探讨全膜法水处理工艺及应用

1、    探讨“全膜法”水处理工艺及应用    刘磊【摘要】本文首先对全膜法水处理工艺进行简要介绍，并结合实际案例探讨其具体应用，以实际应用的运行数据来验证全膜法水处理工艺的可行性及优势。【关键词】全膜法；水处理；超滤；反渗透；edi随着我国工业生产的迅速发展，工业耗水量不断增长，水污染状况也日益严重，加上除盐工艺中酸碱的使用以及排污问题的日益突出，亟需采用效率更高、效果更好、技术更可靠、使用更经济的新技术来解决循环水处理、工业污水和市政污水回用处理、污水零排放等问题。全膜法水处理技术就为以上问题的处理提供了条件。近年来，全膜法技术日趋成熟，膜元件产品价格

2、不断下降，全膜法水处理工艺的应用越加广泛，且应用效果显著。一、全膜法水处理工艺介绍所谓全膜法水处理工艺，是将超滤、微滤、一级反渗透、二级反渗透、edi等不同膜工艺有机组合到一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐目的的一种水处理工艺。目前，该工艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。全膜法系统流程见图1。图1 全膜法制备高纯水工艺流程全膜法的过滤精度与滤波本身孔径大小有关，微滤孔径较大，超滤孔径较小，孔径更小的是纳滤和反渗透，见表1。表1 全膜法水处理工艺关键技术相关参数指标 微滤 超滤 纳滤 反渗透膜孔径 0.05-2.0m 0.001-0.1m <10a操作压力 0.35-2.1bar

3、 1.0-5.25bar 3.5-8.75bar 7.0-42.0bar 56-84bar（海水）超滤是一种筛孔分离过程，主要以压力位推动力，在压力作用下，水溶液流经膜表面，小于膜孔的溶剂水和小分子溶质透过超滤膜的孔二达到低压侧，成为净化液，比膜孔大的溶质阻挡，随水留出，成为浓缩液。超滤能有效将水中的胶体、悬浮物、细菌、微生物等杂质去除，过滤性能优良。相较于传统工艺系统，超滤设备系统回收率高，处理过程无需添加任何化学试剂，无相变，出水污染指数sdi可保持<2。反渗透以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂。反渗透能阻挡所有溶解性盐以及分子量>100的有机物，同时水分子可通过。根据物料不

4、同，可使用比渗透压大的反渗透压力，进而达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透复合膜拖延率一般>98%。反渗透时，溶剂渗透速率为：（1）（2）式中，n溶剂渗透速率；kh水力渗透系数；p膜两侧静压差；膜两侧溶液渗透压差；稀溶液渗透压；i溶质分子电离生成的离子数；c摩尔浓度；r摩尔气体常数；t绝对温度。一级反渗透浓水排放，浓缩4倍后，含盐量较高，火电厂送至脱硫系统工艺用水；光热及核电厂可以送至蒸发塘自然蒸发或者其他工艺处理。edi技术是一种电渗析技术和离子交换技术相互融合的技术，系统设备一般由一系列模块并联组装而成，每个模块有一定产水量。由于该系统对进水水质有较高要求，因而在系统前采用两级r

5、o或设置软化器。edi系统设备可以完成树脂连续不断的自动再生，所以能实现连续运行，此外，产水电阻率15m·cm，且运行回收率高，可达95%，排放的浓水亦可回收，处理过程中无污水产生，二级反渗透及电除盐的设备排水因水质很好，均回收至超滤水箱重复使用。二、全膜法水处理工艺的应用为响应环境保护和节约淡水资源的要求，某电厂以机组循环水排污水为水源，经全膜法水处理工艺处理后作为锅炉补给水。本工程中，全膜法水处理工艺流程为自清洗过滤器超滤装置超滤水箱反渗透给水泵保安过滤器高压泵一级反渗透装置一级淡水箱二级高压泵二级反渗透装置二级淡水箱二级淡水泵edi装置除盐水箱。一级反渗透出水作为一级除盐水，e

6、di出水作为深度除盐水，edi装置产水后送至除盐水箱由除盐水泵送至用水点。预处理采用超滤技术，以适应原水水质，给反渗透膜提供保护。选用外压式超滤装置，能自动完成投运、反洗、投运的过程。超滤装置产水量2×40m3/h。超滤元件型号为zeeweed1500，孔径为0.02m。在出水水质方面，sdi<4，浊度<0.5ntu，系统回收率95%。系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程由超滤plc实现自动控制。系统设定每运行30min后进行一次水里清洗，30个周期后进行一次化学加强反洗。采用高效抗污染的反渗透膜进行预除盐。在反渗透装置产水管上装设防爆膜、逆止阀和关断阀。一级反渗透膜选

7、用抗污染膜，二级反渗透膜选用苦咸水膜。为实现对水的回收率的控制，装设流量控制阀。二级反渗透浓水排入超滤水箱。一级、二级反渗透装置单套净出力分别为产水量分别为2×40m3/h、2×15.6m3/h；脱盐率3年内分别97%、95%；回收率分别为75%、85%。反渗透除盐系统运行和监控由plc、仪表、计算机系统、工艺流程模拟屏执行。采用edi膜堆进行深度除盐，使产水水质更加稳定可靠。采用单元模块式装配，每个模块都有相应进出水管及阀门。edi给水泵设计为变频泵，以防止系统启动时水锤导致的严重损坏。edi装置回收率90%，sio?质量浓度20g，电导率0.2s/cm。超滤、反渗透、e

8、di装置均设置两个系列单元，每个系列单元既能单独运行，又能同时运行。过滤器程控自动运行，其与循环水排污水系统布置于同一建筑区域内。整个全膜法系统均布置在室内。锅炉补给水系统自运行以来，出水水质良好，也就是说全膜法水处理工艺完全能满足机组锅炉补给水水质的要求。 由于省去了酸碱消耗，节省了再生用水、 废水处理和污水排放等费用，系统总运行费用比传统离子交换系统运行费用低，且节约厂房面积达40%左右，厂房高度可降低1/3左右。三、结语综上所述，全膜法虽然在投资和运行费用方面略高，但它技术先进、产品成熟可靠、水的回收率高、自動化水平很高、系统简单、出水水质高且保持稳定，同时具有运行连续、不需酸碱再生和无废水排放、安装运行操作维护方便简单、劳动强度低，特别是采用结构紧凑的模块化设计，布置占地面积大大减小等优点，符合当今绿色、环保、减员增效、安全稳定、无人值守的产业政策。缺点是总投资高和运行费用（尤其是膜更换费用）高。目前方案一运行费用高的主要原因是膜块的年更换费用高相信随着edi装置的大量使用，膜块的价格会逐步降低，运行费用也会相应减少。总而言之，全膜法是一条经济、环保、技术可靠的制取高纯水的工艺路线，具有显著的经济效益和社会效益，综合考虑来看，它比传统离子交换处理技术更具优势。相