高鹽超濾和反滲透技術(shù)方案(共14頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上*公司高鹽水回用項目技術(shù)方案目 錄1、項目概述本文件為*高鹽水回用項目技術(shù)建議書。系統(tǒng)處理水量為1200m3/d，即50m3/h。水源為工藝廢水。本建議書只涉及膜法工藝部分，即超濾和高鹽水反滲透及配套附屬設(shè)備。本項目擬采用以下方案：預(yù)處理（業(yè)主設(shè)計）超濾高鹽水反滲透系統(tǒng)為全自動控制，同時可以實現(xiàn)自動與手動控制的切換。本系統(tǒng)設(shè)計的水處理設(shè)備具有如下特點：l 技術(shù)先進(jìn)、成熟業(yè)績；l 系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠；l 出水水質(zhì)穩(wěn)定；l 環(huán)保，酸堿消耗少；系統(tǒng)設(shè)備可實現(xiàn)自動控制，操作維護(hù)簡便。2、設(shè)計基礎(chǔ)2.1 設(shè)計基礎(chǔ)條件（1）水源：工藝廢水（2）水溫：按20設(shè)計（3）原水水質(zhì)：本項

2、目原水為各股工藝廢水的混合，廢水混合后的含鹽量約為32000mg/l，按全部鹽分為氯化鈉設(shè)計。注：原水水量為1200 m3/d，即50m3/h。2.2 產(chǎn)水水量及水質(zhì)（1）產(chǎn)水水量超濾凈產(chǎn)水量：45m3/h；高鹽水反滲透（海水）：22.5m3/h；（2）產(chǎn)水水質(zhì)反滲透產(chǎn)水水質(zhì)符合生產(chǎn)回用水標(biāo)準(zhǔn)。3、工藝系統(tǒng)說明3.1 工藝流程 酸，還原劑，阻垢劑 【廢水】【預(yù)處理】超濾5m保安過濾器SWRO高壓泵高鹽水RO裝置3.2 工藝描述因本系統(tǒng)廢水的含鹽量較高，已接近海水的含鹽量，本系統(tǒng)設(shè)計以海水反滲透脫鹽為核心工藝。預(yù)處理采用根據(jù)原水水質(zhì)的情況，在常規(guī)預(yù)處理后采用超濾增加對反滲透的保護(hù)，可保證反滲透的

3、進(jìn)水水質(zhì)要求。3.3 工藝設(shè)備說明3.3.1 超濾（UF）超濾系統(tǒng)主要的作用是分離懸浮物大分子膠體、黏泥、微生物、有機(jī)物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)。包括反洗殺菌劑投加系統(tǒng)、超濾裝置和反洗泵等。超濾（簡稱UF）是以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進(jìn)行分離的物理篩分過程。超濾膜多為不對稱結(jié)構(gòu)，由一層極?。ㄍǔＰ∮?m）、具有一定尺寸孔徑的表皮層和一層較厚（通常為125m）、具有海綿狀或指狀結(jié)構(gòu)的多孔層組成。前者起分離作用，后者起支撐作用。超濾膜的典型孔徑在0.010.1微米之間，對于細(xì)菌和大多數(shù)病菌、膠體、淤泥等具有極高的去除率。膜的公稱孔徑越小，去除率越高。超濾膜通常使用的材料都是高分

4、子聚合物。對于超濾而言，被廣泛用來形象的分析超濾膜分離機(jī)理的說法是"篩分"理論。理想的超濾膜分離失篩分過程，即在壓力作用下，原料液中的溶劑和小的溶質(zhì)粒子從高壓料液側(cè)透過膜的低壓側(cè)，因為尺寸大于膜孔徑的大分子及微粒被膜阻擋，料液逐漸被濃縮；溶液中的大分子、膠體、蛋白質(zhì)、微粒等則被超濾膜截留而作為濃縮液被回收。然而，實際上超濾膜在分離過程中，膜的孔徑大小和膜表面的化學(xué)性質(zhì)等將分別起著不同的截留作用，因此，不能簡單的分析超濾現(xiàn)象，超濾膜具有孔結(jié)構(gòu)的重要特性，同時還具有膜表面的化學(xué)性質(zhì)。超濾膜的性能指標(biāo)有滲透通量和截留率。超濾膜的耐壓性、耐清洗性、耐溫性等性能對于工業(yè)應(yīng)用時非常重要

