选择是技术关键问题 经济合理的设计参数至关重要 流速 通量 回收率 最大压力及压力降 AP pH 温度 余氯含量 浊度和污染指数 电导率 清洗周期等 稳定的水源在调试阶段即可将参数确定下来 对于波动的水源可根据水源的变动规律摸索出一套相应的参数才能使用 系统中一些主要参数的工艺控制决定于RO膜的性能 16 反渗透设备的设计参数 CA膜 芳香聚酰胺膜的典型操作压力为2 76MPa 水温度0 35 pH值CA膜要求3 7芳香聚酰胺膜要求4 11 流量CA膜大于芳香聚酰胺膜 耐氯性CA膜为0 1 0 5mg L 而芳香聚酰胺膜要求小于0 1mg L 聚酰胺复合膜的典型操作压力1 72MPa 流量最大 pH范围为2 11 温度0 45 C 不能有余氯 它们的清洗压力可控制在0 34 0 98MPa 清洗流速要求为原来水处理流速的2 3倍 对于关键眭的操作参数应每天监测并与设计参数进行比较 发现问题及时分析解决 17 反渗透设备的设计参数 下面一实例有一定代表作用 其各个阶段主要设计参数 1 予处理单元碟式过滤器进水量主要设计参数为850t h 出水量700t h 去除10un以上颗粒物 出水浊度5NTU 最大工作压10kg cm2 2 各个阶段主要设计参数 予处理单元设计参数为 进水量 532T h 出水量520m3 h 其中12m3 h为超滤浓水回到原泵水池 超滤膜操作周期为20min 反冲性时30s 反冲洗压力 0 15Mpa 运行操作压0 2 0 7Mpa为节能产品COD去除年90 18 反渗透设备的设计参数 3 一级反渗透系统设计参数本系统的设计参数为 进水量156m3 h 产水量为120 h 机组数量3台 运行压力1 2MPa 最高温度45 最高含盐量处理5000mg L 最高操作压力20MPa 系统回收率 大于76 系统盐率三年内为97 8 五年内为96 平均寿命6a 不受微生物的影响 不受金属离子的破坏 利用空气对滤膜反冲洗 提高膜分离效果和膜组件的使用寿命 4 二级反渗系统设计参数本系统的设计参数为 进水水量为137t h 出水量120t h 机组2台 单机出水量60m3 h 运行0 7 1 2MPa 回收率大于88 系统盐率 三年内为92 出水符合锅炉补水标准 19 总结与思考 反渗透作为当今一重要技术 其设备虽各有不同 其工作原理是恒定的 而且设备的设计