全膜法水处理工艺

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、纳滤和反渗透

2、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。蛋白质. I 求:公剂细菌、悬浮物 鞭毛虫.醉牌X蛋白筋、砒上图显示了水中各种杂质的大小和去除它们

3、所使微滤超滤纳滤反渗透限孔径0.05-2.0 阴0.001-0.1 uii0.02 呻 二四K0 * IDI 器 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+35.2HCO3-245TDS725胶体硅49.6SS31溶解硅7.2COD-Mn4.2pH7.7TOC 5.62.3试验装置及分析手段试验装置采用一体化的集装箱式中试装置，全自动控制。其中包括：双滤料过滤器1台；超滤

4、装置1套。含OMEXELLTM-SFP2660超滤膜4支（膜材质 为 PVDF）；一级、二级反渗透装置各一套；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.检测的项目及方法窗体顶端检测项目窗体底端检测方法仪器名称规格型号精度制造厂检测频率浊度取样人工浊度仪2100P0.01HACH2小时SDI人工手动SDI测定仪Millipore4小时SiO2取样人工分光光度计721型2次硬度取样人工化学滴定2小时电导率在线自动电导率表88500.1Signet1小时pH值在线自动PH表87500.1Signet1小时流量在线自动流量计85500.1

5、Signet1小时压力在线自动压力表0.01Wika1小时温度在线自动温度表88500.1Signet1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（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 o去除率在 92.19%99.52% 之间。说明：超滤的降浊作用非常明显，在双滤料出水浊度较

6、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V1NTU 的要求。口 口 H I I I I I I r-050 1ULI 150200250 3DD 350运行时间项,小时图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，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SDI15V5, 推荐值SDI15V4。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

7、 度100NTU期间）最小0.00，除了4次1.0外，其余均V1.0；优 于SDI15V4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）SDI156.67 （SDI极限值），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。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

8、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。DODD图3.超滤过膜压差的变化情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：1 1 001 0 501 ULICI -EJCrM卧tf一原水电导率一。一 EDI产水电导率图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

9、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.水样低含量硅分析窗体顶端序号窗体底端水样一（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）原水双滤料出超滤出水一级RO出二级RO出EDI出水（mg/l）8.73（mg/l）（mg/l）8.186.69（mg/l）（mg/l）6.286.16（mg/l）（mg/l）去除率（mg/l）去除率（mg/l）5.790.08498.64%0.01285.71

10、%0.002去除率（）83.30%双滤料出（mg/l）硅活性硅一级RO出8.01（mg/l）去除率EDI出水（mg/l）0.07899.02%（mg/l）0.003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），其对硅的脱除率也相对较低， 约86%；而EDI对硅的脱除率约为83%。试验期间系统产水硅含量在 0.003 mg/L（3ppb）左右。另外，EDI产水中的硬度指标始终保持在检测下限之下，符合锅 炉用水的要求。4.结论通过试验过程和试验过程各种数据的分析，可以得出以下结论1

11、）试验期间，万家寨水库水经过“双滤料过滤+超滤+两级反渗 透+EDI ”的工艺处理后，出水硬度、活性硅、电阻率各项指标完全能 满足古交新建超高压亚临界锅炉补给水的要求。2）双滤料过滤后水质的浊度和SDI值均不满足反渗透的进水要 求；而经超滤处理后，产水浊度小于1、SDI小于1，可大大降低反 渗透膜的受污染程度。同时超滤本身没有观察到明显的污堵现象；3.）EDI出水硬度接近于0、活性硅含量仅3ppb、电导率低于 0.06mS/cm，各项指标完全能满足古交电厂超高压亚临界锅炉补给水 的要求。考虑到原水硅含量可能的波动、反渗透和EDI设备性能长期 运行后可能的衰减等因素，综合认为该工艺是安全、可靠的

12、。化工厂锅炉给水的应用下面是一个化工厂的应用实例。70。立方米/小时530立方米/小时2骊立方米,小时.WILL原水为受周边工厂污染的汾河水，设计规模为:超滤700m3/hr，反渗透530m3/hr，EDI 290m3/hr。原水经过适当预 处理后，进入膜法处理流程。首先经超滤去除水中的胶体、有机大分 子、粉尘等，然后进入反渗透脱盐。部分反渗透产水作为工艺用水外 送，其余则经EDI进一步脱盐，作为中压锅炉的给水。该系统的技术关键在于超滤和 EDI。系统于 2002年10月投运，超滤回收率为95%97%，超率产水的SDI （污染 指数）值约为1左右，而如果使用传统的多介质过滤，SDI值通常只 能