5、的。膜組件結(jié)構(gòu)有板式、卷式、管式和中空纖維四種，從分離層的位置劃分為：內(nèi)壓、外壓及內(nèi)外壓三種。中空纖維膜是超濾膜的最主要型式之一，呈毛細(xì)管狀，經(jīng)噴絲紡制而成。其內(nèi)表面或外表面為致密層，或稱活性層，內(nèi)部為多孔支承體。致密層上密布微孔，溶液就是以其組份能否通過這微孔來達(dá)到分離的目的。原液在中空纖維膜內(nèi)孔或外側(cè)加壓流動，被過濾液體則從另一側(cè)流出。超濾裝置的運(yùn)行方式以推薦全流過濾為主，但組件也應(yīng)很方便地轉(zhuǎn)換成錯流過濾的模式，與錯流相比，全流過濾能耗低、操作壓力低，因而運(yùn)行成本更低；而錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。超濾膜材質(zhì)從最初的不對稱CA膜擴(kuò)大到現(xiàn)在的PS（聚砜）、PES（聚醚砜）、PP（聚

6、丙烯）、PVDF（聚偏二氟乙烯）等。本系統(tǒng)推薦采用美國DOW公司生產(chǎn)的SFP2860膜元件作為除鹽系統(tǒng)的預(yù)處理， SFP2860超濾膜采用材質(zhì)為PVDF的中空纖維，外壓式設(shè)計，其表面活化層致密，支撐層為海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故耐壓、抗污染、使用壽命長，且能長期保證產(chǎn)水水質(zhì)，對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細(xì)菌、大分子有機(jī)物具有良好的分離能力。具有以下特點：1）過濾膜采用PVDF材質(zhì)，化學(xué)穩(wěn)定性高，耐酸堿、抗氧化、易清洗、使用壽命長；最大瞬時耐次氯酸鈉可以達(dá)到5000mg/L。2）膜表面經(jīng)過親水改性，膜孔成型好、孔徑小、孔隙率高、水通量大、水量衰減小。3）外壓式運(yùn)行方式，流道空間不固定，預(yù)過濾精度要求更

7、低。當(dāng)原水懸浮物含量高時，不會象內(nèi)壓式那樣造成污染物濃縮并堵死在絲的中空通道中，因此外壓式在懸浮物含量高或者波動大的情況下其優(yōu)勢表現(xiàn)更明顯。4）超濾膜中空纖維強(qiáng)度好，可采用反向沖洗和氣洗工藝，反洗更徹底，膜性能恢復(fù)好，反洗用水量相應(yīng)降低，同時大大延長了組件的化學(xué)清洗周期。而內(nèi)壓式，僅能采用水反洗，反洗流量大，即自用水量大，反洗不能徹底，化學(xué)清洗周期短，膜的使用壽命短。5）全流過濾，水回收率更高，自用水率約小于5%。即使原水懸浮物含量很高，也能進(jìn)行死端過濾。而內(nèi)壓式則必須采用循環(huán)錯流過濾，水回收率低，自用水率一般為10-15%，且動力消耗大；、超濾性能的影響因素影響超濾膜壽命的主要因素超濾用于工

8、業(yè)水處理或反滲透預(yù)處理時主要有：污堵、氧化、水解、超壓等幾個因素影響對膜的壽命有影響。污堵對超濾膜壽命的影響超濾膜元件的污堵主要是因為濃差極化。較高的過膜壓差、較低的膜面流速、較高的污染物濃度，都有助于濃差極化的形成。在沒有濃差極化時，過膜壓差增加，過濾通量隨之增加；而當(dāng)濃差極化嚴(yán)重到一定程度時，在過膜壓差增加時，過濾通量幾乎保持不變。在過膜壓差比較大的情況下，污染物在膜表面形成的凝膠層會被壓實，并逐漸形成不可恢復(fù)性的污堵。因此，控制過膜壓差是實現(xiàn)膜通量恢復(fù)的主要方法。賽能特公司經(jīng)過長期試驗以及多年的工程經(jīng)驗，針對不同水質(zhì)設(shè)定了不同的最高膜通量，并根據(jù)膜元件的設(shè)計使用壽命，對膜元件產(chǎn)水量的衰減

