DEP膜法工业废水方案设计设计

1、DEP 膜法工业废水解决方案 一、膜分离工艺概述 膜分离是在 20 世纪初出现， 20 世纪 60 年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制 的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目 前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生 等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。 膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的 分离、 纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于， 膜可以在分子范围内进行 分离，并且这过程是一种物理

2、过程， 不需发生相的变化和添加助剂。 膜的孔径一般为微米级， 依据其孔径的不同（或称为截留分子量） ，可将膜分为微滤膜、 超滤膜、 纳滤膜和反渗透膜， 根据材料的不同， 可分为无机膜和有机膜， 无机膜主要还只有微滤级别的膜， 主要是陶瓷膜 和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚 合物等等。 膜分离优点1 、可在常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。2、无相态变化： 保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的 1/3-1/8 。 3 、无化学变化：典 型的物理分离过程，不用化学试剂和

3、添加剂，产品不受污染。 4 、 选择性好：可在分 子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能。5 、适应性强：处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。 膜材料的分类及 用途1 、微滤：鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 具体涉及领域主要有： 医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等） 、高纯 水、城市污水、工业废 水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 2 、超滤：早期的工业超滤应用于废水和污水处 理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品

4、加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、 食品工业废水处理、资源回收、环境 工程等众多领域。3 、纳滤：主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医 药、生物发酵、精细化工、环保工业4、反渗透：由于反渗透分离技术的先进、 高效和节能的特点， 在越来越多的领域得到广泛应用， 主要应用于水处 理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物 （农产品）深加工、 生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、 海水、苦咸水淡化、 电力、 电子、 半导体工业用水、 医药行业工艺用水、 制剂用水、 注射用水、 无菌无热源

5、纯水、 食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。5、其他：除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离 等。 膜法水处理的工艺装置的常见问题1 、膜污染：在膜分离装置的运行过程中会发生膜面污染， 造成透过量下降及出水水质也会受到影响， 增加能源消耗， 导致运行成本增加。 所以，系要采取必要的防止膜面污染的措施以及清洗膜面。 2 、对入水的预处理要求较 高，除 MBR 外几乎均不能直接在污水中直接使用， 工艺适用的水质有害物质浓度不能太高， 因此限制了膜法水处理工艺的应用范围。 二、 DEP 膜法分离工艺DEP 膜法分离工艺是在传统膜

6、分离工艺的基础上，应用 DEP （介电电泳）理论，通过在膜组件上附件DEP 装置的方法， 从根本上解决膜分离工艺的缺陷， 将膜分离工艺的适用性、 经济性、生产效率等 方面大大提高。1、DEP （介电电泳）及DEP膜组件 DEP电极介电电泳膜微滤 /纳滤组件 介电电泳是指：位于非匀称电场的中性微粒，由于介电极化的作 用而产生的平移运动。 借助介电电泳对粒子产生的推动和紊流效应， 使污水中的极细小固体 颗粒物以及高浓度离子与膜面始终保持一定的距离，大大减少有害物质与膜面接触的机会， 从而，避免了膜面的污染，提高了介质的通量。与传统膜组件更大的区别是： DEP 膜组件不需要频繁的停产清洗膜面， 更不

7、需要使用曝气装置来防止膜面污染， 只需要在每日运行结束前清洗一次即可，这样就很大程度上提高了生产效率，与传统膜法对比，提高效率约 3 倍，降低能耗 150 倍以上， 进而减低了运行成本。 下面以稀土工业超高浓度氯化铵废 水为例，介绍废水循环利用的整个工艺过程： 基于介电电泳技术（ DEP ）于渗透膜分离工 艺的世界首次放大应用， 以及燃料电池和太阳能在工艺操作中的综合应用， 该工艺不仅将稀 土萃取工艺所排放的超高浓度氯化铵废水中的氯化铵分离并富积， 以使废水达标后为稀土萃 取工艺所用， 而且通过离子选择膜电解工艺和太阳能反应器达到盐酸和氨水的回收，还原为稀土工业所用的原料循环使用， 另通过燃料

8、电池的使用以将能源回收补充 具体工艺包括 三个主要部分：固液分离工艺段，离子选择分离工艺段，物质和能源回收工艺段在固液分离工艺段中包含三个主要工艺设备：DEP 沉降， DEP 微滤和 DEP DEEP BED 微滤。在 DEP 沉降中，除了在输入系统的革新设计以使沉降板达到最大的使用效率外，介电电泳 力的使用使得该设备的微粒处理范围增大到10微米并且解决了沉降板口的微粒紊流堆积 的传统问题。 DEP 微滤则提出了一个全新的渗透膜工艺。介电电泳技术在这个工艺中的 使用不仅将微滤中不可避免的堵膜现象减少甚至于消除， 而且与常规方法比较更节能， 更方 便，且提高了微滤工艺的处理量和处理效率。 例如在

