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1、正渗透膜系统装备开发及示范应用,汇 报 稿,北京万邦达环保技术股份有限公司 北京林业大学2014年6月20日,1. 项目概况,-1-,【牵头单位】：北京万邦达环保技术股份有限公司【单位概况】：1998年4月注册成立，2010年上市，注册资金22880万【合作单位】：北京林业大学【经费预算】：总经费1000万元，自筹700万元，申请300万元【财务情况】：2013年销售收入7.7亿元；利润1.7亿元；研发投入0.22亿元【实施年限】：2014年6月-2016年6月,2. 项目背景,工业废水、海水组分复杂（主要包含高盐、硬度、高浊度、有机物等污染物），主要采用混凝沉淀、多级反渗透、蒸发结晶等多种技
2、术工艺组合，存在工艺复杂、能耗高（每吨水20千瓦时以上）、易造成膜污堵和结垢等缺陷。海水淡化产水量日趋增长，但还存在海水利用发展慢、扶持政策落实差、海水利用关键技术设备靠进口、自主产业发展缓慢、管理体制不顺等方面的问题需要解决，加之淡水资源不足，形势更为严峻。在“十二五”国家战略性新兴产业发展规划提到大力推广应用国家鼓励发展的环保产业设备和产品，推进先进环保产品和技术装备产业化，并且要培育一批在行业具有领军作用的环保企业集团及一批“专、精、特、新”的环保配套生产企业，创建10-15个区位优势突出、集中度高的环保技术及装备产业化基地”， 因此，大力开发节能减排技术和海水淡化装置，通过对浓盐水的高
3、效处理和零排放，减排效果将十分明显。,-2-,2. 技术简介,正渗透是一种新型的膜分离处理技术，在选择性透过膜两侧渗透压差的驱动下, 水从渗透压较低的一侧流向较高一侧的自然现象。正渗透膜工艺（forward osmosis, FO）由FO单元和汲取液再生单元组成。在FO单元，具高渗透压的汲取液与待处理溶液在渗透膜两侧形成渗透压差，水从待处理溶液扩散过渗透膜后进入汲取液。稀释后的汲取液被输送到再浓缩单元，在这里汲取液与水分离，浓缩后的汲取液重新循环回到正渗透单元。根据汲取液的不同，汲取液再生浓缩工艺也不同，一般应用较多的汲取液为NaCl，再生浓缩工艺则相应为NF/RO等。,-2-,3. 技术优势
4、,-3-,4. 技术应用,-4-,垃圾渗滤液处理及零排放,工业废水回用和零排放,食品饮料和生命科学,油气废水处理及回用,冷却塔补给水处理,海水淡化浓盐水处理,反渗透脱盐预处理/盐浓缩,废水侧,驱动液侧,NF单元,纯水侧,盐水侧,2%流量,净水外送 TDS150ppm,驱动液进水TDS=140000ppm,驱动液出水TDS=50000ppm,废水进水 Q=11M3，TDS=10000ppm,废水出水Q=1M3 TDS=100000ppm,有机物去除,FO膜单元,HiCoR高压膜,5. 技术原理,-5-,6. 工艺简图,-6-,7. FO生化反应工艺优点,-7-,8. 公司简介,-8-,目前，万邦
5、达已经形成了国际先进的工业水处理技术研发中心、设备制造装配和产品工业化生产基地，以治理石油化工和煤化工等水系统为专长的工程承包中心，以及相配套的工程运行管理和售后服务体系。研究开发了一批具有自主知识产权、科技含量高、集成性强的核心技术和装备。2013年该技术中心被北京市科委评选为“北京市高污染化工废水资源化工程技术研究中心”。在水处理系统整体工艺和工程方面，万邦达已先后承担了中石油吉林石化炼油厂污水处理改造工程、中国石油抚顺石化80万吨乙烯项目水系统项目、中石油庆阳石化污水处理场工程、中国石油庆阳石化污水回用工程、神华集团宁夏煤业甲醇污水处理及回用项目、神华集团宁夏煤业二甲醚污水处理及回用项目
6、、神华集团宁夏煤业煤制烯烃污水处理及回用项目等几十个项目。截至2013年底，公司已签署的水系统合同金额已超30亿元，公司业务、产品销售遍及国内17个省市区，完成全国性战略布局。,万邦达公司承担过多项高压反渗透、多层碟盘振动式过滤装置、低温蒸发结晶装置的开发研制，公司目前在膜处理工艺及产品方面拥有19项专利，其中发明专利4项，实用新型专利14项，外观设计1项。同时，公司具备有多次独立生产加工中试设备及示范项目的经验，将会对本项目的顺利实施提供强有力的支撑。北京林业大学课题组承担了国际自然科学基金“基于正向渗透的新型污泥脱水工艺影响因素及其过程机理研究”，教育部高校博士点基金新教师基金1项、北京林