9、留了適當(dāng)?shù)母辉６?，從而保證SFP超濾膜在適當(dāng)?shù)哪ね肯逻\(yùn)行，既考慮了工程投資又兼顧了超濾膜元件不會出現(xiàn)不可恢復(fù)性的污堵。氧化及水解對超濾膜壽命的影響氧化及水解會大大降低超濾膜元件的使用壽命，因此超濾膜元件材質(zhì)的耐氧化性和耐水解性就顯得尤其重要。DOW公司的SFP超濾膜元件采用耐氧化性和耐水解性能極強(qiáng)PVDF材質(zhì)，徹底解決了超濾在工業(yè)水處理和反滲透預(yù)處理工藝中氧化及水解影響超濾膜元件的使用壽命的問題。運(yùn)行壓力過高對超濾膜壽命的影響超濾運(yùn)行壓力過高會對超濾膜元件造成不可恢復(fù)的損害，公司在超濾裝置的設(shè)計中，分別在每套超濾裝置的進(jìn)水和產(chǎn)水管路安裝了壓力開關(guān)，當(dāng)超濾裝置進(jìn)水超壓或超濾產(chǎn)水憋壓時報警停泵，

10、保證了超濾裝置在正常壓力和壓差下運(yùn)行。、主要超濾膜材質(zhì)超濾膜的材料很多，目前市場上比較常用的是聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）（包括聚砜PS）、聚丙烯（PP）三種。、主要超濾膜材料性能的評價當(dāng)超濾用于工業(yè)水處理或反滲透預(yù)處理時，對于材質(zhì)的關(guān)心主要集中在兩個方面：首先是化學(xué)穩(wěn)定性，其次是親水性。化學(xué)穩(wěn)定性決定了材料在酸堿、氧化劑、微生物等的作用下的壽命，它還直接關(guān)系到清洗可以采取的方法；親水性則決定了膜材料對水中有機(jī)污染物的吸附程度，直接影響膜的通量。、耐化學(xué)劑性能材質(zhì)化學(xué)劑聚醚砜PES聚偏氟乙烯PVDF聚丙烯PP酸冰醋酸NCC醋酸，25CCC鹽酸，25CCC硫酸，25-CC堿氨水，25

11、CCCNaOH，3N-CC醇類丁醇LLC苯甲醇NCC乙醇CCC甘油CCC烴類己烷LCN二甲苯CCN甲苯SCN苯SCN鹵代烴四氯化碳CCL氯仿(三氯甲烷)NCL氯甲烷NCL氟利昂-CC三氯乙烷NCC酮類丙酮NCC甲乙酮NLL甲基異丁基酮-NL酯類醋酸戊酯-LL醋酸乙酯NLL醋酸甲酯-LL醚二甲基亞砜DMSONNC二氧雜環(huán)乙烷-NC四氫呋喃-NC乙醚CCL含N溶劑丙稀腈LLC苯胺-N-二乙基乙酰胺-N-二甲基甲酰胺-NC吡啶LSN混和溶劑甲醛，30CCC過氧化氫，30C (<0.1%)C (<0.5%)C苯酚，10水溶液NLC注：C相容；L有限相容；N不相容；S溶脹或者收縮PVDF另一

12、個突出的優(yōu)點：是耐有機(jī)溶劑的性能優(yōu)于其它材料。、外壓式超濾膜元件清洗的可恢復(fù)性超濾作為攔截顆粒、膠體、有機(jī)物等介質(zhì)的過濾，受到污堵是不可避免的事情。但只要每次清洗都能很好地恢復(fù)到初始的水平，就可以實現(xiàn)超濾長期可靠的工作。為了提高超濾清洗的可恢復(fù)性，有如下手段：1）采用耐久的親水性材料，減輕有機(jī)物吸附污染；2）制造出不對稱的雙皮層結(jié)構(gòu)。盡量以表面過濾而不是深層過濾的方式進(jìn)行過濾；3）采用外壓而不是內(nèi)壓的過濾方式。前面兩條容易理解。第三條的原因在于運(yùn)行和反洗時超濾膜絲的受壓方式，見下面的示意圖。外壓式過濾時 外壓式反洗時當(dāng)過濾時，中空絲外側(cè)受力，膜絲的多孔材料被壓縮，膜孔會適度變小，從而提高過濾精

