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1、全膜法水处理工艺,环境工程,全膜法概念,1,全膜法的优点,2,全膜法存在的问题,3,系统流程,4,全膜法处理技术的应用,5,Table of Contents,内容大纲,全膜法概念：,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
2、水）淡化及废水回用。,在全膜法工艺中，以超滤、微滤代替砂滤、活性碳过滤，去除水中的悬浮物胶体和有机物，降低浊度、SDI（污染指数）、COD（化学耗氧量）等，可以实现反渗透装置对污水回用的安全、高效运行；以反渗透代替离子交换脱盐,去除水中的溶解盐，进一步去除有机物、胶体、细菌等杂质；以EDI代替混床深度脱盐，利用电而不是酸碱对树脂进行再生，可以彻底避免酸碱，真正实现关键性突破。,全膜法的优点：,与传统水处理技术相比，“全膜法”水处理技术运用到工程项目上具有以下多种优势： 1)不需要酸碱再生，适应环保的要求；占地面积小（为第二代水处理的1/22/3），基建投资省，现场安装工作量小,设备一次费用低；
3、 2)自动化程度高，系统设有高压、低压保护，运行的安全性大大提高；运行人员减少，有利于减人增效；设备的故障率低，设备的维护费用低；运行时水的回收率高，二级反渗透和EDI的浓水可以全部回收利用，一级反渗透的浓水，视情况可以全部或部分回收；出水水质好且稳定； 3)设备调试过程简单，无需繁琐的程序，只要预处理出水SDI5.0即可开始后续设备的调试；设备从系统调试到出合格的水，所需的时间短；设备调试所需的材料费用极低，不需要大量的酸、碱,更加符合现今的环保要求。,全膜法存在的问题：,全膜法水处理在工艺、技术等方面都逐渐成熟。但是，因经验欠缺，无论在设计还是运行控制上，均存在着一定的不足之处。主要表现在
4、RO膜的微生物污染和EDI模块的污堵两个方面，给全膜水处理装置及系统的运行造成了一定的被动局面。 微生物污染的原因分析 （1）超滤膜对水中天然有机物的去除率并不十分理想，去除率一般在1030%左右。水中有机物是微生物繁殖的营养来源，含有微生物和有机物的水进入膜处理装置后，由于水的浓缩，膜浓水表面有机物和生物浓度同时增加，微生物繁殖较快，从而造成膜的生物污染。 (2)预处理系统中的活性炭过滤器、微滤器和超滤器的滤料、滤芯运行时会滤掉大量有机物和微生物，如果不及时消毒和更换，则将成为微生物滋生的温床，水经过这些设备后出水中的微生物有可能不减反增。 （3）在超滤出水中加入的还原剂（NaHSO3），在
5、消除余氯的,的同时，与水中的有机物一起成为厌氧菌大量滋生的营养源，进而造成反渗透膜的微生物污染。微生物一旦形成，其表面具有一定保护性能，利用化学清洗、杀菌消毒等措施都很难完全消除。 EDI模块污堵原因分析 EDI作为火电厂制备除盐水的最终端，是保证除盐水品质的最重要环节。正常情况下，反渗透产水完全能够满足EDI对进水水质的要求。但是 ，国内原也有EDI模块被烧毁的事例发生。其主要原因是由于系统设计不完善、用材不当、安装工艺和调试措施执行不够严谨，导致反渗透产水被二次污染所致。 （3）因在全膜法水处理工艺方面的经验欠缺，在设计时各中间水箱容积过大；使用内衬连接管道过多，很少设计交替使用的非氧化性
6、杀菌加药系统。所有这些设计方面的疏忽，都极易造成产品水的二次污染。,系统流程：,：原水预处理（超滤或微滤）反渗透电渗析除盐（简称EDI）高纯水。,预处理：,膜法预处理为下游的脱盐系统提供可靠的进水水质保证。过滤精度在0.005m0.01m 范围内，可以有效去除水中的微粒、胶体、细菌及高分子有机物等。 超滤是一种利用膜分离技术的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，从而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。 超
