全膜法水处理工艺资料

1、全膜法水处理工艺全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、 EDI等不同的膜工 艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种 水处理工艺。全膜法处理后的出水可直接满足锅炉补给水、 工艺用水、 电子超纯水、回用水、循环用水等要求。反渗透处理装置EDI电渗析水处理设备该工艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。该工艺的关 键技术EDI系电渗析（ED）和离子交换技术（DI）有机结合，达到 连续除盐、运行维护简单、无酸碱排放污染。而超 /微滤、反渗透已 广泛应用于海水（苦咸水）淡化及 废水回用。1、膜分离技术及其优势膜分离技术是一大类技术的总称。和水处理有关的主要包括微 滤、超滤、纳滤

2、和反渗透等几类。目前在经济、技术等方面占主导地 位是高分子材料类的产品。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。在压力驱动下，尺寸较小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，而尺寸较大的物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同大小组分的 目的。其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习惯把孔径较 大的称为微滤(Microfiltration )，而较小的称为超滤(Ultrafiltration), 而 孔径”更小则是钠滤和反渗透。微滤超渡纳浦膜孔轻0.05-2.0 pm0.001-0.1 inn<0 0 2 41nl

3、操作压力035-2.1 bar1.0-5J5 bar3 5.8.75 barq 'r '-,r . . .j1V ZT-iK ).,上图显示了水中各种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法。反渗透主要用来去除水中溶解的无机盐； 而超滤则可以去除病毒、 大分子物质、胶体等；微滤一般能够去除水中的细菌、灰尘，具有很 好的除浊效果。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法 实现的。这些膜分离的产品从功能上可以分为反渗透、超滤、微滤等； 从形式上分为中空纤维、 宜式、卷式、平板式等；从材质上分 PP、 PE、PS PVDF、Nylon、PAN等多种；从操作方式上分为错流过滤 和终端

4、过滤两种，或者分为内压式、外压式等。这些膜产品能够具备 优异的分离能力，是和它的结构及材料密不可分的。 下面几张图显示 了聚合物膜材料的结构。反漆透膜的多层结构用送膜致密由禺上2万倍电于显微照J内耳G皮层/土比R电广显微照片内比小强加也撼膜电广显微照可见，各种形式的分离膜大都属于非对称的结构，即包括致密的皮层（真正起分离作用）和多孔的支撑层。这种结构既保证了良好 的分离效果，又提高了膜通量，降低运行能耗，并抗污堵。这些因素 使得膜产品最终能够实现大 工业化的应用。膜分离技术最近受到了污水市场的高度关注，这是因为它具有如 下的优点：1 .对杂质的去除效率高，产水水质大大好于传统方法；2 .彻底消

5、除或者大大减少化学药剂的使用，避免二次污染；3 .系统易于自动化，可靠性高。运行简易，设施只有开启，关闭两 档；4 .占地面积要求小；5 .与常规水处理系统费用相当2、废水回用面临的挑战在下图中归纳了综合利用各种水资源的方式。 首先，尽量使水能 够循环使用，把原来外排的工业废水和市政污水作为新水源,就可以 大大减少对地表水和地下水的需求， 也减少了向外排放的污水量；其 次，在循环利用水的同时，各种废火中积累的污染物经过浓缩、焚烧、 填埋等等方式转化为对环境无害或者少害的形式， 可以大大缓解对生 态的破坏。这些目标可以通过水价的调整，由政府行为转变为企业自 发的市场行为而得以充分实现。但是使用废

6、水作为新水源，在技术上面临着一个新的挑战。由于各种工业和生活废水中的污染物非常复杂,传统的水处理方法，包括 生化处理、混凝、澄清、气浮、吸附、砂滤等等，往往不能高效地去 除这些污染物，将废水变成满足使用要求的净水。最近一段时间以来， 在电力、冶金、石化等行业纷纷开展了污水回用的工作，计划把循环 水排污水、市政废生、含油生产度丞等经深度处理后作为循环水补给 水、工艺用水、甚至锅炉补给水等。在一些缺水地区，如北京、天津 等地也纷纷开展了以市政污水作为 工业和生活用水的工作。这些需求 大大促进了新技术的应用和成熟 一这就是膜分离技术。3、我国废水回用现状水是人类赖以生存的基本资源，但是我国的水资源状