13、度；而反洗時膜絲內(nèi)側(cè)受力，膜壁上的孔徑擴(kuò)張，更有利于膜孔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒被沖出，而內(nèi)壓式則恰恰相反。因此在工業(yè)水處理領(lǐng)域常采用外壓式較多，內(nèi)壓式在國外主要用于特定水質(zhì)條件下的醫(yī)療用水的生產(chǎn)。、超濾和活性炭過濾器作為反滲透預(yù)處理的比較國外權(quán)威機(jī)構(gòu)通過大量的工程數(shù)據(jù)試驗得到結(jié)論,超濾用在反滲透前可使反滲透裝置出力提高約50或延長反滲透壽命1.5倍，基本確保SDI<2,不僅如此,在當(dāng)前,國內(nèi)許多電廠的反滲透大多運(yùn)行不理想,其主要原因取決于預(yù)處理的好壞。國外資料介紹，當(dāng)SDI<1， RO操作無問題, SDI<3， RO需要數(shù)月清洗一次, SDI=3-5， RO不能正常工作應(yīng)經(jīng)常清洗, S

14、DI>5 RO不能使用。而超濾出水SDI<2使反滲透能穩(wěn)定運(yùn)行，恰恰解決了此問題?；钚蕴窟^濾器只具備單一的吸附有機(jī)物和余氯的作用，對降低來水的濁度和SDI值所起作用甚微。而超濾不但能同活性炭過濾器一樣，截留有機(jī)物，還能去除所有懸浮物，確保反滲透進(jìn)水的濁度和SDI值滿足要求。另外，地表水和中通常含有大量的微生物，特別是藻類。這些微生物若進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，找到水中的溶解性有機(jī)營養(yǎng)物就會大量繁殖，引起生物污染，嚴(yán)重影響反滲透膜的性能。而一旦出現(xiàn)生物污染，清洗反滲透膜是無能為力的，因此微生物的預(yù)防是預(yù)處理過程最主要的任務(wù)。傳統(tǒng)的多介質(zhì)加活性炭過濾器對微生物的去除是極為有限的，而超濾具有去除微

15、生物的顯著優(yōu)勢。本系統(tǒng)超濾裝置設(shè)計1套，采用全流過濾方式，單套出力為45m3/h，水的利用率為90%。針對原水特點，DOW超濾膜采用全流過濾、頻繁反洗的全自動連續(xù)運(yùn)行方式，其運(yùn)行情況為：水、氣反洗方式，水反洗周期2060分鐘一次，每次反洗40秒，氣洗周期12小時一次，每次30秒，反洗更徹底，膜性能恢復(fù)好，反洗用水量大大降低（本項目為產(chǎn)水量的5%-10%），化學(xué)清洗周期長?；瘜W(xué)清洗頻率16個月（視污染情況而定），和反滲透共用一套化學(xué)清洗系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PLC或DCS控制。主要技術(shù)參數(shù)：a.裝置數(shù)量：1套b.設(shè)計產(chǎn)水量：45m3/h/套（20支膜）（20）c.設(shè)計進(jìn)水通量 ：49/ m2.hd.產(chǎn)水

16、水質(zhì)：SDI2.5，濁度0.5NTUe.自耗水率：10%f.操作溫度：40g.設(shè)計壓力：0.6Mpa3.3.2高鹽水反滲透裝置（SWRO）5m保安過濾器5m過濾器設(shè)置的主要目的是截留膜前水中殘留的顆粒、懸浮物，以防止大顆粒物進(jìn)入高壓泵、反滲透膜。保安過濾器的外殼采用耐海水的不銹鋼材料，內(nèi)裝過濾精度5m聚丙烯濾芯。在正常工作情況下，濾芯可維持4個月左右的使用壽命，當(dāng)大于設(shè)定的壓差（通常為0.1MPa）時應(yīng)當(dāng)更換。SWRO系統(tǒng)設(shè)置單臺出力45m3/h的保安過濾器1臺。SWRO膜組本工程選用DOW公司的高脫鹽率低能耗海水RO膜元件，單根膜在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的脫鹽率不低于99.5%。經(jīng)預(yù)處理的海水進(jìn)入S