7、滤过程无相转化，具有良好的耐温、耐酸、碱和耐氧化性能。超滤膜采用不同的孔径、不同截留分子量的膜材料及工艺设计，可以适应各种不同水质条件及分离功能。,影响超滤膜产水的因素有以下4点：,温度对产水量的影响：温度升高水分子的活性增强，粘滞性减小，故产水量增加。因此即使是同一超滤系统在冬天和夏天的产水量也是有很大差异的。 操作压力对产水量的影响：在低压段时超滤膜的产水量与压力成正比关系，即产水量随着压力升高随着增加，但当压力值超过0. 3MPa时，即使压力再升高，其产水量增加也很小，主要是由于在高压下超滤膜被压密而增大透水阻力所致。 进水浊度对产水量的影响：进水浊度越大时，超滤膜的产水量越少，而且进水
8、浊度大更易引起超滤膜的堵塞。 流速对产水量的影响：流速的变化对产水量的影响不像温度和压力那样明显，流速太慢容易导致超滤膜堵塞，太快则影响产水量。,反渗透：,反渗透简称RO，主要由高压泵和反渗透膜组成。在高压的情况下，除了水分子以外，水中的其它物质，矿物质，有机物，微生物等都被拒于膜外，并被高压水流冲击；渗透到另一面的水，即是安全，卫生，纯净的水。利用反渗透的分离特性可以有效的去除水中的溶解盐，胶体，有机物，细菌等杂质，具有能耗低，无污染，工艺先进，操作简单等优点。同时还可以保证反渗透出水水质满足EDI设备的进水要求；,EDI技术：,EDI是“电去离子”。其特征是：巧妙地将电渗析技术和离子交换技
9、术相融合，无需酸碱而连续制取高品质纯水，利用电而不是酸碱对树脂进行再生。简单地说，EDI就是一种不耗酸碱而制取纯水的新技术，俗称“电混床”、“填充床电渗析”。EDI具有可连续生产，连续再生，产水品质稳定，运行费用低，操作管理方便，占地面积小等优点，同时无废水和化学污染物排放，有利于节水和环保，也节省了污水处理的投资和运行费用。,EDI的工作原理是通过填充在模堆中的树脂吸附源水中的离子达到脱盐的目的，因为在纯水范围内，盐离子在树脂中的迁移速率比水中高23个数量级。通过给模堆两端的电极加直流电使模堆内部产生电位差，使源水中的阳离子向阴极方向的阳离子交换膜移动，阴离子向阳极方向的阴离子交换膜移动，阴
10、、阳离子最终进入浓缩室，树脂的存在加速了离子迁移，改善了膜面的极化现象。随着盐室水的电阻率的升高，电离分解生成H+和OH-，以经常保持脱盐室内的树脂处于再生状态，实现高度、连续脱盐，使得离子迁移，水电解，树脂再生同时发生，这样EDI就能够连续获得高纯水。,正常运行的情况下，EDI系统的出水电导率可以做到在0.057us/cm-0.062us/cm之间，非常接近于纯水电导率的理论值0.055us/cm，它的出水水质要明显好与传统工艺混床的出水水质。并且以EDI设备代替混床深度脱盐，利用电对树脂进行再生，可以彻底避免使用酸碱，真正实现“全膜法”关键性的突破。,全膜法水处理技术的应用:,全膜法水处理
11、技术在电厂中的应用 1、锅炉补给水处理系统工艺 1.1 系统工艺流程 某电厂锅炉补给水处理系统采用全膜法水处理工艺，设计为两套系统，每套系统产水能力为34m3/h，其工艺流程为：机械加速澄清池出水纤维过滤器清水箱清水泵自清洗过滤器超滤装置超滤水箱超滤水泵保安过滤器一级高压泵一级反渗透装置一级淡水箱保安过滤器二级高压泵二级反渗透装置二级淡水箱二级淡水泵EDI除盐水箱除盐水泵主厂房。,该工程水源为水库来水，水质为：K+ 6.58 mg/L，Na+16mg/L，Ca2+ 17.2 mg/L，Mg2 + 7.0 mg/L，Fe3+ 0.41 mg/L，Al3+ 0.016 mg/L，Cl- 24.6