9、与常规反冲洗工艺比较中， 介电电泳的 耗能仅为其十分之一，而无须停止微滤工艺的工作。DEPDEEPBED 微滤是针对稀土工业的氯化铵废水中可能含有的煤油乳化物而设计的一个分离并回收有用物质（煤油乳化 物）的工艺。通过微滤渗透膜的使用，尤其是介电电泳力在煤油乳化物的作用，煤油可被富 积并提取以再循环使用。 离子选择工艺段则利用了纳滤膜在一定工作压下对于一价离子的 可透性作为选择原理。 这一选择性的使用可将氯化铵从废水中分离并浓缩。 而由于渗透膜两 侧的高浓度差所造成的浓度极化现象，纳滤膜会被析出的结晶体堵塞而无法持续有效工作。介电电泳在该工艺的使用基于与DEP微滤相同的原理将结晶体移离渗透膜从而

10、确保纳滤 持续高效的工作。多重DEP纳滤工艺是针对于废水中极高的氯化铵浓度而设计的。通过这一设计，不仅将排放出的废水中氨氮含量降低约4 0 0 0倍以达标，而且将氯化铵浓缩并分离出来。 物质和能源回收工艺段中，主要包括离子交换膜电解槽，太阳能反应器，和燃料 电池。 经离子选择工艺处理后所得到的高浓度纯氯化铵溶液被输入到阳离子交换膜电解槽 中。在阳离子交换膜电解槽中， 铵根离子从阳极区透过交换膜而移动到阴极区， 而氯离子则 向阳极电极移动并发生电化学反应而生成氯气。在阴极电极上发生电化学反应而生成氢气， 同时在阴极区生成的氢氧根离子与透过交换膜的铵根离子合成氨水。电解槽生成的氯气被输入到太阳能反

11、应器以与水反应生成盐酸的同时由于太阳能的使用而抑制次氯酸的生成以 确保盐酸的纯度。 电解槽里生成的氢气与空气同时输入到氢氧燃料电池以发电。三、工艺特征及成本 工艺特征： ? 连续工艺高效、 环保处理稀土工业所产生的氯化铵废水； ? 介电电泳在工艺中的使用以强化、优化工艺；? DEPDEEPBED 微滤用以回收废水中所含有的煤油乳化物； ? 多重 DEP- 纳滤以高度浓缩纯氯化铵；? 电解氯化铵以获取氨水和可用来制取盐酸的氯气及用作电量补充的燃料电池所需的氢气；? 太阳能反应器使用太阳能来生产盐酸并转化可能生成的次氯酸；? 燃料电池使用电解产生的氢气和空气产生电能并生成水； ? 整个工艺无需添加

12、任何其他化学物质， 低成本，无二次污染； ? 操 作成本低，回收创益高； ? 类似工艺可根据废水种类不同而设计回收利用废水；? 使废水成宝，达到零排放，无任何污染负担。每处理一吨废水的工艺操作成本约为 40 元。以日处理量为 1600 吨，每吨含有 100 克每升的氯化铵计，经本工艺处理后，生成的盐酸 和氨水分别按每吨 700 与 1000 元计，净利润可达约 11 万元。 四、工艺装置配置 工艺 装置的主要配置为： 1、DEP沉降单元，主要包括：DEP沉降板、沉降分水器、沉降箱体、 防腐原液泵、浊度仪表、 DEP 电源及管路系统等。2 、 DEP 微滤单元，主要包括： DEP微滤膜组件、 自

13、吸泵、 DEP 电源、 膜堆组件及管路系统等。3、 DEP 纳滤单元， 主要包括：DEP 纳滤膜组件、 自吸泵、 DEP 电源、膜堆组件、 电磁阀、 在线氨氮检测及管路系统等。4、电解单元， 主要包括： 离子交换膜电解堆组件、 高精度电解电源、 电动隔膜泵及管路系统等。 5、太阳能反应器单元，主要包括：太阳能反应器、氯气泵、气体储罐、反应罐及控制元件 等。 6、控制单元，主要包括：由西门子 PLC 控制器、触摸屏等主要元件构成的自动控制 系统及手动控制系统。 整个系统造价约为 10 万元 / 吨处理量（不包括燃料电池费用） ，也 可以根据原液中的物质回用需要， 进行增删不同的单元进行组合。 五

14、、 关于我们及工艺装 置资料 内蒙古介电电泳应用研究院 内蒙古介电电泳环境技术研究有限公司 内蒙 古介电电泳环境技术研究有限公司与内蒙古介电电泳应用技术研究院， 是世界上第一个也 是迄今唯一的一个将介电电泳放大应用技术产业化的研究和经营机构，作为科研和应用开发的高新技术公司和非盈利科研机构 . 也是迄今为止世界范围内， 唯一掌握介电电泳产业化放 大应用技术的公司和研究机构， 致力于将介电电泳这一高新技术， 应用于环境、 能源、 生物、 矿产、医疗、医药、新材料和物质回收等领域的产业化技术研发和推广。 目前，已拥有介 电电泳放大应用方面的自主知识产权专利技术14 项 , 其中发明专利 7 项；国际专利 1 项，并成功将所研发的产业化技术应用于贵金属分离及工业高浓度废水零排放循环利用 . 在介 电电泳技术的产业化应用等领域处于独一无二的世界领先地位， 在理论研究及产业化方面取 得多项突破性成果： 一、 全球首例介电电泳技术产业化应用技术及装置。二、全球首例零污染的物理法金矿石原矿、尾矿提纯技术及装置。 三、全球同处理量金矿石分离工艺装置 中能源消耗最低。 四、全球唯一实现运用介电电泳原理的高效连续分离提纯的产业化装置。 五、全球首创介