17、WRO反滲透膜組，在壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進(jìn)入后續(xù)設(shè)備；水中的大部分鹽分和膠體、有機(jī)物等不能透過反滲透膜，殘留在濃水中，由濃水管排出。在SWRO反滲透裝置停運(yùn)時，用產(chǎn)水沖洗35分鐘，以去除沉積在膜表面的污垢，使裝置和反滲透膜得到有效保養(yǎng)。SWRO反滲透膜經(jīng)過長期運(yùn)行后，會積累某些難以沖洗的污垢，如有機(jī)物、無機(jī)鹽結(jié)垢等，造成反滲透膜性能下降。這類污垢必須使用化學(xué)藥品進(jìn)行清洗才能去除，以恢復(fù)反滲透膜的性能。化學(xué)清洗使用反滲透清洗裝置進(jìn)行，裝置包括一臺清洗液箱、清洗過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表。當(dāng)膜組件受污染時,可以用它進(jìn)行RO

18、系統(tǒng)的化學(xué)清洗。根據(jù)系統(tǒng)出力要求，系統(tǒng)設(shè)計1套SWRO裝置，單套產(chǎn)水量22.5m3/h。SWRO主要技術(shù)參數(shù)：設(shè)計水溫： 20設(shè)計進(jìn)水量：45m3/h.套設(shè)計產(chǎn)水量：22.5m3/h.套回收率： 50%脫鹽率： 97%（三年內(nèi)）能量回收裝置能量回收裝置選用目前在SWRO系統(tǒng)常用的渦輪透平式，具有結(jié)構(gòu)簡單，回收效率高等特點。本系統(tǒng)將能量回收裝置設(shè)置在裝置進(jìn)水處，可降低高壓泵揚(yáng)程，減少投資。本系統(tǒng)選用美國PEI公司的TURBO能量回收裝置1臺，回收效率60-80%。（3）反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)此單元由一臺清洗藥箱、一臺不銹鋼清洗泵、一臺5m清洗過濾器、一組儀表及連接管件組成；當(dāng)膜組件受污染時,可以用它

19、進(jìn)行化學(xué)清洗。4、系統(tǒng)控制4.1 控制系統(tǒng)概述根據(jù)系統(tǒng)特點，把工藝流程分為預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)及蒸發(fā)系統(tǒng)三部分。采用PLC+上位機(jī)方式實現(xiàn)自動控制。系統(tǒng)可實現(xiàn)現(xiàn)場就地和控制室集中控制兩種操作方式，可進(jìn)行自動與手動運(yùn)行方式的切換。以上各種控制均由控制室的上位機(jī)實現(xiàn)人機(jī)界面操作。4.2 PLC控制PLC即可編程邏輯控制器，它根據(jù)編制的程序以及采得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果通過信號輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。采集的數(shù)據(jù)信號（如流量、液位、閥門和馬達(dá)的反饋信號等）通過開關(guān)量輸入、模擬量輸入等卡件把信號傳送至中央處理器CPU，CPU經(jīng)過邏輯運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果通過開關(guān)量輸出、模擬量輸出等

20、卡件把信號發(fā)送給外圍電路，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥門、馬達(dá)等），用戶將編制的程序下傳至CPU，CPU按用戶指令進(jìn)行運(yùn)算，實現(xiàn)可編程控制。4.3 儀表現(xiàn)場儀表包括溫度、壓力、液位、流量、在線分析儀表和控制閥等。分析儀表有電導(dǎo)率、ORP、pH表等檢測儀表。現(xiàn)場儀表的選型原則是滿足工藝要求、質(zhì)量可靠。5、設(shè)備清單5.1 設(shè)備清單序號設(shè)備名稱設(shè)備型號、規(guī)格單位數(shù)量供貨商一預(yù)處理系統(tǒng)1超濾裝置Q=45m3/h（濃水5m3/h）套1成套超濾膜SFP2860 材質(zhì)PVDF 外壓中空纖維支20DOW2超濾反洗泵Q=100m3/h，H=20m，N=11KW，過流材質(zhì)耐海水不銹鋼臺1PENTAIR或同等3反洗氧化劑加藥裝置1箱2泵 套1成套4化學(xué)分散洗加酸