12、mg/L，SO42- 7 mg/L，SiO2（全）7.55 mg/L，总硬度70.9 mg/L，COD 5.92 mg/L，悬浮物24，pH 8.48。经机械加速澄清池处理，保证其出水悬浮物10 mg/L 后，再进入锅炉补给水处理系统。,1.2 系统工艺特点及运行方式 1.2.1 纤维过滤器 纤维过滤器运行方式为程控自动运行， 在过滤过程中对纤维丝施以回转机具压榨， 使其纤维丝纵向之间孔隙变小， 水中的悬浮物均被挡住留在纤维丝外，过滤后得到清洁的处理水。当过滤器内被截留的悬浮污物（杂质）增多，处理水量下降，压差达到设定值，自动进入反冲洗过程；反洗时让过滤器的压榨机具放松，使过滤纤维的孔隙在舒张
13、的状态下，用罗茨风机来空气和反洗水合洗，将污物通过排放管排除，然后又自动进入过滤程序。,（1）纤维过滤器在初期运行时，当压差为0.08 MPa时进行自动反洗， 反洗压差设定范围为0.05 0.12 MPa，反洗压差不能设定过高，设定过高会造成过滤水质恶化、水量减少、排管异常等。设备运行7个月后，发现当设备压差达到0.05 MPa 前系统出水悬浮物已经超出设计值5 mg/L，对纤维丝进行了人工清洗，反洗改为根据时间自动进行， 每70 min自动反洗一次。 （2）在反洗时采用气水合洗，反洗水量控制为130150 m3/h，反洗水压力0.15 MPa，反洗进风量为19.5 m3/min，压力为0.0
14、5 MPa，进气采用底部进气有两个目的：一是空气擦洗；二是利用空气上升的动力使纤维丝抖动，纤维丝之间产生摩擦，这样黏附的固体就比较容易去掉。擦洗过程中，纤维丝为脉冲式的放松和旋紧，持续放松25 s 后旋紧纤维丝5 s，再放松纤维丝25 s，运行初期，放松、旋紧过程为4 次，运行7 个月后放松、旋紧过程为78 次。,1.2.2 超滤系统 超滤系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均由超滤PLC 实现自动控制。原水在中空纤维的内部流动， 而产水则是在原水流经膜的过程中逐渐由内壁向外壁透过（称为内压式），收集后，成为超滤产水从产水端排出。超滤运行过程中控制膜过滤压差（TMP）小于0.08 MPa，T
15、MP 最大不能超过0.10 MPa否则会导致在膜的表面形成无法反洗掉的污垢。超滤运行一段时间后被截留的悬浮物、细菌、大分子有机物、胶体等就堆积在纤维内表面，此时膜的进水侧与产水侧的压差会逐渐增加，需要进行水力清洗。,（1）系统设定每运行30 min 后进行一次水力清洗，水力清洗主要分为正冲擦洗和反洗，正冲擦洗控制正冲流量为56 m3/h， 压缩空气压力为0.1 MPa，空气流量为150 m3/h，时间为10 s，反洗过程中控制流量为240 m3/h，TMP 小于0.25 MPa， 时间为30 s，反洗时间要保证能够将所有污物不仅仅是清除出膜组件，而且要保证清除出膜系统。 （2）为了清除水力清洗
16、无法除去的所有污物，在系统进行水力清洗30 个周期后，进行一次化学加强反洗，化学加强反洗分为碱洗（NaOH+NaClO）和酸洗（HCl），碱洗的目的主要除去有机物，酸洗的目的主要除去金属氧化物， 运行过程中3 次碱洗后进行一次酸洗，碱洗过程中控制pH 为12，NaClO 质量浓度为200 mg/L，酸洗过程中控制pH 为2，整个化学加强反洗过程中控制流量为120150 m3/h， 同时注意控制TMP 不能超过0.25 MPa。 （3）预处理系统运行结果如表1 所示。,由表1 可见，预处理系统出水浊度为0.02 0.05 NTU，SDI2，完全满足反渗透入水要求。,1.2.3 反渗透系统 反渗透脱盐系统由两级膜处理装置组成， 一级反渗透装置设置2 个系列， 每列产水量42 m3/h，每列配置60（6：4 排列）支陶氏BW30-400 型聚酰胺复合膜元件，系统设计脱盐率97，回收率为75。二级反渗透装置设置2 个系列，每列产水量36 m3/h，每列配置36（4：2 排列）支陶氏BW30-3