7、况不容乐 观。首先，中国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源拥有量仅为世 界平均水平的四分之一。目前，我国黄淮海及内陆河流域有11个省、 区、市的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750立方米用水紧张线。其次，近些年随着我国 工业化和城市化的进程, 大量的工业和生活污染物排放到环境中，给水体带来越来越严重的污 染。从太湖到滇池，从松花江、黄河到长江、珠江，水质逐年恶化。恶化的水质危及 工业生产和人们的健康,增加了整个社会获取水资源 的成本。目前水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因 素。第三，我国水资源浪费严重，特别是工业用水效率总体水平较低。 2001年，我国每万元工业

8、产值取水量为90立方米左右，约为发达国 家的3-7倍，工业用水重复利用率约52%,远低于发达国家80%的水 平，与世界先进水平相比差距悬殊。今后经济及人口的增长势必使水资源供需矛盾更加突出。 据有关 研究报告，到21世纪中叶我国人口达到16亿高峰时，全国总取水量 有可能接近可用水资源量的极限。 为保证经济社会的可持续发展，必 须要大幅度提高用水效率。 为此，国家 在 十五”规划中制定了相应 的政策，以控制水污染和用水量的增长。其中包括三大类：1 .采用清洁生产的工艺，减少污染物排放。例如高纯水制备中 采用反渗透、EDI等膜分离技术代替离子交换技术，可以消除酸碱废 虫的排放;2 .采用低耗水的工

9、艺，减少新鲜水的用量。例如火力发电厂使用空冷技术、干除灰代替水力除灰等；3 .废区回用。把生活污水、工业废水等经过深度处理后,重 复使用，甚至实现零排放。这实际上是将污水作为一种新的水源加以 充分利用，即减少了新鲜水的利用，又降低了 废水的排放量。其中，实现废水回用或者零排放,最关键的一点就是要去除污水/废水中的各种杂质或者污染物，使净化后的水满足各种 工业或者 生活用水的水质要求。因此，工程设计时不仅仅要考虑工业或者生活 废水实现达标排放,今后越来越多的时候还要考虑将这些 废水进一步 深度处理，循环使用。为了节约水资源，政府正在出台一系列的政策，包括水价调控、排污权交易等，这些都将通过经济的

10、杠杆，促进 废水 处理技术和市场的迅速发展。4、全膜法水处理应用的工程案例全膜法水处理工艺由超/微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有 机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的。出水需求领域：锅炉补给水工艺用水电子超纯水回用水循环用水实际应用领域:轧钢废水炼油废水电厂循环水 市政污水 全膜法应用于市政供水荷兰“Jahangrand"最早最大的双膜法水厂"Jan-Lagrand”位于荷兰首都阿姆斯特丹附近的Heemskerk城，于1999年投运至今。"Jan-Lagrand"是世界最大规模的双膜法市政供水 厂，产水量2250m3/h。Heemsk

11、erk供水厂，将经过预处理的地表水连 续的由X-FLOW超滤预处理后，进入反渗透系统。反渗透出水直接 混合后用于饮用，不经任何化学消毒。Heemskerk水厂有很多创新之 处：1 .反渗透膜（RO）的选择和预处理原则在1994年初，Heemskerk水厂在设计阶段，醋酸纤维素 RO膜加 介质过滤器是当时通常采用的膜法地表水处理工艺。但是PWN决定考虑采用复合RO膜加膜法进行预处理。当包括微滤和超滤在内的中 试试验结果出来后，PWN决定采用复合RO膜，由此Heemskerk成 为世界第一个大型的采用复合 RO膜加UF预处理的工程项目。2 .预处理膜的选择微滤MF和超滤UF膜的选择是该项目一个非常

12、重要的环节。预处 理膜的选择需要考虑非常成功的中试试验结果，系统选择前首先对超滤膜供应商进行资格认证，使真正先进”的和有实力膜产品在Heemskerk这样大型水厂中应用。当时一般的膜要满足 Heemskerk水 厂的要求，需要30到40套超滤膜设备。荷兰X-FLOW公司完成了 一个全新的设计理念，包括采用与 NF/RO类似标准的产品3采用膜过滤的消毒方式在项目开始阶段，普遍认为 UF和RO在理论上可以提供完全无菌 消毒的供水。但是在90年代没有可用的在线监视装置可以在线连续 检测去除率达到3个10g或以上的精度，PWN面临由实际数据验证 理论概念的挑战。为此在 Heemskerk水厂采用了两种