13、达到34。超滤良好的产水水质大大改善了下游反渗透的工况。 原水经过反渗透去除98%以上的无机离子后，进入EDI。EDI是一种 替代传统混床离子交换的最新膜分离技术，它依靠电能，无需酸碱而 连续制备高纯水。系统EDI产水电阻率稳定大于5M.cm。这个流程 与传统的“多介质过滤+活性炭过滤+阳床+阴床+混床”的工艺相比， 结构紧凑，占地面积减少了50%；自动化程度高，管理简便；环保、 安全，避免了酸碱的大量使用和酸碱废液的排放。是一个典型的新工 艺。膜法水处理应用于海水淡化加纳利群岛位于大西洋，地处欧洲南部、非洲西部，距西撒哈拉 沙漠仅100公里，由13个火山岛组成，阳光、沙滩、海浪、仙人掌 是加

14、那利的四大特点，由于地理位置优越，气候四季如春，因此被称 为欧洲夏威夷，是著名的旅游胜地，每年游客多达一千万人次。但这 里一年几乎不下雨，年降水量仅330mm。淡水是加纳利岛最为突出的 问题之一，据翻译讲，这里原先人们用水都是靠空运解决，其成本之 高可想而知。早在20世纪60年代末，西班牙政府就开始采用海水淡 化装置解决淡水。拉斯帕尔马斯（Las Palmas）是加纳利群岛中最大 的一个岛屿，面积100平方公里，常住人口超过35万，系群岛首府 所在地。该岛因在大规模海水淡化建设方面走在世界前列，一直受到 各国水处理同行的关注。Las Palmas的海水淡化系统进行了四期建设：一期 工程是196

15、9年首次安装了 4座日产5000吨的低温多效蒸馏（MED） 装置;二期工程是1981年建造了两座日产10000吨的Babcock Wilcox 多效闪蒸（MSF）装置。但这两种工艺能耗太高，加之部分设备陈旧， 在1989年政府投资建成4座6000吨/日的反渗透装置即三期工程， 1992年进一步扩建了 2座6000吨/日。1995年一个叫Emalsa的公司 获得了拉斯帕尔马斯三期工程的运行权，又新增了一座日产8000吨 的反渗透装置。1997年，Emalsa投资在一年内更换了所有的膜。为 了确定预处理的效率和研究降低成本的可能性，Emalsa另外投资建 造了一套现场试验装置，用来考察操作参数的影

16、响。试验装置的系统配置与实际装置相同，只是用了小型膜元件。按照严密的计划进行了运行参数的调制，然后逐渐将这些经验在工业装置上采用了，工业装置的性能得到了明显的改善。此外， 经过对电控系统、高压泵的改造以及增加了能量回收系统，装置性能 不断提高，产水量由32000吨/日提高到52000吨/日，电耗由 6.6kwh/m3降低到5.1kwh/m3，系统水回收率由42%提升到53%。伴随着旅游业的发展，淡水需求激增，1999年地 方政府采用BOT运营模式又兴建一座20000吨/日的反渗透海水淡化 工厂即四期工程，新系统要求水回收率在50%以上，产水含盐量低于 50ppm。1998年一家位于马德里名叫INIMA的工程公司获准 承建该项目，系统工艺路线基于两级反渗透。设为4套装置，每套一 级产水量5600吨/日。采用了高产水量、能耗低的海水膜，产水含盐 量为700-1000ppm。第二级单套产水量5000吨/日，采用超低压苦咸 水膜进一步脱盐。这种组合工艺流程获得了更低的能耗效果，以较低 的运行成本得到了低于50ppm产品水。这套系统由于采用了段间增压 和能量回收技术，一级水的回收率超过50%，二级回收率90%。同时， 包括所有的公用用电量、系统高压 泵和海水提升泵的总能耗仅为 3.85kwh/m3。这一结果使我们看