7、业大学青年科技启动基金1项，均与正向渗透膜工艺在海水淡化和污泥处理方面的应用机理研究相关；并承担了北京市科技计划项目“浓盐水浓缩结晶设备成果转化及示范应用”和“热膜耦合海水淡化技术经济分析”，为该项目的顺利实施奠定了基础。,-9-,9. 研究基础,针对我国工业企业废水资源化利用和海水淡化的重大技术需求，特别是高盐反渗透浓水、高COD废水和高硬度工业废水的处理技术，本项目通过对正渗透技术和设备的研发，开发出具有自主知识产权的系列正渗透系统，为海水淡化及化工行业的节能、减排、资源化提供技术支持。该技术的成功研发和工程化应用可同时解决工业废水处理、海水淡化等多行业水处理难题，并抢占国际水处理技术制高
8、点，参与国际市场竞争，推进海水淡化新技术研发应用，推动海水淡化产业发展。,-10-,10. 课题任务,针对煤化工行业和海水淡化等行业的高浓度盐水处理项目投资、运行费用昂贵的现状，通过改性正渗透膜材料和筛选研发新型正渗透汲取液，形成具有自主知识产权的系列化成套正渗透装备；通过示范工程应用与长期运行，集成一套正渗透处理浓盐水的模块化成套装备，全面掌握世界领先的正渗透膜技术，同时实现能耗与反渗透技术相比降低50%，水资源重复利用率达95%；进一步带动其他行业高浓度含盐废水的深度处理回用，打破正渗透技术被国外长期垄断的局面。,-11-,11. 课题目标,12. 研究内容,-12-,（1）正向渗透膜的改
9、性及浓盐水处理系统优化研究通过的DSC技术、平衡水吸收实验、测试膜表而接触角、SEM以及TEM、ATR-IR、渗透系数法等表征手段对膜性能进行表征。确定膜组件的结构形式，设计并构建合理的正向渗透浓盐水处理系统。（2）高效汲取液的筛选、开发及正向渗透浓盐水处理系统性能的影响因素研究筛选开发硫酸镁、EDTA-2钠盐、硫酸铁复合纳米二氧化硅等多种复合高渗透压汲取液，提高正渗透系统渗透压和汲取效率，降低汲取能耗，并提高分离效率。根据不同因素的影响机理进行综合分析，研究从整体上对FO浓盐水处理工艺进行性能优化的系统方法。,12. 研究内容,-13-,（3）正向渗透的反向传质现象研究及控制技术针对海水淡化
10、浓缩液，对不同离子的反向渗透程度进行测定和评估，考察不同因素对反向渗透效应的影响及对脱盐性能的影响，找到关键因素，提出减缓反向传质的技术措施。（4）正渗透膜污染研究及清洗技术方案通过扫描电镜和透射电镜确定膜表面和内部污染状况，通过能谱分析、XRD和XPS确定有机和无机污染物成分，根据不同的污染情况，研究水力冲洗和药洗的技术方案，并研究不同的清洗方案对截留率和膜通量的恢复情况。,12. 研究内容,-14-,（5）模块化正渗透系统研发开发成熟的模块化、成套化正渗透膜处理系统，形成单套处理能力分别达到100立方米/天、200立方米/天的系列产品及生产线。（6）示范工程建设 针对具有较高处理难度的煤化
11、工行业废水进行设计及建设，于宁东煤化工基地建设完成1000立方米/天的应用示范工程，并将这一示范工程作为零排放工艺的有机的组成部分。该示范工程将满足持续工作4800小时要求。,13. 创新点,-15-,正渗透膜表面浓盐水沿垂直方向变化的测定。在研究不同因素对工艺性能的影响时，需要考察这些因素对浓盐水浓度分布及浓差极化现象（某离子浓度、结构-孔隙率、汲取液等）的影响。 正向渗透膜传质阻力构成的解析。传质阻力主要由汲取液、渗透膜、含盐层3部分组成，同时受到多种条件的影响，如何通过合理的试验设计能够既排除其他方面的影响，又较好的模拟实际情况，是该研究中比较关键的一个问题。 完成中试规模正渗透膜系统的
12、开发和调试，并测试其在不同条件下的运行状况，并根据不同的运行状况对膜材料、汲取液、工作压力、流速、流量等技术参数进行参数，完成具有工业化意义的正渗透膜系统工程。,14. 考核指标,-16-,(1) 筛选并研究不少于2种高渗透压汲取液，与传统汲取液相比，实现驱动效率提高10%；(2)开发改性正渗透膜材料，实现在进水总溶解固体（TDS）10000毫克/升、COD500毫克/升、浊度50NTU条件下，正渗透膜系统出水水质指标分别达到TDS100毫克/升、COD30毫克/升、浊度1NTU, 脱盐率达98%以上，清洗后的膜通量恢复率达到95%以上。(3)开发6立方米/天、100立方米/天、200立方米/天的3种正渗透膜系统产品，建成1000立方米/d正渗透膜系统应用示范，出水指标优于工业循环冷却水水质标准，并实现连续稳定运行50天以上。(4)形成自主知识产权，申请国家专利3-5项以上。,北京万邦达环保技术股份有限公司,