13、监测系统：1）对RO系统，采用了硫酸盐监视器。当硫酸盐的去除率超过99.9% 时，硫酸盐监视器可以提供足够精确的指标保证对病菌的去除率超过 3个log以上。2）对UF系统，采用了颗粒计数器。每套超滤装置上都安装有0.2um 的颗粒计数器，并且还有一个 0.05um的备用颗粒计数器（用来临时 监测单套装置，单个压力容器甚至单个膜组件）。通过测定对某级别 大小的颗粒去除率的测定，可以精确反映出超滤系统对于该大小范围 的病菌的去除率。在线完整性监测系统是膜应用在市政水处理方面的一个突破。4.双楼层设备布置理念通常的膜装置有两种布置形式，要么布置在沟渠中，要么在直道系 统上方。检修不方便、置道布置复杂

14、。而双楼层设备布置，可以实现 扩建方便，维修容易、环境美观。因此Heemskerk采用了双楼层设备 布置的方式：1）膜装置布置在地面一层，由于 8个发电机组在楼下均通过木箱 进行了消声处理，因此，一层车间没有一点声音，代表们误以为系统 没有运行。2）邕道布置在地下室。宣道系统固定在地下室的天花板上。并且 根据用途不同分成不同的区域如入水宣道区、化学药剂投加线、产水 宣道区、废水管道区、电控邕线等。不仅维护方便、施工方便、而且 美观。3）膜清洗投加系统，包括 圣和相关设备，安放在地下室中。巴黎梅里奥塞水厂一一全球最大的市政纳滤工程纳滤膜技术是近10年发展起来的膜分离技术，它可以去除水体中 的三氯

15、甲烷中间体、低分子有机物、农药、激素、碎和重金属等有害 物质。同时，纳滤膜分离过程还具有操作压力低、出水效率高、浓缩 水排放少等优点。因此，纳滤膜技术在饮用水生产方面正在发挥其独 特的作用。法国梅里奥塞水厂是世界纳滤膜应用的先驱。梅里奥塞水厂位于法国巴黎北郊，始建 20世纪初，前后经过几次 重大的改造。1980年增加了一座贮水水库，这里目前已成为一个鸟 类的栖息地。由于水质污染不断加剧，1993年水厂安装了一套纳滤 中试验装置，开始为阿沃斯奥塞小镇提供膜处理用水， 两年的试验结 果最终证明了纳滤膜技术是行之有效的。1999年法国水务企业联合集团（SEDIF）投资1.5亿欧元建造了日均产水量为1

16、4万吨的新型水 处理工厂，为巴黎北郊39个区大约80万居民提供经过纳滤膜处理的 优质饮用水。四年过去了，梅里奥塞水厂目前仍保持着全世界规模最 大的运用纳滤膜技术净化地表水的水厂。 被处理的原水是受污染的奥 塞河水，水中含有大量的有机物和杀虫剂， 而且河水的温度和有机物 含量随季节变化波动很大。采用纳滤膜技术处理这种水质在水处理领域是重大创新，具出水水质及其各项性能参数非常令人满意。当然，它的创新点还在于其水处理系统的过程控制。梅里奥塞水厂水处理工艺其实并不复杂，复杂的是其控制和监测系 统。水厂采用了 1250台由计算机控制的预报控制屏，950多台在线 传感器，140个自动系统，可以连续向控制中

17、心提供600个数据信息。 整个水厂完全自动控制，可提供实时评估纳滤膜污堵状态，还可以进 行完全自动化地清洗，而且操作者可以自行选择清洗配方， 若大的水 厂仅十七人员工。当然通过这种方式处理的水，成本不会低廉，即使 水厂负责人不愿透露我们还是可以计算的出来。全膜法制备电厂锅炉补给水1 .制备流程介质过谑L ,全磔注制瑟我好上卜给水温蝗围号场割街温帮朴给小流悭国混碌2 .系统优点把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，弥补了离子交换不能连续工作的不足；无需消耗酸碱再生，不排放酸碱 废也，是 物理”的净化过程，不污染环境；产水水质满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅

18、等要求；现场安装工作量小，施工周期短，设备占地面积小，厂房投资较低，运行费用 低，宣理方便。实践证明，膜法制备锅炉补给水系统符合环保和技术发展的要 求，是典型的清洁生产工艺。膜法水处理应用于发电厂1.介绍锅炉补给水的制备工艺近些年有了比较大的进步。传统的制备工 艺主要利用混凝、澄清、过滤来去除悬浮物，利用离子交换技术来去 除水中各种盐离子，称为化学水处理：混廉澄清一砂滤性炭阳/阴床 I温床I 纯水传统工艺存在的主要问题一是预处理系统的效率不高，流程长， 效果不稳定；二是离子交换树脂需酸碱再生，大量排放酸碱 废水，污 染环境。近些年随着水资源的匮乏和环保呼声的提高，新的水处理技术 发展势头很快。

19、利用各种膜分离技术可以构建如下的锅炉补给水处理 流程：超痣 反渗透 一ED1-1 纯水|其中，超滤与传统的预处理技术相比，其产水水质更好，可以为 下游反渗透膜提供最佳的保护，使得污水或者废水进入反渗透脱盐成 为可能；而反渗透则是这个工艺中脱盐的核心，它可以去除98%以上的各种离子；EDI 新技术近两年来我国多个热电厂的锅炉补给水系统中得到应用，它取代传统的混床，无需消耗酸碱就可连续制取高纯水，是一项环保的新技术。这个“全膜法 ”工艺是一个“物理 ”的净化过程，它高效、环保，并且在投资、运行、维护方面拥有诸多优势，从而引起广泛的关注。山西古交发电厂是全国最大的燃用洗中煤的坑口电厂之一。规划容量为

20、4>00MW。古交发电厂由山西省电力勘测设计院负责工程设计， 设计人员针对电厂亚临界锅炉补给水系统的工艺进行了大量的前期调研工作，在此基础上比较了传统的一级除盐加混床、反渗透加一级除盐加混床、以及 超滤反渗透EDI”三种工艺的经济性、可靠 性和环保性。最后初步拟定了第三种全膜法的方案。考虑到超滤和EDI 新技术在国内30 万千瓦以上的大机组中没有应用的先例，而EDI 作为补给水系统最后一道处理工序，其产水水质直接关系到锅炉和汽轮机的安全运行。因此， 在实地考察的基础上，山西恩华能源公司、山西电科院、山西电力设计院组织了一个联合试验组， 在古交电厂的水源地万家寨针对黄河水连续进行了两周的现

21、场中试。中试的主要目的包括：1）考察是否有必要使用超滤，超滤的产水水质，超滤本身抗污堵的状况；2）考察EDI 的产水水质是否能够安全可靠地满足超高压锅炉的用水要求；2.试验水质以及工艺设备2.1 试验流程试验采用如下的膜法处理流程:黄阿水 *双介质 > 思渔 一一缪阳 *二爹R0 EDI 过速髓 试验规模：超滤产水：4.5m3/h; EDI产水：2.0m3/h2.2 试验用水质试验所取万家寨黄河水水质资料见表1表1.万家寨黄河水水质窗体顶端项目窗体底端含量(mg/L)项目含量(mg/L)K+ Na+130Cl-105Ca2+61.7SO42-214Mg2+35.2HCO3-245TDS7

22、25胶体硅49.6SS31溶解硅7.2COD-Mn4.2pH7.7TOC5.62.3 试验装置及分析手段其中包试验装置采用一体化的集装箱式中试装置， 全自动控制括：1 .双滤料过滤器1台;2 .超滤装置1套。含 OMEXELLTM-SFP2660超滤膜4支（膜 材质为PVDF）;3 . 一级、二级反渗透装置各一套；4 . EDI装置一套。含 OMEXELLTM-210 EDI元件一支及附属系 统。试验中检测的项目及方法如下:表2.检测的项目及方法，体顶端 "测项目 口体底端检测方法义器名称规格型号精度制造厂检测频率浊度取样人工；虫度仪2100P±0.01HACH2小时SDI

23、人工手动SDI测定，义Millipore4小时SiO2抽样人工）后t度，十721型2次硬度取样人工，名学滴定2小时电导率在线自动电导率表8850±0.1Signet1小时pH值在线自动PH表8750±0.1Signet1小时流量在线自动,量计8550±0.1Signet1小时压力在线自动，力表±0.01Wika1小时温度在线自动，度表8850±0.1Signet1小时3.试验结果与讨论3.1 预处理系统对浊度的去除预处理系统包括双 滤料过滤器装置和超滤装置,主要去除水中的 颗粒、胶体、悬浮物、大分子有机物、浊度等，使出水满足反渗透的 进水条件（

24、主要有浊度和SDI值两个指标）。1）双滤料过滤器出水浊度最高43.3NTU,最低2.6NTU,出水浊 度受原水浊度的变化影响较大，去除率在 46.96%94.51%之间。2.）超滤出水浊度最高0.4NTU,最低 0.14NTU。去除率在92.19%99.52叱间。说明：超滤的降浊作用非常明显，在双 滤料出水浊度较高、变化 较大的情况下，出水浊度也非常稳定，能满足反渗透进水浊度 1NTU 的要求。0 0 4,1111f,'r口 如 IDO KO 20D250300350运行时间，小时nl-M 。恻S图1.预处理系统对浊度的去除情况3.2 预处理系统对SDI的去除SDI值是污染指数的简称，

25、在反渗透系统中，用来衡量反渗透进 水的一个重要指标。反渗透系统进水要求 15分钟SDI值SDI15<5, 推荐值SDI15<4。反渗透进水SDI15值越小说明进水对反渗透膜的 污染程度越小。试验期间超滤出水SDI15值的变化曲线如图2所示。从图中可以 看出超滤出水SDI15值最大1.33（出现在万家寨水库排砂，原水浊度 >100NTU期间）最小0.00,除了 4次>1.0外，其余均< 1.0;优于 SDI15<4的反渗透进水推荐值。说明 SFP超滤对污染指数SDI15值 有很有效降低作用。超滤进水（即双 滤料过滤器出水）SDI15>6.67 （SDI极

26、限值），无法测量。这表明，如果不使用超滤进行更深度的 处理，双滤料过滤器的产水是不能满足反渗透的进水要求的。因此， 在此水质条件下，超滤是必需的处理工序。50 050100150200250 3M 350运行时间小时图2.预处理系统对SDI15的去除情况3.3 超滤装置进出水压差的变化试验期间保持产水流量不变，监测超滤进出水压力数据，得到超滤的进出水差压变化曲线，并经温度修正后如图 3所示。可以看出,超滤的进出水压差在试验期间有一定的波动， 但总体没有明显的升高趋势。说明在此期间超滤膜没有明显的污堵。0.7£010015020025D300350运行时间,小时图3.超滤过膜压差的变化

27、情况3.4 反渗透和EDI的除盐情况除盐系统包括一、二级反渗透和EDI。一级反渗透作为预脱盐装 置，脱除水中大部分的溶解盐类、颗粒、硬度、活性硅，二级反渗透 和EDI作为精脱盐装置，进一步脱除水中微量的溶解盐类、硬度、 活性硅，使整个系统的出水水质达到超高压亚临界锅炉的补水水质要 求。原水和EDI产水电导率的变化如下图所示：UDO1050IDOfli幼0加二0.HD.W口的图4.原水与EDI产水电导率的变化3.5 膜法除盐系统对硅的去除硅是锅炉补给水的一项重要指标，在电厂的运行中硅的含量被严 格监测和控制。试验期间，对膜法除盐系统的进、出水硅含量进行了监测分析。其中两次取水样送至 北京谱尼理化

28、分析测试中心”进行低 含量硅的分析，分析结果如下:表3.水样低含量硅分析，体顶端 手号"体底端水（取样时间：2003年3月29 日 9:00）水样二（取样时间：2003年4月2日 12:00）i原水全硅(mg/l)8.73活性硅（mg/l）8.182双滤料出全硅(mg/l)6.69双滤料出水全硅（mg/l）活性硅(mg/l)6.28活性硅(mg/l)8.013超滤出水全硅(mg/l)6.16活性硅(mg/l)5.794一级RO出全硅(mg/l)0.084一级RO出水活性硅(mg/l)0.078，除率98.64%去除率99.02%5二级RO出水全硅(mg/l)0.012,除率85.71%6EDI出水全硅(mg/l)0.002EDI出水活性硅(mg/l)0.003去除率(%)83.30%从表中数据可以看出，膜法除盐系统各单元对硅均有较高的脱除率。一级反渗透脱硅率达到99%左右，与设计软件的计算值接近；而 二级反渗透进水的硅含量较低(84ppb